Download Diapositiva 1 - Aula Virtual Maristas Mediterránea

LA
RESPIRACIÓN
EN ANIMALES
Adaptado de Julio Sánchez, Curtis-Barnes
Mª Luisa Fanjul, Marcia Hiriart
IMÁGENES LIBRES DE INTERNET
CONCEPTOS PREVIOS
RESPIRACIÓN CELULAR Reacción química del oxígeno en el metabolismo de
nutrientes.
RESPIR. ORGÁNICA O VENTILACIÓN,
-Absorción del Oxígeno,
-Transporte hasta las células
-Expiración del CO2.
HEMATOSIS: Intercambio gaseoso entre el medio ambiente y la sangre. (No
confundir con homeostasis: Equilibro iónico de las concentraciones salinas ante
cambios en el exterior).
METABOLISMO BASAL: Consumo de O2 en reposo.
Se incrementa con el gasto energético.
El ejercicio aumenta unas 20 veces el gasto de oxígeno.
DIFUSIÓN DE LOS GASES
Es el Paso de los gases de un lado al otro de las membranas en función de su
Presión parcial.
Es la presión de un gas aislándolo del resto de la mezcla, por ejemplo, la PpO 2 = 149
mm Hg
EL VOLUMEN DE OXÍGENO SE REGULA Y SE ASEGURA CON LA EXISTENCIA
DE
PIGMENTOS RESPIRATORIOS.
HEMOGLOBINAS, con 4 átomos de oxígeno por molécula
MIOGLOBINAS, en el músculo de mamíferos marinos. Sólo transporta una molécula
de oxígeno por lo que se satura muy rápidamente y no puede
transportar más porque está permanentemente saturada, aunque,
captura más rápidamente el oxígeno porque tiene más
afinidad.
HEMOCIANINA en artrópodos y moluscos. Con Cu en lugar de Fe, (color azulado)
CLOROCRUORINAS
en anélidos, hemoeritrina en sipuncúlidos,
EL OXÍGENO ES TRANSPORTADO EN LA SANGRE COMBINADO CON ESTOS PIGMENTOS.
SATURACIÓN DE OXIGENO EN SANGRE
La saturación de oxígeno es la cantidad oxígeno que se combina, en el
sentido químico, con la hemoglobina para formar la oxihemoglobina, que
es el elemento que transporta el oxígeno en sangre hacia los tejidos
HIPOVENTILACIÓN, producida por una respiración lenta o superficial,
provoca la
+ concentración de CO2 lo que puede provocar acidosis respiratoria.
HIPERVENTILACIÓN (o sobrerrespiración) producto de una respiración
agitada, produce el efecto contrario a la hipoxemia, es decir hace decaer la
concentración de CO2 en la sangre. Provoca mareo, ansiedad, vómito, confusión,
dolor torácico, espasmo muscular
CARACTERÍSTICAS DE TODA ESTRUCTURA RESPIRATORIA
SUPERFICIE GRANDE: Para que exista una gran exposición al O2 y CO2
QUE LA SUPERFICIE SEA DELGADA: Para que sea más sencillo el
intercambio gaseoso
QUE LA SUPERFICIE ESTÉ HUMEDA: Porque los gases están en disolución
QUE LA SUPERFICIE ESTÉ IRRIGADA: Para que haya más pigmentos
transportadores
¿CUÁNDO HACE FALTA UN PIGMENTO TRANSPORTADOR? Cuando el
aporte del O2 por difusión es insuficiente para el metabolismo del animal
¿CUÁLES SON LOS PRINCIPALES PIGMENTOS?
HEMOGLOBINA:
En mamíferos aéreos CON Fe
MIOGLOBINA:
En mamíferos acuáticos CON Fe
HEMOCIANINA:
En artrópodos y moluscos CON Cu
CLOROCRUORINA: En anélidos poliquetos CON Fe
HEMOERITRINA:
En sipuncúlidos, braquiópodos y otros anélidos CON Fe
LA ENTRADA DE OXÍGENO Y SALIDA DE CO2 SE
REALIZA DE CINCO POSIBLES FORMAS QUE
DETERMINAN CINCO SISTEMAS DIFERENTES DE
RESPIRACIÓN
Sin estructuras especiales
Poríferos, Cnidarios, Platelmintos
CUTÁNEA
TRAQUEAL
BRANQUIAL
PULMONAR
RESTO
DE
ANIMALES
RESPIRACIÓN CUTÁNEA
ESTRUCTURA RESPIRATORIA: La superficie corporal
¿QUIÉN REALIZA EL INTERCAMBIO GASEOSO? La piel
CONDICIONES DE LA PIEL: superficie grande, fina, húmeda y muy irrigada
¿QUIÉNES LA UTILIZAN: Anfibios, moluscos, anélidos, algún equinodermo
VENTAJAS:
No necesitan estructuras
especiales.
