TRANSPORTE DE GASES E EQUILÍBRIO ÁCIDO-BASE

Apresentação em tema: "TRANSPORTE DE GASES E EQUILÍBRIO ÁCIDO-BASE"— Transcrição da apresentação:

1 TRANSPORTE DE GASES E EQUILÍBRIO ÁCIDO-BASE
Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular Setor de Ciências Biológicas

2 TRANSPORTE DE GASES Troca de gases ocorre por difusão de acordo com lei de Fick. Em organismo unicelulares ocorre através da membrana plasmática. Com aumento de tamanho dos organismos as distâncias também aumentam necessitam sistemas especializados de transporte. Inviável a troca de gases diretamente com a atmosfera; Existência de uma superfície para trocas (pulmões ou guelras) e um sistema para circulação (gases, nutrientes, resíduos).

3 ESTRUTURA DAS VIAS AÉREAS
ESQUERDO WEST 2002

4 ESTRUTURA DAS VIAS AÉREAS ZONA DE CONDUÇÃO - ZONA DE RESPIRAÇÃO
Superfície pulmonar m2 (300 milhões de alvéolos pulmonares); WEIBEL 1963

5 PRESSÕES PARCIAIS DOS GASES RESPIRATÓRIOS
AO NÍVEL DO MAR

6 Trocas gasosas no sistema respiratório referem-se
a DIFUSÃO do O2 e CO2 nos pulmões e nos tecidos periféricos.

7 Quais os processos de transporte de O2
para os tecidos ?

8 TRANPORTE DE OXIGÊNIO LEI DE HENRY: trata dos gases dissolvidos em
solução. A concentração de gás dissolvido num líquido é diretamente proporcional à sua pressão parcial. 1 L plasma mL de O2 dissolvido

9 LEI DE HENRY Os gases dissolvidos no plasma obedecem à lei de Henry que estabelece que a solubilidade de um gás em determinado líquido, em determinada temperatura, é proporcional a pressão parcial do gás sobre a solução e a constante de solubilidade (dissociação) deste gás naquele líquido C = quantidade de gás dissolvido no líquido; K = constante de solubilidade; pO2 = pressão parcial do gás; C = K. pO2 Falar do efeito do pH sobre BPG mutase

10 TRANSPORTE DO OXIGÊNIO
Lei de Henry : [O2] = pO2 x k [O2]dissolvido = 100 mmHg x 0, 03 mL O2/L sangue/mmHg [O2] = 3 mL de O2/L sangue Indivíduo em repouso precisa de 250 mL O2/minuto Debito cardíaco = 5 L/minuto 5000 mL/min x 3 mL de O2/ 1000 mL sangue = 15 mL O2/ minuto

11 TRANSPORTE DO OXIGÊNIO
DISSOLVIDO NO PLASMA – 1,5 % COMBINADO COM A HEMOGLOBINA – 98,5%

12 HEMOGLOBINA E ALOSTERIA
Existem duas conformações possíveis para a hemoglobina (R e T). O oxigênio se liga a ela em qualquer uma dessas conformações, mas tem maior afinidade pelo estado R. Quando O2 não esta ligado, o estado T é mais estável (desoxi-hemoglobina). Este estado é estabilizado por uma série de pares iônicos.

13 TRANSPORTE DE O2 Curva de saturação do O2 pela molécula de Hemoglobina: A Hemoglobina liga-se a O2 fracamente em baixa tensão e fortemente em alta tensão de O2 A curva de saturação não segue cinética Michaeliana devido a fortes interações entre as subunidades da hemoglobina – ligação cooperativa (aumenta a afinidade com aumento de pO2).

14 Como é a Curva de saturação da Hemoglobina por O2?
TRANSPORTE DE O2 Como é a Curva de saturação da Hemoglobina por O2?

