LA RESPIRACIÓN

Por Iris-Elena Blasco Smaranda, Sara González Castro, Miriam Martínez Suarez y Ana ortega Columbrans

La respiración en animales Respiración celular: proceso idéntico en animales y

vegetales, es el conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales determinados compuestos orgánicos son degradados completamente, hasta su conversión en sustancias inorgánicas, obteniéndose energía aprovechable por la célula.

Respiración externa: es el proceso de intercambio de gases entre el organismo y su medio externo. Se produce por medio del sistema respiratorio, así mismo suele tener asociado el sistema circulatorio, que transporta el oxigeno y recoge el dióxido de carbono.

El intercambio se debe a una causa física, la difusión, un proceso por el cual los gases se desplazan desde los lugares más concentrados hacia aquellos en los que la concentración es menor, igualando las concentraciones de ambos medios, externo e interno.

Superficies de intercambio

Región a través de la cual se realiza el intercambio de gases.

Características:

◦ Paredes delgadas que favorezcan la difusión.

◦ Superficie lo mas ancha posible.

◦ Superficie húmeda, ya que el O2 y el CO2 se difunden a través de las superficies respiratorias tras disolverse en agua.

◦ Estar revestida internamente por un gran numero de vasos sanguíneos para facilitar el intercambio de gases entre el exterior y el liquido de transporte.

Sistemas respiratorios

Animales poco evolucionados:(esponjas,

cndiarios, platelmintos) no existen estructuras especializadas en el intercambio de gases, el intercambio se realiza por difusión.

Animales mas evolucionados: necesitan

sistemas especializados en el intercambio de gases adaptados a su forma de vida.

Existen diferentes sistemas respiratorios y diferentes modalidades: cutánea, traqueal, branquial y pulmonar.

Respiración cutánea Animales acuáticos: moluscos, anélidos (lombrices,

gusanos de agua y sanguijuelas), anfibios y en ciertos equinodermos (erizo de mar) pero estos complementan con respiración branquial o pulmonar.

La estructura respiratoria es el tegumento corporal. Intercambios de gases a través de la piel de su cuerpo,

para ello la piel debe ser, fina húmeda y muy irrigada, bajo piel existen capilares sanguíneos que ayudan al intercambio.

Animales de pequeño tamaño. Superficie externa grande en comparación a su volumen. Necesidades de oxígeno bajas (actividad metabólica

mínima). El oxígeno se capta por los vasos sanguíneos que también

eliminan el CO2.

Respiración cutánea en anélidos y anfibios

• Las lombrices viven enterradas en el suelo húmedo, si salen a la superficie en días secos podrían morir a causa de la pérdida de agua a través de la evaporación o también por la incapacidad de poder realizar el intercambio de gases,.

• Las lombrices y los sapos tienen vasos sanguíneos bajo su piel que les permite absorber el oxígeno y llevarlo a los demás tejidos del cuerpo.

• Algunas células producen un moco que les cubre la piel y les permite mantenerse húmedos y les facilita el intercambio de gases.

Respiración traqueal Insectos, miriápodos y arácnidos; debían afrontar la pérdida de agua y se

protegían con exoesqueletos quitinosos, silíceos o calcáreos que les dificultaba el intercambio de gas, para solventar este problema surge la respiración traqueal.

Las tráqueas transportan el aire a todas las células del organismo.

Tráquea: invaginación tubular de la pared corporal reforzada por un revestimiento de naturaleza quitinosa, que evita su aplastamiento. Se hace cada vez más estrecha al adentrase al interior del organismo.

Las tráqueas se abren al exterior a través del espiráculo, formado por una válvula que permite su apertura y cierre, evitando pérdidas de agua.

En la zona final de la tráquea formado por traqueolas, tubos finos con membrana fina, sin revestimiento quitinoso y lleno de líquido. Se encuentra en contacto con las células y se realiza el intercambio de gases por difusión.

Los gases pueden moverse por el aparato respiratorio mediante un sistema pasivo, difusión, o activo, ventilación.

Ventilación: renovación del aire en el interior de las tráqueas, se consigue a través del movimiento de las paredes corporales.

En insectos voladores, el aire se renueva constantemente por lo que tiene pequeños sacos aéreos en los que se bombea aire, haciendo a estos animales capaces de controlar el flujo de aire a través del cuerpo.

El transporte de gases respiratorios es totalmente independiente del aparato circulatorio por lo que el fluido circulatorio no guarda oxígeno, lo que puede limitar el tamaño máximo de los artrópodos terrestres.

La respiración Branquial La respiración branquial se da en algunos anélidos, moluscos

acuáticos, crustáceos, peces y larvas de anfibios e insectos Se sitúa en ambientes marinos en los que la cantidad de O2 en

el agua solo alcanza el 1%.Debido a esto, los animales acuáticos tienen que tener una superficie respiratoria mayor(para ser capaces de extraer más aire del medio)y para eso han desarrollado unos órganos especializados denominados branquias.

La neotenia es una característica de los animales acuáticos(concretamente en anfibios) en la que se mantienen las branquias externas después de la fase larvaria

Las branquias son prolongaciones de la superficie corporal, están altamente vascularizadas y presentan una gran cantidad de laminillas con distintas formas:

Filamentosas Laminares Arborescentes

Esta disposición anatómica potencia el intercambio gaseoso y reduce el coste energético de la ventilación.

