CLASE 10 - BIOFISICA I - BIOFISICA DE LA RESPIRACIO ANDREINA

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DIFUSIÓN: MOVIMIENTO PASIVO DE MOLÉCULAS DE UN ÁREA DE ALTA
PRESIÓN PARCIAL A UN ÁREA DE MENOR PRESIÓN PARCIAL, O SEA, CONSISTE
EN EL PASO DE MOLÉCULAS DEL SOLUTO, DESDE EL LUGAR DE MAYOR AL
LUGAR DE MENOR CONCENTRACIÓN. LOS GASES RESPIRATORIOS (O², CO²,
N²), OBEDECEN LAS LEYES DE LA FÍSICA (LEYES DE BOYLE, DALTON, HENRY Y
GRAHAM).
DIFUSION 
LEY DE BOYLE-MARIOTTE
• "EN UN SISTEMA CERRADO EN EL QUE LA TEMPERATURA PERMANECE CONSTANTE, SE COMPRUEBA QUE UNA
DETERMINADA MASA DE GAS OCUPA UN VOLUMEN INVERSAMENTE PROPORCIONAL A SU PRESIÓN"
 LEY DE BOYLE
V= 1 
P
LEY DE GAY-LUSSAC
• “EN LAS MISMAS CONDICIONES DE PRESIÓN Y TEMPERATURA, EL VOLUMEN DE LOS REACTIVOS Y
PRODUCTOS GASEOSOS DE UNA REACCIÓN QUÍMICA TIENE SIEMPRE ENTRE SÍ UNA PROPORCIÓN
CONSTANTE, ES DECIR, UNA REACCIÓN FIJA DE NÚMEROS ENTEROS Y PEQUEÑOS."
LEY DE HENRY
• "LA SOLUBILIDAD DE UN GAS EN UN LÍQUIDO A DETERMINADA TEMPERATURA ES DIRECTAMENTE
PROPORCIONAL A LA PRESIÓN PARCIAL QUE EL GAS EJERCE SOBRE EL LÍQUIDO."
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ECUACION GENERAL DEL ESTADO 
GASEOSO
• ESTA ECUACIÓN ES LA QUE UNIFICA LAS TRES LEYES ANTERIORES EN UNA ÚNICA ECUACIÓN:
• A TRAVÉS DE ESTA ECUACIÓN PODEMOS CONOCER EL VOLUMEN, LA TEMPERATURA Y LA PRESIÓN DE
UN GAS.
• EL VOLUMEN INICIAL SE MULTIPLICA POR LA PRESIÓN INICIAL Y SE DIVIDE POR LA TEMPERATURA
INICIAL, QUE ES IGUAL AL VOLUMEN FINAL, MULTIPLICADO POR LA PRESIÓN FINAL DIVIDIDA POR
LA TEMPERATURA FINAL.
LEYES DE LOS GASES REALES SE 
RIGEN POR LA LEY DE VAN DER WAL
• EL GAS IDEAL ES UN MODELO IDEALIZADO EN QUE EL GAS SE MUEVE
AL ACASO, TIENE SU PROPIO VOLUMEN, Y NO EJERCE MÚLTIPLES
ACCIONES.
• CARACTERÍSTICAS DE UN GAS IDEAL:
• SE COMPONE DE PARTÍCULAS PUNTEADAS DE TAMAÑO
INSIGNIFICANTE, POR LO QUE NO PUEDEN REALIZAR MOVIMIENTOS
DE ROTACIÓN.
• LA FORMA DE INTERACCIÓN DE LAS MOLÉCULAS DEBE SER NULA Y
DEBEN ESTAR BIEN ABIERTAS.
LEY DE VAN DER WAL
• LA ECUACIÓN DE VAN DER WAL TIENE EN CUENTA EL VOLUMEN FINITO DE LAS
MOLÉCULAS Y LAS FUERZAS ATRACTIVAS QUE UNA MOLÉCULA EJERCE SOBRE OTRA A
DISTANCIAS MUY CERCANAS ENTRE ELLAS.
• EL MODELO DE GAS IDEAL ES UNA HERRAMIENTA MUY ÚTIL EN MUCHAS RAMAS DE LA
CIENCIA.
PV=NRT
P = Presion, V = Volume, n = Cantidade de Gás, R = Constante de los Gases Perfcetos
T = Temperatura
LEY DE AVOGADRO
• VOLÚMENES IGUALES DE DIFERENTES GASES, A LA MISMA PRESIÓN
Y TEMPERATURA, CONTIENEN EL MISMO NÚMERO DE MOLÉCULAS,
LEY QUE EXPRESÓ AMADEO AVOGADRO, ITALIANO, EN 1811.
