Download Cap. 40

Respiración
Capítulo 40
Respiración
• Proceso fisiológico por el cual O2 se
mueve al ambiente interno y CO2 se
mueve hacia afuera
• Se necesita O2 para respiración
aeróbica (producción de ATP)
• CO2 es producido como residuo
Sistema Respiratorio
Contribuye a homeostasis
• Funciona junto al sistema circulatorio para
llevar O2 y remover CO2
• También ayuda a regular el balance ácidobase
food, water intake
oxygen intake
DIGESTIVE
SYSTEM
nutrients,
water,
salts
RESPIRATORY
SYSTEM
oxygen
elimination
of carbon
dioxide
carbon
dioxide
CIRCULATORY
SYSTEM
URINARY
SYSTEM
water
solutes
elimination
of food
residues
rapid transport
to and from all
living cells
elimination of
excess water,
salts, wastes
Gradientes de Presión
• Gradientes de concentración para gases
• Gases se difunden de lugar donde moléculas
están más concentradas a lugar donde están
menos concentradas
• Gases entran y dejan el cuerpo al difundirse
a través de superficies respiratorias
Presión Atmosférica
• Presión ejercida por el peso del aire en
objetos en la superficie de la Tierra
• Al nivel del mar = 760 mm Hg
• O2 es 21% del aire; su presión parcial es
cerca de 160 mm Hg
– Presión parcial de O2 = (760) (21/100)
Barómetro
de mercurio
78% N2
Partial pressure of
N2 = 600 mm Hg
21% O2
Partial pressure of
O2 = 160 mm Hg
1% CO2, other gases
760 mm Hg
-presión en
columna de
mercurio es
igual a la
presión
atmosférica
Ley de Fick
• Describe la tasa a la que una sustancia
(como oxígeno) se difunde a través de
una membrana (como la superficie
respiratoria)
• Tasa es proporcional al gradiente de
presión a través de la membrana y al
área de superficie de la membrana
Razón Superficie-a-Volumen
• Según aumenta el tamaño de un animal,
disminuye su razón superficie-a-volumen
• Animales pequeños y aplanados pueden usar
la superficie del cuerpo como su superficie
respiratoria
• Animales más grandes tienen estructuras
especiales para aumentar la superficie
respiratoria, como agallas y pulmones
Adaptaciones para Intercambio de
Gases
• Sistema circulatorio para transportar O2 y
CO2
• Inhalación y exhalación ayuda a ventilar los
pulmones
• Pigmentos de transporte
– Hemoglobina- en eritrocitos
– Mioglobina- en células de músculo cardiaco y
esquelético (almacenan O2)
Sistema Respiratorio Humano
•Función principal es intercambio de gases
•Otras funciones del sistema respiratorio:
•Capacidad del habla
•Mejora retorno de sangre venosa al corazón
•Ayuda a eliminar agua y exceso de calor
•Controla equilibrio ácido-básico
Sistema Respiratorio Humano
•Aire entra por dos cavidades nasales
•Secreciones mucosas lo calientan y
humedecen
•Epitelio ciliado filtran polvo
•Receptores olfativos
•Aire pasa a faringe (garganta)
•Laringe- dos pares de pliegues de
membrana mucosa, par inferior son
cuerdas vocales
Sistema Respiratorio Humano
•Epiglotis- en entrada a laringe, cierra
cuando tragamos comida
•Tráquea
•Bronquios- revestimiento epitelial con
cilios y células secretoras de moco
•Bronquiolos
•Alveolos- sacos, 300 millones en cada
pulmón
Sistema Respiratorio Humano
Pharynx (Throat)
Epiglottis
Larynx (Voice Box)
Trachea (Windpipe)
Pleural Membrane
Bronchiole
Alveoli
Intercostal Muscle
Diaphragm
Figure 40.10
Page 712
bronchiole
alveolar sac
(sectioned)
alveolar
sac
alveolar
duct
alveoli
pulmonary
capillary
Fig. 40.10bc
Page 712
Animation
Human respiratory system animation.
Click to view
animation.
Producción del Habla
• Cuerdas vocales se
estiran a través de
apertura de laringe;
espacio entre ellas es
la glotis
• Se varía posición de
cuerdas para crear
diferentes sonidos
Figure 40.10
Page 713
vocal cords
glottis
(open)
glottis (closed)
epiglottis
cartilage
base of tongue
Figure 40.11
Page 713
Respiración
• Mueve aire adentro y afuera de
pulmones
• Ocurre en patrón cíclico llamado ciclo
respiratorio
• Un ciclo respiratorio consiste de
inhalación y exhalación
Inhalación
• Diafragma se contrae
(se aplana)
• Músculos intercostales
externos se contraen
• Volumen de cavidad
torácica aumenta
• Pulmones se expanden
• Aire fluye según
gradiente de presión a
pulmones
Figure 40.12
Page 714
Exhalación Normal (Pasiva)
• Músculos de inhalación se
relajan
• Cavidad torácica se mueve
hacia abajo
• Volumen de pulmones
disminuye
• Aire fluye según gradiente de
presión y hacia afuera de
pulmones
Figure 40.12
Page 714
Exhalación Activa
• Músculos del abdomen y músculos
intercostales internos se contraen
• Esto disminuye el volumen de la cavidad
torácica más que exhalación pasiva
• Volumen mayor de aire debe fluir hacia
afuera para igualar presión intrapulmonar con
presión atmosférica
*Ocurre al hacer ejercicio vigoroso
Animation
Changes in thoracic cavity animation.
