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Respiración

La Respiración
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Representacion de la respiración.jpg
Concepto:La respiración son mecanismos ventilatorios de inspiración y espiración que están regulados por el sistema neurovegetativo.

La Respiración. Al relajarse los músculos relacionados con la inspiración disminuye la capacidad de la Cavidad toráxica y sale el aire. La frecuencia de los movimientos ventilatorios se puede modificar ante variaciones del medio externo o del medio interno.

La Respiración

Una persona en reposo ventila alrededor de 15 veces por minutos; el elefante, 6; pero un ratón, 200 veces por minuto. Una persona en reposo inspira alrededor de 0,3 a 0,5 L de aire en cada movimiento ventilatorio, espirando una cantidad igual a esa. Sin embargo, cuando esa persona está trabajando inspira 1 ó 2 L y hasta más. La profundidad ventilatoria de un caballo en reposo es de 5 L; la de una cabra, de solo 0,3 L, la de un perro de 0,1 a 0,3 L; y la de un ratón de 0,001 L. La cantidad total de aire que se puede espirar después de una inspiración lo más grande posible se denomina capacidad vital. El hombre posee una capacidad vital de 4 a 5 L y el caballo de 30 L.

Respiración celular

El proceso por el cual las células degradan las moléculas de alimento para obtener energía recibe el nombre de RESPIRACIÓN CELULAR. La respiración celular es una reacción exergónica, donde parte de la energía contenida en las moléculas de alimento es utilizada por la célula para sintetizar ATP. Decimos parte de la energía porque no toda es utilizada, sino que una parte se pierde.

Aproximadamente el 40% de la energía libre emitida por la oxidación de la glucosa se conserva en forma de ATP. Cerca del 75% de la energía de la nafta se pierde como calor de un auto; solo el 25% se convierte en formas útiles de energía. La célula es mucho más eficiente. La respiración celular es una combustióbiológica y puede compararse con la combustión de carbón, bencina, leña. En ambos casos moléculas ricas en energía son degradadas a moléculas más sencillas con la consiguiente liberación de energía. Tanto la respiración como la combustión son reacciones exergónicas.

Sin embargo existen importantes diferencias entre ambos procesos. En primer lugar la combustión es un fenómeno incontrolado en el que todos los enlaces químicos se rompen al mismo tiempo y liberan la energía en forma súbita; por el contrarío la respiración es la degradación del alimento con la liberación paulatina de energía. Este control está ejercido por enzimasespecíficas.En segundo lugar la combustiónproduce calor y algo de luz. Este proceso transforma energía química en calórica y luminosa. En cambio la energía liberada durante la respiración es utilizada fundamentalmente para la formación de nuevos enlaces químicos (ATP).

La respiración celular puede ser considerada como una serie de reacciones de óxido-reducción en las cuales las moléculas combustibles son paulatinamente oxidadas y degradadas liberando energía. Los protones perdidos por el alimento son captados por coenzímas. La respiración ocurre en distintas estructuras celulares. La primera de ellas es la glucólisis que ocurre en el citoplasma. La segunda etapa dependerá de la presencia o ausencia de O2 en el medio, determinando en el primer caso la respiración aeróbica (ocurre en las mitocondrias), y en el segundo caso la respiración anaeróbica o fermentación (ocurre en el citoplasma).

Respiración humana

En los seres humanos y en otros vertebrados, los pulmones se localizan en el interior del tórax. Las costillas forman la caja torácica, que está delimitada en su base por el diafragma. Las costillas se inclinan hacia adelante y hacia abajo cuando se elevan por la acción del músculo intercostal, provocando un aumento del volumen de la cavidad torácica. El volumen del tórax también aumenta por la contracción hacia abajo de los músculos del diafragma. En el interior del tórax, los pulmones se mantienen próximos a las paredes de la caja torácica sin colapsarse, debido a la presión que existe en su interior.

Cuando el tórax se expande, los pulmones comienzan a llenarse de aire durante la inspiración. La relajación de los músculos tensados del tórax permite que éstos vuelvan a su estado natural contraído, forzando al aire a salir de los pulmones. Se inhalan y se exhalan más de 500 cc de aire en cada respiración; a esta cantidad se denomina volumen de aire corriente o de ventilación pulmonar. Aún se pueden inhalar 3.300 cc más de aire adicional con una inspiración forzada, cantidad que se denomina volumen de reserva inspiratoria.

