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FISIOLOGIA DEL INTERCAMBIO GASEOSO
FILTRACION, REABSORCION Y SECRECION RENAL
FACULTAD DE QU
FISIOLOGIA DEL INTERCAMBIO GASEOSO
FILTRACION, REABSORCION Y SECRECION RENAL
PROFESOR: Cesar Bohórquez
ALUMNOS: Diego Torres Orozco
Alexander Rojas
UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
FACULTAD DE QU IMICA FARMACEUTICA
FILTRACION, REABSORCION Y SECRECION RENAL
Cesar Bohórquez
ALUMNOS: Diego Torres Orozco
Alexander Rojas Patiño
INTRODUCCIÓN.
SISTEMA RESPIRATORIO:
El aparato respiratorio o sistema respiratorio es el encargado de captar oxígeno (O2) y eliminar
dióxido de carbono (CO2) procedente del metabolismo celular. En los humanos el aparato
respiratorio generalmente incluye tubos, como los bronquios, las fosas nasales usadas para
cargar aire en los pulmones, donde ocurre el intercambio gaseoso y músculos respiratorios
que median el movimiento del aire tanto adentro como afuera del cuerpo. El diafragma, como
todo músculo, puede contraerse y relajarse. En la inhalación, el diafragma se contrae y la
cavidad torácica se amplía. Esta contracción crea un vacio que succiona el aire hacia los
pulmones. En la exhalación, el diafragma se relaja y retoma su forma de domo y el aire es
expulsado de los pulmones.
Ilustración 1. Diagrama del Sistema Respiratorio
El aparato respiratorio humano consta de: Sistema de conducción: fosas nasales, boca,
epiglotis, faringe, laringe, tráquea, bronquios principales, bronquiolos lobulares, bronquios
segmentarios y bronquiolos.
Sistema de intercambio: conductos y sacos alveolares. El espacio muerto anatómico, o zona
no respiratoria (no hay intercambio gaseoso) del árbol bronquial incluye las 16 primeras
generaciones bronquiales, siendo su volumen de unos 150 ml.
ÓRGANOS QUE COMPONEN ALA SISTEMA RESPIRATORIO.
Vía Nasal: función es humedece, temperatura cornetes consiste en dos amplias cavidades cuya
Faringe: es un conducto muscular, membranoso que ayuda a permitir la entrada de aire, el
cual se que el aire se vierta hacia las vías aéreas inferiores. filtra y calienta a una determinada a
través de unas estructuras llamadas Laringe: es un conducto cuya función principal es la
filtración del aire inspirado. Además, permite el paso del aire hacia la tráquea y los pulmones y
se cierra para no permitir el paso de comida durante la deglución si la propia no la ha deseado
y tiene la función de órgano fonador, es decir produce el sonido.
Epiglotis: es una tapa que impide que los alimentos entren en la laringe y en la tráquea al
tragar. También marca el límite entre la orofaringe y la laringofaringe.
Tráquea: brinda una vía abierta al aire inhalado y Bronquio: conduce el aire que va desde la
tráquea hasta el exhalado desde los pulmones. Bronquiolos. Bronquiolo: conduce el aire que
va desde los bronquios pasando por los bronquiolos y terminando en los alvéolos.
Alvéolo: donde se produce la hematosis (permite el intercambio gaseoso, es decir, en su
interior la sangre elimina el dióxido de carbono y recoge oxígeno).
Pulmones: la función de los pulmones es realizar el intercambio gaseoso con la sangre, por ello
los alvéolos movilizan un volumen de aire que sirva para, tras un intercambio gaseoso
apropiado, aportar oxígeno a los que están estrecho contacto con los capilares de diferentes
tejidos.
Diafragma: músculo estriado que separa la cavidad torácica (pulmones, mediastino, etc.) de la
cavidad abdominal (intestino, estómago, hígado, etc.). Interviene en la respiración,
descendiendo la presión dentro de la cavidad torácica y aumentando el volumen durante la
inhalación y aumentando la presión y disminuyendo el volumen durante la exhalación. Este
proceso se lleva a cabo, principalmente, mediante la contracción y la relajación del diafragma.
Composición del Aire Atmosférico:
Oxígeno Nitrógeno Anhídrido Carbónico Argón y Helio Vapor de Agua 21% 78% 0,03% 0,92%
0,05%
Composición del Aire Alveolar:
Oxígeno Nitrógeno Dióxido de Carbono Vapor de Agua 17% 77% 5% 2%
INTERCAMBIO DE GASES.
