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SCAMBI RESPIRATORI E TRASPORTO DEI GAS. Funzione principale dellapparato respiratorio è quella di: -prelevare ossigeno (O 2) dallambiente (aria atmosferica)

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Presentazione sul tema: "SCAMBI RESPIRATORI E TRASPORTO DEI GAS. Funzione principale dellapparato respiratorio è quella di: -prelevare ossigeno (O 2) dallambiente (aria atmosferica)"— Transcript della presentazione:

1 SCAMBI RESPIRATORI E TRASPORTO DEI GAS

2 Funzione principale dellapparato respiratorio è quella di: -prelevare ossigeno (O 2) dallambiente (aria atmosferica) -distribuirlo alle cellule dellorganismo (sistema circolatorio) -asportare dalle cellule lanidride carbonica (CO 2 )

3 FISICA DEGLI SCAMBI GASSOSI Sostanze liposolubili: una sostanza liposolubile diffonde attraverso la membrana. LO2 e la CO2 sono sostanze liposolubili Il gradiente di concentrazione è lenergia che permette la diffusione di una sostanza. La Velocità di diffusione oltre a essere direttamente proporzionale al gradiente di pressione e alla superficie di scambio è direttamente proporzionale alla solubilità e inversamente alla radice quadrata del peso molecolare del gas. La diffusione netta avviene dal punto dove il gas è più concentrato ( > pressione) verso il punto con minor concentrazione ( < pressione).

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8 COMPOSIZIONE DELL'ARIA e DEL SANGUE GAS Aria atmosferica (secca) Aria umidificataAria alveolareSangue venosoSangue arterioso Mm/Hg% % % % % N O CO H2O Totale Valori approssimativi di un soggetto maschio sano al livello del mare.

9 ARIA ESPIRATA Laria espirata è una miscela di aria dello spazio morto e di aria alveolare. Durante lespirazione la prima porzione di aria è semplicemente aria atmosferica umidificata (spazio morto). Con il procedere dellespirazione laria dello spazio morto si mescola allaria alveolare. Al termine dellespirazione laria espirata corrisponde allaria alveolare.

10 DIFFUSIONE ALVEOLO-CAPILLARE La CO2 diffonde dal capillare (PCO2 = 45 mm/Hg) allalveolo (PCO2 = 40 mm/Hg) La PCO2 del sangue diminuisce fino ad eguagliare la PCO2 alveolare. Questo avviene in circa 1/10 del tempo che il sangue impiega a percorrere il capillare. LOssigeno diffonde dallalveolo (PO2 = 104 mmHg) al capillare polmonare (PO2 = 40 mm/Hg).La PO2 del sangue aumenta fino ad eguagliare la PO2 alveolare. Questo a riposo avviene in circa 1/3 del tempo che il sangue impiega a percorrere il capillare. O2CO2 Sangue arterioso: PO2 100 mm/Hg; PCO2 40 mm/Hg

11 SCAMBI GASSOSI A LIVELLO DEI CAPILLARI O2CO2 La PO2 nellestremo arterioso del capillare è circa 100 mm/Hg. La PO2 nel liquido interstizale è circa 40 mm/Hg. LO2 diffonde nel liquido e la PO2 allestremo venoso è circa a 40 mm/Hg La PCO2 nellestremo arterioso del capillare è circa 40 mm/Hg. La PCO2 nel liquido interstizale è circa 45 mm/Hg. La CO2 diffonde nel sangue e la PCO2 allestremo venoso è circa 45 mm/Hg Sangue venoso misto: PO2 40mm/Hg; PCO2 45mm/Hg

12 TRASPORTO OSSIGENO La solubilità dellOssigeno nellacqua (plasma) è molto bassa. La concentrazione di O2 nel plasma arterioso è circa 0.3 vol%. Allinterno dei globuli rossi vi è una molecola in grado di legare lO2: lEMOGLOBINA (Hb) Nel Sangue il 97% dellOssigeno è legato allHb ( HbO ossiemoglobina) Ogni molecola di Hb può legare 4 molecole di O2 Nel sangue ci sono 15 g/100ml di Hb LHb ha una capacità di legare lossigeno pari a 1.34 ml/g Il contenuto di ossigeno del sangue quando l'emoglobina è satura è 20.1 ml/100 ml (15*1.34)

13 CURVA DI DISSOCIAZIONE dellHbO A : PO2 = 100 mm/Hg saturazione Hb = 97% O2 legato = 19.4 vol% B : PO2 = 40 mm/Hg saturazione Hb = 75% O2 legato = 14.4 vol% 5ml differenza artero-venosa = 5 vol% in questo caso ad ogni passaggio nei capillari 100ml di sangue cedono 5ml di ossigeno ai tessuti. C : PO2 = 15 mm/Hg saturazione Hb < 20% O2 legato = 4.4 vol% 15ml differenza artero-venosa = 15 vol% in questo caso ad ogni passaggio nei capillari 100ml di sangue cedono 15ml di ossigeno ai tessuti. A B C A: Sangue arterioso normale B: Sangue venoso normale C: Sangue venoso durante sorzo

14 EFFETTO BOHR Fattori che spostano a destra la curva di dissociazione dellHbO: 1) >PCO2: 2) H + ); 3) > temperatura; 4) > 2.3 DPG; Durante attività fisica I muscoli in attività liberano CO2 e cataboliti acidi facendo aumentare la concentrazione di H + e diminuendo il PH. Inoltre la temperatura nel muscolo attivo può aumentare di 2-3°C. lo spostamento a destra RIDUCE laffinità e quindi AUMENTA la cessione di O2.

