Perspectiva

“Biología humana”

Guía de estudio N° 8

PERSPECTIVA: BIOLOGÍA HUMANA GUÍA DE ESTUDIO N° 8

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SISTEMA RESPIRATORIO CONCEPTUALIZACIÓN Todas las células del organismo requieren de suministro de oxígeno y eliminación de dióxido de carbono. El ingreso de oxígeno sólo puede efectuarse por medio del aparato respiratorio, a través del cual, el aire se pone en contacto con la sangre y de esta forma el oxígeno puede llegar a cada una de las células. Como producto del metabolismo llevado a cabo por las células se obtiene el dióxido de carbono que debe ser expulsado del organismo, también a través del sistema respiratorio.

Se podría distinguir entre:

• RESPIRACIÓN EXTERNA: Es el proceso por el cual los gases se intercambian entre la sangre y el aire. (fase pulmonar)

• RESPIRACIÓN INTERNA: Es el proceso por el que se intercambian los gases entre la sangre y las células. (fase hemática)

• RESPIRACIÓN CELULAR: Es el proceso por el cual las células consumen oxígeno para su metabolismo. (fase tisular)

A nivel macroscópico el término respiración significa “ventilación”1.

Las funciones del sistema respiratorio son:

1. Intercambio gaseoso.

2. Producción de sonidos (vocalización) cuando el aire espirado pasa sobre las cuerdas vocales.

3. Asistencia en la compresión abdominal durante la micción, egestión y parto.

4. Tos y estornudo, como reflejos de autolimpieza. ASPECTOS ANATÓMICOS

Actividad N° 1: Identifique los componentes anatómicos básicos del aparato respiratorio.

(1) Es un proceso automático, rítmico y regulado a nivel del sistema nervioso central, gracias al cual las contracciones del diafragma y de los músculos esqueléticos de la caja torácica hacen que el aire entre y salga de los alvéolos.

CAVIDAD NASAL

Actividad N° 2: Responda:

a) ¿Qué tipos de tejidos recubren la cavidad nasal?

b) ¿Qué modificaciones sufre el aire en las fosas nasales? ¿Qué estructuras intervienen?

c) ¿Por qué se produce el sangrado nasal (epistaxis)?

FARINGE A continuación de las fosas nasales se localiza la faringe. Este órgano es compartido por el sistema digestivo y respiratorio. Es una especie de vestíbulo que comunica las fosas nasales con la laringe y la cavidad bucal con el esófago.

La faringe es un músculo—membranoso situado por delante de la columna cervical y por detrás de las fosas nasales, de la cavidad bucal y de la laringe. Se subdivide en tres pisos, que carecen de límites precisos.

a) Nasofaríngeo: Determina la cavidad nasofaríngea, la cual, limita arriba con el suelo del seno esfenoidal, abajo con la pared anterior de la fosa posterior del cráneo que desciende de la silla turca hacia el agujero occipital y con el arco anterior del atlas. Su relieve interior se debe a la presencia de:

• La amígdala faríngea.

• La desembocadura faríngea. de la trompa auditiva.

• La úvula.

b) Orofaríngeo: Determina la cavidad orofaríngea. Se halla dorsal al istmo de las fauces a la altura de la segunda vértebra cervical. Contiene las amígdalas palatinas.

c) Laringofaríngeo: La cavidad laringofaríngea se encuentra lateral y dorsal a la laringe a la altura de las vértebras cervicales tercera y sexta. Se extiende hasta el esófago, presentando en su pared anterior la epiglotis y el orificio superior de la laringe.

Actividad N° 3: Analice la siguiente figura y señale las diferentes regiones de la faringe.

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LARINGE

Actividad N° 4: Justifique las siguientes afirmaciones (incorporar los esquemas que considere necesarios)

• La laringe está formada por piezas cartilaginosas móviles.

• La laringe es un órgano móvil.

• Las estructuras anatómicas de la laringe están relacionadas con la fonación y respiración.

