Sistema Respiratorio 1

Estos estudiantes dicen que dejarán de fumar más adelante.Sólo una de cada tres personas que afirman esto tendrá éxito.

• Intercambio de gases en los vertebrados:– El oxígeno se inhala en los pulmones, se

deposita en la sangre, y se transporta a las células corporales.

– El oxígeno se utiliza en la respiración celular para convertir la energía de los nutrimentos en ATP, generando dióxido de carbono como producto de desecho.

– La sangre transporta el dióxido de carbono de los tejidos a los pulmones.

– Durante la exhalación, los pulmones liberan el dióxido de carbono.

¿Por qué el intercambio de gases?

Características respiratorias en común

• Todos los sistemas respiratorios de los animales tienen tres características en común: 1. La superficie respiratoria debe mantenerse húmeda,

porque los gases deben estar disueltos en agua cuando se difunden hacia dentro o hacia fuera de las células.

2. Las células que revisten las superficies respiratorias son muy delgadas, lo que facilita la difusión de gases a través de ellas.

3. El sistema respiratorio debe tener un área superficial extensa en contacto con el entorno para que el intercambio de gases sea adecuado.

Intercambio de gases

• Los sistemas respiratorios facilitan el intercambio de gases entre el entorno y el cuerpo del animal.

• Los sistemas respiratorios alternan el flujo masivo de aire/agua con la difusión de gases.

• Flujo masivo: los líquidos o gases se mueven en gran cantidad a través de espacios relativamente grandes, desde áreas con mayor presión hacia áreas de menor presión.


• En los mamíferos:– Aire o agua pasa a través de una superficie

respiratoria mediante flujo masivo (gradiente de baja presión).

– El O2 y CO2 se intercambian mediante difusión.

– Se transportan gases entre el sistema circulatorio y los tejidos por flujo masivo de sangre.

– Se intercambian gases entre los tejidos y el sistema circulatorio por difusión.


Estructuras respiratorias internas

• Casi todos los animales utilizan estructuras respiratorias internas para mantener húmedas las superficies respiratorias.– El intercambio de gases se optimiza a través

de superficies húmedas.

Pulmones

• Los pulmones son cámaras que contienen superficies respiratorias húmedas.– Casi todos los vertebrados terrestres respiran

por medio de pulmones.– Y algunos peces de agua dulce para

sobrevivir en agua estancada, escasa en oxígeno, han desarrollado pulmones.

• Los pulmones tienen diferentes niveles de complejidad.

• En los anfibios:– Muchos utilizan branquias en la etapa

larvaria y pulmones en la forma adulta, más terrestre.

– Muchos utilizan su piel húmeda como superficie respiratoria complementaria.

– Ejemplos: los renacuajos y la rana toro.

Pulmones

Los batracios y reptiles tienen diferentes adaptaciones respiratorias

• En los reptiles:– Las escamas reducen la pérdida de agua y

permiten al animal sobrevivir en lugares secos.

– Las escamas reducen la difusión de gases a través de la piel.

– Los pulmones de los reptiles están mejor desarrollados que los de los anfibios.

– Ejemplo: serpiente.

Pulmones

Los batracios y reptiles tienen diferentes adaptaciones respiratorias

• En las aves:– Respiran por medio de pulmones.– Intercambio extremadamente eficiente de

gases durante el vuelo.– El aire fluye a través de siete a nueve sacos

flexibles que bombean el aire hacia dentro y hacia fuera.

– Los pulmones de las aves están llenos de tubos huecos, con paredes delgadas (parabronquios).

Pulmones

El sistema respiratorio de las aves es sumamente eficiente

Además de los pulmones, las aves poseen bolsas de aire que les permiten un intercambio más eficiente de gases. bn las aves existen órganos tubulares para el intercambio de gases, llamados parabronquios, que permiten que el aire fluya, a través de los pulmones, hacia las bolsas de aire y de regreso. El aire fluye a través de canales con el extremo abierto

FIGURA 33-6a El sistema respiratorio de las aves es sumamente eficiente

la región porosa entre los canales está llena de capilares y espacios de aire donde ocurre el intercambio gaseoso.

