Aparato respiratorio

Los animales poseen un metabolismo que llamamos quimioorganotrofo o heterótrofo, lo que significa que
las células para obtener energía necesitan utilizar oxígeno en sus mitocondrias y eliminar el CO2 que en estas
reacciones se produce. La utilización del O2 en la mitocondria es necesaria para lo obtención de energía en
forma de ATP (respiración celular), en el proceso de origina CO2
Los animales diblásticos como Poríferos, Cnidarios y Ctenarios tienen sus células en contacto con el medio
externo. Su respiración es directa por difusión, es decir, cada célula realiza en intercambio
de gases directamente con el exterior.
Los gases entran y salen del organismo por difusión simple entre dos espacios separados por
una membrana y con diferente concentración parcial de los gases a ambos lados de la
membrana
Nos ocuparemos en este tema de estudiar como tiene lugar en las animales la captación y el
intercambio de gases, es decir, la entrada de O2 y la salida de CO2
Membranas respiratorias
Se forman por evaginación como por ejemplo las branquias
Se forman por invaginación como es el caso de las tráqueas y los pulmones
En el medio acuático la proporción de oxígeno es menor que en el medio aéreo. El CO2 es muy soluble en el
agua por lo que su eliminación es más fácil en el medio acuático. Se han impuesto las superficies
respiratorias constituidas por láminas o filamentos que el agua baña directamente (Branquias)
La conquista del medio terrestre supuso un cambio muy importante en las características del medio, pues el
aire atmosférico tiene una concentración de oxígeno de aproximadamente el 20%, pero la eliminación del
CO2 obliga a que la superficie respiratoria sea húmeda para eliminar el CO2 disuelto en agua. Para evitar la
pérdida de agua, los animales terrestres desarrollaron membranas respiratorias internas como las tráqueas y
los pulmones
En resumen: Los órganos respiratorios deben cumplir requisitos tales como:
Han de estar provistos de una superficie extensa y profusamente vascularizada en la que el líquido circulante
entre en contacto con el oxígeno del medio ambiente
Las superficies respiratorias en las que se verifica el intercambio de gases tienen que estar húmedas y ser lo
bastante finas para permitir la difusión de los gases.
El medio que contiene el oxígeno y que se pone en contacto con las superficie respiratorio debe de
renovarse
 Respiración simple o directa
 Respiración cutánea
 Respiración traqueal
 Respiración branquial
 Respiración pulmonar

La respiración cutánea se produce a través de la piel
que ha de permanecer húmeda si se trata de un organismo terrestre.
es propia de los anélidos, de algunos moluscos y de los anfibios (en
combinación en estos dos casos con otro tipo de respiración) e incluso de
ciertos equinodermos
 El conjunto de tráqueas forma el sistema traqueal que es una
red de tubos vacíos, progresivamente de menor diámetro, que
penetra en los tejidos y aporta oxígeno a las células. En la
respiración traqueal el transporte de gases respiratorios es
totalmente independiente del aparato circulatorio por lo que, a
diferencia de los vertebrados, el fluido circulatorio (hemolinfa)
no guarda oxígeno, y se cree que este es uno de los factores que
pueden limitar su tamaño máximo de desarrollo. Poseen
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tráqueas los arácnidos, miriápodos y los insectos. Los gases pueden moverse por el sistema respiratorio
mediante un sistema pasivo (difusión) o activo (ventilación), muchos insectos bombean activamente el aire
a sacos en su abdomen y son capaces de controlar el flujo a través del cuerpo.