INCONVENIENTES:
+ Los animales deben tener un
metabolismo lento.
+ Deben ser de pequeño tamaño
+ Requieren bajas necesidades de O2
+ Deben tener formas aplanadas o
redondeadas, para que su superficie
sea grande.
RESPIRACIÓN BRANQUIAL
¿QUÉ SON LAS BRANQUIAS? Son proyecciones hacia el exterior, de la pared
del cuerpo o de la capa interna del intestino.
CLASES DE BRANQUIAS?
Externas: Anfibios, larvas acuáticas de anfibios, crustáceos, anélidos marinos.
Son Primitivas
Internas: Peces, cefalópodos, moluscos bivalvos. Son evolucionadas
¿CÓMO SE PRODUCE EL INTERCAMBIO GASEOSO? Por el movimiento del
agua a contracorriente de la circulación de la sangre
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE CADA CLASE:
Las externas intercambian O2 por el simple movimiento del agua…PERO…
Son vulnerables a los depredadores.
Las internas son más seguras, pero necesitan que el agua esté en movimiento.
Necesitan mecanismos de ventilación en la cavidad branquial. Esta función la
realizan los opérculos
Se logra más protección de superficies respiratorias.
BRANQUIAS
EXTERNAS
Ajolote
Salamandra anderson
TRITÓN
Larva de insectos
Poliqueto
Poliqueto tubícola
Arenícola marino
BRANQUIAS
INTERNAS
SISTEMAS DE VENTILACIÓN EN PECES
ÓSEOS: la ventilación se consigue gracias a
movimientos del opérculo.
CARTILAGINOSOS: carecen de mecanismos
de ventilación, por lo que necesitan moverse
de forma continua para que el agua circule a
través de las branquias.
Como no tienen opérculo, el agua entra por
boca y espiráculos y sale por 5 hendiduras
branquiales
RESPIRACIÓN TRAQUEAL
¿QUIENES LA UTILIZAN? Insectos, miriápodos y bastantes arácnidos
¿QUÉ SON LAS TRÁQUEAS? Tubos internos formados por la invaginación
de la pared corporal. Están recubiertos de quitina, que le da
resistencia.
¿CÓMO LLEGA EL O2 A LAS CÉLULAS? A través del sistema de tráqueas
¿CÓMO FUNCIONA EL SISTEMA DE TRÁQUEAS? Comienzan en los
espiráculos y se ramifican hasta llegar a las células.
¿CÓMO FUNCIONA EL INTERCAMBIO GASEOSO? Cuando el aire llega a
las células, el oxígeno entra por simple difusión.
PERO, ¿LAS TRÁQUEAS SON SIMPLES TUBOS? NO, terminan en unos
estrechamientos llamados traqueolas que tienen finas membranas llenas de
líquido y a través de ellas se produce el intercambio
Traqueolas con
las membranas
RESPIRACIÓN PULMONAR
¿QUÉ SON LOS PULMONES? Son bolsas de finas paredes formadas por la
invaginación del tejido respiratorio.
Están rodeadas de capilares sanguíneos por los que circula la sangre en una
dirección
TIPOS DE PULMONES
1. DE DIFUSIÓN
NEUMOSTOMA
Sin movimientos respiratorios o mecanismos de
ventilación que fuercen un flujo de aire a los
pulmones.
Arañas y escorpiones: pulmón en libro.
Cavidades ventrales del abdomen cuya pared se
pliega, formando numerosas láminas
superpuestas.