Una vez expulsado este mismo volumen, aún se pueden exhalar 1.000 cc,con una espiración forzada, llamada volumen de reserva espiratoria. Lasuma de estas tres cantidades se llama capacidad vital. Aparte, en lospulmones siempre quedan 1.200 cc de aire que no pueden salir, que se denomina volumen de aire residual o alveolar. Los pulmones de los humanos son rojizos y de forma piramidal, en consonancia con la forma de la cavidad del tórax. No son simétricos por completo, en el pulmón derecho se distinguen tres lóbulos y en el izquierdo dos, el cual presenta una cavidad donde se alberga el corazón.

En el medio de cada uno de ellos está la raíz del pulmón, que une el pulmón al mediastino o porción central del pecho. La raíz está constituida por las dos membranas de la pleura, los bronquios, las venas y las arterias pulmonares. Los bronquios arrancan de los pulmones y se dividen y subdividen hasta terminar en el lobulillo, la unidad anatómica y funcional de los pulmones. Las arterias y las venas pulmonares acompañan a los bronquios en su ramificación progresiva hasta convertirse en finas arteriolas y vénulas de los lobulillos, y éstas a su vez en una red de capilares que forman las paredes de los alveolos pulmonares. Los nervios del plexo pulmonar y los vasos linfáticos se distribuyen también de la misma manera. En el lobulillo, los bronquiolos se dividen hasta formar los bronquiolos terminales, que se abren al atrio o conducto alveolar. Cada atrio se divide a su vez en sacos alveolares, y éstos en alveolos.

Respiración aerobia

La respiración aerobia es un conjunto de reacciones en las cuales el ácido pirúvico producido por glucólisis se desdobla a bióxido de carbono y agua, y se producen grandes cantidades de ATP. Utiliza la glucosa como combustible y el oxígeno como aceptor final de electrones. Se distinguen cuatro etapas en la respiración aerobia: 1. Glucólisis. 2. Formación de acetil coenzima A. 3. Ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico. 4. Cadena respiratoria.

Importancia

  • Proceso que permite acular energía biológicamente utilizable en forma de ATP.
  • Se forman compuestos intermedios que constituyen el punto de partida en la síntesis de otros compuestos orgánicos de gran utilidad en las células.

Respiración animal

En animales sencillos como protozoos, esponjas y celentéreos, el O2 disuelto en el agua pasa por difusión a las células y de la misma forma el CO2 se difunde al agua.

En animales que viven en ambientes húmedos o acuáticos como ciertos anélidos, algunos artrópodos y anfibios (que además tienen pulmones) respiran a través de la piel: es la respiración cutánea.

En este tipo de respiración se necesita que la piel sea fina y permeable a los gases, además de estar continuamente húmeda.

El saltamontes ilustra el sistema respiratorio de los insectos. En éstos el aire es llevado desde el exterior hasta las células del organismo por un sistema de tubos, de forma que el intercambio de gases ocurre directamente entre las células y el ambiente.

Las orugas también son insectos y cómo tales respiran por medio del sistema de tubos o traqueas, que comunican directamente el medio ambiente con el interior de las células del organismo.

Cada segmento corporal del insecto tiene un par de estos sistemas de conductos aéreos, los cuales, después de ramificarse múltiples veces, llegan lo suficientemente cerca de cada célula para que ocurra el intercambio de gases. Los gases entran y salen de este sistema de tubos impulsados por los movimientos corporales. En la desembocadura de cada tubo con el exterior existe un músculo especial que la abre y cierra. Es un sistema respiratorio eficiente para pequeños organismos, que sería inadecuado para los mayores por que el aire no llegaría rápidamente a grandes profundidades.

Sistema Respiratorio de los Reptiles

Respiran exclusivamente por medio de pulmones, su piel seca y gruesa no permite intercambio de gases. Sus pulmones están un poco más desarrollados que los de los anfibios. En los reptiles, como la iguana, el aire entra y sale de los pulmones mediante movimiento musculares corporales. Los músculos del tórax dilatan la cavidad torácica y dentro de ella disminuye la presión. De esta forma el aire pasa desde la atmósfera, dónde hay mayor presión, a la cavidad torácica, donde la presión es menor.

