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Sistema Respiratorio Prof. Cecilia Norero Beneventi. ESQUEMA APARATO RESPIRATORIO CAVIDAD NASAL NARIZ FARINGE LARINGE TRÁQUEA BRONQUIO BRONQUÍOLO PRIMARIO DIAFRAGMA PULMÓN IZQUIERDO COSTILLAS Lee el siguiente documento que te introducirá al Sistema Respiratorio. Para ello haz un clic sobre la imagen LA RESPIRACIÓN La respiración es un proceso involuntario y automático, mediante la cual las células vivientes del cuerpo toman oxígeno (O2) y eliminan el dióxido de carbono (CO2). Es un intercambio gaseoso (O2 y CO2) entre el aire de la atmósfera y el organismo. La sangre circula dentro de diminutos vasos adyacentes a cada célula corporal y son los glóbulos rojos de la sangre los que llevan oxígeno a los tejidos y extraen dióxido de carbono. PULMONES En los pulmones, los glóbulos rojos descargan su dióxido de carbono en el aire y de él toman su nueva carga de oxígeno. Proceso que se denomina HEMATOSIS El sistema respiratorio esta formado por: Vías respiratorias: fosas nasales, faringe, laringe, traquea, árbol bronquial; que conducen, calientan, humidifican y filtran el aire inspirado de partículas de polvo y gases irritantes antes de su llegada a la porción pulmonar. Porción respiratoria de los pulmones, formada por los pulmones con los bronquiolos respiratorios, los alvéolos pulmonares y el tejido elástico. Todas las vías respiratorias, desde las fosas nasales hasta los bronquiolos terminales, se mantienen húmedas por la presencia de una capa de células (epitelio) que produce una sustancia llamada moco. El moco humedece el aire e impide que las delicadas paredes alveolares se sequen, a la vez que atrapa a las partículas de polvo y sustancias extrañas. También se encuentran células ciliadas. Las cilios son especies de pelos en la superficie de la célula que tienen movimiento ondulatorio. Estos movimientos hacen que el moco fluya lentamente hacia la laringe. Luego el moco y las partículas que lleva atrapadas son deglutidas o expulsadas al exterior por medio de la tos. NARIZ. Fosas nasales Las cavidades nasales están revestidos por una capa de células (epitelio) que secreta una sustancia llamada moco. Posee un rico riego sanguíneo. Cuando el aire pasa por las fosas nasales, las cavidades nasales cumplen distintas funciones: Calientan y humidifican el aire. Habitualmente la temperatura del aire inspirado se eleva a una temperatura que es menor en 1 grado centígrado a la corporal. Filtran partículas. Los pelos ubicados a la entrada de las fosas nasales son importantes para filtrar las partículas grandes. FARINGE Aquí se entrecruzan los conductos de los aparatos digestivo y respiratorio. Los alimentos pasan de la faringe al esófago y luego al estómago. El aire pasa hacia la laringe y la traquea. Para evitar que los alimentos penetren en las vías respiratorias, se cierra, mediante un acto reflejo en la parte superior de la laringe, una válvula llamada epiglotis LARINGE Es el órgano de la fonación. Utiliza el aire espirado para producir la voz, ya que en ella se encuentran las cuerdas vocales. Interviene en el proceso de la tos, cerrando las vías aéreas de manera de producir la presión necesaria para generar la tos, luego se abre y permite la liberación del aire en forma brusca (tos), que limpia las vías de moco y partículas