Es necesario, en primer lugar, distinguir entre respiración y ventilación: RESPIRACIÓN: se
refiere al metabolismo aerobio que requiere oxigeno y se lleva a cabo en las mitocondrias para
producir agua y energía mediante la cadena de transporte electrónico. En el ciclo Krebs se
produce dióxido de carbono (CO2), sin embargo, en la cadena de transporte electrónico es
necesario el oxigeno. Así pues, es necesario liberar el CO 2 que se acumula debido a su
toxicidad. En general, se suele utilizar la palabra respiración para hablar del intercambio de
gases, aunque es una forma errónea. VENTILACIÓN: la ventilación es lo que vulgarmente se
entiende por respiración: es la inhalación de una mezcla de gases y la expulsión del dióxido de
carbono. El intercambio de gases es el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono, del
animal con su medio. Dentro del sistema alveolar de los pulmones, las moléculas de O2 y CO2
se intercambian pasivamente, por difusión, entre el entorno gaseoso y la sangre. Así, el
sistema respiratorio facilita la oxigenación con la remoción contaminante del CO2 y otros gases
que son desechos del metabolismo y de la circulación. El sistema también ayuda a mantener el
balance entre ácidos y bases en el cuerpo a través de la eficiente remoción de CO2 de la
sangre.
¿CÓMO Y DÓNDE SE PRODUCE EL INTERCAMBIO GASEOSO?
El intercambio de gases está constituido por tres fases las cuales son:
1. Intercambio en los pulmones: Cuando el aire entra en los pulmones, primero circula por los
bronquios y luego por las divisiones repetidas de los bronquiolos que dan lugar a los
bronquiolos terminales o respiratorios. Estos, a su vez se abren en el conducto alveolar, del
cual derivan los sacos aéreos. La pared de cada conducto alveolar y de los sacos aéreos está
formada por varias unidades llamadas alvéolos. Cada pulmón tiene 300 millones de alvéolos lo
que da una superficie de 70 m2 para dos pulmones. Es una enorme superficie de intercambio
de gases (CO2 y O2). El movimiento de los gases respiratorios es por simple difusión: la
concentración del oxígeno es mayor en los alvéolos que en los capilares, de modo que este gas
se difunde de los alvéolos a la sangre. En cambio el CO2 está más concentrado en la sangre
que en los alvéolos, por lo que se difunde de los capilares hacia el espacio alveolar.
2. Transporte de gases.
3. La respiración en las células de los tejidos
Ilustración 3. Intercambio gaseoso en el alvéolo
Respiramos unas 17 veces por minuto y cada vez introducimos en la respiración normal lts de
aire. El número de inspiraciones depende del ejercicio, de la edad y otros factores, la
capacidad pulmonar de una persona es de 5lts. A la cantidad de aire que se pueda renovar en
una inspiración forzada se le llama capacidad vital; suele ser de 3,5 lts.
Ilustración 4. Relaciones de Intercambio gaseoso entre el alvéolo y la circulación sanguínea.
Los alvéolos están revestidos por una monocapa muy delgada de células epiteliales y además
posen una alta irrigación sanguínea, lo que permite que los gases se difundan libremente a
través de su pared hacia los capilares sanguíneos, los eritrocitos serán los encargados de
transportar el oxígeno hasta las células. El O2 es transportado en los eritrocitos asociados a la
hemoglobina formando oxihemoglobina. A la hemoglobina desoxigenada se le conoce como
desoxihemoglobina. El CO2 se transporta disuelto en el agua del plasma (8%), combinado con
la hemoglobina se le llama carboxihemoglobina (25%) y un (67%) lo hace como aniones
bicarbonato . TRANSPORTE DE LOS GASES El oxígeno en los alvéolos es llevado por los
eritrocitos hasta el corazón y después distribuido por las arterias a todas las células del cuerpo.
El dióxido de carbono es recogido en parte por los eritrocitos y parte por el plasma y
transportado por las venas cavas hasta el corazón y desde allí es llevado a los pulmones para
ser arrojado al exterior. RESPIRACIÓN DE LAS CÉLULAS: Toman el oxigeno que les lleva la
sangre y lo utilizan para quemar los alimentos que han absorbido, allí producen el ATP que el
cuerpo necesita y en especial el calor que mantiene la temperatura del cuerpo humano a unos
37 grados.