 La evaginación de la superficie respiratoria produce las branquias que poseen láminas o filamentos muy
vascularizados. En la respiración branquial los gases disueltos en el agua difunden a través de las finas
membranas branquiales a los fluidos internos (sangre) que circulan por las branquias
o Branquias externas: no requieren sistemas de ventilación que movilicen el agua. Tienen la desventaja de
resultar muy llamativas para los depredadores y dificultar el desplazamiento. Algunos moluscos, larvas
acuáticas de insectos y anfibios
o
Las branquias internas están más evolucionadas. Están protegidas en el interior del cuerpo. No dificultan
la movilidad y son más crípticas. Requieren un sistema especializado de ventilación: cilios (bivalvos),
sifones (cefalópodos), apéndices móviles unidos a las branquias (crustáceos), opérculo (peces óseos)
En los artrópodos acuáticos como los crustáceos, están sujetas a la base de las patas
El mecanismo de ventilación de los peces óseos consiste en la entrada de agua a través de la boca, al cerrase
la boca es conducida a las branquias empujando el opérculo para salir al exterior
En los Condrictios el agua entra por los espiráculos y sale por las hendiduras branquiales
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Respiración pulmonar
Los pulmones son invaginaciones de la superficie respiratoria que van acompañados de un sistema
circulatorio que distribuye el O2 por todas las células del organismo y retira de éstas el CO 2 que es una
sustancia de deshecho
Dos tipos de pulmones:
• Pulmones de difusión
• Pulmones de ventilación
oPulmones de difusión: el aire penetra en el saco aéreo por difusión.
Así por ejemplo, en el caracol surge de un plegamiento del manto.
La simple difusión no permite que los pulmones sean eficaces en
animales con necesidades metabólicas altas
oPulmones de ventilación: Constan de un mecanismo que permite la
movilización del aire
El pequeño pulmón de los Anfibios sirve como complemento a la respiración
cutánea
Los reptiles, las aves y los mamíferos se ventilan por medio de un mecanismo
que implica la expansión del volumen del tórax, lo que implica una caja
torácica que albergue los pulmones. Con excepción de las aves, el aire se
mueve en dos sentidos: Inspiración y expiración
Los pulmones de las aves son densos, y el aire fluye a su través y no hacia
dentro y hacia fuera como en otros vertebrados pulmonados. El aire a través
del sistema respiratorio es impelido hacia dentro y hacia fuera de una serie
de sacos aéreos de paredes delgadas; éstos ocupan espacios entre los
órganos internos y alrededor de algunos huesos o dentro de ellos (huesos
pneumatizados que aligeran el peso). Los sacos aéreos tienen por función
disminuir la temperatura del cuerpo y desviar el aire a los pulmones. En la
zona de unión de la tráquea con los bronquios existe un órgano fonador
llamado siringe (les permite el canto)
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Los objetivos de la respiración son suministrar oxígeno a los tejidos y eliminar el dióxido de carbono. Para
alcanzar dichos objetivos, la respiración puede dividirse en cuatro acontecimientos funcionales principales o
fases:
1) ventilación pulmonar, que significa el flujo del aire, de entrada y de salida, entre la atmósfera y los
alvéolos pulmonares;
2) difusión del oxígeno y del dióxido de carbono entre los alvéolos y la sangre;
3) transporte del oxígeno y del dióxido de carbono en la sangre y los líquidos corporales a las células y
desde ellas el CO2,
4) Respiración celular: utilización del O2 en la mitocondria para la obtención de ATP con liberación de CO2
5) regulación de la ventilación
El aparato respiratorio posee dos componentes:
 Vías respiratorias
 Pulmones
 Vías respiratorias
Nariz. Faringe. Laringe. Tráquea. Bronquios. Bronquiolos
o Nariz
Está dividida por un tabique nasal en dos cavidades o fosas nasales que se abren al exterior por dos orificios
o ventanas nasales. Cada fosa nasal comunica con la faringe mediante un orificio llamado coana. En la pared
lateral de cada fosa nasal existen tres salientes llamados cornetes y entre ellos tres huecos o meatos cuya
misión es aumentar la superficie por la que ha de pasar el aire, existen también unas aberturas u orificios por
los que desembocan los senos o cavidades que se hallan en los huesos: frontal, etmoides y maxilar superior,
así como los conductos lacrimales utilizados para transportar lágrimas a la cavidad nasal cuando se segregan
en gran cantidad.
Las fosas nasales están tapizadas por una mucosa llamada pituitaria que segrega mucus. La mucosa de los
cornetes está muy vascularizada y se llama pituitaria roja. En la parte superior de la cavidad nasal se halla la
zona olfatoria llamada pituitaria amarilla El aire al circular por las fosas nasales se calienta y humedece,
quedando retenidas las partículas extrañas no sólo por los pelos de la nariz sino especialmente gracias al
mucus y los cilios que posee la mucosa que la recubre.
o
Faringe
La faringe es un espacio situado por detrás de las fosas nasales. En su parte más superior se encuentra el
adenoides, formado por un tejido linfoide parecido al de las amígdalas del paladar. Es una zona por la que
pasan tanto el alimento como el aire
La faringe se divide en tres partes:
• La nasofaringe, justo por detrás de las fosas nasales.