Cuerdas Vocales:

Si bien la faringe interviene en la emisión de la voz, es la laringe la gran responsable de que otros oigan tus palabras. La laringe humana tiene dos pares de cuerdas vocales formadas por tejido conectivo elástico cubierto por pliegues de membrana mucosa. Uno de los pares, las falsas cuerdas vocales, se extiende desde la epiglotis hasta el ángulo del cartílago tiroides; estas cuerdas estrechan la glotis (la abertura faríngea de la laringe) durante la deglución. Por debajo de ellas están las verdaderas cuerdas vocales, que se extienden desde los cartílagos aritenoides hasta el ángulo del tiroides. La vibración que en este par de cuerdas provoca el aire procedente de los pulmones determina la formación de sonidos que amplifica la naturaleza resonante de la laringe.

El tono del sonido se controla de forma voluntaria por medio de músculos que giran los cartílagos aritenoides hacia el centro del cuerpo (relajando y alargando las cuerdas) para emitir tonos bajos y hacia los lados (acortando y tensando las cuerdas) para los altos. La magnitud del ángulo formado por las placas del cartílago tiroides determina la gravedad de la voz. Durante la pubertad, este ángulo disminuye en los varones y, al reducir la tensión de las cuerdas vocales, hace que la voz sea más grave; en casi todas las mujeres aumenta y acentúa la tensión de las cuerdas.

TRÁQUEA La tráquea une la laringe a los bronquios. La pared de los espacios conductores del aire tiene que estar reforzada para evitar su comprensión en caso de reducirse la presión (inspiración).

La pared de la tráquea se ve reforzada, por piezas cartilaginosas con forma de herradura, abiertos por detrás. La tráquea no es rígida, ya que los anillos cartilaginosos están unidos por tejido conectivo elástico y colágeno. En cada inspiración, el pulmón se expande en sentido caudal y se ejerce una tracción sobre la tráquea de igual sentido. La laringe se eleva durante la deglución y la extensión de la cabeza y la tráquea tiene que realizar el mismo movimiento.

La superficie interna de la tráquea es de color rosado y presenta una capa mucosa. Es delgada, adherente y está provista de glándulas acinosas, que se sitúan en los intervalos de los anillos cartilaginosos y en la parte posterior. Estas glándulas segregan mucus, cuya función es retener partículas extrañas que atravesaron las vías respiratorias superiores y, además, acción bactericida. La secreción de moco aumenta cuando se respira aire cargado de partículas de polvo o agentes químicos irritantes, como así también la inhalación de aire muy frío.

Actividad N° 5: Ubique en el siguiente gráfico las referencias correspondientes.

La tráquea se bifurca en los dos bronquios principales: derecho e izquierdo. BRONQUIOS

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Actividad N° 6: Describa la anatomía y fisiología de los bronquios. ¿Qué diferencia anatómica puede observarse entre el bronquio derecho e izquierdo?

PULMONES Los pulmones están constituidos por numerosas ramificaciones de los bronquios que, termina en su zona más periférica, asumiendo un aspecto de divertículo: los alvéolos pulmonares. Los pulmones son dos y están colocados, uno a cada lado de la cavidad torácica, dejando en el centro un espacio denominado mediastino, ocupado por el corazón, el pericardio, los grandes vasos sanguíneos, la tráquea, el esófago, el nervio vago, ganglios linfáticos, etc. Su color es rosado en el recién nacido, pero se torna grisáceo con la acumulación del polvo atmosférico.

Actividad N° 7: Realice un esquema del corte transversal del tórax que permita ubicar a los pulmones y las estructuras anatómicas que se relacionan con estos

Actividad N° 8: Con relación a la anatomía pulmonar defina los siguientes términos:

• Lóbulos

• Cisuras

• Pleura

• Alvéolos pulmonares

• Glomérulo pulmonar

• Infundíbulo

• Hilio

Actividad N° 9: Complete el siguiente esquema con las referencias que correspondan.

En el pulmón se distinguen dos clases de vasos sanguíneos:

a) Vasos funcionales o de la hematosis: Estos conducen la sangre venosa a los lobulillos, donde se arterializa, devolviéndola luego al corazón y a los vasos nutricios. Dentro de los vasos funcionales se puede distinguir las capilares arteriales pulmonares y los capilares venosos pulmonares.

b) Vasos nutricios: Se puede distinguir entre las arterias y venas bronquiales.

RB: Bronquiolos respiratorios TB: Bronquiolo terminal AD: Conductos alveolares A: Alvéolos

ASPECTOS FUNCIONALES: En condiciones normales de reposo muscular, el hombre realiza aproximadamente, 16 actos respiratorios por minuto, en los cuales puede diferenciarse una fase inspiratoria (introducción de aire en los pulmones) y una fase espiratoria (salida de aire de los pulmones).

