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Aparato
respiratorio
ANATOMÍA
INTRODUCCIÓN
La respiración, como ya sabemos, es un fenómenos estrictamente intracelular cuya
finalidad es proporcionar energía al organismo. Ya sabemos que el oxígeno que
respiramos se utiliza en las mitocondrias para oxidar la materia orgánica y liberar la
energía contenida en ella según la siguiente reacción:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H20 + 32 ATP
glucosa oxígeno dióxido agua
de carbono
El ATP (trifosfato de adenosina) es la molécula en la que se almacena la energía
química proveniente de la glucosa.
Se llama respiración al conjunto de procesos orientados a la obtención de energía en los
que interviene el oxígeno molecular O2 que es inspirado y se produce CO2 que es
espirado. Por eso, para facilitar que el oxígeno llegue a las células y asegurar la
eliminación del dióxido de carbono surgen los aparatos respiratorios, que en
muchos seres vivos trabajan conjuntamente con el aparato circulatorio.
Nosotros tenemos un aparato respiratorio pulmonar, especializado en captar el oxígeno
del aire. El aparato respiratorio oxígeno a sangre y en último término se produce la
oxigenación del medio interno, que, como sabemos es el conjunto de los líquidos
extracelulares (sangre, linfa y líquidos intersticiales). De ahí el oxígeno penetra
en las células, difundiendo a través de la membrana y llega a las mitocondrias para
la oxidación de la glucosa.
El aparato respiratorio consta de los siguientes órganos:
Sistema conductor, formado por las vías respiratorias altas:
- Fosas nasales
- Faringe (común tb. al aparato digestivo).
- Laringe
- Tráquea
- Bronquios.
Sistema difusor: está formado por los pulmones, cuya última
ramificación son los alvéolos pulmonares en los que tiene lugar
la difusión gaseosa entre el medio externo y la sangre: el oxígeno
penetra en la sangre y el dióxido de carbono sale de la sangre a
los alvéolos pulmonares.
Sistema renovador: constituido por la caja torácica: diafragma,
vértebras, esternón y costillas.
SISTEMAS CONDUCTOR Y DIFUSOR
El aire es inspirado por la nariz, que consta de dos fosas nasales cuya finalidad es
humedecer y calentar el aire, así como retener las partículas de polvo y
contaminantes que pudiera haber en el aire. Como ya sabemos el sentido del
olfato reside en esta zona.
La faringe, común también al aparato digestivo, queda cerrada en el momento de
deglución, gracias a la epiglotis que evita que los alimentos vayan a las vías
respiratorias.
La laringe es un órgano cartilaginoso situado por delante del esófago. Tiene forma
de tronco de cono invertido y en ella reside el órgano fonador, es decir las
cuerdas vocales que producen sonido por vibración.
La tráquea es un tubo formado por unos 16-20 anillos de cartílago y u interior es
un epitelio ciliado, también para calentar y humedecer el aire.
Bronquios: la traquea se divide en dos bronquios, uno para cada pulmón. Los
bronquios se continúan con los bronquiolos, ya dentro de los pulmones, que se
van ramificando hasta llegar a los bronquiolos respiratorios que terminan en
los alvéolos pulmonares.
Los pulmones son dos órganos esponjosos, bastante voluminosos, ocupan junto
con el corazón toda la cavidad torácica y están externamente en lóbulos. El
pulmón derecho es ligeramente mayor y tiene tres lóbulos, mientras que el
pulmón izquierdo tiene dos lóbulos y aloja al corazón.
APARATO RESPIRATORIO
B= bronquios
Br= Bronquiolos
BR= bronquiolo respiratorio
CA= Conducto alveolar
A= alvéolo pulmonar
FISIOLOGÍA
INTRODUCCIÓN
Tenemos que considerar 4 aspectos:
- Ventilación pulmonar, es decir, la respiración externa que
consiste en la entrada y salida de aire de los pulmones. Es por
lo tanto el intercambio entre la atmósfera y los alvéolos
pulmonares.