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•
•
La bucofaringe
La laringofaringe, por debajo de la base de la lengua, en cuya parte posterior e inferior existe una
pequeña lengüeta de tejido cartilaginoso llamada epiglotis, que evita que los alimentos deglutidos
pasen a la vía respiratoria y los empuja hacia atrás, hacia el esófago.
o
Laringe
La laringe es la continuación hacia abajo de la faringe y funciona como una caja de resonancia.
En la zona central de la laringe existen unos salientes formados por los cartílagos, llamados aritenoides, y
ligamentos, que son las cuerdas vocales, que están recubiertas de la misma mucosa que el resto del aparato
respiratorio y vibran cuando el aire pasa por el interior de la laringe. Ellas son las responsables directas de la
emisión de sonidos, que después se interpretan como sonidos vocales y palabras.
La laringe no es sólo el órgano productor de la voz, sino que protege las vías respiratorias mediante el reflejo
de la tos, que se desencadena cuando cualquier sustancia extraña entra en contacto con su mucosa.
o
Tráquea
Es un conducto de unos 15 cm de longitud y 2,5 cm de diámetro, que contiene de unos 20 anillos
cartilaginosos. Estos anillos no se hallan completos, sino que están abiertos por su parte posterior, ya que
allí se apoya el esófago, de modo que al tragar los alimentos, los anillos no impiden su paso.
El interior de la tráquea está revestido por un epitelio mucoso dotado de una gran cantidad de células que
poseen unos pequeños pelos o cilios que vibran y se encargan de mover el moco y las partículas extrañas
hacia el exterior.
o Bronquios
A la altura de la primera costilla, la tráquea se bifurca en dos conductos o bronquios, dotados también de
anillos cartilaginosos, que penetran en cada pulmón por una abertura denominada hilio, desde donde se
ramifican en diferentes conductos que forman el árbol bronquial.
La primera división son los bronquios lobares, que se dirigen a los lóbulos pulmonares, tres en el lado
derecho y dos en el izquierdo. Después emergen los bronquios segmentarios y, por último, los bronquiolos,
que no tienen anillos cartilaginosos, pero sí fibras musculares lisas en sus paredes. Las fibras musculares lisas
dispuestas circularmente de modo que si se contraen, disminuye el diámetro del bronquiolo y si se relajan
aumenta dicho diámetro. Los bronquiolos van a parar a agrupaciones de alvéolos pulmonares, pequeñas
vesículas de más o menos 1,5 mm de diámetro.

Pulmones
Se encuentran en el interior de la caja torácica, envueltos y protegidos por unas membranas serosas
denominadas pleuras. El pulmón derecho es más grande que el izquierdo y está formado por tres lóbulos,
mientras que el izquierdo tiene sólo dos y presenta una depresión que deja espacio al corazón
Los bronquiolos terminales llegan a unas pequeñas dilataciones llamadas alvéolos, alrededor de los cuales se
distribuye una misma red de capilares arteriales y venosos.
Envolviendo cada pulmón hay un saco pleural formado por una doble membrana serosa: la pleura visceral
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que recubre y está íntimamente adherida al pulmón y la pleura parietal que permanece unida a la cavidad
torácica. Entre ambas pleuras se encuentra la cavidad pleural, ocupada por un líquido seroso que permite el
desplazamiento de ambas pleuras
Todo el espacio de los pulmones que no ocupan los bronquios, los bronquiolos o los alvéolos, está formado
por un tejido conectivo elástico con aspecto esponjoso.
Los pulmones limitan en su parte inferior con el músculo diafragma, que separa la cavidad torácica de la
cavidad abdominal.
Fisiología de la respiración:
1.- Ventilación pulmonar
2.- Intercambio y transporte de gases
1.- Ventilación pulmonar
Los pulmones pueden expandirse y contraerse de dos maneras: 1) por el movimiento hacia abajo y hacia
arriba del diafragma para alargar y acortar la cavidad torácica, y 2) por elevación y descenso de las
costillas para aumentar y disminuir el diámetro anteroposterior de la cavidad torácica.