La actividad ventilatoria está determinada por la intervención de algunas fuerzas contra las “resistencias”.

Actividad N° 10: A partir de los siguientes materiales: cartón, varillas de madera, bandas elásticas, ganchos, etc., construya un modelo que permita visualizar y describir la función de músculos y estructuras óseas que permiten los movimientos respiratorios. Describir el funcionamiento del modelo elaborado. CONTROL DE LA RESPIRACIÓN La inspiración es la fase activa de la ventilación. Se inicia gracias a impulsos neurales procedentes de los centros de control respiratorio localizados en el tronco encefálico.

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Actividad N° 11: Analice los esquemas siguientes, que representan los sistemas de control del acto de inspiración.

Corteza cerebral

Músculosrespiratorios

QuimiorreceptoresMecanorreceptores

Centro respiratorio,bulbo

Médula espinal

Pulmón y paredtorácica

Barreraalveolocapilar

Sangre

Impulsos nerviosos

Impulsos nerviosos

Ventilación

Difusión

Fuer

za,

desp

laza

mie

nto

Pco2,Po2,pHPerfusión

RESPIRACIÓN

QUIMIORRECEPTORESTÍMULO

RELAJACIÓN

INSPIRACIÓN

CONTRACCIÓN

RESPUESTA

RESPUESTA

ESTÍMULOS

Aumento de concentración deO2 en la sangre

DISTENSIÓN DE LASPAREDES ALVEOLARES

QUIMIO-RECEPTOR

TENSO-RECEPTOR

Aumento de la concentraciónde CO2 en sangre

En las paredes alveolares

En el cayadoaórtico

ÓRGANO EFECTOR

DIAFRAGMA

NÚCLEORESPIRATORIO

(mitad inferior del IVventrículo en el bulbo)

Elabora la respuesta

VÍA SENSITIVA

(nervios del sistemaautónomo)

VÍA MOTORA

UNIDAD FISIOLÓGICA PULMONAR La unidad fisiológica pulmonar se define como la unidad pulmonar más grande (normalmente en el bronquio respiratorio) en la que las presiones parciales de O2 y CO2 son uniformes. El pulmón adulto humano posee hasta 60.000 de estas unidades. Cada unidad posee aprox. 5.000 alvéolos. ¿Por qué los humanos tienen tantos alvéolos tan pequeños si la unidad funcional es tan grande? Esta disposición representa una respuesta evolutiva al problema de la gran demanda metabólica de oxígeno que tienen los mamíferos. A fin de conseguir cantidad de oxígeno para las mitocondrias de las células de los tejidos sistémicos, el gasto cardíaco debe ser alto. Si los pulmones tuvieran pocos alvéolos grandes (como en ranas y serpientes), La resistencia al flujo sanguíneo sería tan grande que se necesitaría un ventrículo derecho muy potente, el cual consumiría tanto oxígeno como un ventrículo izquierdo normal. Además, la sangre fluiría tan rápidamente por los capilares que el tiempo disponible para la difusión del oxígeno desde los alvéolos a los hematíes sería insuficiente para conseguir la formación necesaria de oxihemoglobina.

INTERCAMBIO GASEOSO ENTRE EL AIRE ALVEOLAR Y LA SANGRE El oxígeno, que es transportado con la función ventilatoria a los alvéolos desde el ambiente exterior, entra en contacto con la sangre que fluye en los capilares alveolares con el intermediario de la membrana alvéolo—capilar, construida por la pared alveolar y la pared del capilar.

Actividad N° 12:

a) Analice la siguiente tabla que muestra la composición del aire inspirado, espirado y alveolar explicando la causa de las diferencias en el porcentaje de cada uno de los gases.