- Intercambio gaseoso tanto a nivel alveolar como a nivel
tisular.
- Transporte de gases respiratorios por la sangre.
- Respiración intracelular, que se realiza entre el citoplasma y
las mitocondrias.
La entrada o salida del aire en los pulmones está condicionada por
variaciones en el volumen de la caja torácica. Los pulmones son muy
ricos en fibras elásticas (proteínas) y tienen tendencia a colapsarse y a
ocupar el mínimo volumen. Para evitar esto están recubiertos de una
doble membrana, que recibe el nombre de pleura. Entre las dos hojas
de esta membrana existe una presión negativa respecto a la presión
intrapulmonar que vence la tendencia que tienen los pulmones a
colapsarse. Además la pleura externa está unida a las paredes de la
caja torácica.
Esta presión negativa se crea en gran parte por los movimientos de la
caja torácica. Cuando la caja torácica se expande se produce la
inspiración (inhalación) o entrada de aire a los pulmones. Cuando se
contrae se produce la espiración (exhalación) o salida del aire.
En los movimientos de la caja torácica intervienen tanto las costillas y
músculos intercostales como el diafragma, músculo que separa la
cavidad torácica de la cavidad abdominal. En los hombres predomina
la respiración diafragmática y en las mujeres suele ser más intercostal.
VENTILACIÓN PULMONAR
Se llama frecuencia respiratoria al número de inspiraciones por minuto.
Suele ser de 12-16 inspiraciones/minuto en reposo.
Cuando aumenta la necesidad de O2, por ejemplo en un ejercicio intenso,
aumenta la frecuencia respiratoria, gracias a los centros respiratorios,
situados en el bulbo raquídeo (en el encéfalo) que se estimulan cuando
aumenta el nivel de CO2 en sangre. Estos centros nerviosos envían
órdenes a los músculos respiratorios que producen cambios en la
ventilación, aumentando la profundidad y la frecuencia de las
inspiraciones.
Pregunta de examen segura…
Podemos estudiar también diversas capacidades pulmonares:
-
Volumen corriente VC: es la cantidad de aire que ingresa o sale de los
pulmones en una inspiración o espiración normal. 0,5 L. De ese medio litro 150
ml difunden a la sangre.
-
Volumen de reserva inspiratorio VRI: es la cantidad de aire que ingresa en
los pulmones en una inspiración forzada después de haber inspirado
normalmente. 3L.
-
Volumen de reserva espiratorio VRE aire que sale de los pulmones en una
espiración después de una espiración normal. 1,1 L.
-
Volumen residual VR. Volumen de aire que queda en los pulmones después
de una espiración forzada. 1,2-1,5 L.
-
Se llama capacidad total al conjunto de todos los volúmenes, es decir, al
volumen máximo que los pulmones pueden alcanzar con el máximo de
esfuerzo inspiratorio VC+VRI+VRE+VR= 5,6-6,1 L
-
Capacidad vital, es la cantidad máxima que una persona puede eliminar de sus
pulmones después de haberlos llenado al máximo VC+ VRE+VRI= 4,6 L
INTERCAMBIO GASEOSO
A NIVEL ALVEOLAR
El aire que entra en los pulmones es rico en O2 y pobre en CO2, por el contrario, la sangre que
llega a los pulmones desde el ventrículo derecho, a través de la arteria pulmonar está
empobrecida en O2 y es rica en CO2 producido por las células mediante la respiración
intracelular.
Por lo tanto se va a producir un intercambio de gases respiratorios entre la sangre y los
alvéolos en una superficie alveolar que se estima en unos 70 m2 entre los dos pulmones.
Los gases atraviesan la llamada membrana respiratoria constituida por:
- Epitelio plano del alvéolo (una sola capa de células).
- Espacio intersticial.
- Endotelio de los capilares sanguíneos (una sola capa de células)
Es espesor de esta membrana respiratoria es únicamente de 2 μm (micras) y además los gases
son muy solubles en las membranas plasmáticas, por lo que difunden con mucha facilidad por
un proceso denominado difusión (paso a través de la propia bicapa lipídica de las
membranas).