Proceso mecánico que se realiza en dos tiempos:
o Inspiración
o Expiración
Los dos movimientos se alternan rítmicamente con una frecuencia de 14-20 veces por minuto en individuos
adultos y de 20-25 veces por minuto en los niños. Esta frecuencia aumenta durante el ejercicio muscular o
en ciertos estados emocionales. Disminuye durante el reposo o sueño
o Inspiración: la caja torácica aumenta en todos sus diámetros: vertical, anteroposterior y transversal. El
aumento del diámetro vertical es debido a la contracción de las fibras musculares del diafragma. Se
ensancha en su diámetro anteroposterior porque los
músculos intercostales externos arrastran hacia delante y
un poco hacia arriba los pares II, IV, V, VI de las costillas. El
diámetro transversal se ensancha porque las costillas
inferiores (VII, VIII, IX y X) pares giran un poco a ser
elevadas.
Al aumentar el volumen torácico la presión atmosférica
hace que penetre aire en los pulmones dilatando los
alvéolos hasta que la presión del aire en su interior se
iguale a la atmosférica
o Expiración: El diafragma se relaja, abomba y asciende, con
lo que disminuye el diámetro vertical de la caja torácica.
Los músculos intercostales externos y otros complementarios se relajan con lo que disminuyen los diámetros
anteroposterior y transversal de la caja torácica, que al reducir su volumen y capacidad expulsa el aire de los
pulmones
Regulación de la ventilación
El impulso nervioso que contraen los músculos respiratorios proviene de un centro regulador de la sustancia
gris del bulbo raquídeo desde el que se producen rítmica y automáticamente los impulsos que contraen los
músculos respiratorios
Si contenemos voluntariamente la respiración, aumenta la cantidad de CO2 en sangre. Los propioceptores
(receptores) existentes en las arterias y venas, estimulan al centro respiratorio del bulbo raquídeo a producir
impulsos para aumentar el ritmo respiratorio
2.- Intercambio de gases
 Intercambio en los alvéolos
Por tanto, el oxígeno difunde de los alvéolos a la sangre capilar pulmonar
debido a que la presión de oxígeno (P02) en los alvéolos es superior a la P02 en
la sangre pulmonar. Después, en los tejidos, una P02 más elevada en la sangre
capilar que en los tejidos hace que el oxígeno difunda a las células circundantes.
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 Intercambio en los tejidos: A la inversa, cuando se metaboliza oxígeno en las células para formar
dióxido de carbono, la presión de dióxido de carbono (PCO 2 ) intracelular aumenta a un valor alto,
que hace que el dióxido de carbono difunda a los capilares tisulares. De forma similar, sale de la
sangre a los alvéolos debido a que la PCO 2 en la sangre capilar pulmonar es mayor que en los
alvéolos.
Transporte de gases
a) Transporte del CO2
1) El 7% disuelto en el plasma sanguíneo
2) El 30% en combinación con la hemoglobina (carbaminohemoglobina)
3) El 63% en forma de hidrógenocarbonato
El dióxido de carbono reacciona con el agua gracias al enzima anhidrasa carbónica con lo que se forma
ácido carbónico. El ácido carbónico se disocia en iones hidrógenocarbonato e iones hidrógeno. Los iones
hidrógeno se unen a la hemoglobina
b) Transporte del O2
1: El 97% se combina químicamente con la hemoglobina (oxihemoglobina) de los glóbulos rojos
2: El 3% restante en disolución en al agua del plasma sanguíneo
Agentes tóxicos
Monóxido de carbono: La afinidad de la hemoglobina por el monóxido de carbono es cien veces mayor que la
del oxígeno, por lo tanto el monóxido de carbono desplaza fácilmente al oxígeno de la hemoglobina,
formando carboxihemoglobina casi de manera irreversible, y se produce hipoxia a nivel de los tejidos porque
no entra oxígeno en el cuerpo.
Nitratos y cloratos.
Los nitratos y cloratos provocan que la hemoglobina reductasa reduzca el Fe+2 a Fe+3, con lo que la
hemoglobina pierde la capacidad de transportar oxígeno. Cuando la hemoglobina contiene Fe +3, se llama
metahemoglobina (MeHgb)
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