GAS AIRE INSPIRADO AIRE ESPIRADO AIRE ALVEOLAR

nitrógeno 79,03 % 79,20 % 80,50 %

oxígeno 20,93 % l6,20 % l4,00 %

dióxido de carbono 0,04 % 4,5 % 5,50 % b) Del análisis de la composición del aire inspirado y espirado se ha podido ver que

se producen intercambios gaseosos ¿Cómo se producen estos intercambios? ¿Cuáles son los motivos que “empujan” al O2 para que pase a la sangre desde el aire alveolar y al CO2 para que recorra el camino inverso?2

c) ¿Qué relación se establece entre la función respiratoria y el equilibrio acido-

básico del organismo?

d) Establezca la función de la hemoglobina y mioglobina

Actividad N° 13: Construya un espirómetro y a partir de una propuesta de trabajo mediante la utilización del mismo conceptualizar con ayuda del siguiente gráfico los siguientes términos:

2 Lectura recomendada: Grünfelg, Verónica (1991). “El caballo esférico” Temas de Física en Biología y Medicina. Capitulo 2: Física de la respiración. Lugar Editorial. Bs. As.

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• Volumen residual.

• Volumen de reserva espiratorio.

• Capacidad vital.

• Capacidad pulmonar.

• Volumen corriente.

• Volumen de reserva inspiratorio.

Algo más relacionado con la respiración...

REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN DURANTE EL SUEÑO Cuando estamos despiertos, los estímulos ambientales modulan el ritmo respiratorio. En estado de vigilia se producen fluctuaciones del nivel de conciencia, por ejemplo al adormilarse durante una conferencia aburrida. Sin embargo, durante el sueño las fluctuaciones de respiración son más pronunciadas. El sueño presenta dos fases: las fases de ondas cerebrales lentas (sueño no-REM o ligero) y de movimientos oculares rápidos (sueño REM o profundo). Durante la fase inicial del sueño la ventilación tiende a disminuir. Durante el sueño REM, la respiración mantiene su regularidad, pero la respuesta ventilatoria ante el CO2 inspirado es menos pronunciada que durante el sueño ligero. Los estímulos externos, como por ejemplo el llanto de un bebé es menos eficaz para despertar al sujeto que durante el sueño de ondas lentas. En el momento de las ensoñaciones las respiraciones pueden ser irregulares, debido a que la actividad de las neuronas respiratorias bulbares es modulada por centros cerebrales superiores

Actividad N° 14:

a) Investigue cuales son las causas de la intoxicación con monóxido de carbono.

b) Explique la relación que existe entre:

• la altitud y la respiración.

• la actividad física y la frecuencia respiratoria.

• la pérdida de los cilios branquiales a causa del consumo de cigarrillos y el funcionamiento normal de los pulmones.

c) Suponga que un nuevo remedio contra el resfrío garantiza la supresión completa de la secreción de moco del tracto respiratorio. Explique por qué usted usaría o no este medicamento durante un resfrío.

d) Defina los siguientes movimientos respiratorios modificados: tos, estornudo, bostezo, hipo.

e) Describa el desarrollo del aparato respiratorio a partir del endodermo. Determine las diferencias entre la respiración fetal y la respiración después del nacimiento.

http://argentina.aula365.com/editorContenidos/Infografias/Contenido/INFO09_00.swf

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~29701428/salud/respira.htm

A modo de conclusión se propone el análisis del siguiente video “Taller: El sistema respiratorio” http://www.youtube.com/watch?v=sX792rX91zY&feature=related en donde se hace uso de recursos, modelos, analogías con el propósito de explicar la anatomofisiología del sistema respiratorio. ¿qué modificaciones, aclaraciones y/o ampliaciones podrías hacer sobre el mismo? Bibliografía recomendada:

Tortora, G. y Derrickson, B., Organización del cuerpo humano, en: (2008) Introducción al cuerpo humano. Editorial Médica Panamericana. Buenos Aires Términos clínicos claves Anoxia: Grave deficiencia de oxígeno en los tejidos y órganos. La anoxia cerebral resulta en destrucción celular dentro de un lapso de 30 segundos, y en muerte en un tiempo de 5 a 10 minutos. Apnea: Cese temporal de la respiración, la cual puede presentarse después de una hiperventilación. Asfixia: Sofocación. Asma: Padecimiento caracterizado por crisis recurrentes de disnea y jadeo. Puede agravarse por alergenos inhalados, infecciones virales o bacterianas en las vías respiratorias altas, aire frío o ejercicio. Las crisis se originan de la constricción de las vías respiratorias y la inflamación de la mucosa bronquial.

