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Fisiología animal
La nutrición en animales. La respiración
La respiración


Todos los organismos aeróbicos necesitan un nutriente
básico, el oxígeno, que tiene que ser incorporado desde
el exterior.
La respiración constituye un proceso de intercambio
gaseoso entre el medio externo y el medio interno
necesario en cualquier ser vivo:
 Para
aportar el oxígeno necesario a las mitocondrias
para que puedan metabolizar los nutrientes y obtener
energía de ellos.
 Para eliminar el dióxido de carbono, subproducto del
proceso anterior.
La respiración

Consta de dos procesos secuenciales:
 Respiración
externa (ventilación):
Intercambio de gases entre el organismo y el
medio externo. Se produce mediante un
sistema respiratorio.
 Respiración interna o celular: proceso
catabólico de obtención de energía por
oxidación de compuestos orgánicos.
Respiración externa

Para que se pueda llevar a cabo el intercambio gaseoso
es necesario la existencia de unas superficies
respiratorias caracterizadas por:
 Presentar
unas paredes delgadas para favorecer la
difusión de los gases respiratorios.
 Húmedas, ya que el intercambio de gases se realiza
en un medio líquido. El oxígeno y el dióxido de
carbono necesitan estar disueltos para poder difundir.
 Revestimiento capilar para facilitar la incorporación
de los gases al sistema de transporte (sangre).
Respiración externa

Varía según las características del medio:
MEDIO ACUÁTICO
MEDIO AÉREO
• Difusión lenta del oxígeno (se
• El oxígeno difunde mejor
disuelve mal en agua)
• La concentración de oxígeno
es veinte veces mayor.
• La concentración de oxígeno
es menor
• El dióxido de carbono se
elimina mejor al ser más soluble
en agua que en el aire.
• El dióxido de carbono se
elimina peor.
• Requiere proteger de la
desecación las membranas
respiratorias y mantenerlas
húmedas
Estructuras de intercambio gaseoso





En animales con una organización sencilla no precisa de
estructuras especializadas (difusión).
En animales pluricelulares complejos han desarrollado
sistemas que les permiten, con mayor eficacia, el intercambio
gaseoso. Se desarrollan sistemas respiratorios adaptados a los
distintos medios. Por otro lado presentan mecanismos para
poder renovar el aire que accede al interior, ventilación.
Medio acuático:
 Difusión (animales simples)
 Branquias
Ambientes húmedo: Cutánea.
Medio terrestre:
 Tráqueas (insectos)
 Pulmones
1. Difusión
En organismos unicelulares y pluricelulares sencillos las células
intercambian los gases directamente con el medio externo por simple
difusión a través de las membranas celulares. Esto ocurre en poríferos y
celentéreos.
2. Respiración cutánea.
• La presentan anélidos, anfibios y larvas acuáticas de ciertos artrópodos
• Los gases difunden a través del tegumento ( sin queratinizar) delgado y
humedecido y permeable a los gases.
• Bajo éste existe una amplia red capilar.
• Se desarrolla en organismos con metabolismos lentos cuyas necesidades
de oxígeno son bajas.
3. Respiración traqueal.
Artópodos terrestres
 La pared del cuerpo se invagina dando
lugar a un sistema interno de tubos, las
tráqueas, húmedas, ramificadas, cuyas
paredes están reforzadas por anillos
quitinosos excepto las terminaciones
internas, llamadas traqueolas
 Las tráqueas se abren al exterior por
medio de orificios, los espiráculos o
estigmas, dotados de válvulas.
 Las terminaciones internas llegan
hasta las células produciéndose el
intercambio gaseoso directamente con
los tejidos (difusión).
 La ventilación se asegura mediante:
 movimientos de la pared del
cuerpo.
 movimientos de los propios tubos

4. Respiración branquial.
Propia de organismos que viven en medios acuáticos.
 Peces, larvas de anfibios y de insectos, moluscos, equinodermos,
crustáceos y gusanos poliquetos.
 Dado que la cantidad de oxígeno en el agua es escasa, para
mejorar la eficacia del sistema respiratorio se han adaptado,
incrementando la superficie de intercambio y la cantidad de sangre
que circula por dichas superficies.
 Existen dos tipos de branquias:
 Externas
 Internas

Branquias externas





.
Holosteos, dipnoos, larvas de
anfibios y de insectos,
crustáceos y gusanos
poliquetos
Más primitivas
Expansiones externas de la
superficie corporal.
Fuertemente capilarizadas
Inconvenientes:

Lesiones
 Entorpecen la locomoción

Branquias internas




Ventajas:

No requieren mecanismos de
ventilación para facilitar la
circulación y renovación del
agua, el movimiento de las
mismas asegura la ventilación.
Conrosteos, teleosteos,
ciclóstomos, moluscos,
Más evolucionadas
Repliegues endodérmicos.