Comunica al exterior por una abertura
Gasterópodos terrestres. Presentan un
pulmón que comunica al exterior por un orificio o
pneumostoma
2. DE VENTILACIÓN
Poseen un mecanismo ventilatorio para realizar el intercambio de O2
Desde anfibios a reptiles, aumenta la eficacia del intercambio gaseoso
por incremento de la superficie respiratoria.
En mamíferos ya están muy desarrollados por aumento de alveolos.
EVOLUCIÓN DE LOS PULMONES
ANFIBIOS
Tienen el interior liso. La superficie de intercambio es mínima.
Necesitan otros sistemas (cutánea)
REPTILES
Tienen el interior con algunos repliegues. La superficie de
intercambio es mayor.
AVES
Poseen varios compartimentos. Llamados sacos aéreos que
aumentan la superficie de intercambio a la vez que ayudan al vuelo
MAMIFEROS
Aquí los sacos aéreos son muchísimos y pequeños. Se llaman
alveolos y los capilares los rodean para permitir el intercambio.
Red de
bronquiolos
Alveólos vacíos
VENTILACIÓN PULMONAR
INSPIRACIÓN
ANFIBIOS:
Entrada de aire a los pulmones. Varía según grupos
Es una deglución. Como si tragaran el aire.
AVES: Por la compresión de los sacos aéreos por los músculos de las alas.
MAMÍFEROS: El aire entra activamente por dilatación de la caja torácica .
ESPIRACIÓN
Salida del aire. Se realiza pasivamente
TRANSPORTE DE OXÍGENO
El Oxígeno es un gas poco soluble en el plasma. A Presión atmosférica normal,
solo un 0,3% de O2 se disuelve en el plasma.
Esta baja cantidad de O2 en plasma no influye mucho en insectos, puesto
que ellos transportan el oxígeno por el sistema traqueolar.
Pero en el resto de especies animales, esta limitación sería muy peligrosa.
Por eso se hace necesaria la presencia
de proteínas especiales que aumentan
hasta 70 veces la capacidad de
transporte de oxígeno en sangre. Estas
proteínas
son
básicamente
una
combinación de un ión metálico y una
proteína.
En
vertebrados
y
equinodermos,
el
pigmento
va
transportado en los eritrocitos. Un
glóbulo rojo maduro es capaz de
transportar uno 260x 106 de moléculas
de hemoglobina.
cadena
Los de mayor importancia:
Temperatura,
Presión de CO2
Concentración de iones H+.
EL AUMENTO DE CUALQUIERA DE
ESTOS FACTORES DISMINUYE LA
AFINIDAD DE LA HB POR EL O2 Y LA
ENTREGA DE OXÍGENO SE FACILITA.
Otros factores:
En la anemia, el contenido de O2 baja proporcionalmente al descenso en la
cantidad de Hb,
En la intoxicación por monóxido de carbono, este gas se une a la Hb con una
afinidad 210 veces mayor que la del O2.
Existen también alteraciones estructurales de la Hb, poco frecuentes, que
conducen a variaciones en su afinidad por el O2.
El glóbulo rojo posee, además, un fosfato orgánico, el 2-3 difosfoglicerato, que
disminuye la afinidad de la Hb por el O2, aumentando la entrega a los tejidos.
TRANSPORTE DE CO2
El CO2 SE PRODUCE A NIVEL DE LAS MITOCONDRIAS, como producto final
del metabolismo celular. Desde las mitocondrias atraviesa el citoplasma, pasa a
la sangre en los capilares tisulares y es llevado por la sangre al alvéolo, desde
donde se elimina a la atmósfera gracias a la ventilación alveolar.
En reposo, los tejidos producen 200 ml de CO2 por minuto. Es la cantidad que se
elimina a través de los pulmones por minuto en c. n.
PASOS DE LA ELIMINACIÓN DEL CO2
1º Difusión del CO2 de los tejidos al liquido intersticial.
2º Paso desde el líqu. interstic al interior del capilar, mezclándose en el plasma.
3º Reacciones químicas del CO2 en el plasma.
4º Reacciones químicas en el interior de los glóbulos rojos.
5º Desarrollo de las reacciones en sentido inverso y la difusión del CO2 de la
sangre al aire alveolar a medida que la sangre atraviesa los capilares
pulmonares.