El aparato respiratorio humano

• El aparato respiratorio de los seres humanos se puede dividir en dos partes:

– La porción conductora.

– La porción de intercambio gaseoso.

La porción conductora

• La porción conductora consiste en una serie de conductos que transportan aire hacia y desde la parte de intercambio gaseoso.– En su paso por el sistema conductor, el aire se

calienta y humedece.– Gran parte del polvo y de las bacterias quedan

atrapadas en el moco secretado por células que revisten las vías respiratorias.

– El moco es barrido, de manera continua, hacia la faringe por cilios que recubren las vías respiratorias.

• Nariz y boca.

• Cavidad nasal y cavidad oral.

• Faringe: cámara común donde convergen las cavidades nasal y oral.


• Laringe: “caja de sonido” u órgano de fonación.– Contiene cuerdas vocales: bandas de tejido

elástico controladas por músculos; aire exhalado hace que vibren y produzcan los sonidos del habla o el canto.


• La abertura a la laringe está protegida por la epiglotis: pliegue de tejido que evita que el alimento entre a la laringe durante la deglución.

• Si el alimento se atora en la laringe, podría impedir el paso de aire a los pulmones.– La maniobra de Heimlich puede desatorar el

alimento.


FIGURA 33-8 La maniobra de Heimlich puede salvar vidas

• Tráquea: tubo flexible cuyas paredes están reforzadas con cartílago.

• La tráquea se divide en dos ramas grandes: bronquios, una para cada pulmón.


• El bronquio se ramifica una y otra vez en bronquiolos.– Revestidos con músculo liso que puede

encoger o dilatar las vías respiratorias.


La porción de intercambio gaseoso

• Alveolos: diminutas bolsas donde se efectúa el intercambio de gases.– Los dos pulmones poseen, en conjunto, unos

300 millones de alveolos.– Se agrupan como un racimo de uvas.– Rodeados por una densa red de capilares.

FIGURA 33-7b El aparato respiratorio humano

• Lugar donde se efectúa el intercambio de gases con la sangre.

• Ocurre en los alveolos de los pulmones.


• Los alveolos de los pulmones están bien adaptados para el intercambio de gases.– Superficie húmeda muy extensa.– Rodeada de capilares.– Consta de una sola capa de células

epiteliales que forma la porción más interna de la membrana respiratoria, a través de la cual se difunden los gases.


• La membrana respiratoria:– Las paredes de los alveolos constan de una

sola capa de células epiteliales que forman la porción más interna de cada capilar.

– Las paredes de los capilares y de los alveolos apenas tienen una célula de espesor por lo que los gases deben difundirse sólo una corta distancia para moverse entre el aire y la sangre.


• El oxígeno circula del aire de los pulmones a la sangre.– El oxígeno pasa por difusión del aire, donde

su concentración es alta, a la sangre, donde su concentración es baja.

– El oxígeno pasa por difusión a las células porque su concentración es más baja en ellas que en la sangre.

– La sangre oxigenada vuelve al corazón, que la bombea a los tejidos del cuerpo.


FIGURA 33-9 Intercambio de gases entre los alveolos y los capilares

• El dióxido de carbono sale de la sangre por difusión y pasa al aire de los alveolos.

• Los tejidos metabólicamente activos liberan el dióxido de carbono en la sangre, que lo transporta a los capilares de los alveolos.– Los capilares de los alveolos tienen una

concentración más alta de dióxido de carbono que el aire de los alveolos.

– El dióxido de carbono pasa por difusión al gradiente de concentración del aire de los alveolos y se exhala.


