Para comprender el transporte de oxígeno por la hemoglobina de la sangre y su inercambio en los capilares es necesario tener en cuenta algunas de las leyes de los gases.
Ley de Boyle
La ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente. Esto quiere decir que si el volumen del contenedor aumenta, la presión en su interior disminuye y, viceversa, si el volumen del contenedor disminuye, la presión en su interior aumenta.
La ley de Boyle permite explicar la ventilación pulmonar, proceso por el que se intercambian gases entre la atmósfera y los alvéolos pulmonares. El aire entra en los pulmones porque la presión interna de estos es inferior a la atmosférica y por lo tanto existe un gradiente de presión. Inversamente, el aire es expulsado de los pulmones cuando estos ejercen sobre el aire contenido una presión superior a la atmosférica.
Este mecanismo es estudiado con más detalle en el apartado "mecánica de la respiración pulmonar"
Ley de Charles
La ley de Charles establece que el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta, asumiendo que la presión de mantiene constante. Esto quiere decir que en un recipiente flexible que se mantiene a presión constante, el aumento de temperatura conlleva un aumento del volumen.
La ley de Charles se aplica en la respiración: cuando el aire entra en los pulmones, generalmente más calientes que el ambiente, se expanden aumentando el volumen pulmonar.
Ley de Dalton
La ley de Dalton establece que en una mezcla de gases cada gas ejerce su presión como si los restantes gases no estuvieran presentes. La presión específica de un determinado gas en una mezcla se llama presión parcial, p. La presión total de la mezcla se calcula simplemente sumando las presiones parciales de todos los gases que la componen. Por ejemplo, la presión atmosférica es:
Presión atmosférica (760 mm de Hg) = pO2 (160 mm) + pN2 (593 mm Hg) + pCO2 (0.3 mm Hg) + pH2O (alrededor de 8 mm de Hg)
Ley de Henri
La ley de Henri establece que la solubilidad de un gas en un líquido es proporcional a su presión parcial y a su coeficiente de solubilidad, asumiendo que la temperatura permanece constante.
La ley de Henri explica, por ejemplo, la narcosis nitrogenada, o intoxicación que se manifiesta en los buceadores que respiran aire en botellas cuando la presión por la profundidad disuelve grandes cantidades de nitrógeno en la sangre. Altas concentraciones de este gas producen un efecto narcotizante. Además, la ley de Henri también explica porqué al retornar a la superficie los buceadores deben subir escalonadamente para permitir que el nitrógeno disuelto en la sangre se libere al disminuir la presión. De no hacerlo así, el buceador corre el riesgo de experimentar los síntomas de la descompresión, resultantes de las burbujas de gas que se desprenden de la sangre al retornar a la presión atmosférica.
EL TRANSPORTE DE OXIGENO
Combinación del Oxígeno con la Hemoglobina
Prácticamente todo el oxígeno transportado en la sangre arterial lo hace unido a la hemoglobina, proteína sintetizada en las últimas fases de la producción de los eritrocitos en la médula ósea roja. La hemoglobina humana normal (hemoglobina A) consiste en una molécula de una proteína llamada globina (constituída por 574 aminoácidos) que tiene 4 brazos a cada uno de los cuales se une una molécula de hemo (pigmento conteniendo un anillo de porfirina al que se une un átomo de hierro). En un adulto normal, la sangre contiene unos 150 gr de hemoglobina por litro. Cada gramo de hemoglobina puede combinarse con 1.34 ml. de oxígeno, con lo que 1 litro de sangre combina aproximadamente 200 ml. de O2 (100% de saturación de hemoglobina)
Equilibrio Oxígeno-Hemoglobina
La unión del oxígeno a la hemoglobina depende de la presión parcial de oxígeno existente en ese momento. La relación existente entre unión del O2 a la hemoglobina y su presión parcial se llama curva de equilibrio hemoglobina-oxígeno y se determina experimentalmente.
La unión del oxígeno a la hemoglobina está relacionada con varios factores fisiológicos:
La unión con el oxígeno es reversible: hemoglobina --> oxihemoglobina --> hemoglobina.
La reacción del oxígeno con la hemoglobina es muy rápida (del orden de milisegundos)
La forma S (sigmoide) de la curva es debida al cambio de forma de la molécula de la hemoglobina cuando se han unido oxígeno a 3 de los grupo hemo A. Funcionalmente, esta curva permite que el oxígeno se combine con la hemoglobina en los pulmones incluso con bajas presiones alveolares de oxígeno y sea liberado en los capilares incluso a altas presiones parciales