Ventilación branquialEl agua pasa por la boca del animal acuático y llega hasta los capilares sanguíneos, donde el O2 se filtra a la sangre y después continua su recorrido.A partir de su filtración a la sangre, el O2 es transportado a los tejidos, donde las células lo requieren para la respiración celular. Como resultado de la respiración celular se produce CO2 que es expulsado hacia el exterior gracias a las branquias.El agua siempre circula perpendicularmente a la sangre(proceso conocido como intercambio contracorriente) para permitir la mejor absorción del O2; de tal manera que el agua rica en O2 entra y pasa por la red de capilares que recubren las fibras branquiales.A medida que el agua pasa a través de la branquia, va perdiendo su concentración en oxígeno; pero la sangre lo gana, repartiéndolo por todo el cuerpo.

Tipos de branquias

EXTERNAS: Las branquias externas están menos evolucionadas, son una extensión de la

superficie corporal y son propias de larvas de anfibios e insectos y en algunos

moluscos.

Presentan una serie de inconvenientes:

Entorpecen la locomoción

pueden sufrir lesiones más fácilmente, ya que los agentes patógenos pueden entrar fácilmente

Obligan al animal a moverse por no tener un sistema de ventilación(el oxigeno del agua se agota en un mismo sitio)

Hay dos tipos de branquias: las externas y las internas.

Larva de anfibio Renacuajo albino(ajolote)

INTERNAS:

Las branquias internas están más evolucionadas y se encuentran en el interior del animal.Son propias de moluscos bivalvos y peces.

Respiración pulmonar Se lleva a cabo en los pulmones, invaginaciones de las

superficies respiratorias rodeadas de capilares sanguíneos. Es típica en los vertebrados terrestres (anfibios, reptiles,

aves y mamíferos). Los pulmones en los vertebrados terrestres son bolsas de

paredes finas que se desarrollan a partir de la faringe y es donde se realiza el intercambio gaseoso. Para conectarse con el exterior lo hacen mediante unos conductos (bronquios, tráquea y laringe).

También se da en algunos invertebrados como el caracol. Sin embargo, en los invertebrados no aparecen mecanismos de ventilación.

Igualmente existen peces pulmonados (dipnoos), que presentan pulmones funcionales, aunque las larvas respiran por branquias.

Evolución del sistema respiratorioEl sistema respiratorio evoluciona en tresaspectos fundamentales: Evolución de la alveolización: se refiere al

incremento de la superficie interna de los pulmones a medida que ascendemos en la escala evolutiva animal.

Adquisición de mecanismos de ventilación: en reptiles, aves y mamíferos encontramos un proceso llamado ventilación pulmonar que permite la entrada y salida del aire.

Mejora en la circulación pulmonar: cuanto más complejo es el sistema respiratorio más vascularizado se encuentra.

Modelos de aparatos respiratorios pulmonares.

Reptiles: Los pulmones presentan tabiques

formando cámaras.

Esto mejora la eficacia respiratoria, aunque todavía no lo suficiente, como para poderse mantener mucho tiempo en movimiento.

Anfibios: Los pulmones son sacos lisos, sin ninguna

tabicación, alargados y cubiertos de capilares.

Su poca eficiencia les obliga a complementar la respiración pulmonar con la cutánea.

Mamíferos: La superficie de intercambio de

gases es mayor, gracias a la presencia de diminutos sacos aéreos revestidos por capilares en los pulmones.

Estos sacos se llaman alvéolos y a través de sus paredes se difunden el oxígeno y el dióxido de carbono entre la sangre y el aire.

Aves:

Los pulmones están más desarrollados, presentando unas extensiones denominadas sacos aéreos.

Los sacos aéreos se encuentran en distintas partes del cuerpo, en el interior de huesos neumáticos.

Las ramificaciones bronquiales en las aves son muy pequeñas, con el extremo terminal abierto y en comunicación con los sacos aéreos.

Con los sacos aéreos no existe casi espacio muerto, por lo que la superficie de intercambio de gases del pulmón se aprovecha con aire renovado en cada inspiración, siendo muy eficaz.

Ventilación pulmonar Comprende la inspiración o entrada del aire a los

pulmones y la posterior espiración o salida del aire.

La inspiración varia según el tipo de vertebrado (anfibios → deglución; aves → compresión de los sacos aéreos; mamíferos → se dilata la caja torácica de forma activa, en la espiración el aire sale de forma pasiva).

El aire que entra y sale de los pulmones debe atravesar los conductos respiratorios que forman el espacio muerto. El aire presente en el espacio muerto no es activo.

En el espacio muerto al ser entrada y salida se mezclan el O2 y el CO2. Esto es una limitación del pulmón alveolar.

La respiración en vegetalesLa incorporación de O2 y CO2 en vegetales norequiere un aparato respiratorio como enlos animales, gracias a: Tasa de respiración más baja en vegetales. Los tejidos vivos se encuentran cerca del exterior. Poseen espacios intercelulares a través de los cuales los

gases se difunden. Presentan estructuras especializadas en el intercambio de

gases: estomas ( células arriñonadas que para el intercambio gaseoso forman un orificio que se cierra automáticamente en función de las características del medio. ) y lenticelas(permiten un intercambio neto de gases entre los tejidos parenquimáticos internos y la atmósfera.)

Fotosíntesis y respiración celular Los vegetales son autótrofos, aprovechan su propia energía

luminosa para formar materia orgánica a partir de inorgánica.

Utilizan la energía química útil que procede de la respiración celular, para realizar actividades celulares.

Respiración celular:

La materia orgánica que se utiliza son glúcidos, provenientes de la fotosíntesis.

Proceso independiente de la luz.

Los vegetales consumen O2 las 24h del día , mientras que en la

fotosíntesis, la producción de este gas solo se realiza durante el día.

Materia orgánica + O2 CO2 +H20+ energía

Fotosíntesis:

CO2+H20+energia luminosa materia organica+O2