• EL NÚMERO DE MOLÉCULAS ES 6,02 X 1023 SE CONOCE CON EL
NOMBRE DE NÚMERO DE AVOGADRO.
DENSIDAD DE LOS GASES
La densidad de un gas viene expresada por el peso que tiene un litro del gas.
Como un mol de un gas ocupa un volumen de 22,4 litros (a 0°C y una atmósfera de presión),
se puede dividir el peso molecular por 22,4 y se tiene el peso de un litro del gas y por lo
tanto su densidad.
LEY DE GRAHAN
En condiciones comparables, las velocidades relativas de difusión de los gases son inversamente
proporcionales a la raíz cuadrada de sus respectivas densidades.
En efecto, los gases más livianos son los que difunden más fácilmente.
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PRESIONES RESPIRATORIAS.
• UNIDADES DE PRESIÓN.
EN LA BIOFÍSICA RESPIRATORIA SE EXPRESAN LAS PRESIONES DE DOS MANERAS.
• PRESIÓN BAROMÉTRICA.
INDICA LA PRESIÓN POR EL PESO DE UNA COLUMNA LIQUIDA QUE LA IGUALA. ASÍ, LA PRESIÓN
ATMOSFÉRICA IGUAL QUE LA PRESIÓN SANGUÍNEA, PUEDE EXPRESARSE EM MMHG O CM DE AGUA.
LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA, VALE DECIR LA FUERZA QUE EJERCE LA ATMOSFERA SOBRE LA SUPERFICIE
TERRESTRE, SE IGUALA CON EL PESO DE UNA COLUMNA DE 76CM DE ALTURA DE MERCURIO. POR LO TANTO
SE DICE QUE, A NIVEL DEL MAR.
• 1 ATMOSFERA = 760MMHG
• 1 PASCAL = 1N/M
• 76CM DE ALTURA EN PASCALES TENEMOS LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA DE 103,300.
PRESION MANOMÉTRICA
Es la presión expresada en términos relativos a la presión barométrica. En otras palabras, un
manómetroindica las presiones por comparación con la presión atmosférica y da valores positivos o
negativos según que la presión medida sea mayor o menor que la presión atmosférica.
LEY DE DALTON
• "LA PRESIÓN TOTAL DEL SISTEMA CORRESPONDE A LA SUMA DE LAS
PRESIONES PARCIALES EJERCIDAS POR CADA UNO DE LOS GASES QUE
COMPONEN LA MEZCLA.“
• PTOTAL= P1+P1+P3+P4... O P = ∑P
EL INTERCAMBIO DE GASES EN EL PULMON
El sistema mediante el cual se produce la renovación de gases en el alvéolo, lo que permitirá el
intercambio gaseoso a través de la barrera hemato-gaseosa o membrana alvéolo-capilar, con los gases
de la sangre capilar. El proceso de transferencia se realiza de forma totalmente pasiva mediante el
mecanismo de la difusión.
TRANSPORTE DE CO2
• LA MAYOR PARTE DEL CO2 TRANSPORTADO EN SANGRE PROVIENE DEL
METABOLISMO CELULAR, QUE EN CONDICIONES BASALES O DE REPOSO
FORMA 200 ML/MINUTO.
Transporte de O2
El O2 que difunde desde los alvéolos a la sangre capilar, se disuelve en el plasma. En esta forma disuelta se
transportan 0,3 ml de O2/100 ml sangre Esta cantidad es muy baja e insuficiente para cubrir las necesidades del
organismo, que en reposo se sitúan ya en unos 250 ml de O2/minuto. Aunque su valor es pequeño, sin embargo
cumple una función importante, ya que determina la pO2 en plasma de la que dependerá la forma fundamental de
transporte.
El principal sistema de transporte de O2 (98%) es combinado
con la hemoglobina, de esta forma se transportan 20 ml de
O2/100 ml sangre.
Curva de disociación de la hemoglobina
La relación entre la presión parcial de O2, la
saturación de la Hb por oxígeno o cantidad de
oxígeno transportado, se representa gráficamente
mediante la curva de disociación. La forma sigmoide
de la curva se debe a que la afinidad de la
hemoglobina por el oxígeno no es lineal o uniforme,
sino que varía en función de cuál sea la presión
parcial de oxígeno.
LOS FACTORES MÁS IMPORTANTES QUE AFECTAN A LA CURVA 
DE DISOCIACIÓN DE LA HEMOGLOBINA SON:
• PRESIÓN PARCIAL DE ANHÍDRIDO CARBÓNICO EN SANGRE (PCO2),
• PH
• TEMPERATURA CORPORAL
• 2,3-DIFOSFOGLICERATO (2,3-DPG)
• EL MONÓXIDO DE CARBONO (CO)
BASES FISICAS DE LA RESPIRACION
•
La repiración es el proceso biológico por el cual se ultiliza el oxigeno del aire y se elimina al
exterior el dióxido de carbono producido por la combustión en las células.
