Ley de Henry. Capacitancia.
Capacitancia de un gas en un medio
La capacitancia (β) permite determinar la presencia de un gas en una solución. Establece la proporcionalidad entre los incrementos en la concentración de un gas disuelto (∆Cx) respecto a los incrementos de presión parcial (∆Px). Por tanto, la capacitancia de un gas en un medio depende de la solubilidad del gas (gas disuelto físicamente) y de la combinación química o reactividad (gas presente químicamente) con las sustancias disueltas en el medio. La solubilidad de un gas en fase líquida depende de la naturaleza química del gas y del medio líquido, la temperatura y la presencia de otros solutos. Los dos últimos son los que más se modifican en ambientes naturales. Por ejemplo, la mortandad de peces en verano aumenta ya que el aumento de temperatura disminuye la disponibilidad de oxígeno. Son las variables con más influencia ecofisiológica.
Comparación de la capacitancia de CO2, O2 y N2 en agua
βCO2 agua >>> βO2 agua > βN2 agua. Esto se explica porque la capacitancia del O2 depende mayormente de la presión parcial, ya que no es un gas muy reactivo en el agua. Por el contrario, la capacitancia del CO2 está mayormente determinada por su reactividad en el agua. Los aumentos de temperatura favorecen la pérdida neta de oxígeno y la presencia de solutos favorece la tendencia a combinarse el CO2 con otras sustancias. El N2 es un gas básicamente inerte que en las mezclas respiratorias funciona como un sistema regulador del a presión.
Capacitancia de gases en aire
βCO2 aire = βO2 aire = βN2 aire. En el aire, todos los gases tienen la misma capacitancia ya que, al tratarse de una fase gaseosa, todos los gases tienden a ocupar el mayor espacio posible. En otras palabras, sigue la ley general de los gases ideales:
Propiedades físicas del medio aéreo y el medio acuático que afectan a la respiración
- Características del O2 y del CO2.
- Concentración: El O2 se encuentra 2 órdenes de magnitud más concentrado en el aire que en el agua, lo que hace que su capacitancia a temperatura fisiológica sea muy baja en el agua con respecto al aire. En el caso del CO2, su capacitancia se mantiene, con pequeñas variaciones, en ambos medios, debido a su solubilidad.
- Coeficiente de difusión: El oxígeno difunde peor en líquidos ya que su Dagua está 4 órdenes de magnitud por debajo de su Daire. En este caso, al CO2 le ocurre algo similar.
- Constante de Krogh: En el agua, KCO2 baja 4 órdenes de magnitud con respecto al aire, mientras que KO2 baja solo 2.
Estructuras respiratorias para el medio áereo y el terrestre
Respiración en el aire:
- Tegumentos. Aparece en invertebrados acuáticos o en invertebrados terrestres de ambiente húmedo. Los organismos que presentan este tipo de respiración son muy sensibles a la desecación y tienen una limitación de tamaño (ya que el área de intercambio disminuye conforme el tamaño aumenta).
- Pulmón aéreo: Pulmón de difusión (gasterópodos), cámaras aéreas en peces con respiración aérea, pulmón en forma de saco aéreo (anfibios), pulmón alveolar (reptiles y mamíferos), pulmón parabronquial (aves)
- Tráqueas: En insectos y arácnidos.
- Pulmón traqueal: En arácnidos y escorpiones.
Factores que influyen en la actividad de los órganos respiratorios
- Características medioambientales.
- Demanda metabólica.
- Actividad del sistema respiratorio.
- Alteraciones patológicas diversas.
Peces teleósteos (EXAMEN): El sistema de bombas de elasmobranquios se mantiene en los teleósteos. El agua entra por la boca y sale por la cavidad opercular. Es importante tener en cuenta que, a diferencia de lo que ocurre con los tiburones, contamos con dos volúmenes o cavidades para ejercer presiones. Una cavidad es la boca o cavidad bucal y la cavidad opercular, que recubre la branquia. Las branquias están ramificadas y cuelgan de los arcos branquiales. El espesor de estas láminas es mínimo, y puede aprovechar el flujo direccional del agua para intercambiar oxígeno con la sangre, que fluye en sentido contrario, por lo que se da un intercambio contracorriente.
Unión de la hemoglobina (Hb) al oxígeno (EXAMEN)
La unión de Hb al O2 depende de:
- Curva de disociación para el oxígeno: Permite conocer la eficacia del pigmento, también se utiliza en clínica (detección de la anemia, por ejemplo). Se mide:
- Afinidad del pigmento por el oxígeno (P50).
- Cooperatividad del pigmento. La unión de la primera molécula de oxígeno a la hemoglobina favorece la unión de las otras tres moléculas de O2.
- Efecto del CO2 y de la concentración de protones: La hemoglobina modifica sus propiedades físicas en función de las condiciones del medio (efectos Bohr y Root). Esto hace, por ejemplo, que la hemoglobina tenga mayor afinidad por este gas en el pulmón (lo toma) y menos en el resto de tejidos (lo suelta).
- Efecto de la temperatura.
- Efecto de los fosfatos orgánicos: Se modifica el comportamiento de la hemoglobina para que el transporte de oxígeno se adapte a los requerimientos metabólicos del animal.
- Efecto de la altitud
- Hemoglobina fetal: La hemoglobina fetal presenta modificaciones que permiten sustraer el oxígeno de la hemoglobina materna.
- Aclimatación de los pigmentos respiratorios.
Distensibilidad o adaptabilidad (EXAMEN)
La distensibilidad es la capacidad que tienen los pulmones para expandirse en función de la presión aplicada. La curva presión-volumen de un sistema elástico al principio muestra una gran pendiente, es decir, pequeños incrementos en la presión se corresponden con pequeños incrementos del volumen. En el momento óptimo, esa relación se vuelve proporcional y es más fácil llenar el pulmón. En condiciones fisiológicas, normalmente nos encontramos en esta zona de llenado óptimo. Que ocurra lo primero no es deseable. Podemos calcular la proporción de respuesta o pendiente entre el incremento de presión y el aumento de volumen en los pulmones. A esa pendiente que mide el ∆V con respecto al ∆P recibe el nombre de complianza.
Regulación de la motricidad gástrica (EXAMEN)
La principal gran característica del estómago va asociada a su papel de triturado, todo el sistema digestivo el mismo número de capas musculares, excepto el estómago, que presenta una más. La segunda gran característica es la capacidad de degradar el alimento a través de glándulas específicas, encargadas principalmente del tratamiento de las proteínas. Por ello es muy importante que haya una regulación exhaustiva de este órgano, dado que el contenido enzimático que degrada el alimento también podría disolver los tejidos propios. El esfínter esofágico y el esfínter pilórico confinan la degradación de alimentos en el estómago.
Regulación de la secreción salivar
Los sistemas de regulación dependen de un control neuroendocrino. En el caso concreto de la salivación, el control se inicia con un agente externo o estímulo, todo aquello que indique que va a producirse la llegada del alimento (olor, sabor, la presencia de alimento en la boca a través de los mecanorreceptores de cavidad bucal, pensamiento). La entrada cortical (estímulo) produce la activación de las áreas encefálicas encargadas del control vegetativo. El auténtico centro de las funciones vegetativas es el hipotálamo. El hipotálamo mantiene una proyección sobre los ganglios salivatorios, que, como todas las funciones vegetativas, está sometido a control parasimpático y simpático.
PÁNCREAS EXOCRINO (EXAMEN)
El páncreas es un órgano embriológica e histológicamente mixto. Esa embriología y fisiología mixta se caracteriza por la dirección de sus secreciones.