Sistema Respiratorio de Mamíferos

Tienen un sistema de pulmones muy complejo, formado por los finos conductos que desembocan en pequeños sacos aéreos, los alvéolos, donde se realiza el intercambio de gases. Este sistema permite que el pulmón tenga una gran superficie de intercambio. El aire entra y sale mediante la contracción de músculos especiales, el diafragma, los intercostales y otros. La ballena es un mamífero que respira aire. Sus pulmones son capaces de mantener una gran cantidad de oxígeno lo que le permite sumergirse por media hora o más sin salir a respirar. La ballena muere si queda varada en la playa porque no puede realizar los movimientos respiratorios por su enorme peso que la aplasta.

Sistema respiratorio de Anfibios

Los anfibios tienen pulmones que les permite respirar el aire. Éstos son pequeños, poco desarrollados y hacen circular el aire de una manera peculiar. Para inspirar abren las ventanas nasales y descienden el piso de la boca con lo cual penetra el aire que llena esta cavidad. Entonces, cierran los orificios nasales y suben el piso de la boca comprimiendo el aire y forzándolo a entrar en los pulmones. Para respirar comprimen la cavidad con los orificios nasales abiertos. Además de la respiración por medio de los pulmones, la rana obtiene la mitad de su oxígeno a través de la piel húmeda, y si se sumerge en el agua fría, la piel le suministra todo el oxígeno necesario.

Intercambio de gases

Al proceso mediante el cual los gases respiratorios difunden a través de una membrana según la presión parcial de los mismos, se le denomina intercambio de gases. Todos los Organismos de respiración aerobia obtienen dioxígeno del medio ambiente en que se desarrollan, ya sea el que se encuentra en la Atmósfera o disuelto en el agua, y eliminan dióxido de carbono. Este intercambio se realiza de forma simultánea; el dioxíígeno está entrando constantemente y a su vez el dióxido de carbono está saliendo al exterior.

En correspondencia con el grado de complejidad alcanzado por los organismos, algunos realizan el intercambio de gases directamente del medio ambiente a sus Células mientras que otros presentan sistemas respiratorios que hacen posible el intercambio en áreas específicas. Por eso podemos decir que el intercambio de gases puede directo o indirecto El intercambio de gases directo es característico de organismos carentes de, sistemas respiratorios. En ellos los gases se difunden a través de la membrana citoplasmática. Entre los organismos que realizan este tipo de intercambio tenemos Bacterias, los hongos, las plantas y algunos animales como las Esponjas y los Celenterados.

Aunque las plantas vasculares presentan una estructura compleja, casi todas sus células vivas están en contacto con el medio ambiente en que se desarrollan, por eso el dioxígeno y el dióxido de carbono pueden llegar a las células directamente. En el transcurso de la evolución se han desarrollado muchas especies de animales, de gran tamaño, complejidad y con tegumentos impermeables, en los cuales se realiza un proceso de intercambio de gases indirecto.

Este intercambio de gases es característico de organismos que presentan sistemas o áreas especializados en esta función ya que el dioxígeno debe circular por numerosas vías hasta llegar al área de intercambio. Entre los organismos que realizan este tipo de intercambio tenemos a los anélidos, los artrópodos,, los peces, las aves y los mamíferos

Factores que lo permiten

Existen factores que hacen posible la realización del intercambio gaseoso, ya sea directo o indirecto Entre los factores básicos del intercambio de gases tenemos: -La diferencia en la concentración del gas entre los dos medios (externo e interno), desarrolla una diferencia de presión, lo cual determinará un gradiente de difusión favorable al desplazamiento del gas desde las zonas donde está más concentrado a las de menor concentración.

La diferencia en la presión parcial del gas entre el medio interno y el externo trae como consecuencia su movimiento a través de las membranas. -La existencia de áreas de intercambio formadas por superficies permeables al oxígeno, dióxido de carbono y agua u orificios o aberturas en las paredes impermeables que permitan el paso de los gases. -Un medio líquido, o por lo menos una superficie húmeda donde se disuelvan estos gases.

En los organismos se han desarrollado adaptaciones en los mecanismos de ventilan que permiten mantener la diferencia en la presión parcial de los gases al provocar movimiento de los gases del medio externo sobre la superficie de intercambio. La permeabilidad de las membranas especializadas en el intercambio de gases es 20 veces mayor para el CO2, que para el O2. El plegamiento de las superficies respiratorias aumenta considerablemente el área de intercambio, que en el hombre puede alcanzar hasta 70 m2.

Bibliografía

Libro: Biología 4 parte 2 de 11no grado

Fuentes