15 TRANSPORTE DE O2 Curva de saturação do O2 pela molécula de Hemoglobina
CURVA SIGMOIDE

16 Curva Sigmoide: a curva não é diretamente proporcional a pO2 devido a
fortes interações entre as subunidades da Hb – ligação cooperativa A Hb liga-se a O2 fracamente em baixa tensão e fortemente em alta tensão

17 CURVA DE DISSOCIAÇÃO DE O2 NO SANGUE

18 HEMOGLOBINA, UM TRANSPORTADOR
Falar das diferenças de pressões

19 CURVA DE DISSOCIAÇÃO DO OXIGÊNIO
SATURAÇÃO % A Hb liga-se a O2 fracamente em baixa tensão e fortemente em alta tensão WEST 2002

20 Dependência da dissociação do oxigênio da Hemoglobina com as condições químicas e físico-químicas

21 Dissociação do oxigênio da Hemoglobina
depende de 1) pH 2) Temperatura 3) CO2 4) 2,3 difosfoglicerato

22 Dissociação do oxigênio da Hemoglobina depende:
1) pH : aumento da acidez da hemoglobina quando ela liga-se ao oxigênio conhecido como efeito BOHR . HHb + O2  HbO2 + H+ pH  , H+  favorece a dissociação de O2

23 Dissociação do oxigênio da Hemoglobina depende:
2) Temperatura: T  - tecidos em atividade metabólica intensa , favorece a dissociação do O2 T  - hipotermia, extremidades do corpo, maior necessidade de O2 , favorece a captura de O2

24 PCO2  favorece a dissociação de O2
Dissociação do oxigênio da Hemoglobina depende: 3) CO2: aumento da pressão parcial de CO2 diminui afinidade da hemoglobina por O2. Hb-CO2 + O2  HbO2 + CO2 PCO2  favorece a dissociação de O2

25 Dissociação do oxigênio da Hemoglobina depende:
4) 2,3 difosfoglicerato: normalmente presente no sangue.  2,3 difosfoglicerato ( BPG) promove a dissociação de O2 conformação HHb (estadoT) possui cavidade grande para admitir BPG liga-se firmemente as cargas – da BPG conformação HbO2(estado R) cavidade menor, não acomoda BPG  ATP – promove a dissociação de O2 em peixes  inositol pentafosfato -dissociação de O2 em aves

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28 2,3-difosfoglicerato (2,3-DPG)
A produção de 2,3-DPG aumenta em condições de hipóxia

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30 Quais os processos de transporte
TRANSPORTE DE CO2 Quais os processos de transporte de CO2 para os tecidos?

31 TRANSPORTE DE CO2 Processos de transporte de CO2 para os tecidos:
1. DISSOLVIDO EM SOLUÇÃO 2. COMBINADO COM A HEMOGLOBINA (HbCO2) 3. NA FORMA DE BICARBONATO

32 1. dissolvido em solução – 9%
TRANSPORTE DE CO2 PARA OS TECIDOS 1. dissolvido em solução – 9%

33 TRANSPORTE DE CO2 PARA OS TECIDOS
2. combinado com a Hemoglobina (HbCO2)– 13% carbaminohemoglobina- formado quando CO2 reage com amino grupos(imidazol da histidina) da Hb  Os sitios de ligação de O2 e CO2 não são os mesmos  quando Hb esta na forma HbO2, maior afinidade por CO2

34 TRANSPORTE DE CO2 PARA OS TECIDOS
3. como composto na forma de bicarbonato – 78% CO2 + H2O  H2CO3  H+ + -HCO DESLOCAMENTO DE Cl - anidrase difunde-se no plasma carbônica para manter neutralidade difusão de ions Cl para interior dos globulos PROCESSOS QUE REGULAM H+ DERIVADO DO TRANSPORTE DE CO2

