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