15 TRASPORTO ANIDRIDE CARBONICA La CO2 è molto più solubile dellO2. Circa il 10% è disciolta nel plasma Circa il 30 % si lega alle proteine plasmatiche e allHb Circa il 70% viene trasportato sotto forma di ioni bicarbonato (HCO 3 - )

16 CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H 2 CO 3 HCO H + (la reazione didratazione dellanidride carbonica è catalizzata dallenzima anidasi carbonica, di cui sono ricchi i globuli rossi) H + + Hb HHb (emoglobina ridotta) HCO 3 - abbandona il globulo rosso per diffusione asportando cariche negative Uno ione cloro (Cl - ) si scambia con il bicarbonato (entra nel globulo rosso) per il mantenimento della neutralità elettrica Una molecola dacqua segue il cloro per il mantenimento dellequilibrio osmotico Tutte queste reazioni sono reversibili: la direzione delle reazioni dipende dai gradienti di concentrazione di CO 2 e di H +

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19 EFFETTO HALDANE

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22 Il sistema respiratorio è servito da muscoli volontari, ma il loro funzionamento è controllato automaticamente dal sistema nervoso centrale Il sistema nervoso centrale controlla sia il ritmo del respiro sia la ventilazione polmonare: Come si respira: centri bulbari Quanto si respira: chemocettori centrali e periferici

23 Ponte Bulbo Mid. spinale Mesencefalo Centro pneumotassico Centro apneustico C. inspiratorio ed espiratorio

24 I E - - Respiro stertoroso Centro respiratorio bulbare

25 P A I E n. vaghi - Rifl. di Hering e Breuer ai m. respiratori

26 Regolazione chimica del respiro >pCO 2 >> profondità e frequenza respiratorie;

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28 I chemocettori periferici sono i corpi (glomi) aortici e carotidei, che si trovano rispettivamente sullarco aortico e alla biforcazione delle carotidi I corpi (glomi) aortici e carotidei sono dei veri piccoli organi, con arteria afferente, vena efferente ed una rete capillare molto ricca Perciò, le cellule di corpi ricevono molto più sangue di toutte le altre cellule: in questo modo, utilizzano lossigeno disciolto nel plasma La concentrazione dellossigeno disciolto nel plasma è proporzionale alla PO 2. I corpi «misurano» la PO 2

29 I corpi «misurano» la PO2, ma sono stimolati anche dalla PCO 2 e dal pH. Nellesercizio fisico gli stimoli ai corpi sono coerenti ( PCO 2 pH PO 2 ). In questo caso la respirazione è regolata soprattutto dai centri bulbari Nel sonno e ad alta quota prevalgono invece i corpi I centri bulbari sono sensibili alla PCO2 e ai pH, ma sono inibiti dalla caduta della PO2

30 Dispnea: quando ci si accorge di respirare Apnea: quando si trattiene il respiro Anossia o ipossia: quando diminuisce il consumo dossigeno delle cellule; 4 forme: Ipossica Anemica Stagnante Istotossica Iperpnea: quando si respira più del normale

31 Anossia ipossica: la PO 2 del sangue arterioso è più bassa del normale. Cause: ridotta pressione atmosferica (in alta quota) Ridotta capacità di diffusione dei polmoni (polmonite) I corpi aortici e carotidei sono stimolati; I centri bulbari sono inibiti. Può presentarsi la respirazione periodica.

32 RESPIRAZIONE PERIODICA Può manifestarsi anche dopo uniperventilazione volontaria: il contento di CO 2 e di O 2 del sangue arterioso cambia, nel tempo, con velocità diverse Respirazione di Cheine-Stocks: respirazione periodica patologica, in caso di trauma o tumore bulbare. Coma grave

33 Anossia anemica: la capacità del sangue per lossigeno è sub-normale: emorragie anemia ipocromica anemia mediterranea Avvelenamento da CO (ossido di carbonio) I chemocettori periferici non sono stimolati perché la PO 2 è normale In caso di emorragia i reni producono più eritropoietina, che stimola il midollo emopoietico. Si formano eritrociti nuovi, che compaiono nel sangue come reticolociti

34 Ipossia stagnante: quando la circulazione del sangue è insufficiente: insufficienza cardiaca trombosi venosa Ipossia istotossica: avvelenamento della catena respiratoria: gli enzimi respiratori dei mitocondri sono bloccati: avvelenamento da cianuro

35 REGOLAZIONE DEL RESPIRO DURANTE LESERCIZIO FISICO I comandi nervosi che fanno contrarre i muscoli fanno anche aumentare la respirazione Segnali riflessi dai recettori muscolari ed articolari sostengono liperventilazione I chemocettori centrali (e periferici) regolano la ventilazione alveolare al fine di mantenere costante la PCO 2 arteriosa Nelluomo i riflessi spinali che partono dai muscoli intercostali e dal diaframma sono molto importanti per la regolazione della profondità del respiro (regolazione del volume corrente).


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