Click to view
animation.
Cambios en Presión
Atmospheric pressure:
Intrapleural
pressure:
Intrapulmonary
pressure:
760
760
754
756
756
759
760
761
Before
inhalation
Figure 40.13
Page 715
760
During inhalation
(lungs expanded)
During
exhalation
Animation
Pressure changes interaction.
Click to view
animation.
Volumen Respiratorio
•XY adulto- 5.7 litros de aire
•XX adulta- 4.2 litros
•Volumen varía con edad y estado de
salud
•Capacidad vital- volumen que sale de
pulmones después de inhalación máxima
•- siempre queda ~ 1.2 L para intercambio
•Volumen corriente o tidal- volumen que
fluye hacia adentro o afuera en un ciclo (0.5
litros)
Volumen Respiratorio
inspiratory
reserve
volume
tidal
volume
expiratory
reserve
volume
residual
volume
vital
capacity
total lung
capacity
Vista de Alveolos
red blood cell
air space
inside
alveolus
(see next slide)
pore for airflow
between alveoli
Figure 40.16
Page 715
Membrana Respiratoria
• Area entre un
alveolo y un capilar
pulmonar
• O2 y CO2 se
difunden
fácilmente a través
de la membrana
alveolar
epithelium
capillary
endothelium
fused
basement
membranes
of both
epithelial
tissues
Figure 40.16
Page 715
Transporte de Oxígeno
• Mayoría de O2 se lleva enlazado a
hemoglobina en glóbulos rojos (98.5%)
• Hemoglobina tiene una gran afinidad
por O2 cuando tiene alta presión parcial
(en capilares pulmonares)oxihemoglobina o HbO2
Transporte de CO2
• Tres mecanismos:
• 10% disuelto en la sangre
• 30% se une con hemoglobinacarbamino hemoglobina (HbCO2)
• 60% se transporta en forma de
bicarbonato
Formación de Bicarbonato
CO2 + H2O
H2CO3
carbonic acid
HCO3– + H+
bicarbonate
• CO2 se convierte en ácido carbónico y luego
en bicarbonato
•Enzima anhidrasa carbónica aumenta la
velocidad de la reacción 250 veces
•Bicarbonato- acepta o libera iones, regula pH
Control de Respiración
• Tasa respiratoria debe corresponder a tasa de
flujo sanguíneo
• Médula oblongada establece el ritmo principal;
centro en pons lo afina
• Magnitud de respiración depende de
concentración de O2 y H+
• Cerebro detecta H+- aumenta respiración
• Cuerpos carótidos y cuerpos aórticos detectan
disminución en O2- aumenta respiración
Humanos en Grandes Alturas
• Residentes permanentes de grandes alturas
tienen
– Pulmones más vascularizados
– Ventrículos del corazón más grandes
– Más mitocondrias en músculos
• Aclimatación
– Cambios en tasa de respiración, salida del corazón
– Riñón secreta hormona eritropoyetina; aumenta
producción de glóbulos rojos
Envenenamiento por Monóxido
de Carbono (CO)
• Gas sin color, ni olor
• Humo de carros, cigarrillos, madera y carbón
• Compite con O2 por sitios de enlace en
hemoglobina
• Capacidad de enlace es al menos 200 veces
más grande que la del O2
• Exposición afecta entrega de O2
Respiración en Aguas Profundas
• Presión aumenta con profundidad > 150 pies
• Aumenta N2 disuelto en la sangre y tejidos
• Se forman burbujas si buzo sube muy rápido
• Dolor en coyunturas, visión afectada,
parálisis
Bronquitis
• Irritación de epitelio ciliado que cubre las
paredes de bronquiolos
• Contaminantes en el aire, humo de
cigarrillo, o alergias pueden ser la causa
• Exceso de mucosidad causa tos y
acumula bacterias
• Bronquitis crónica cicatriza y obstruye las
vías respiratorias
Enfisema
• Daño irreversible en las paredes
alveolares
• Pulmones se vuelven inelásticos
• Puede ser causado por defecto genético
• Principalmente causado por fumar
Efectos de Fumar
• Expectativa de vida acortada
• Aumenta tasas de cáncer (pulmonar, boca, laringe,
esófago, páncreas, vejiga)
• Aumento en tasas de enfermedades cardiovasculares
• Función inmune y de sanación debilitadas
• Detrimental al feto
Efectos de Fumar
• Cada 13 segundos en EU muere uno de
los 50 millones de fumadores por una
causa relacionada al cigarrillo
• Cigarrillo es el único producto de
consumo legal que mata a más de la
mitad de sus usuarios regulares
Animation
Heimlich maneuver animation.
Click to view
animation.