extrañas. TOS, ESTORNUDO, ETC TRÁQUEA Es un tubo de aire, continuación inferior de la laringe. Es elástico, mide de 10 a 12 cm de longitud y tiene un diámetro igual al del dedo índice. Posee aproximadamente 20 anillos cartilaginosos en forma de herradura. Aproximadamente la mitad de la tráquea esta en el cuello y la otra mitad en el tórax y termina a nivel del esternón dividiéndose en dos bronquios. La tráquea se divide en dos bronquios, uno derecho y otro izquierdo, que se dirigen hacia los pulmones. Ambos tienen poco más de la mitad del calibre de la tráquea, siendo el derecho más amplio que el izquierdo. Este es más amplio debido a que el pulmón derecho es más voluminoso que el izquierdo. A medida que se dividen los bronquios van haciéndose progresivamente de menor calibre hasta pasar a dimensiones microscópicas y entonces toman el nombre de bronquiolos. Las divisiones repetidas de los bronquiolos dan lugar a los bronquiolos terminales o respiratorios, que se abren en el conducto alveolar, del cual derivan los sacos aéreos. La pared de cada conducto alveolar y saco aéreo está formada por varias unidades llamadas alvéolos. BRONQUÍOLO PRIMARIO BRONQUÍOLO SECUNDARIO BRONQUÍOLO TERCIARIO RAMIFICACIONES DE BRONQUIOS Y BRONQUÍOLOS CONDUCTO ALVEOLAR BRONQUÍOLO RESPIRATORIO SACO ALVEOLAR ALVÉOLOS BRONQUÍOLO TERCIARIO CONDUCTO ALVEOLAR ALVÉOLOS SACO ALVEOLAR En los alvéolos se realiza el intercambio gaseoso. Los mamíferos por el hecho de contar con pulmones con alvéolos pulmonares los provee de un 50% más de oxígeno que cualquier otro sistema. PULMON • Los pulmones son dos : derecho e izquierdo • Se encuentran ubicados en la cavidad torácica PULMON • EL DERECHO ES TRILOBULADO PULMON • EL IZQUIERDO ES BILOBULADO CAJA TORACCICA • En su cara anterior se encuentran el ESTERNÓN LAS COSTILLAS CAJA TORACCICA • En su cara posterior se encuentra la columna vertebral CAJA TORACCICA • EN SU CARA INFERIOR EL DIAFRAGMA • Los pulmones al igual que la caja torácica están formados por una capa de tejido epitelial denominada • pleura: parietal y visceral respectivamente. • entre ambas capas se encuentra el líquido pleural que evita la fricción y suaviza el deslizamiento de los pulmones durante la respiración ESQUEMA RESUMEN A. RESPIRATORIO PROCESO DE LA RESPIRACIÓN • INVOLUCRA: • LA VENTILACIÓN PULMONAR QUE CONSISTE EN LA ENTRADA Y SALIDA DE AIRE ENTRE LA ATMÓSFERA Y LOS ALVÉOLOS. RESPIRACIÓN EXTERNA. • EL INTERCAMBIO DE GASES ENTRE EL AIRE PULMONAR Y SANGRE , PROCESO CONOCIDO COMO HEMATOSIS. • EL TRANSPORTE DE GASES. • EL INTERCAMBIO DE GASES ENTRE LA SANGRE Y LAS CÉLULAS DE LOS TEJIDOS . RESPIRACIÓN INTERNA • REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN VENTILACIÓN PULMONAR • Consiste en la entrada y salida de aire entre la atmósfera y los alvéolos • Consta de dos fases: inspiración y espiración Compara a continuación la composición del aire inspirado y del aire espirado Composición del aire inspirado y del aire espirado Oxígeno Dióxido de carbono Nitrógeno Vapor de agua Aire inspirado 21 % 0,03 % Aire espirado 16 % 4 % 79 % Variable 79 % Muy abundante 1.