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Bronquitis aguda: Inflamación de la membrana mucosa, la cual recubre los conductos bronquiales. Las infecciones virales y bacterianas, el aire contaminado y las alergias pueden ser factores causases o contribuyentes. Bronquitis crónica: Excesiva producción de moco en los conductos bronquiales, lo que conduce a la producción de tos, acortamiento de la respiración y daño pulmonar. Puede originarse casi de manera exclusiva por fumar. Disnea: Dificultad en la respiración. Enfisema: Rompimiento de las paredes alveolares, lo cual disminuye el área superficial alveolar y aumenta el tamaño de los espacios distases aéreos que finalizan en las terminales bronquiales. Es una causa frecuente de muerte entre los fumadores crónicos, y también puede resultar por la inhalación de aire muy contaminado. Epistaxis: Hemorragia nasal. Hiperventilación: Inhalación y exhalación excesivas. Hipo: Contracción espasmódica del diafragma, lo cual ocasiona una rápida e involuntaria inhalación que se detiene por el cierre abrupto de la boca, y se acompaña por un sonido distintivo; también se conoce como hipo o hipar. Labio leporino: Trastorno genético del desarrollo, en el cual los dos lados del labio superior no se fusionan; también se conoce como labio hendido. Laringitis: Inflamación de la laringe. Neumonía: Infección aguda e inflamación de los pulmones, con exudación de líquidos internos, y consolidación (colapso) del tejido pulmonar. Paladar hendido: Esta malformación ocurre durante el desarrollo del paladar duro, la cual resulta de una abertura persistente entre las cavidades nasal y oral. Esta malformación puede ser hereditaria o una complicación de alguna enfermedad (p. ej.: viruela germánica) contraída por la madre durante el embarazo. Pleuresía: Inflamación de la pleura. Rinitis: Inflamación de la mucosa nasal. Sinusitis: Inflamación de la membrana mucosa de uno u otro de los senos paranasales; por lo general es causada por una infección nasal. Tuberculosis: Padecimiento inflamatorio de los pulmones, causado por el bacilo tuberculoso, en el cual el tejido se caseifica (se torna caseoso) y se ulcera. Esta enfermedad es por lo general contraída por inhalación del aire, estornudo o tosedura de alguna persona con un caso activo. AUTOEVALUACIÓN I. Relacione ambas columnas a-funciona como conducto para el aire y alimentos 1-nariz b-sitio de respiración externa 2-faringe c-lugar donde se encuentran las cuerdas vocales 3-laringe d-serosa que rodea los pulmones 4-Epiglotis e-recibe estímulos olfatorios 5-Traquea f-forma un revestimiento continuo de la pared alveolar 6-bronquios g-conecta la laringe con los bronquios 7-pleura h-secretan líquido alveolar 8-alveolos i-impide la entrada de líquidos a las vías respiratorios 9-celulas alveolares tipo I j-Conductos respiratorios que penetran en los pulmones 10-células alveolares tipo II

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II. Complete las siguientes frases:

a) Las tres fases básicas de la respiración son .......................................................................

b) El proceso por el que se intercambian gases entre la atmósfera y los alvéolos se llama ...

....................................................................................................................................................

c) La reacción química que se aplica al transporte del CO2 en la sangre se llama

....................................................................................................................................................

d) La capacidad pulmonar incluye ...........................................................................................

e) Los lobulillos pulmonares están formados por .....................................................................

f) La respiración interna se define como .................................................................................

g) La respiración es un proceso vital regulado por el sistema nervioso mediante

....................................................................................................................................................

III. Indique verdadero o falso:

a) La respiración pasiva es resultado del rebote elástico de la pared torácica y los pulmones.

b) La espiración normal durante la respiración es un proceso que requiere de contracciones musculares.

c) La ventilación se debe a un gradiente de presión entre los pulmones y el aire de la atmósfera.

d) Durante la respiración normal la presión dentro las capas de la pleura es siempre subatmosférica.

IV. Resuelva: a) Si una persona, voluntariamente, ventila con mayor frecuencia de lo normal, ¿Cómo

variará el flujo de oxígeno de los alvéolos de la sangre y de dióxido de carbono de la sangre a los alvéolos?

b) Una de las maneras por la que el dióxido de carbono se transporta en la sangre es como bicarbonato. Está reacción es muy lenta en el plasma y muy rápida en el interior de los eritrocitos ¿A qué se debe dicha diferencia?

c) ¿Por qué razón la hiperventilación voluntaria produce vértigos y mareos?