MECANICA RESPIRATORIA
• MUSCULOS ACCESORIOS INSPIRATÓRIOS DE LA RESPIRACION FORZADA:
• INTERCOSTALES EXTERNOS;
• SERRATOS ANTERIORES;
• ESCALENOS;
• ESTERNONCLEITOMASTOIDEOS
• PECTOLARES
• DEPRESOR DEL TABIQUE NASAL
• MÚSCULOS ACCESORIOS ESPIRATÓRIOS DE LA RESPIRACION FORZADA:
• ABDOMINALES;
• INTERCOSTALES INTERNOS 
COMPOSICIÓN DEL AIRE ALVEOLAR Y 
ATMOSFÉRICO
La composición del aire atmosférico varía con la temperatura debido a la diferente proporción
de vapor de água que puede encontrarse;
La composición del aire alveolar se modifica, en comparación con el aire atmosférico, por dos
motivos principales:
La humidificación del aire al pasar por las vías respiratórias;
La eliminación de dióxido de carbono al alvéolo aumenta la presión parcial de este gás.
Todo elle necesariamente disminuye la presión parcial de oxigeno y nitrógeno.
GRADIENTE DE CO2 Y O2
VOLUMENES Y CAPACIDADES PULMONARES
El espirómetro es un aparato con el cual se miden los volúmenes pulmonares. Consiste en un tambor o
cilindro invertido, con la parte superior cerrada, colocado sobre el agua de manera que quede un
compartimiento con aire.
TRABAJO DE LA RESPIRACION
• FASE INSPIRATORIA: ES LA MOVILIZACIÓN DE GAS DE LA ATMOSFERA HACIA LOS ALVEOLOS.
• ES LLEVADA A CABO POR LOS MÚSCULOS PRODUCTORES DE LA FASE FACILITADORA Y ACCESORIOS
• EL PRINCIPAL MUSCULO DE LA INSPIRACIÓN ES EL DIAFRAGMA, ESTE MUSCULO GENERA EL 80% DEL TRABAJO
REQUERIDO PARA QUEESTA SE PRODUZCA, TAMBIÉN PARTICIPAN LOS INTERCOSTALES EXTERNOS.
• EL PRINCIPAL MUSCULO DE INSPIRACIÓN ES EL DIAFRAGMA QUE GENERA 80% DEL TRABAJO, TAMBIÉN PARTICIPAN
LOS MÚSCULOS INTERCOSTALES EXTERNOS ENTRE OTROS.
• LA MOVILIDAD DEL AIRE DE LA ATMOSFERA HACIA LOS ALVEOLOS SE EXPLICA EN LA LEY DE BOYLE. AL PRODUCIRSE
LA CONTRACCIÓN DE LOS MÚSCULOS, EL DIAFRAGMA DESCIENDE HACIA LA CAVIDAD ABDOMINAL GENERANDO EL
AUMENTO DE LOS DIÁMETROS. YA LOS INCREMENTOS GENERAN EL AUMENTO DEL VOLUMEN INTRATORACICO.
• LA PRESIÓN SE HACE NEGATIVA EN LOS PULMONES, CUANDO LA PRESIÓN SE IGUALA CON LA ATMOSFERA EL
GRADIENTE DE PRESIÓN DESAPARECE, LO CUAL DETERMINA FÍSICAMENTE LA FINALIZACIÓN DE LA FASE.
TRABAJO DE LA RESPIRACION
Fase Espiratoria: Comienza cuando termina la inspiración. El gradiente de presión de la fase
inspiratoria debe haber desaparecido, la presión intraalveolar debe ser supra-atmosferica, los
músculos de la inspiración debe relajarse, debe producirse un gradiente de presión que promueva el
desplazamiento de gases desde el alveolo hacia la atmosfera, es decir debe generarse presión supra-
atmosferica intratorácica que produzca el vaciado pulmonar.
No existe musculo productores de la espiración. Por tanto el gradiente de la presión que produce la
fase es la elasticidad. Con la elasticidad el pulmón (compliance pulmonar) recupera su posición de
reposo debido al retroceso elástico.
RESPIRACION EN CONDICIONES ESPECIALES
• CUANDO EL CUERPO HUMANO DECIENDE EN LAS PRONFUNDEDAD DEL MAR EL AGUA COMIENZA A EJERCER PRESIÓN CONTRA LAS
CAVIDADES DEL NUESTRO CUERPO.
• SI REPASAMOS LA FISICA BASICA CONFORME EL CUERPO DECIENDE ESTE COMIENZA A AUMENTAR LA PRESIÓN.