-Qué gas ha disminuido su porcentaje? ¿A dónde ha ido a parar? RESPUESTA 2-¿Qué gases han aumentado su porcentaje? ¿De dónde proceden? RESPUESTA • Analiza los siguientes esquemas y determina los cambios que ocurren durante la inspiración y espiración, con las siguientes estructuras: • • • • • • DIAFRAGMA MÚSCULOS INTERCOSTALES COSTILLAS CAJA TORÁCCICA PULMONES COMPLETA EL CUADRO QUE ESTÁ AL FINAL DE LA SECUENCIA DE IMÁGENES Ingreso de aire Tráquea Corazón Pulmones Contracción y descenso del diafragma Salida de aire Corazón Pulmones Relajación y ascenso del diafragma ESPÍRACIÓN INSPIRACIÓN INSPIRACIÓN ESPIRACIÓN DIAFRAGMA MÚSCULOS INTERCOS.. COSTILLAS PULMONES CAJA TORÁCICA CONSECUEN CIAS SE CONTRAE Y El aire entra y sale En grupo vamos a realizar la siguiente experiencia: A dos de los miembros del grupo les va a tocar sudar un poco y a los otros dos anotar. Se trata de medir el número de inspiraciones por minuto (se miden durante treinta segundos y se multiplican por dos) de dos personas en situación de reposo y tras realizar un ejercicio (subir y bajar una escala o un escalón deprisa durante un minuto). Completa la tabla siguiente y extrae conclusiones de los resultados INSPIRACIONES EN 1 MINUTO PERSONA Reposo Conclusiones: Tras ejercicio INTERCAMBIO GASEOSO HEMATOSIS • Una vez que llega el oxígeno a los alvéolos el paso siguiente es la difusión del oxígeno desde los alvéolos a la sangre pulmonar y el paso de dióxido de carbono desde la sangre al alvéolo, proceso denominado HEMATOSIS Características de la superficie de intercambio de gases a nivel alveolar Número de alvéolos por pulmón Superficie total estimada en m2 300.000.000 200 Superficie de Espesor de la Volumen total contacto pared en litros aire-sangre alveolar en en m2 um 70 0,1 -0,4 Resume las propiedades de la superficie alveolar en una frase 3 EL PROCESO DE HEMATOSIS SE REALIZA POR DIFUSIÓN Y SE DEBE A LAS DIFERENCIAS DE PRESIÓN QUE EXISTEN ENTRE LOS CAPILARES Y LOS ALVÉOLOS Contenido de oxígeno y co2 en la sangre que llega (arterial) y sale del (venosa) del pulmón Sangre pulmonar Oxígeno (ml/100ml de sangre Dióxido de carborno (ml/100ml) de sangre Entrada (arterial) 15 50 Salida (venosa) 20 40 Qué explicación podrías dar para los cambios observados? La presión del oxígeno gaseoso en el alvéolo es de 104 mmhg, en tanto, que la sangre venosa que entra al capilar es de 40mmhg. porque ha perdido gran cantidad de oxígeno en el trayecto por los tejidos. Por lo tanto la diferencia de presión (64mmhg) hace que el oxígeno difunda hacia los capilares pulmonares Por lo tanto la diferencia de presión (64mmhg) hace que el oxígeno difunda hacia los capilares pulmonares PO2 alveolar = 104 mm Hg PO2 de la sangre (mm,Hg) PO2=40mmHg Extremo arterial 110 100 90 80 70 60 50 40 PO2=104mmHg extremo venoso Presión parcial de oxígeno alveolar La presión parcial del dióxido de carbono es de 40 mmHg., levemente inferior a la que viene de la sangre arterial que entra a los capilares pulmonares que es de 45 mmHg. Esta diferencia de presión de 5mmhg hace que difunda todo el CO2 desde los capilares hacia los alvéolos provocando una disminución de la pCO2 hasta igualar con la de los alvéolos Esta diferencia de presión de 5mmhg hace que difunda todo el CO2 desde los capilares hacia los alvéolos provocando una disminución de la pCO2 hasta igualar con la de los alvéolos PCO2 alveolar = 40 mm Hg PCO2 de la sangre (mm,Hg) Pulmonar capilar PCO2=45mmHg PCO2=40mmHg Extremo arterial extremo venoso 45 44 43 42 41 Sangre capilar pulmonar 40 Presión parcial de dióxido de carbono alveolar CUADRO RESUMEN PROCESO HEMATOSIS Para conocer algunos ejercicios de control de la respiración aquí ¿Cuánto hemos aprendido? • COMPOSICIÓN DEL AIRE • N. = 79%; O2 = 21%; CO2 = 0.03% • SI LA ATMOSFERA TIENE UNA PRESIÓN TOTAL DE 760mmHg. ¿CUÁL SERÁ LA PRESIÓN DEL OXÍGENO Y DEL CO2 EN EL AIRE? • ¿QUÉ PASARÁ A NIVEL DE LOS TEJIDOS CON LAS PRESIONES DE OXÍGENO Y CO2 (RESPIRACIÓN INTERNA)? Esquematiza el proceso de intercambio a nivel alveolar: 1.