Introducción Incorporación de los gases al cuerpo de los seres vivos

Aparato respiratorio
Introducción
El proceso respiratorio proporciona la mayor parte de la energía de los animales. Esta reacción se produce entre las
partículas pequeñas de moléculas orgánicas que llegaron a las células por el aparato circulatorio después de la
digestión y absorción de los alimentos, y del oxígeno que es capturado desde el exterior por el respiratorio. Por lo
tanto, en la respiración vamos a distinguir dos procesos biológicos por el término de respiración: Respiración
corporal (ó Externa) y Respiración celular (ó Interna).
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La respiración corporal se encarga del intercambio de gases entre el cuerpo y el medio
La respiración celular ocurre en la mitocondria de las células y es la referida al proceso químico de extracción
y liberación de energía y la degradación de la materia orgánica a sustancias inorgánicas (𝐻2 𝑂, 𝐶𝑂2 , sales
minerales…). La mayoría de los seres vivos para este proceso utilizan oxígeno (otros seres vivos que no
utilizan el oxígeno realizan las fermentaciones)
Incorporación de los gases al cuerpo de los seres vivos
En los seres vivos muy sencillo no existen zonas específicas para incorporar los gases y realizan el intercambio entre
su medio interno y el medio externo en el que viven por toda su membrana plasmática o por todas las membranas
plasmáticas de todas las células, este intercambio se realiza mediante un mecanismo de trasporte pasivo que se
llama difusión. El intercambio de oxígeno y 𝐶𝑂2 se produce a favor de un gradiente de concentración (desde donde
hay mayor concentración hasta donde hay menor concentración).
Para que se realice este intercambio por difusión, los seres vivos tienen que tener membranas finas, muy amplias y
siempre húmedas para que se permita la difusión del oxígeno y del 𝐶𝑂2 en ese medio acuoso. Algunos seres vivos, a
medida que aumenta su complejidad necesitan de estructuras especializadas y de mecanismos de ayuda para
facilitar el intercambio de gases. Por ejemplo, organismos pluricelulares que viven en ambientes acuáticos o
bastante húmedos (como pueden ser las larvas acuáticas, los gusanos y los anfibios que toman el oxígeno a través de
la piel, a esto se le llama respiración cutánea.
Los seres vivos que necesitan el suministro de oxígeno desde el aire necesitan movimientos constantes para
introducir ese aire en el cuerpo y mantener la diferencia de concentración entre el interior y el exterior, a esto se le
denomina ventilación. Generalmente se utilizan músculos que varían dependiendo del ser vivo que estudiemos.
Diferentes estructuras respiratorias
Respiración acuática: en el medio acuático existe menor concentración de oxígeno que en el aire (alrededor
de un 25% menos), y por el contrario, el 𝐶𝑂2 es más soluble en el agua que en el aire. Los seres del medio acuático,
para realizar ese intercambio de gases poseen branquias, que son unas prolongaciones de la superficie del cuerpo
del animal muy vascularizadas (tienen muchos vasos sanguíneos y capilares).
Las branquias pueden ser internas o externas:
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Externas, se presentan en algunos gusanos acuáticos, en algún grupo de moluscos, en larvas acuáticas de
insectos y anfibios. Estas prolongaciones se suelen encontrar a ambos lados del animal y no están protegidas
por ninguna estructura. La ventilación se produce por el continuo movimiento entre ellas mismas. Estas
branquias son muy llamativas (debido a que son rojizas), por lo tanto atraen a otros animales que las
devoran. Además dificultan el desplazamiento de estos animales, que no tienen una forma tan
hidrodinámica y pueden engancharse con redes o con remos, provocando gran cantidad de lesiones.
Estas desventajas con la evolución se van superando y aparecen las branquias internas, que son características de la
mayoría de los seres vivos acuáticos.
Aparato respiratorio
 Internas, se encuentran situadas en cavidades que las protegen. Podemos encontrarlas en moluscos
bivalvos, en estos casos están situadas en el interior de las dos valvas (conchas *mejillones, berberechos…+).
La ventilación se produce por el continuo movimiento de los cilios que se llaman bisos. Los cefalópodos
hacen circular el agua en el interior de la cavidad paleal, que es donde tienen las branquias y con esa
circulación en un solo sentido realizan el intercambio gaseoso. Otros seres vivos que tienen branquias
internas son los crustáceos (gambas, cigalas, cangrejos…), presentan unas branquias incrustadas en las
cámaras que deja el caparazón del individuo. La ventilación se lleva a cabo en la branquia.
En los peces podemos distinguir entre las branquias de los peces cartilaginosos y las de los óseos.