INFLUENCIA DE LOS FACTORES EN MECANISMO VENTILATORIO
PRESIÓN DEL CO2: Existe un doble efecto: En primer lugar el efecto de la competencia con el
oxigeno, la hemoglobina es más afín con el dióxido de carbono pero la presión del CO2 es
menor que la presión del O2, así cuando aumenta la presión del CO2, el CO2 tiende a desplazar
al oxígeno. En segundo lugar, cuando la hemoglobina llega a un tejido con una alta
concentración de CO2 baja la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno y se libera éste. pH La
hemoglobina puede unir H+ donde une el oxígeno, así cuando el pH es muy bajo y por lo tanto
la concentración de H+ es alta, el oxígeno es desplazado, modificándose también la afinidad de
la hemoglobina. Esto es lo que se llama efecto Borh. De este modo, el pH vuelve a subir, esto
se produce en vertebrados: al oxigenarse la hemoglobina aumenta la acidez.
Ilustración 5. Intercambio de Gases
2,3-DIFOSFOGLICERATO Es una molécula equimolar con la hemoglobina. Tiene el mismo efecto
que el pH, el CO2 y la temperatura: disminuye la capacidad de retener el oxígeno en la
molécula de hemoglobina. Sirve de tampón a la hemoglobina transportando oxigeno, de este
modo evita valores altos de la presión parcial del oxígeno, que pueden ser tóxicos. También es
útil para tamponar el efecto de la hemoglobina en condiciones normales como el buceo o las
alturas elevadas, En situaciones de hipoxia, que se producen cuando la presión parcial del
oxígeno es baja, la concentración de 2,3difosfoglicerato aumenta para facilitar la liberación del
oxígeno. El 2,3-difosfoglicerato se produce durante glucólisis, lo cual favorece que en
situaciones de ejercicio físico (donde la glucólisis proporciona energía) el oxígeno se libere más
fácilmente de la hemoglobina. DIÓXIDO DE CARBONO Se transporta en la hemoglobina y es
disuelto en el plasma en forma de bicarbonato, de manera que existe mayor cantidad de CO2
en forma de bicarbonato que molecular, una proporción de 20:1. La reacción que provoca la
generación de bicarbonato se da en el plasma de forma natural y muy lentamente, y en el
eritrocito se produce mediante la enzima anhidrasa carbónica que acelera la combinación del
CO 2 con el agua para dar ión bicarbonato y protones. Los inhibidores de la enzima anhidrasa
carbónica se usan como diuréticos. La concentración de bicarbonato es mayor en el eritrocito
que en el plasma, sin embargo, el anión bicarbonato, está cargado negativamente, lo que se
supone un inconveniente a la salida del bicarbonato del eritrocito. Para compensar esta carga
y poder compensar la salida del bicarbonato, se crea un gradiente de cloruro que entra en el
eritrocito. Este mecanismo se llama Desplazamiento del Cloruro, de este modo la molécula de
hemoglobina mantiene la neutralidad eléctrica. Esta es la causa de que la cantidad de cloruro
en la hemoglobina sea mayor en la sangre venosa que procede de los tejidos.
El dióxido de carbono interfiere en el transporte de oxígeno. La producción de bicarbonato
genera iones H +, que disminuyen el pH, facilitando que la hemoglobina desprenda el oxígeno
molecular (O2) con lo que baja el pH exterior. Así se modifica el equilibrio entre el CO2 y el ión
bicarbonato, con lo que se genera CO2. Cuando la sangre está desoxigenada, sale oxígeno de la
hemoglobina, y como está sin oxígeno es básica, retiene los protones y hace de amortiguador
para evitar que los protones salgan de ella y acidifiquen el medio exterior, generándose ión
bicarbonato dentro del eritrocito. Este es el efecto Haldane, que no es más que lo contrario de
el efecto Borh.
FILTRACION, REABSORCION Y SECRECION RENAL.
APARATO URINARIO: Conjunto de estructuras destinadas a producción y excreción de orina.
Formada por riñones, uréteres, vejiga urinaria y uretra.
- RIÑÓN: órgano par, localizado en retroperitoneo a los lados de las vértebras dorsales y
primeras lumbares. De forma alargada, con borde externo convexo e interno cóncavo, de cuyo
centro sale el hilio renal, lugar donde entran y salen del riñón las arterias, venas, vasos
linfáticos, plexo y pelvis renal. (12 a 13 cm. de longitud, 6 de anchura y 4 de grosor)
A) ESTRUCTURA RENAL.
