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LA RESPIRACIÓN
- INTRODUCCIÓN AL SISTEMA RESPIRATORIO: VAMOS A HABLAR SOBRE EL SISTEMA RESPIRATORIO DE LOS SERES VIVOS: EMPIEZO INTRUCIENDO UN POCO EL TEMA CON LA DEFINICIÓN DE RESPIRACIÓN:
La respiración -o ventilación- es el medio por el cual un animal obtiene oxígeno para la respiración que ocurre en sus células y se libera del dióxido de carbono. Las células heterótrofas obtienen energía de la oxidación de los compuestos que contienen carbono. Este proceso libera dióxido de carbono y, para máximos rendimientos energéticos, requiere
oxígeno. Dibujo de célula heterótrofa
Tanto el agua como el aire contienen oxígeno.
los componentes que tiene el aire y el agua son:
Aire : N, O 2 , Ar, CO2, y otros gases (H, Ne, Kr, He, O 3 , Xe)
AGUA: (2 H y 1 O2)
1.LA DIFUSIÓN Y PRESIÓN DEL AIRE.
DEFINICIÓN DE DIFUSIÓN
El oxígeno entra a las células y a los tejidos corporales por difusión, moviéndose desde regiones donde su presión parciales alta a regiones donde su presión parcial es baja. Sin embargo, el movimiento de oxígeno por difusión es eficiente sólo cuando hay un área superficial relativamente grande expuesta a la fuente de oxígeno y cuando la distancia por la cual el oxígeno debe difundir es corta.
(La difusión por si sola es efectiva para trasladar sustancias a cortas distancias -1mm)
Ley de Fick , es la ley que nos da la velocidad de difusión.
La velocidad de difusión es mayor en el aire que en el agua.
Célula oxígeno moviéndose, y CO2.
PRESIÓN
La presión total de una mezcla de gases, como el aire, es la suma de las presiones de cada gas en la mezcla y la presión de cada gas es proporcional a su concentración.
La composición del aire seco se constituye por el 21% de oxígeno, 77% de nitrógeno, 1 argón, 0,03 % CO2 y otros gases (H, neón, criptón, helio, Ozono y Xenón) en el 0,97%.
(Dibujo aire con porcentajes, fórmula)
La producción de CO2, producto del metabolismo, y el consumo de O2 se hallan relacionados y su intercambio se lleva a cabo en el alvéolo; en las vías respiratorias las concentraciones de estos gases se modifican. En función de las respectivas presiones parciales estos gases se mueven de un compartimiento a otro, desde una región de presión parcial más alta a una región de presión parcial más baja.
Si tenemos tiempo hablamos de diferencia de presión del aire y el mar.
2.EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS RESPIRATORIOS
Los organismos que aumentaron de tamaño en el curso de la evolución, también desarrollaron sistemas circulatorios y respiratorios que transportan gran cantidad de moléculas gaseosas por flujo global.
(Primer paso de la evolución, al aumento de tamaño desarrollo de sistemas circulatorios y respiratorios: FLUJO GLOBAL).
- En la lombriz de tierra existen una red de capilares que se encuentra separada de la superficie del cuerpo por una sola capa de células. El oxígeno y el dióxido de carbono difunden directamente a través de la superficie húmeda del cuerpo pero dentro del animal son transportados por flujo global.
(Dibujo lombriz) Lombriz: O 2 y CO 2 transportados por flujo sanguíneo.
- (^) En los insectos y algunos otros artrópodos el aire es canalizado directamente dentro de los tejidos por una serie de túbulos revestidos de quitina. Este sistema es eficiente en los organismos pequeños, pero constituye una limitación importante al tamaño que puede ser alcanzado por un animal. (dibujo insecto)
- Las branquias y los pulmones constituyen modos de incrementar la superficie respiratoria.
- Las branquias: su color rojo brillante se debe a la sangre que fluye a través de redes densas de capilares que se encuentran separadas de la superficie de la branquia por una única capa de células.El torrente sanguíneo de las branquias va en sentido contrario de la corriente de agua, favoreciéndose así la transferencia del oxígeno a la sangre. Anotación branquias : Se cree que la branquia de los vertebrados cumplió primariamente una función
- Los pulmones son cavidades internas se mantiene húmedas sin que se produzca una pérdida grande de agua por evaporación.El oxígeno contenido en el aire pasa al torrente sanguíneo.
-Desde las cavidades nasales , el aire pasa a la faringe y desde allí a la laringe, está situada en la parte superior y anterior del cuello. El aire que pasa a través de las cuerdas vocales al espirar las hace vibrar y esto causa los sonidos del habla.
