SISTEMA RESPIRATORIO

Respiración

• La energía de los alimentos es liberada mediante procesos oxidativos.

• Respiración celular: proceso oxidativo en el interior de la célula.

• Respiración externa: intercambio de O2 y CO2 entre el organismo y el ambiente.

Respiración Acuática y Aérea

• Aire tiene ~ 20 veces mas O2 que el agua

• Densidad y viscosidad del agua ~ 800 y 50 veces mas que el aire

• Moléculas gaseosas se difunden más rápidamente en el aire que el agua (~ 10000 veces)

• Animales acuáticos gastan 20% de su energía solo para extraer O2 del agua.

• Mamíferos gastan de 1 – 2% de su metabolismo basal para respirar.

• Animales terrestres enfrentan una continua pérdida de agua.

Respiración Acuática y Aérea

• Invaginaciones pulmones y tráqueas respiración aérea

• Evaginaciones branquias respiración acuática

Estructuras Respiratorias

• Se distinguen 4 tipos principales de estructuras:

• Superficie corporal

• Tubos traqueales

• Branquias

• Pulmones

• La mayoría de sistemas realizan una ventilación (movimiento activo de aire y agua)

Superficie Corporal

• Toda la superficie del cuerpo.

• Moluscos nudibranquiarios, anélidos y grupos de anfibios.

• Animales pequeños y tienen elevada relación superficie/volumen.

• Tasa metabólica baja

• Animales acuáticos agua circundante

• Animales terrestres secreción de líquidos

• Muchos animales también poseen branquias o pulmones.

Tubos Traqueales

• Artrópodos

• Sistema poco eficaz no es capaz de aportar oxígeno suficiente

• Constituido por:

• Red de tubos traqueales (tráqueas)

• Aire entra por los espiráculos (20 pequeños orificios) en la superficie del cuerpo

• Recorre el sistema de tubos traqueales ramificados

• Tubos terminan en traquéolas microscópicas llenas de líquido (intercambio de gases)

Branquias (Agallas) • Estructuras delgadas y húmedas extendidas por todo el

cuerpo

• Superficie externa expuesta al agua

• Superficie interna en contacto con redes (plexos) de vasos sanguíneos

• Pueden ser

• Simples extensiones externas Pápulas o branquias dérmicas

Penachos branquiales

Branquias (Agallas)

• Superficie interna branquias

• Cada branquia esta formado por filamentos branquiales extensa superficie de intercambio gaseoso

• Red de capilares lleva la sangre hasta los filamentos branquiales facilita difusión de O2 y CO2 / sangre-agua.

• Fluye en contra del agua Flujo por Contracorrientes

• El agua fluye sobre las branquias impulsada por una eficaz bomba branquial

• Bomba branquial formada por cavidades bucal y opercular y dos válvulas

Branquias (Agallas)

Branquias (Agallas)

Pulmones

• Cavidades internas muy vascularizadas.

• Pulmones sencillos, estructuras no homologas a los pulmones de vertebrados y de ventilación no muy eficaz

• Pulmones se ventilan por medio movimientos musculares para producir un intercambio rítmico del aire

Pulmones

• Pulmones sencillos peces pulmonados

• Usan como complemento y reemplazo en períodos de sequía

• Paredes lisas con una red de capilares

• Conectados a la faringe mediante un túbulo

• Sistema de ventilación bastante primitivo

Pulmones

• Sacos simples (paredes lisas) divididos en varias cámaras (anfibios)

• Superficie muy aumentada, divido en numerosos sacos aéreos interconectados (reptiles)

Pulmones

• Aves

• Sistema mas eficaz

• Endotermos muy activos

• Tasas metabólicas altas

• Pulmones pequeños de color rojo brillante (sacos aéreos)

• Tienen pequeños tubos de paredes delgadas parabronquios

• Donde se realiza el intercambio gaseoso

• Gallinas 400 parabronquios

• Palomas 1800 parabronquios

Pulmones

Mamíferos

• Son los mas complejos

• Divididos en millones de diminutos sacos alvéolos

• Irrigado con rica red vascular

• Superficie total de 50 a 90 m2

• Contienen 1000 Km de capilares

• Requiere una superficie de intercambio grande para obtener del aire todo el O2

necesario

PULMONES DE ESPECIES DOMÉSTICAS

Pulmones

• Intercambio gaseoso solo se realiza en los alvéolos y conductos alveolares (árbol respiratorio)

• Tráquea, bronquios y bronquiolos

• El volumen de aire que queda en los conductos aéreos (no se produce intercambio) espacio muerto o aire residual

• Aire entra y sale del pulmón por el mismo camino

• Exhalación tubos aéreos llenos de aire utilizado

• Inhalación entran a los pulmones mezclados con aire fresco

• Renueva 1/6 parte del aire contenido

• Tracto respiratorio anterior - Nariz - Senos paranasales - Nasofaringe • Tracto respiratorio posterior - Faringe - Laringe - Tráquea - Pulmones • Órganos cubiertos de mucosa respiratoria • Percepción olfativa: mucosa olfatoria