.
Constan de un soporte, el arco
branquial, sobre el que se
disponen los filamentos
branquiales, a nivel de los
cuales tiene lugar el
intercambio gaseoso.
Fuertemente capilarizadas
Ventajas:
 Se hallan protegidas en el
interior de una cavidad, la
cavidad branquial
Precisan de mecanismos de
ventilación que difieren en
cada grupo animal
Branquias externas.
web
RESPIRACIÓN BRANQUIAL. Moluscos
1. BIVALVOS
Las branquias están recubiertas de cilios que al moverse generan
corrientes de agua que circule por la cavidad paleal facilitando también la
filtración para conseguir los alimentos.
músculo
abductor
agua
agua
cavidad
paleal
branquias
pie
RESPIRACIÓN BRANQUIAL. Moluscos
2. CEFALÓPODOS
Los cefalópodos presentan un
manto muy muscularizado
cuyas contracciones y
dilataciones generan
corrientes de agua que
aseguran la ventilación
RESPIRACIÓN BRANQUIAL.Artrópodos
CRUSTÁCEOS


Lo crustáceos presentan unas
branquias plumosas encerradas
en la cámara branquial y
situadas a cada lado del tórax.
La ventilación queda
garantizada por el movimiento
continuo de unos apéndices
asociados a las mismas.
Branquias
Peces

Los peces presentan dos tipos de bránquias
 Bránquias septales

Condríctios:





situadas en el interior de la cámara branquial
no están protegidas por lo que se abren al exterior directamente a
través de las hendiduras branquiales
el agua entra por unos orificios, los espiráculos, y sale a través de
cinco hendiduras abiertas a ambos lados de la cabeza.
Al carecer de mecanismos de ventilación la corriente de agua se
asegura por el movimiento continuo de avance.
Bránquias operculares

Osteíctios:




situadas en el interior de la cámara branquial
están protegidas por un opérculo
el agua entra por la boca y sale a través del opérculo
La ventilación se consigue gracias al movimiento del opérculo.
RESPIRACIÓN BRANQUIAL. Peces
1. Condríctios: el agua entra por los espiráculos y sale por las hendiduras
branquiales.
2. Osteíctios: presentan cuatro pares de branquias sobre arcos branquiales
(faringe). En los peces óseos el agua entra por la boca, el opérculo se cierra,
y por la acción de los músculos faríngeos pasa a las branquias saliendo por
el opérculo. Esto genera una corriente continua que asegura la ventilación.
Disposición de las branquias y circulación del agua en peces
agua
Agua
espiráculo
Agua
cavidad
bucal
faringe
faringe
branquias
branquias
opérculo
Peces cartilaginosos
Peces óseos
Hendiduras
branquiales
Arcos branquiales
branquias
A. Opérculo
B. Bránquia
C. Arco branquial
opérculo
RESPIRACIÓN BRANQUIAL
Dado que la concentración de O2 en el
agua es 20 veces menor que en el aire, los
organismos con respiración branquial,
han resuelto este problema haciendo
pasar grandes volúmenes de agua a
través de las laminillas branquiales. Este
agua fluye en sentido contrario a la
dirección que sigue el flujo sanguíneo en
dichas laminillas aumentado la eficiencia
de intercambio; esta disposición
estructural recibe el nombre de sistema
de intercambio a contracorriente.
El agua que llega a las branquias es rica
en oxígeno, mientras que la sangre que
llega a las branquias es pobre en oxígeno.
Conforme el agua pasa por la superficie
branquial pierde O2, pero se pone en
contacto con sangre cada vez más pobre
en él, de modo que la difusión continúa a
pesar de la baja concentración de O2 en el
agua..
5. Respiración pulmonar