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Cartilaginosos, las branquias están situadas en unas hendiduras dejando el oxígeno en la gran cantidad de
vasos sanguíneos que tiene la branquia. En la salida se lleva el 𝐶𝑂2 .
Óseos, el agua entra por la boca y sale por el opérculo (una gran escama que cubre las branquias de los
peces óseos). Hay un sincronización entre la apertura del la boca y la apertura y cierre del opérculo.
Con la evolución, los seres vivos pasan del medio acuático a una vida semiterrestre, originando los anfibios. En estos
animales las branquias (como en el medio aéreo se le secarían), ya no le sirven para nada, entonces se introducen en
el interior del individuo formando unos pulmones primitivos y un corazón en el que se mezclan la sangre rica en 𝐶𝑂2
con la rica en 𝑂2 , ya que sólo tiene 3 cámaras.
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Aparato respiratorio
El oxígeno que se transporta a todas las células del cuerpo es insuficiente, por lo tanto estos individuos se ayudan de
la respiración cutánea (o también llamada a través de la piel). La piel está formada por una capa de células muy
finitas que suele ser amplia, es necesario que siempre esté húmeda y que justo debajo de ella tenga gran cantidad
de capilares sanguíneos para que esté bien vascularizada.
Respiración terrestre : los seres vivos colonizan totalmente el medio terrestre, independizándose del agua.
Respiración traqueal, es propia de artrópodos terrestres. Se producen por invaginaciones del tejido que forma la
parte superficial del individuo, dando unos tubos llamados tráqueas que se ramifican formando traqueolas, que a su
vez, se van metiendo entre las células del individuo. Por el interior de estos tubos circula el aire con el 𝑂2 y con el
𝐶𝑂2 . El aire entre por unos orificios que se llaman espiráculos y la ventilación se produce gracias al movimiento
continuo del animal. Este tipo de respiración es característica de seres vivos de pequeño tamaño.
Respiración pulmonar, el intercambio de gases se realiza en unas invaginaciones internas, muy vascularizadas, de
paredes muy finas y húmedas que comunican con el exterior, llamados pulmones. Estos pulmones tienen que tener
unas paredes muy finas siempre están húmedas, muy vascularizadas, y alrededor, gran cantidad de vasos
sanguíneos.
Estos órganos son órganos típicos de vertebrados terrestres, aunque donde primero aparecen es en vertebrados que
están adaptándose a este medio, como son los anfibios. En este grupo de seres vivos los pulmones tienen forma de
saco y no están tabicados, esto hace que no tengan mucha superficie para el intercambio gaseoso (y se ayudan de la
respiración cutánea).
Los pulmones de los reptiles comienzan a estar tabicados. Esto aumenta la superficie para el intercambio de gases,
por lo tanto prescinden de la ayuda de la respiración cutánea. En los réptiles aparece el paladar, que separa la
cavidad de las fosas nasales de la zona de la boca, esto permite que estos seres puedan comer y respirar a la vez. La
ventilación pulmonar, se realiza entrando el aire por los orificios nasales y este comunica con la faringe, pasa a la
tráquea y de ahí va a los pulmones.
Pulmones de aves y mamíferos, en estos seres vivos se logra un gran aumento de la superficie respiratoria ya que os
pulmones están formados por gran cantidad de alveolos pulmonares, que hace la respiración muy eficaz. Además,
estos alveolos están “rodeados” de gran cantidad de capilares sanguíneos, el proceso de intercambio de gases se
realiza por transporte pasivo a favor de un gradiente de concentración, este intercambio de gases tiene lugar entre
los alveolos y los capilares sanguíneos, en este caso pasa oxígeno desde los alveolos a los capilares y 𝐶𝑂2 desde los
capilares a los alveolos. En las células sanguíneas pasa 𝑂2 desde los capilares a las células, y 𝐶𝑂2 de ellas a los
capilares. El 𝐶𝑂2 sale al exterior durante la espiración. El aparato respiratorio de las aves está bastante adaptado al
vuelo, ya que esto necesita un gran esfuerzo muscular lo que implica un aparato respiratorio muy eficaz. Las
principales adaptaciones son los sacos aéreos, que son unas prolongaciones de la pared del pulmón en forma de
bolsas que se meten en el interior de los huesos, en estas bolsas acumulan aire que utilizan de reserva cuando están
volando, en estos sacos no se realiza intercambio gaseoso. Existe un cada pulmón 5 sacos aéreos. La otra adaptación
es que los huesos son huecos. La médula ha sido sustituida por aire para pesar menos y favorecer el vuelo.
El aparato respiratorio en humanos, está constituido por las fosas nasales, la faringe, la tráquea, los bronquios, los
bronquiolos y los pulmones.
