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El proceso de respiración
La respiración celular es un conjunto de reacciones que
permiten a las células obtener energía de las moléculas
orgánicas al combinar sus átomos de carbono e hidrógeno
con el oxígeno para producir dióxido de carbono y agua. La
respiración celular o respiración aerobia tiene lugar en las
mitocondrias en los organismos eucariotas. El interior de
cada mitocondria contiene una membrana interna con
numerosos repliegues que reciben el nombre de crestas. En la
membrana interna, las enzimas forman una línea de
ensamblado donde la energía presente en la glucosa y en
otros nutrientes ricos en energía es transformada en ATP. En
una célula normal se forman miles de moléculas de ATP por
segundo. Algunos organismos procariotas también realizan
una respiración aerobia. No obstante, carecen de
mitocondrias, por lo que este proceso se realiza en el
citoplasma.
Algunos tipos de células, que viven en ambientes anaerobios
(carecen de oxígeno), como el lodo, charcas con agua
estancada o en el interior del intestino de los animales,
metabolizan la glucosa de manera incompleta obteniendo
menos ATP. Esta degradación incompleta recibe el nombre
de fermentación.
La respiración -o ventilación—es el medio por el cual un
animal obtiene oxígeno para la respiración que ocurre en sus
células y se libera del dióxido de carbono.
El oxígeno está disponible tanto en el agua como en el aire.
Entra en las células y en los tejidos corporales por difusión,
moviéndose desde regiones donde su presión parcial es alta a
regiones donde su presión parcial es baja. Sin embargo el
movimiento de oxígeno por difusión es eficiente sólo cuando
hay un área superficial relativamente grande expuesta a la
fuente de oxígeno y cuando la distancia por la cual el oxígeno
debe difundirse es corta. Las branquias y los pulmones
surgieron como consecuencia de presiones selectivas que
permitieron incrementar la eficiencia de los medios de
intercambio gaseoso; ambos órganos presentan grandes
superficies para el intercambio de gases y también tienen una
rica provisión de sangre que transporta estos gases hacia otras
partes del cuerpo del animal.
En plantas, los gases —oxígeno y dióxido de carbono—
entran y salen de las hojas por difusión a través de estomas
(de la palabra griega que significa "boca"). Un estoma
consiste en una abertura pequeña o poro, rodeado por dos
células epidérmicas especializadas, llamadas células
oclusivas, que abren y cierran el poro. El intercambio de
oxígeno y de dióxido de carbono es necesario para la
fotosíntesis. Sin embargo, cuando los poros están abiertos y
se produce el intercambio de gases entre la atmósfera y el
interior de las hojas, el agua también escapa de las hojas.
Aproximadamente el 90% de pérdida de agua del cuerpo de
la planta se efectúa a través de los estomas, el 1% restante
ocurre a través de las células epidérmicas. Los estomas son,
en general, más abundantes en la superficie inferior de las
hojas y pueden ser muy numerosos. Por ejemplo, en la
superficie inferior de las hojas de tabaco hay
aproximadamente 19.000 estomas por centímetro cuadrado;
en la superficie superior hay unos 5.000 estomas por
centímetro cuadrado.
La respiración en los animales grandes implica tanto la
difusión como el flujo global. El flujo global lleva agua o aire
a los pulmones o a las branquias y hace circular el oxígeno y
el dióxido de carbono en el torrente sanguíneo. Los gases se
intercambian por difusión entre la sangre y el aire de los
pulmones o el agua que rodea a las branquias, y entre la
sangre y los tejidos.
En los seres humanos, el aire entra en los pulmones a través
de la tráquea y avanza desde allí hasta una red de túbulos
cada vez más pequeños, los bronquios y los bronquíolos, que
terminan en pequeños sacos aéreos, los alvéolos. El
intercambio gaseoso tiene lugar realmente a través de las
paredes alveolares. El aire entra y sale de los pulmones como
resultado de cambios en la presión pulmonar que, a su vez,
resultan de cambios en el tamaño de la cavidad torácica.
Los pigmentos respiratorios incrementan la capacidad
transportadora de oxígeno de la sangre. En los vertebrados, el
pigmento respiratorio es la hemoglobina, que está
empaquetada dentro de los glóbulos rojos. Cada molécula de
hemoglobina tiene cuatro subunidades, cada una de las cuales
puede combinarse con una molécula de oxígeno. La adición
de cada molécula de oxígeno incrementa la afinidad de la
molécula por la siguiente molécula de oxígeno.
Recíprocamente, la pérdida de cada molécula de oxígeno
facilita la pérdida de la molécula siguiente. El dióxido de
carbono es transportado en el plasma sanguíneo
principalmente en la forma de ion bicarbonato.
La frecuencia y la amplitud de la ventilación son controladas
por neuronas respiratorias del tronco encefálico. Estas
neuronas activan neuronas motoras de la médula espinal que
hacen que el diafragma y los músculos intercostales se
contraigan y respondan a señales causadas por cambios leves
en las concentraciones del ion hidrógeno, del dióxido de
carbono y del oxígeno en la sangre.
1. Realizar un paralelo para comparar los procesos en los
diferentes seres vivos mencionados. Mencionar aspectos
como:
Que es el proceso?, que órganos estructuras o tejidos están
involucrados? Ventajas y desventajas de cada proceso,
eficiencia, entre otros. Incluir algunos dibujos que puedan
realizar a partir de la lectura