Zona más externa: cortical
Zona interna: médula renal o pirámides de Malpighi. Varios cálices menores unidos dan lugar a
los cálices mayores, que desembocan en la pelvis renal.
B) VASCULARIZACIÓN.
Recibe el 20 o 25% del gasto cardiaco. Irrigado por las arterias renales, que nacen de la aorta.
Después se divide: segmentarias, interlobulares, arcuatas, interlobulillares, glomerulares.
Del glomérulo salen las arteriolas eferentes.
C) NEFRONA.
Unidad funcional del riñón. 1.200.000 en cada riñón.
Composición: - glomérulo, -cápsula de bowman, - túbulo.
- GLOMERULO: Estructura formada por ovillo de capilares. Estos se originan a partir de la
arteriola aferente, que luego se reúne de nuevo para formar la arteriola eferente. Por la pared
de estos capilares se filtra la sangre y forma la orina primitiva. El ovillo que alberga estos
capilares es la cápsula de bowman.
- TUBULO RENAL: Formado por túbulo contorneado proximal- discurre por la zona cortical -,
asa de Henle - formada por un tramo rectilíneo en dirección a médula y luego asciende de
nuevo a zona cortical – y túbulo contorneado distal que desemboca en el túbulo colector. Este
último desemboca en el cáliz a través de la papila.
- CALICES Y PELVIS RENAL: Cada papila acaba en conos membranosos que son cálices menores,
que se unen formando cálices mayores y desembocan en pelvis renal que sale del seno renal y
sigue con el uréter.
- URETER Y VEJIGA: uréter- conducto de 25 cm. de longitud que se dirige verticalmente hacia
abajo hasta unirse con la vejiga.
Vejiga- deposito músculo membranoso donde se almacena la orina. Colocada detrás de la
sínfisis del pubis. Su contracción es producida por el músculo detrusor.
- URETRA: Conducto que lleva la orina al exterior.
FISIOLOGIA RENAL:
Sus funciones básicas son:
1. Excreción de productos de desecho del metabolismo (urea, creatinina y fósforo)
2. Regulación del medio interno ( equilibrio electrolítico y acidobásico )
3. Función endocrina (vitamina d, renina angiotensina…)
Las dos primeras se consiguen con la formación y eliminación de orina de composición
adecuada a las necesidades del organismo. En el glomérulo se produce la ultrafiltración del
plasma, en el túbulo se modifica la composición de dicho filtrado hasta formar una orina de
composición definitiva que se elimina a través de la vía excretora.
- FILTRACION GLOMERULAR: Formación de ultrafiltrado a partir del plasma que pasa por los
capilares glomerulares. Solo contiene solutos pequeños. El filtrado se rige por las presiones
ejercidas, en el caso de la sanguínea en el interior del capilar, favorece la filtración glomerular
y la oncótica y la hidrostática del espacio urinario actúan en contra de esa misma. La resultante
de dichas fuerzas condiciona la mayor o menor cantidad de filtrado producido por cada
glomérulo.En un adulto el valor normal del aclaramiento de creatinina es de 90 a 110 ml/min.
- FUNCION TUBULAR: Gran parte del volumen de agua y solutos filtrados en glomérulo se
reabsorben en el túbulo renal. Si no fuese así se orinarían 160 l en lugar del litro y medio
habitual. En las células tubulares se produce transporte de sustancias por mecanismos activos
o pasivos. Así se produce orina en volumen de 500 a 2000 CC al día con ph ácido entre 5 y 8 y
densidad de entre 1010 y 1030. En el túbulo proximal se reabsorbe el 65-70% del filtrado y de
sodio fundamentalmente. También bicarbonato, glucosa, En el asa de Henle se reabsorbe
cloruro sódico y agua. En el túbulo distal se secreta potasio e hidrogeniones que hacen que la
orina sea ácida y se reabsorben sodio y agua.
- REGULACION DE LA EXCRECIÓN DE
1. AGUA.
El riñón, en función del estado de hidratación del individuo es capaz de eliminar orina más o
menos concentrada. Además está también la función de la hormona antidiurética- que se
sintetiza en el hipotálamo y secreta en la hipófisis- que hace que, en condiciones de aumento
de la osmolaridad plasmática o disminución del volumen del liquido extracelular, se produzca
una orina más concentrada o al contrario.