- que muestre un alvéolo en contacto con un capilar. Indica mediante rótulos y flechas el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono. 2.- hacer una relación de este intercambio de gases a nivel alveolar con la composición de gases del aire inspirado y espirado Escriba el número que corresponda a la estructura señalada 1. Fosas nasales 2. Bronquios 3. Bronquiolo respiratorio 4. Diafragma 5. Pleura 6. Costillas 7. Faringe 8. laringe Relaciona los siguientes nombres: 1.Alvéolos,2.Pared del alvéolo, 3.Capilar, 4.Células del cuerpo, 5.Pared del capilar, 6.Plasma sanguíneo, 7.Glóbulo rojo con los siguientes dibujos y describe el camino seguido por una molécula de dióxido de carbono procedente del metabolismo celular hasta que se expulsa al aire. 1 2 3 RESPIRACIÓN EXTERNA RESPÍRACIÓN INTERNA 4 EXPLICA 5 AMBOS TIPOS DE RESPIRA 7 CIÓN 6 1.- ¿EN QUÉ CONSISTE LA VENTILACIÓN PULMONAR? 2.- DESCRIBE EL INTERCAMBIO DE GASES A NIVEL PULMONAR. 3.-AVERIGUA EL EFECTO DEL TABACO EN EL SISTEMA RESPIRATORIO EN LOS DOCUMENTOS SIGUIENTES IMÁGENES tabaquismo AQUÍ Débito sanguíneo en diferentes órganos durante el reposo y distintos niveles de actividad física ORGANOS DÉBITO SANGUÍNEO (ml/min) Reposo Ejercicio moderado Ejercicio intenso Cerebro 750 750 750 Piel 500 1800 2000 Corazón (c. Coronaria) 750 750 750 Aparato respiratorio 1300 500 300 Riñones 1000 500 400 Músculos 1100 12500 14000 ¿Qué explicación darías a los cambios observados en el debito sanguíneo en los diferentes órganos de nuestro cuerpo, en reposo versus el ejercicio? Variaciones en el consumo de oxígeno y en la actividad cardiaca en distintos niveles de actividad física Mediciones Reposo Ejercicio moderado Ejercicio intenso Consumo de oxígeno (ml/min) 260 1400 3000 Frecuencia cardíaca (pulsaciones/min) 60 120 170 Volumen de sangre expulsada en cada contracción (ml) 100 120 125 ¿Qué relación de acuerdo a la tabla anterior tiene el consumo de oxígeno con la actividad cardiaca durante el reposo y en el transcurso de una actividad? Es interesante observar que los seres vivos han logrado optimizar la utilización de la energía disponible en su entorno para conseguir su propia vitalidad: las plantas fijan CO2 por medio de de la energía solar y utilizan la energía del viento, entre otros mecanismos, para fecundarse y reproducirse. Una de las principales estrategias que han desarrollado los seres vivos, tanto animales, como vegetales, protistos, e inclusive, vírus, ha sido la utilización de la "energía química". Ahora podrás dilucidar los diferentes mecanismos que posee la célula para satisfacer sus necesidades energéticas, y cómo estos mecanismos se relacionan directamente con el intercambio gaseoso, razón por la cual los dos procesos reciben indistintamente el nombre de "RESPIRACIÓN CELULAR". RECUERDAS LO QUE ES METABOLISMO, CATABOLISMO Y ANABOLISMO. SI continúa, si tu respuesta es NO presiona aquí A continuación