FIGURA 33-9 Intercambio de gases entre los alveolos y los capilares

• Surfactante:– Los alveolos están revestidos con una

delgada capa de líquido que contiene una secreción oleaginosa.

– Reduce la tensión superficial y evita que los alveolos se colapsen durante la exhalación.


Transporte de oxígeno

• El oxígeno se une débilmente a las moléculas de hemoglobina contenidas en los glóbulos rojos.

• Hemoglobina: proteína que contiene hierro y que se puede unir a cuatro moléculas de oxígeno. – Cuando se une al oxígeno: la sangre es de

color rojo cereza brillante.– Cuando no se une al oxígeno: la sangre es

de color marrón rojizo oscuro.

Mecanismo del intercambio de gases

Transporte de dióxido de carbono

• El dióxido de carbono se transporta a la sangre de tres maneras.1. Como iones bicarbonato

2. Unido a la hemoglobina

3. Disuelto en el plasma como CO2

• Transporte de dióxido de carbono como iones bicarbonato (HCO3

-).

– El 70% del CO2 reacciona con el agua para formar HCO3

-, y éste se transporta al plasma.


• Dióxido de carbono transportado unido a la hemoglobina.– El 20% del CO2 se une a la hemoglobina y es

transportado por ella.

• Dióxido de carbono transportado disuelto en el plasma.

– El 10% del CO2 es transportado de esta manera.


Inhalación y exhalación

• La respiración ocurre debido a los cambios en el volumen de la cavidad torácica.– Ubicada dentro de la caja torácica. – El límite inferior de la cavidad torácica está

definido por el diafragma, un músculo que se arquea.

FIGURA 33-11 Mecánica de la respiración

• La respiración se efectúa en dos etapas:

– Inhalación– Exhalación

• El aire se inhala activamente y se exhala pasivamente.


• Inhalación: cuando el aire se introduce activamente a los pulmones.– La cavidad torácica se agranda cuando se

contraen el diafragma y los músculos de las costillas.

– Los pulmones se expanden con la cavidad torácica, creando un vacío parcial que succiona aire hacia ellos.


Mecánica de la respiración

• Exhalación: cuando el aire se expulsa pasivamente de los pulmones.– El tamaño de la cavidad torácica disminuye

cuando los músculos de las costillas y el diafragma se relajan.

– El tamaño reducido de la cavidad torácica expulsa el aire de los pulmones.

– Es posible expulsar más aire contrayendo los músculos abdominales.


FIGURA 33-11 Mecánica de la respiración

El centro respiratorio

• El centro respiratorio es un grupo de células nerviosas situado en el bulbo raquídeo.– Genera ráfagas cíclicas de impulsos que

causan la contracción de los músculos respiratorios.

– Ajusta el ritmo y el volumen de la respiración.

• El ritmo respiratorio se regula con:

– Los niveles de dióxido de carbono en la sangre.

– Los niveles de oxígeno en la sangre.

– Los niveles de actividad.


• El ritmo respiratorio se regula con los niveles dióxido de carbono en la sangre.– Los receptores químicos del bulbo raquídeo

detectan niveles elevados de dióxido de carbono y estimulan el centro respiratorio.

– El centro respiratorio provoca un incremento en el ritmo y la profundidad de la respiración.


• El ritmo respiratorio se regula con los niveles de oxígeno en la sangre.

– Los receptores químicos en las arterias aorta y carótida detectan niveles drásticamente bajos de oxígeno y estimulan el centro respiratorio.

– El centro respiratorio provoca un incremento en el ritmo y la profundidad de la respiración.

– Tiene poca influencia en la respiración normal.


• El ritmo respiratorio se regula con la actividad física.– Durante el ejercicio, el centro respiratorio del

cerebro activa los músculos y estimula al sistema respiratorio.

– Provoca un incremento en el ritmo y la profundidad de la respiración.

– Ocurre cuando se presentan cambios importantes en las concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono en la sangre.


Sistema Respiratorio 1

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