- Desde la laringe, el aire inspirado pasa a través de la tráquea, un tubo membranoso largo también revestido de células epiteliales ciliadas.
- La tráquea desemboca en los bronquios, que se subdividen en pasajes aéreos cada vez más pequeños llamados bronquiolos.
- Los bronquios y los bronquiolos están rodeados por capas delgadas de músculo liso.
-La contracción y relajación de este músculo, que se halla bajo control del sistema nervioso autónomo ajustan el flujo de aire según las demandas metabólicas.
-Los cilios de la tráquea, bronquios y bronquiolos baten continuamente, empujando el moco y las partículas extrañas embebidas en él hacia la faringe, desde donde generalmente son tragados.
-Los pulmones están cubiertos por una membrana delgada conocida como pleura, que también reviste la cavidad torácica. La pleura secreta una pequeña cantidad de fluido que lubrica las superficies, de modo que éstas resbalan unas sobre otras cuando los pulmones se expanden y se contraen
Imagen de pulmones, cavidad torácica y pleura.
3.MECANISMO DE LA RESPIRACIÓN :
- Los cambios en el volumen de la cavidad torácica son los
responsables de la variación en la presión de los pulmones.
Inhalamos contrayendo el diafragma en forma de cúpula, que aplana y
alarga la cavidad torácica, y contrayendo los músculos intercostales, que
empujan la caja torácica hacia arriba y hacia afuera. Estos movimientos
agrandan la cavidad torácica; dentro de ella disminuye la presión y el aire
entra a los pulmones. El aire es forzado a salir de los pulmones cuando los
músculos se relajan y el sistema vuelva a su equilibrio, reduciéndose el
volumen de la cavidad torácica.
- El sentido del flujo aéreo en las vías respiratorias depende de
la diferencia de presión entre el alvéolo y la atmósfera.
Cuando la presión alveolar es mayor que la presión atmosférica, el
aire sale y se produce la espiración. Cuando la presión alveolar es
menor que la atmosférica, el aire fluye hacia adentro y ocurre la
inspiración. Este proceso cíclico, que es la base de la ventilación, se
halla bajo control del sistema nervioso autónomo.
.(imagen escritorio 002)
4.TRANSPORTE E INTERCAMBIO DE GASES:
El oxígeno es relativamente insoluble en el plasma sanguíneo.
En animales que no dependen de su sangre para transportar oxígeno a cada
célula, esta baja solubilidad tiene pocas consecuencias, ya que poseen un
sistema respiratorio traqueolar.
En otros animales, sería una limitación grave si no fuese por la presencia de
proteínas especiales transportadoras de oxígeno -los pigmentos
respiratorios-, que elevan la capacidad de transporte de oxígeno de la
sangre.
Pigmentos respiratorios: En los vertebrados, y en muchos invertebrados el
pigmento respiratorio es la hemoglobina , que está empaquetada dentro de
los glóbulos rojos. En los moluscos y los artrópodos, la hemocianina, que
contiene cobre en lugar de hierro, es el pigmento respiratorio más común.
La mioglobina suministra una reserva adicional de oxígeno a los músculos
activos.
todos son una combinación de una unidad que contiene un ion metálico y
una proteína.
5.REGULACIÓN DE LA VENTILACIÓN
- La ventilación es controlada por el sistema nervioso, ajusta la frecuencia y la amplitud de la inspiración y espiración de acuerdo con las demandas del organismo.
- Lo hace de manera que las presiones de oxígeno y dióxido de carbono en la sangre arterial casi no se alteran. Este ajuste se realiza a través de un grupo disperso de neuronas del bulbo raquídeo y la protuberancia del tallo cerebral, responsable del control de la respiración normal que es rítmica y automática.
- En el centro respiratorio bulbar hay dos grupos de núcleos: el grupo respiratorio dorsal y el grupo respiratorio ventral. Ambos se conectan con las neuronas motoras de la médula espinal que controlan la musculatura respiratoria (diafragma y músculos intercostales).
- El centro respiratorio se halla modulado, por la información nerviosa proveniente de: quimiorreceptores centrales, quimiorreceptores periféricos, receptores de estiramiento del parénquima pulmonar, por la irritación en las vías aéreas inferiores y receptores del dolor en los capilares pulmonares. Esta modulación funciona como un sistema de retroalimentación capaz de autorregularse y mantener una ventilación eficiente.
- El complejo sistema de sensores, que vigila diferentes factores en diferentes ubicaciones, subraya la importancia crítica de una provisión ininterrumpida de oxígeno a las células del cuerpo de un animal, particularmente a las células cerebrales.