observarás una fase del metabolismo: catabolismo de moléculas de glúcidos, lípidos, y proteínas, que se transformas en productos finales más simples, al mismo tiempo que se libera energía. Glucosa Ácidos grasos Aminoácidos Transaminación y Glucólisis ATP,NADH Piruvato NADH desaminación Oxidación NH4, piruvato, Acetil-CoA,etc. Acetil-CoA Urea CO2,NADH Fermentación Etanol, ácido láctico O2 CO2 Ciclo del ácido ATP cítrico NADH FADH2 H2O Cadena Fosforilación respiratoria oxidativa ADP + P ATP Las biomoléculas se encuentran en estado reducido (dan electrones) que por la abundancia de oxígeno en el planeta tienden a oxidarse, es decir, a perder electrones, y a dar lugar a compuestos de baja energía (CO2 y H2O). como fruto de esta oxidación se desprende energía, que se aprovecha para las funciones vitales. Debido a que los glúcidos, son los principales nutrientes de los que obtiene energía la mayoría de los organismos, a continuación explicaremos la oxidación completa de la glucosa Balance energético de la glucólisis Teniendo en cuenta que en la primera etapa se consumen dos ATP y en la segunda se forman cuatro ATP y dos NADH, la glucólisis puede representarse mediante la siguiente ecuación Glucosa + 2 ADP + 2PI + 2 NAD+ 2 Piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2 H2O CATABOLISMO DE PIRUVATO La siguiente fase es la dregadación de las dos moléculas de piruvato. Esta etapa es distinta según se produzca en ausencia o presencia de oxígeno En presencia de oxígeno, es decir en condiciones aeróbicas, el piruvato sufre la oxidación y da lugar a acetil-CoA,NADH Y CO2 En ausencia de oxígeno, es decir, en condiciones anaeróbicas, el piruvato se transforma en lactato o en etanol mediante un proceso de fermentación Fermentación del piruvato La fermentación del piruvato puede ser de dos tipos: La FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA ocurre en algunos tejidos vegetales, ciertos invertebrados y levaduras como Saccharomyces Actividad experimental Fermentación alcohólica Piruvato H2O CO2 NADH + H+ NAD+ Piruvato descarboxilasa Alcohol deshidrogenasa Acetaldehído Etanol La reacción sumaria de la fermentación alcohólica sería: Glucosa + 2ADP + 2Pi ------------------> 2Etanol + 2ATP + 2CO2 La FERMENTACIÓN LÁCTICA es un proceso frecuente en tejidos animales como el músculo esquelético y en algunos microorganismos procariotas(Lactobacillus, Streptococcus, etc.) El ácido láctico produce los síntomas de fatiga muscular Fermentación láctica NADH + H+ Piruvato NAD+ Lactato La reacción de la fermentación láctica sería: Glucosa + 2ADP + 2Pi --> 2Lactato + 2ATP + 2H2O Glucosa o2 co2 ATP Glucólisis Sin oxígeno (fermentación) Reacciones químicas aeróbicas H2O Alcohol (levaduras) ATP ATP ATP Ácido láctico (músculo) RESPIRACIÓN Todos los seres vivos respiran. Realizan intercambio de gases toman oxígeno y liberan dióxido de carbono. Esta función es utilizada para obtener energía a partir de alimento (glucosa). La respiración se realiza en un órgano de la célula llamado mitocondria. En ella se producen la oxidación de la glucosa y se libera energía química, esta se acumula en una molécula de ATP que se traslada la energía donde se necesita. Así la energía química se puede transformar en energía calórica, cinética mecánica, etc. A estudiar............. mucho Responde la siguiente guía