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Los orificios nasales, es la zona por donde entra el aire y se calienta en la pituitaria. En la roja se calienta el
aire y en la amarilla se humedece y segrega sustancias que captan agentes patógenos que podrían entrar.
La faringe es la zona que comunica las fosas nasales con la boca, el oído, los ojos, el esófago y la laringe.
La laringe es una zona muy corta que comunica la faringe con la tráquea. Ahí se encuentra la epiglotis y las
cuerdas vocales (que cuando pasa aire a través de ellas producen sonido) el espacio que queda entre las
cuerdas vocales se llama glotis.
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Aparato respiratorio
 La tráquea, un conducto que comunica la laringe con los bronquios y todo su recorrido está formado por
unos semianillos cartilaginosos (ya que no son completamente cerrados), que unen la zona posterior con
fibras de musculatura lisa. Esto evita que se obstruya en caso de que pase el bolo alimenticio. El interior de
la tráquea está cubierto por células ciliadas y que segregan moco, con la finalidad de retener posibles
partículas que entren con el aire, en caso de que algunas logren entrar se produce la tos.
 Los bronquios, al final de la tráquea, esta se bifurca en dos ramas que se llaman bronquios. También son
unos tubos formados por cartílagos circulares. Estos, a su vez, se dividen y subdividen en tubitos más finos,
que se van a denominar bronquiolos, cada uno de estos terminando en un alveolo pulmonar. Al conjunto de
todos los alveolos se le denomina pulmón. En esta zona de los alveolos es donde se produce el intercambio
gaseoso, ya que cada alveolo está recubierto por gran cantidad de vasos sanguíneos. Los pulmones están
rodeados por líquido pleural, y todo ese líquido está rodeado por las pleuras. Para el intercambio
(ventilación pulmonar) se necesita la participación del diafragma y las costillas con los músculos
intercostales, que son los encargados de realizar los movimientos respiratorios (inspiración-espiración)
o Inspiración, la caja torácica aumenta de tamaño, esto se consigue gracias al diafragma y a los
músculos intercostales que tiran de las costillas arrastrando las pleuras. Con este aumento de la caja
torácica entra el aire.
o Espiración, al relajarse los músculos intercostales se contrae toda la caja torácica y aprieta la pleura y
los pulmones haciendo que salga el aire.
El número de inspiraciones por minuto depende de la edad, sexo, persona y de la actividad física que se esté
realizando en el momento. En las inspiraciones normales se mueve 0.5 litros de aire, mientras que una respiración
forzada puede introducir hasta 1.5 litros más. Hay que tener en cuenta que siempre en los pulmones va a quedar 1.5
litros de aire residual (que ni entra ni sale xD). La capacidad pulmonar está en torno a 5 litros.
Enfermedades que afecten al aparato respiratorio
Faringitis: Inflamación de la mucosa que reviste la faringe con deglución difícil, amígdalas inflamadas y fiebre más o
menos elevada. Posibles causas de la faringitis son infecciones víricas, infecciones bacterianas o reacciones alérgicas.
El resfrío común, también llamado catarro, es una enfermedad infecciosa viral leve de la nariz y la garganta, el
sistema respiratorio superior. Sus síntomas son estornudos, secreción nasal, goteo/congestión nasal (a menudo
ocurren simultáneamente, o uno en cada fosa nasal), picor, dolor o flema en la garganta, tos, dolor de cabeza y una
sensación de malestar general; normalmente duran entre 3 y 10 días. Es la enfermedad más común de todas.
La neumonía, mejor conocida como pulmonía, es la infección del parénquima pulmonar producida por un agente
infeccioso. La puerta de entrada del agente infeccioso suele ser la vía aérea. Los síntomas característicos son tos,
dolor torácico y fiebre, aunque no siempre aparecen. Antes de la llegada de los antibióticos, la neumonía tenía
resultados mortales, pero hoy es una enfermedad realmente curable.
El cáncer de pulmón es el responsable de los mayores índices de mortalidad a escala mundial. Es la primera causa de
mortalidad por cáncer en el varón y la tercera, después del de colon y mama, en la mujer (En Estados Unidos a 2006
ya representa la primera causa de muerte por cáncer en mujeres)
Enfisema pulmonar, está caracterizado por pérdida de la elasticidad pulmonar, destrucción de las estructuras que
soportan el alveolo y destrucción de capilares que suministran sangre al alveolo. El resultado de todo ello es el
colapso de las pequeñas vías aéreas durante la espiración conduciendo a una obstrucción espiratoria y al bloqueo de
aire en los pulmones.
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