Sistema respiratorio de los mamíferos

NARIZ

• Permite el paso para el aire que se dirige y proviene de los pulmones

• Filtra impurezas

• Humidifica el aire

ESTRUCTURA DE LA NARIZ

• VENTANAS

Orificios externos de los conductos

respiratorios

Parte externa ósea y cartilaginosa

recubierta por piel

• CAVIDADES NASALES

Divididas por un tabique cartilaginoso

Rostral: Ventanas

Caudal: Faringe

Lateral: Cornetes y subdivisión en

meatos

Mucosa caudal: Nervio olfatorio

Sistema respiratorio de los mamíferos

narinas cavidades nasales faringe laringe tráquea bronquios bronquiolos alvéolos

Sistema respiratorio de los mamíferos • Se produce en los alvéolos pulmonares

Intercambio gaseoso

El intercambio gaseoso se realiza a través de la delgada pared del avéolo (redes capilares)

Intercambio gaseoso

Respiración • Proceso mecánico de llevar aire desde el entorno hacia los

pulmones y de expulsarlo desde éstos hacia el ambiente

• Inhalación o inspiración: entrada de aire al cuerpo

• Exhalación o espiración: salida de aire del cuerpo

Inspiración

Contracción del diafragma y músculos accesorios

Aumento de la cavidad torácica

Disminuye la presión intratoráxica

Expansión de los pulmones

Gradiente de presión: Movimiento del aire hacia los pulmones

Espiración

Proceso pasivo

Relajación de músculos inspiratorios

Disminución del tamaño del tórax

Aumento de la presión intratoráxica

Expulsión del aire

Respiración

• Volumen de ventilación

• Aire que entra y sale de los pulmones en cada respiración

• Capacidad Vital

• Cantidad máxima que una persona puede exhalar después de llenas los pulmones al máximo

• CV mayor a VV

• Los pulmones no se vacían por completo del aire viciado

• Se llenan por completo con el aire fresco

• Capacidad Residual

• Volumen de aire que permanece en los pulmones al fina de la respiración normal

Ventilación Pulmonar

Pip < Patm

Movimiento de aire desde la atmósfera a los pulmones

Inspiración

Pip > Patm

Movimiento de aire desde los pulmones a la

atmósfera

Espiración

GRADIENTE DE PRESIÓN

(mayor a menor)

Intercambio gaseoso

• El aire es una mezcla de gases y en cuanto entra en el sistema respiratorio su composición cambia

• El aire inspirado se va saturando de vapor de agua a medida que se desplaza por los conductos aéreos hacia los alvéolos y cuando llega a ellos se mezcla con el aire residual del ciclo respiratorio anterior

• La presión parcial del O2 disminuye y la del CO2 aumenta

• Con la exhalación el aire de los alveolos se mezcla con el aire de los espacios muertos y éste es el primero en salir

Intercambio gaseoso • Presión parcial del O2 en los

alvéolos es mayor que en la sangre que entra en los capilares pulmonares, el O2 se difunde hacia el interior de los capilares

• Concentración de CO2 en los capilares es mayor que en los alvéolos, el CO2 se difunde desde los capilares hacia los alvéolos

• Los gases pasan desde un lugar de mayor concentración hacia un lugar de menor concentración

Intercambio gaseoso

• Se gasta O2 y se produce C continuamente

• Aire inhalado = ∼ 20,9% de O2

• Aire exhalado = 14% • Aire exhalado contiene 100 veces

mas CO2 que aire inhalado

Transporte de los gases respiratorios

• O2 y CO2 son transportados en la sangre por pigmentos respiratorios

• La hemoglobina es el pigmento más común en el reino animal

• Tiene un grupo hemo que contiene Fe, responsable del color, y tiene gran afinidad por el O2

• Contienen también globulina, una proteína incolora

• 1 g de hemoglobina puede transportar un máximo de 1,3 mL de O2

Pigmentos respiratorios • Se combinan reversiblemente con el O2 y aumenta mucho

la capacidad de la sangre para trasportar dicho gas

• Las hemocianinas proteínas contienen Cu y están dispersas en la hemolinfa de moluscos y artrópodos

• Cuando no están combinadas con O2 son incoloras, pero sí son de color azul

• Hemoglobina y mioglobina mas comunes en los animales

• En mamíferos el plasma en equilibrio con el aire alveolar puede captar sólo 0,25 mL de O2 de cada 100 mL

• O2 se difunde a los eritrocitos y se combina con la hemoglobina

• Hemoglobina transporta 20 mL O2 por 100 mL de sangre

Mamíferos adaptados al buceo

• Pasan períodos largos en las profundidades del agua

• Cuerpos hidrodinámicos y extremidades modificadas en forma de aletas o alerones

• No almacenan O2 de hecho lo exhalan

• Pulmones dejan de ser funcionales durante la inmersión

• Doble de volumen sanguíneo

• Grandes concentraciones de mioglobina que almacena O2 en los músculos (10 veces mas)

• Bazo grande donde se acumulan glóbulos rojos con O2 almacenado

• Bazo se comprime y libero los glóbulos rojos en circulación

SISTEMA RESPIRATORIO

FUNCIONES

Secundarias:

• Distribuir, filtrar, calentar y humidificar el aire

• Regular el pH de los líquidos extracelulares

• Posibilitar el sentido del olfato (epitelio especializado)

• Emitir voces (fonación)

INTERCAMBIO GASEOSO

Enviar O2 a la sangre y retirar de ella CO2