Constituye el sistema mas eficaz de todos
Tetrápodos terrestres (anfibios, aves, reptiles, mamíferos),
formas que han vuelto secundariamente al medio acuático
(mamíferos) y gasterópodos.
Problemas en la colonización del medio terrestre:
 Desarrollar una superficie de intercambio gaseoso interna
que permita el proceso sin perdida de agua.
Pulmones: estructuras internas de paredes finas y muy
vascularizadas
Comunicados con el exterior a través de las vías respiratorias
Desarrolan sistemas de ventilación (entrada y salida de aire)
5.1 Respiración pulmonar. Anfibios
Los anfibios desarrollan varios
sistemas de respiración:
1. Pulmonar
2. Branquial
3. Cutánea
4. Bucofaríngea
PULMONES SACULARES
• Los pulmones son sacos
alargados, sin tabicación
interna, de superficie reducida
y fuertemente vascularizados.
• Ineficaces por lo que tienen
que complementar la
respiración pulmonar con la
cutánea.
Vena pulmonar
Laringe
Glotis
Bronquio
Arteria pulmonar
RESPIRACIÓN BUCOFARÍNGUEA





• Vídeo 1: file / web

• Vídeo 2: file / web
• Vídeo 3. file / web

Vías respiratorias:
 Fosas nasales
 Faringe
 Laringe
 Bronquios
 Bronquiolos
Ventilación pulmonar
Los anfibios respiran con la boca cerrada.
Antes de la espiración (salida de aire del
pulmón) el suelo de la boca desciende y el
aire pasa a través de las fosas nasales,
penetrando en una depresión situada en el
suelo de la cavidad bucofaríngea.
La glotis se cierra.
En la espiración, la glotis se abre, las
paredes torácicas se contraen y el aire es
expulsado por los orificios nasales. Este aire
espirado pasa sobre el que está en el suelo
de la cavidad (existe poca mezcla).
Al completarse la espiración, los orificios
nasales se cierran, el suelo de la boca se
eleva y el aire es impulsado hacia los
pulmones.
RESPIRACIÓN CUTÁNEA
La piel de los anfibios tiene
función respiratoria, fuertemente
vascularizada

A 5 ºC, 2/3 de la
respiración de anfibios
adultos se realiza a través
de la piel.
 Al aumentar la
temperatura, aumenta el
metabolismo y las
necesidades de oxígeno
del animal, por lo que los
pulmones adquirirán
mayor importancia en
estas circunstancias: a 25
ºC, 2/3 del oxígeno
respirado se capta por los
pulmones.
RESPIRACIÓN BRANQUIAL
• Propia de las formas larvarias
• Extensiones del epitelio faríngeo
5.2 Respiración pulmonar. Reptiles
PULMONES SACULARES
Los pulmones presentan tabicación
interna, son esponjosos. Mas
evolucionados y eficaces.
Vías respiratorias constan de:
1. Coanas
2. Laringe: anillos cartilaginosos
3. Tráquea: tubular y con anillos
cartilaginosos
4. Bronquios: cortos, dos.
5. Pulmones
Ventilación pulmonar es
diafragmática
5.3 Respiración pulmonar. Aves





Presentan el sistema respiratorio más
eficaz de todos los vertebrados.
Muy modificado (locomoción)
Presentan sacos aéreos:
 Cavidades de paredes finas
conectadas a los pulmones cuya
función es:
 Aumentar la ventilación
pulmonar ( gasto energético
elevado)
 Disminución del peso
específico
 De los sacos aéreos parten
divertículos que penetran en los
huesos y músculos.
Presentan Huesos neumáticos
Pulmones tubulares
Sistema respiratorio







Narinas externas que
comunican con
Coanas internas
Faringe
Tráquea, reforzada de anillos
cartilaginosos
Siringe, situada en el punto en
el que la tráquea se bifurca en
los dos bronquios. Órgano
fonador
Bronquios, cortos, que
conducen a cada pulmón.
Pulmones. Red bronquial,
parabronquios; revestidos de
un epitelio respiratorio,
paleopulmón. Otro conjunto se
comunica con los sacos aéreos.

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

Las aves realizan dos respiraciones completas para que el aire entre y salga de los
pulmones.
El aire inspirado entra a través de las aberturas nasales llega a la tráquea hasta la siringe.
Pasa a los bronquios y a los sacos aéreos abdominales.
En la espiración, ese aire pasa de dichos sacos a los pulmones.
Ante una nueva inspiración , el aire se mueve de los pulmones a los sacos aéreos anteriores
y a los sacos torácicos.
Durante la segunda espiración, el aire pasa a los bronquios y de ahí sale al exterior del
organismo.
De esta manera se mantiene un flujo continuo de aire en los pulmones y en una sola
dirección evitando la existencia de un volumen de aire residual
Al carecer de diafragma los movimientos ventilatorios se producen por contracciones
torácicas. Esos movimientos musculares ensanchan o reducen el tamaño de la cavidad del
pecho y fuerzan el aire a circular por los sacos aéreos.
5.3 Respiración pulmonar. Mamíferos
Vías respiratorias