• LOS GASES DE NUESTRAS CAVIDADES CORPORALES SE VAN CONPRIMIENDO DEBIDO AL QUE EL VOLUMEN SE REDUCE TAMBIEN.
• EL VALOR DE LA PRESION ATMOSFÉRICA EXPRESADA CON LA ALTURA DE UNA COLUMNA LIQUIDA ES IGUAL A 10 METROS DE
AGUA.
• LA PRESION PODEMOS DEFINIR COMO LA FUERZA QUE SE EJERCE SOBRE LA SUSTANCIA. POR LO TANTO CUANDO ESTAMOS EN
SUPERFICIE ESTAMOS SOMETIDOS A UNA ATMOSFERA DE PRESION
• EL PESO DEL AIRE EJERCE UNA FUERZA SOBRE EL CUERPO EM CADA 10 M. QUE SE SUMERGE LA PRESION
• ENTRE TANTO A 10 M YA SUFRIRAS UNA FUERZA 2 ATMOFERAS CONSIDERANDO LA PRIMERA PRESION DE LA SUPERFICIE
• TODOS LOS TEJIDOS LÍQUIDOS Y GASES DEL CUERPO SUFREN LA PRESION
RESPIRACION EN CONDICIONES ESPECIALES
PROFUNDIDAD PRESIÓN VOLUMEN DENSIDAD
0 M 1 ATMOSFERA 1 X1
10 M 2 ATMOSFERA ½ X2
20 M 3 ATMOSFERA 1/3 X3
30 M 4 ATMOSFERA ¼ X4
40 M 5 ATMOSFERA 1/5 X5
PROBLEMAS AL RESPIRAR 
GASES A ALTAS 
PRESIONES
1- Embolia aérea
2- Neumotorax
3- Narcosis por nitrógeno
4- Enfermedad por descompresión
• Hace 150 años fue observado por primera vez que los hombres expuestos a respirar aire
hiperbárico se conducían como si se intoxicaran con alcohol.
• Desde entonces ha quedado clara esta condición, la cual es llamada “Narcosis Nitrogénica”.
• Así como se sale a la superficie y se desciende, un buzo está expuesto a elevar la presión parcial
de nitrógeno y al mismo tiempo los efectos de la narcosis nitrogénica inician. En aguas poco
profundas los efectos son mínimos, pero si descendemos, los efectos aumentan alterando sus
reflejos y su propia conducta.
• La analogía entre el alcohol y narcosis nitrogénica es muy pertinente.
• Algunas de estas conductas pueden resultar en el ahogamiento del buceador.
NARCOSIS POR NITRÓGENO
PREVENCIÓN Y TRATAMIENTO
El principal límite para respirar aire bajo el agua es la profundidad y tiempo. Los efectos de la narcosis nitrogénica se
hacen notables a profundidades mayores de los 30 metros y son de gran importancia debajo de los 50 metros. Es
imposible fijar límites precisos de profundidad aceptables.
RESPIRACION EN LA ALTURA
• CUANTO MÁS ALTURA HAY MENOS CAPAS DE AIRE ENCIMA Y POR ESO SE DICE QUE AHÍ HAY MENOR
PRESIÓN ATMOSFÉRICA. A ESA ALTURA ES LÓGICO QUE NO SE PUEDA RESPIRAR BIEN, Y POR ESO A
LOS ALPINISTAS LES FALTA EL OXÍGENO EN LAS ALTURAS.
• LOS EFECTOS DE LA DISNEIA, TAQUICARDIA, MALESTAR, NAUSEAS Y VOMITOS. ESTOS EFECTOS
COMIENZAN A SENTIRSE DE 3000M A 4000M, PUEDEN PRESENTAR EMBOTAMIENTO MENTAL Y
DEBILIDAD MUSCULAR.
• GRANDES CAMBIOS DE ALTURA EN HORAS PUEDE PRODUCIR ENDEMA CEREBRAL Y ENDEMA PULMONAR
A 6000M PUEDE PRESENTAR CONVULSIONES Y UNO PUEDE PERDER EL CONOCIMENTO A 7500M.
EJEMPLO DE EFECTOS DE LA 
HIPOXIA
•
El viaje de los exploradores Tissandier, Sivel y croce-Spinelli a bordo del globo, qué terminó con la
muerte de dos de ellos.
A pesar de haber llegado al limite tolerable respirando aire (7500m) , ellos no utilizaron sus
tanques de oxigeno, y arrojaron lastre (peso) para ascender aún más.
Un pequeño cambio de presión, como el que ocurre al descender una montaña produce la
sensación de oído tapado, que cesa al tragar saliva, acto que equilibra la presión en el oído medio.
GRACIAS