2. SODIO.
El factor que determina la excreción del sodio es el volumen extracelular. Si disminuye su
aporte, se activa la secreción de renina, que facilita la conversión de angiotensinógeno en
angiotensina 1 y a su vez el enzima conversor de la 1 a la angiotensina 2, que produce una
vasoconstricción y a su vez estimula la secreción de aldosterona- por la glándula suprarrenal- la
cual provoca un aumento de la reabsorción del sodio, restableciendo así la homeostasis.
3. POTASIO.
Se filtra en el glomérulo pero es reabsorbido de nuevo en su totalidad en el túbulo proximal y
asa de Henle. Si se produce sobrecarga oral la excreción urinaria aumenta de forma rápida,
pero en caso de deprivación se produce de forma más lenta pudiéndose provocar una
depleción del total de potasio del organismo.
- REGULACION RENAL DEL EQUILIBRIO ACIDO-BASE: El ph extracelular debe mantenerse entre
7,35 y 7,45. El sistema tampón más importante del organismo en el líquido extracelular es el
de bicarbonato- ac. Carbónico- dióxido de carbono.
La concentración de CO2 es mantenida a través del proceso respiratorio.
El riñón colabora en el mantenimiento de este equilibrio a través de 3 mecanismos tubulares:
1. Reabsorción de casi todo el bicarbonato filtrado en el glomérulo, en el túbulo
proximal. Con que se perdiese una pequeña cantidad de éste, se produciría una acidosis
metabólica.
2. Excreción de acidez, sistemas como el del fosfato, que se filtran por el glomérulo y
aceptan hidrogeniones en la luz tubular, que se excretan en la orina.
3. Excreción de amonio, por medio de las células del t. proximal que sintetizan
amoniaco. Esta base pasa a la luz tubular y se combina con H+ quedando atrapada y
eliminándose en la orina.
.-EXCRECION DE PRODUCTOS DEL METABOLISMO NITROGENADO.
1. UREA: constituye la mitad del soluto urinario. Es la principal forma de eliminación de
los desechos del metabolismo nitrogenado. En situaciones de antidiurésis, cuando ADH induce
reabsorción de agua, el aclaramiento de urea disminuye.
2. ACIDO URICO: proviene del metabolismo de las purinas y se elimina en cantidades
de entre 700 y 900 mg.
3. CREATININA: excreción aproximada de 1 gr. /día y sufre pocas alteraciones,
eliminándose la cantidad del filtrado glomerular.
-METABOLISMO FOSFO-CALCICO: El mayor aporte de calcio depende de la absorción intestinal
y éste está en hueso; el riñón es también importante en su metabolismo ya que participa en la
síntesis de vitamina D. Solo un 1% se excreta por orina. La paratohormona y el aumento de la
reabsorción proximal del sodio, proceso por el que se reabsorbe el calcio, disminuye la
calciuria. La excreción de fosfatos depende del riñón. La reabsorción tiene lugar en el túbulo
proximal y es regulada por la paratohormona. Cuando aumenta el fósforo se estimula la
secreción de esta, inhibe la reabsorción y aumenta la excreción urinaria.
- FUNCIONES
ENDOCRINAS DEL RIÑON:
1. EICOSANOIDES.- Las prostaglandinas, prostaciclina y tromboxano se sintetizan en las
estructuras renales y actúan produciendo:
- Control del flujo sanguíneo y del filtrado glomerular, producen vaso dilatación.
- Ejercen un efecto natriurético, inhiben la reabsorción de cloruro sódico.
- Aumentan la excreción de agua.
- Estimulan la secreción de renina.
2. ERITROPOYETINA.- Sustancia que actúa sobre las células precursoras de la serie roja
en la médula ósea. El principal estímulo para su síntesis y secreción es la hipoxia.
3. SISTEMA RENINA-ANGIOTENSINA.- La renina se sintetiza en el aparato
yuxtaglomerular, como respuesta a estímulos como la hipoperfusión, dando lugar a la
activación del angiotensinógeno y el resto de la cadena que ya explicamos. La angiotensina 2
actúa estimulando la sed y provocando vasoconstricción del sistema arteriolar y aumento de la
reabsorción del sodio al estimular la secreción de aldosterona por la glándula suprarrenal.
4. METABOLISMO DE LA VITAMINA D.- Se produce el calcitriol por la hipocalcemia,
hipofosforemia y la paratohormona. El calcitriol actúa aumentando la reabsorción de calcio
sobre el riñón y sobre el hueso permitiendo la acción del paratohormona.
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