35 TRANSPORTE DO CO2 E LIBERAÇÃO DO O2
CO2 (dissolvido) % Carbamino –hemoglobina HbCO % HCO % WEST 2002

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37 CO2 + H2O  H2CO3  H+ + -HCO3 anidrase
PROCESSOS QUE REGULAM H+ DERIVADO DO TRANSPORTE DE CO2 CO2 + H2O  H2CO3  H+ + -HCO3 anidrase carbonica 1- Tamponamento pela hemoglobina - 50% Hb com grupos ionizáveis de valores de pK próximos ao pH dentro da hemácia. 2- Transporte Isoídrico de CO % H+ gerado pela dissociação do H2CO3 é captado pela hemoglobina, evitando alteração do pH. HbO2 + H+  HHb + O2 CO2 + H2O  H+ + - HCO3 HbO2 + CO2 + H2O  HHb + O2 + -HCO3 3- Outros mecanismos – 10%

38 (Hb)

39 DISTRIBUIÇÃO DO BICARBONATO
CAPILARES EXTRAPULMONARES CAPILARES PULMONARES Plasma Eritrócito Efluxo de bicarbonato dos eritrócitos e influxo de cloretos para os eritrócitos Efluxo de cloreto dos eritrócitos e influxo de bicarbonato para os eritrócitos

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42 TRANSPORTE de O2 e TROCA ISOÍDRICA de CO2

43

44 Artetrial Venoso

45 (Hb)

46 DISTÚRBIOS RESPIRATÓRIOS
         Hipóxia (baixo teor de oxigênio) Pressão parcial reduzida do oxigênio no ar Anormalidades pulmonares que reduzem a difusão do oxigênio para o sangue Diminuição de hemoglobina Incapacidade cardíaca de bombeamento adequado de sangue Incapacidade dos tecidos em utilizar o oxigênio

47 Pneumonia (Infecção nos pulmões) Aumento de exsudato infeccioso (edema e inflamação) Impede absorção do ar alveolar para o sangue

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49 Edema Pulmonar (líquido nos espaços intersticiais do pulmão e alvéolos)
Normalmente por pressão capilar pulmonar muito elevada (insuficiência do ventrículo esquerdo) Líquido sai dos capilares para os tecidos e alvéolos pulmonares Bloqueio do transporte pela membrana Morte pode ocorrer de 20 a 40 minutos

50 CONTROLE NO TRANSPORTE
Alterações na concentração de H+, BPG e CO2 têm efeitos semelhantes sobre a ligação com de O2. Falar do efeito do pH sobre BPG mutase

51 Desequilíbrio de pH O pH normal do sangue arterial é 7.35 – 7.45
pH abaixo normal -> acidose pH acima normal -> alkalose O corpo responde a desequilíbrio ácido-base fazendo compensação, que pode ser completa se o pH do sangue volta ao normal ou parcial se o pH ainda fica fora dos limites.

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53 Problemas Respiratórios
Acidose Respiratória é devida a excesso de gás carbônico no sangue (pCO2 é muito alta)‏ Alcalose Respiratória é devida a déficit de gas carbônico no sangue ( pCO2 é muito baixa)‏ Compensação é Renal: Acidose Respiratória o rim excreta prótons Alcalose Respiratória o rim retém prótons/excreta íons hidróxido.

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56 Problemas Metabólicos
Acidose Metabólica é devida a redução de bicarbonato no sangue Alcalose Metabólica é devida a excesso de bicarbonato no sangue Compensação é respiratória Acidose metabólica leva a retenção de CO2 com aumento de pCO2 Alcalose metabólica leva a excreção de CO2 com redução da pCO2

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59 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AIRES, M. M. Fisiologia. In: Fisiologia da Respiração. 3ª Edição, Rio de Janeiro, 2008. CONSTANZO, L.S. Fisiologia. cap 5 3ª Edição. Rio de Janeiro, 2007. DEVLIN, T. M. Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas. Cap 25. 4ª edição, São Paulo, 1998. GARCIA, E. A. C. Biofísica. São Paulo, 1998. VIEIRA, E.C. et al. Química Fisiológica. São Paulo, 1995.