De esta manera el O2 difunde primero a los capilares sanguíneos (al plasma) y luego a los
eritrocitos o glóbulos rojos. De la misma manera, pero en sentido contrario, el CO2 difunde
desde los capilares sanguíneos a los alvéolos pulmonares.
La arteria pulmonar parte del ventrículo derecho y lleva sangre carbónica (rica en
CO2) a los pulmones, allí se capilariza (los capilares son vasos sanguíneos de pequeño
calibre, cuya pared está formada por una única capa de células (endotelio), para facilitar el
intercambio gaseoso.
En el extremo arterial del capilar (ver
diapositiva siguiente), difunde el O2 desde
los alvéolos a la sangre, ya que su presión
es mayor en los alvéolos.
Del mismo modo, el CO2 difunde de los
capilares a los alvéolos pulmonares, ya que
la presión de CO2 es mayor en el capilar.
En el extremo venoso del capilar ya ha
difundido todo el O2 de los alvéolos a los
capilares de O2 de los capilares y alvéolos.
La sangre oxigenada regresará por medio
de las cuatro venas pulmonares a la
aurícula izquierda del corazón.
INTERCAMBIO DE GASES RESPIRATORIOS A NIVEL ALVEOLAR
A NIVEL TISULAR (EN LOS TEJIDOS)
De la misma manera, en los tejidos, por diferencias en las presiones de O2 y CO2, se
produce la difusión de los gases respiratorios, pero en sentido contrario a lo que
ocurre en los alvéolos: el O2 sale de los capilares sanguíneos al espacio intersticial y
difunde a las células (a las mitocondrias), mientras que el CO2 difunde de las células al
espacio intersticial y de ahí a los capilares sanguíneos.
INTERCAMBIO DE GASES RESPIRATORIOS A NIVEL TISULAR
Capilar
Extremo
arterial
Célula
Mitocondria
Núcleo
Extremo
TRANSPORTE DE GASES
RESPIRATORIOS POR LA SANGRE
TRANPORTE DEL O2
El O2 se transporta en un tanto por ciento muy bajo disuelto en el plasma sanguíneo, pero la
mayor parte se transporta unido al grupo hemo (con Fe) de una proteína llamada
hemoglobina (Hb), dentro de los glóbulos rojos. Cuando se une el O2 a la hemoblobina
se forma la oxihemoglobina, que le da un color rojo vivo a la sangre.
En los tejidos, en los que la presión de O2 es muy baja, la Hb se disocia y cede el O2 a los
tejidos. En presencia de CO2 o cuando hay un metabolismo celular intenso, la Hb cede
con más facilidad el O2 aunque la presión de O2 no sea todavía muy baja.
TRANPORTE DEL CO2
La mayor parte del CO2 (60-70 %) se transporta en el plasma como ión bicarbonato:
CO2
+
H2O
→
→
H2CO3
Ácido carbónico
HCO3-
+
H+
Ión bicarbonato Protón
Otra pequeña parte del CO2 se transporta disuelto en el plasma y el resto unido a las
cadenas de globina (parte proteíca, formada por aminoácidos) de la Hb.
RESPIRACIÓN CELULAR
Repetición de la diapositiva 2. Igual se pregunta en el examen….
La respiración, como ya sabemos, es un fenómeno estrictamente intracelular cuya
finalidad es proporcionar energía al organismo. Ya sabemos que el oxígeno que
respiramos se utiliza en las mitocondrias para oxidar la materia orgánica y
liberar la energía contenida en ella según la siguiente reacción:
C6H12O6
glucosa
+
6O2
oxígeno
→
6CO2 + 6H20
dióxido
+
32 ATP
agua
de carbono
El ATP (trifostato de adenosina) es la molécula en la que se almacena la energía
química proveniente de la glucosa.
Una parte de este proceso respiratorio se produce en el citoplasma y el resto en las
mitocondrias.