El CO2 ES TRANSPORTADO EN LA SANGRE. Debido a que tiene la propiedad
de hidratarse, formando ácido carbónico en una reacción reversible, el
transporte de CO2 y su eliminación son parte fundamental del equilibrio
ácido-base.
EL TRANSPORTE SE DA DE 2 MANERAS:
DISUELTO
1.- Una pequeña cantidad, entre 7 y 10 %, disuelto en el plasma
COMBINADO
(en el interior del eritrocito)
2. A- La mayor parte, entre 60 y 70 %, como iones de bicarbonato resultantes de
la disociación del ácido carbónico. Reacción que es catalizada por la anhidrasa
carbónica, presente en el interior de los eritrocitos
CO2 + H2O
H2CO3
HCOO- + H+
2. B- Un 20-25% combinado con la hemoglobina (CARBAMINOHEMOGLOBINA).
Se une a alguno aminoácidos de la Hb (se llaman compuestos carbaminos)
HbNH2 + CO2
HbNHCOO- + H+
TRANSPORTE DEL CO2 POR EL GLÓBULO ROJO
1. La mayor parte del CO2 que difunde desde los tejidos hacia los capilares entra al
glóbulo rojo.
Se hidrata como en el plasma, pero a mayor velocidad, ya que en el eritrocito existe una
alta concentración de la enzima anhidrasa carbónica que cataliza la reacción.
2. El ácido carbónico que se ha formado se disocia en H+ y HCO3 -.
Los iones H+ son captados por la hemoglobina que se desprende del O2
Este Oxígeno sale hacia el tejido celular
Los aniones HCO3- salen del glóbulo rojo hacia el plasma, donde la concentración de
este ión es menor.
3. Para mantener la neutralidad eléctrica, el ión cloruro (Cl-) difunde hacia el interior del
glóbulo rojo.
Entrada de
Cl-
Formación de los carbaminos:
El CO2 se une a la Hb y se desprende O2
CO2 transportado como bicarbonato en el plasma
La entrega de O2 y la captación de CO2 que tienen lugar en los capilares sistémicos
son dos procesos que se favorecen mutuamente: un aumento de la presión de CO2
en la sangre capilar, con la consiguiente disminución del pH, que facilita la entrega
de O2, a la par que el aumento de Hb reducida facilita la captación de CO2.
EL CO2 EN LOS PULMONES
La PCO2 alveolar (40 mmHg) es menor que la PCO2 de la sangre venosa (46
mmHg) y las reacciones antes descritas se desplazan hacia la difusión del CO2
desde la sangre al alvéolo.
Al mismo tiempo, la Hb reducida se oxigena, transformándose en un ácido más
fuerte, lo que significa liberar CO2 del glóbulo rojo.
Simultáneamente, el bicarbonato del plasma entra al eritrocito donde forma H2CO3,
que se disocia en CO2 y H2O en presencia de la enzima anhidrasa carbónica. El
CO2 formado difunde a través de la membrana del eritrocito al plasma, atraviesa la
membrana alvéolo-capilar y es eliminado con la ventilación.
CONTROL NERVIOSO DE LA
VENTILACIÓN
REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN
El Sma. Nervioso ajusta la frecuencia y amplitud de las inspiraciones y
espiraciones de acuerdo con las demandas del organismo.
EL AJUSTE PRINCIPAL se realiza en el CENTRO RESPIRATORIO BULBAR,
que lo forman neuronas del BULBO y de la PROTUBERANCIA del tronco
encefálico. Controla la respiración normal, rítmica y automática, que puede
ponerse a voluntad bajo el control voluntario.
LOS NIVELES DE O2 Y DE CO2 en sangre se registran permanentemente por un
tipo de receptores químicos situados en arterias importantes, aorta y carótidas o
en el mismo bulbo.
LA FRECUENCIA RESPIRATORIA se puede incrementar intencionadamente
mediante la contracción y relajación del diafragma y músculos costales.
LA RESPIRACIÓN NORMAL ES INVOLUNTARIA. Es imposible suicidarse
conteniendo de forma deliberada la respiración:
En el momento en que se pierde la consciencia y se eleva la PpCO2, los controles
involuntarios se recuperan y se reanuda la respiración.
En resumen, es un complejo sistema de sensores que vigila diferentes factores
en distintas ubicaciones que asegura una provisión de O2 a las células del
cuerpo.