Respiracion. Intercambio gaseoso

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Principios físicos del intercambio gaseoso; difusión de oxígeno y 
dióxido de carbono a través de la membrana respiratoria 
 
Física de la difusión gaseosa y presiones parciales de gases 
La velocidad de difusión de los gases (O2 y CO2) depende directamente de su 
presión parcial (PO2, PCO2). La presión parcial de un gas se calcula multiplicando 
su concentración por la presión total ejercida por los gases. Los gases difunden 
desde áreas de alta presión parcial hasta áreas de baja presión parcial. 
La presión parcial de un gas depende de la concentración pero además también 
de su coeficiente de solubilidad. El dióxido de carbono es atraído por moléculas 
de agua, lo que permite un mayor disolución. La ley de Henry expresa que: 
 
 
 
 
A medida que el aire entra a las vías respiratorias se humidifica, esta agua 
evaporada ejerce también una presión parcial en la mezcla de gases que es de 47 
mmHg. 
 
Las composiciones del aire alveolar y atmosférico 
Las concentraciones de la atmósfera y los alvéolos difieren por: 
- El aire alveolar solo es sustituido en parte con el atmosférico en cada 
respiración. 
- El oxígeno es absorbido constantemente del aire alveolar. 
- El dióxido de carbono difunde desde la sangre constantemente. 
- El aire atmosférico es humidificado antes de alcanzar a los alvéolos. 
El vapor de agua diluye los demás gases del aire inspirado, resultando en una 
disminución de 159 mmHg de O2 en el atmosférico a 149,3 mmHg de O2 en el 
aire humidificado. 
El aire alveolar se renueva lentamente por el aire atmosférico, en una respiración 
normal la sustitución sólo llega a una séptima parte del total. Esto impide 
cambios bruscos en los alvéolos. La concentración de O2 en los alvéolos está 
regulada por la velocidad de entrada del mismo y su velocidad de absorción. El 
aire espirado es una combinación del aire del espacio muerto y el aire alveolar. 
 
Difusión de gases a través de la membrana respiratoria 
Una unidad respiratoria consta de un bronquíolo respiratorio, conductos 
alveolares, atrios y alvéolos. Las paredes alveolares son muy delgadas y albergan 
una red de capilares interconectados, este flujo sanguíneo se ha descrito como 
una lámina de sangre. El intercambio gaseoso tiene lugar en las membranas de 
todas las porciones terminales de los pulmones y no sólo en los alvéolos, a estas 
membranas se les agrupa bajo el nombre de membrana respiratoria. 
La membrana respiratoria está compuesta de varias capas: 
o Líquido que tapiza al alvéolo, con surfactante. 
o Epitelio alveolar. 
o Membrana basal epitelial. 
o Un delgado espacio intersticial entre el epitelio y la membrana capilar. 
o Una membrana basal capilar, que se fusiona con la membrana basal 
epitelial. 
o La membrana endotelial capilar. 
La membrana basal tienen una serie de características que optimizan el 
intercambio gaseoso, como: 
o Grosor de la membrana, de 0,6 micras, es inversamente proporcional a la 
velocidad de difusión; 
o superficie de membrana, de unos 70 m2; 
o volumen sanguíneo capilar, entre 60 y 140 mL; 
o diámetro capilar, de unas 5 micras. 
Además del grosor de la membrana y la superficie de la membrana respiratoria, 
el coeficiente de difusión de los gases y la diferencia de presiones parciales, 
determinan la velocidad de paso del gas por la membrana respiratoria. 
La capacidad de difusión es el volumen de gas que difunde por la membrana en 
cada minuto para una diferencia de presiones de 1 mmHg. La capacidad de 
difusión en los pulmones para el dióxido de carbono difunde es 20 veces mayor 
que el oxígeno. La capacidad de difusión del oxígeno aumenta durante el 
ejercicio por el incremento de la superficie (capilares), y la mejora de la relación 
ventilación perfusión (Va/ Q). 
 
 
 
Efecto del cociente de ventilación perfusión sobre la concentración de gas 
alveolar 
Algunas enfermedades pulmonares presentan zonas bien ventiladas y mal 
perfundidas, y viceversa. El cociente ventilación perfusión (Va / Q) ayuda a 
entender estos desequilibrios: 
o Cuando Va/ Q es igual a cero, no hay ventilación alveolar, las presiones 
parciales alveolares se igualan a las sanguíneas. 
o Cuando Va/ Q es igual a infinito, no hay flujo sanguíneo, el aire alveolar 
se iguala al inspirado humidificado. 
o Cuando Va/ Q es normal, se facilita el intercambio alveolo- capilar. La 
PO2 alveolar es de 104 mmHg, mientras que la PCO2 alveolar alcanza los 40 
mm Hg. 
El cortocircuito fisiológico, cuando Va/ Q es menor de los normal, resulta de la 
cantidad de sangre no oxigenada que no se oxigena a su paso por los pulmones, 
la que fluía por los vasos bronquiales y no a través de los alveolares (2% del 
gasto cardíaco). 
El espacio muerto fisiológico, cuando Va/ Q es mayor de lo normal, resulta de 
trabajo ventilatorio que no tiene perfusión correspondiente. 
Anomalías del cociente de ventilación perfusión: 
o Relación Va/ Q alta en el vértice pulmonar y baja en la base pulmonar. Se 
reduce durante el ejercicio. 
o Relación Va/ Q puede aumentar o disminuir en una enfermedad 
obstructiva crónica: 
- Va/ Q baja: obstrucción de bronquiolos pequeños, resulta en alvéolos sin 
ventilar. 
- Va/ Q alta: en áreas con destrucción de las paredes alveolares que 
conservan ventilación. 
 
Bibliografía: Hall J E, Guyton A C. Compendio de Fisiología médica. 
12
ma
 edición. Barcelona: Elsevier; 2012. 
 
Por: Lidia Hjartaker, estudiante de la Facultad de Medicina.