Fosas nasales y senos nasales: constituidos por
esqueleto óseo y cartilaginoso tapizados por
una mucosa que calienta, humedece y limpia el
aire inspirado.
Faringe
Laringe, provista de cartilago, cuerdas vocales
Tráquea, reforzada por anillos cartilaginosos.
Presenta un epitelio ciliado y mucoso cuya
función es la de humedecer, limpiar y arrastrar
las partículas al exteriror.
Bronquios, que conducen a cada pulmón.
Anillos cartilaginosos
Pulmones parenquimatoso:
 Árbol bronquial: ramificaciones de los
bronquios que llegan a formar tubos de
pequeño calibre, los bronquiolos que
terminan en alveolos
 Alveolos pulmonares: constituyen el
componente a nivel del cual se produce el
intercambio gaseoso. Rodeados por una red
capilar.
Formados por tejido elástico
• Los pulmones aparecen divididos en lóbulos.
• Situados en la caja torácica.
• Revestidos externamente por una membrana, la pleura
(parietal y visceral). Unida a la caja torácica
• Diafragma, músculo que separa el torax de la cavidad
abdominal
Sistema respiratorio. Ventilación pulmonar
En los mamíferos interviene los llamados
músculos respiratorios:
1. Diafragma
2. Intercostales
Movimientos respiratorios
4Inspiración (fenómeno activo):
• Entrada de aire
• Contracción de los músculos
• Diafragma desciende
• Caja torácica se eleva
• Aumento del volumen torácico
• Dilatación pulmonar
• Presión aire menor en los pulmones,
• mayor en el exterior
4Espiración (fenómeno pasivo):
•
Salida de aire
•
Relajación de los músculos
•
Diafragma asciende
•
Caja torácica desciende
•
Diminuye el volumen torácico
•
Presión aire mayor en los pulmones,
que en el exterior
Intercambio gaseoso
.
El intercambio de gases entre la
sangre y los pulmones se
realiza por difusión, a favor de
un gradiente de concentración,
a través de la membrana
respiratoria.
La sangre procedente de los
tejidos tiene una concentración
de oxígeno menor que el aire
alveolar y viceversa para el
dióxido de carbono. El oxígeno
pasa por difusión al capilar y
difunde dióxido de carbono
hacia el alveolo.
Transporte de los gases respiratorios:
1. Oxígeno: glóbulos rojos, disuelto en plasma.
2. Dióxido de carbono: disuelto en plasma,
carbaminocompuestos (tampón), bicarbonato
(anhidrasa carbónica)
De esta manera la sangre
pobre en oxígeno se enriquece.
Vejiga natatoria
•
La vejiga natatoria es un saco membranoso de posición dorsal, lleno de gases
(oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono) cuya función es la regulación de la
flotabilidad.
• Mediante la expulsión o absorción de gases por los vasos sanguíneos de la
pared de la vejiga, los peces pueden llenarla o vaciarla de gases.
• En algunos peces está conectada con la faringe por un conducto pneumocístico.
• En algunos peces como los dipnoos, peces pulmonados, actúa a modo de
pulmones.
RESPIRACIÓN PULMONAR
Pez pulmonado
web
• La vejiga natatoria también está relacionada
con el sistema auditivo mediante una cadena
de huesecillos: el aparato de Weber.
• Cuando se llena de gas, capta las vibraciones
que se producen en el agua siendo
transmitidas al oído a través de la cadena de
huesecillos.
• Alteraciones de la vejiga natatoria provocan
alteraciones en el equilibrio.
web
Regulación de la respiración
En vertebrados superiores el
ritmo está regulado por el Centro
Respiratorio localizado en el
bulbo raquídeo.
1. Controla los movimientos
respiratorios, actuando a nivel
de los músculos respiratorios.
2. Responde a la detección, por
parte de quimiorreceptores
presentes en la aorta y
carótida, de las variaciones en
la concentración de dióxido de
carbono y oxígeno.
Tendencias evolutivas en la respiración


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

Paso de la difusión simple a la aparición de
membranas respiratorias complejas.
Aumento de la superficie respiratoria
Mecanismos de humectación/aislamiento de
la membrana respiratoria
Aparición de estructuras/procesos de
ventilación que renuevan los gases en las
cercanías de la membrana respiratoria.
Desarrollo de sistemas de transporte de
oxígeno/dióxido de carbono