Intercambio gasoso: presións parciais e gradientes

O osíxeno pode atravesar unha barreira nun sentido mentres o dióxido de carbono o fai no contrario. Non hai unha única frecha que todos os gases deban seguir xuntos. Cada un ten a súa presión parcial e o seu gradiente.

Esta ampliación didáctica utiliza mesturas e barreiras ficticias para practicar ese razoamento. Non describe análises dunha persoa nin permite tomar decisións sobre respiración ou tratamento. As cifras dos exercicios non son valores clínicos.

Separar mestura, compoñente e barreira

O capítulo de OpenStax sobre intercambio gasoso explica as presións parciais e o movemento independente dos gases polos seus gradientes. Aquí construímos casos propios a partir dese fundamento.

Nunha mestura ideal, a presión parcial dun gas é a súa fracción molar multiplicada pola presión total. Unha fracción do 21 % introdúcese como 0,21, non como 21.

Para unha barreira, empregaremos unha lei lineal proporcionada polo problema: fluxo neto = condutancia × diferenza de presión parcial. A condutancia resume propiedades da barreira e do gas nas condicións fixadas. Non a deducimos dunha porcentaxe de composición.

Falaremos do sentido neto. As moléculas poden cruzar en ambas as direccións; un fluxo neto nulo non significa ausencia de movemento molecular.

Exercicio 1: a mesma fracción nunha presión total menor

Unha mestura seca contén un 21 % de osíxeno. No recipiente A a presión total é 700 mmHg; no B, 500 mmHg. Calcula a presión parcial do osíxeno.

En A, 0,21 × 700 = 147 mmHg. En B, 0,21 × 500 = 105 mmHg. A fracción é a mesma, pero a presión parcial diminúe 42 mmHg.

A redución relativa respecto de A é 42/147 × 100 ≈ 28,6 %. Non dicimos que a porcentaxe de osíxeno baixou do 21 %: segue sendo a mesma composición relativa.

Agora humidificamos a mestura A mantendo a presión total final en 700 mmHg. O vapor de auga ten unha presión parcial de 40 mmHg, e os gases secos conservan entre si a súa proporción inicial.

A presión dispoñible para o conxunto dos gases secos é 700 − 40 = 660 mmHg. A presión parcial do osíxeno pasa a 0,21 × 660 = 138,6 mmHg.

Non restamos 40 directamente da presión parcial inicial do osíxeno. Iso atribuiría todo o espazo de presión ocupado pola auga a un único gas. O osíxeno representa o 21 % da parte seca, non o 100 %.

Tampouco identificamos 138,6 coa presión dun alvéolo real: o caso só describe unha mestura humidificada, sen incorporar outros procesos de intercambio.

Exercicio 2: dúas frechas a través da mesma barreira

Dous compartimentos A e B están separados por unha barreira permeable aos dous gases. En A, a presión parcial de O₂ é 110 mmHg e a de CO₂, 40. En B, os valores son 50 e 48, respectivamente.

Para O₂, a diferenza A menos B é 110 − 50 = 60 mmHg. O fluxo neto inicial vai de A cara a B.

Para CO₂, a diferenza A menos B é 40 − 48 = −8 mmHg. O signo negativo indica que o fluxo neto inicial vai de B cara a A.

As frechas opostas son compatibles. Mesmo se a presión total fose igual nos dous compartimentos, outros gases poderían compensar a suma, e os gradientes individuais seguirían existindo.

O modelo proporciona unha condutancia de 0,40 nmol·min⁻¹·mmHg⁻¹ para O₂ e de 1,5 nas mesmas unidades para CO₂. As magnitudes dos fluxos son 0,40 × 60 = 24 nmol/min e 1,5 × 8 = 12 nmol/min.

O gradiente de O₂ é 7,5 veces o de CO₂, pero o fluxo só é dúas veces maior neste modelo. Cada gas ten a súa condutancia; comparar só gradientes non chega.

Se adoptamos o sentido A cara a B como positivo, escribimos +24 para O₂ e −12 para CO₂. O signo representa dirección, non unha cantidade física negativa de moléculas.

As taxas son iniciais. Nun sistema pechado sen renovación, as presións poden cambiar co intercambio. Non extrapolamos estes fluxos como constantes durante un tempo indefinido.

Exercicio 3: cambiar superficie, grosor e gradiente

Para un mesmo gas e materiais iguais, o problema fixa unha condutancia proporcional a superficie dividida polo grosor: G = kA/d. A constante k mantense igual nas comparacións.

A barreira inicial ten superficie A, grosor d e gradiente de 60 mmHg. A segunda ten o dobre de superficie, a metade de grosor e un gradiente de 30 mmHg.

A condutancia multiplica por 2/(1/2) = 4. O gradiente queda na metade. O fluxo final multiplica por 4 × 1/2 = 2.

Se o fluxo inicial era 24 nmol/min, o novo é 48 nmol/min. Un gradiente menor pode coexistir cun fluxo maior porque cambiou a barreira.

Agora só duplicamos o grosor, conservando superficie e gradiente. O fluxo queda na metade: 12 nmol/min. Non cambiamos a presión parcial por facer máis grosa a barreira; cambiamos a condutancia do modelo.

Este cálculo non autoriza a comparar calquera tecido real sen coñecer os demais factores. A proporcionalidade foi fixada para un mesmo gas e unha mesma constante k, non entre materiais diferentes sen control.

Non confundir presión parcial con todo o contido de osíxeno

Nun líquido con moléculas que unen osíxeno, a cantidade total transportada pode incluír unha fracción unida. Esa cantidade non é intercambiable directamente coa presión parcial do osíxeno disolto que intervén no gradiente.

Os nosos cálculos non modelan proteínas transportadoras nin o seu grao de saturación. Non deducimos capacidade de transporte dunha soa presión parcial.

A práctica de consumo de osíxeno celular mide outro proceso: consumo baixo controis experimentais. Aquí resolvemos a dirección e a taxa de intercambio dunha barreira, sen converter esas taxas automaticamente en ATP.

Preguntas frecuentes

Dous gases poden difundirse en sentidos opostos?

Si. Cada gas responde ao seu propio gradiente de presión parcial. O sentido do osíxeno non impón o do dióxido de carbono.

A mesma porcentaxe de osíxeno implica a mesma presión parcial?

Non. A presión parcial depende tamén da presión total dispoñible. Coa mesma fracción, unha presión total menor dá unha presión parcial menor.

Un gradiente maior garante máis fluxo ca outro gas?

Non. Tamén inflúen as propiedades do gas e da barreira. No modelo, cómpre multiplicar cada gradiente pola súa propia condutancia.

Debuxa unha frecha para cada gas

Refai o segundo caso cun eixo A cara a B positivo e escribe ambos os fluxos co seu signo. Garda na libreta de erros se confundiches fracción, presión ou condutancia. Para continuar coa materia, consulta a ficha de Bioloxía de Galicia, cos contidos dispoñibles para compra.