RESPIRACION Función fundamental del ser vivo, mediante la cual éste toma...

RESPIRACION
Función fundamental del ser vivo, mediante la cual éste toma oxígeno del aire y elimina anhídrido carbónico.
Tanto animales como vegetales respiran:
El oxígeno es imprescindible para que puedan vivir, por ser el elemento básico de una serie de procesos que se
efectúan en este extraordinario laboratorio que es el ser vivo. Pero la forma en que se realiza la respiración no
es la misma en plantas y animales.
La respiración en el reino animal.
En los animales mas simples de la escala zoológica, la respiración se realiza únicamente por la piel, pues
carecen de órganos especializados para esta función.
Este primer tipo de respiración ha existido en la tierra hace millones de años y persiste todavía como
complemento en los animales superiores, aunque es incapaz por sí solo de satisfacer las necesidades vitales.
En animales un poco mas organizados, el aparato respiratorio se encuentra difundido por todo el organismo y
se llama traqueal. Es un tubo que se divide y ramifica considerablemente en el interior del cuerpo. Por último
se encuentran los animales que respiran mediante un órgano concreto y localizado, branquias, para la
respiración en el agua, y pulmones para la respiración en la atmósfera.
En el hombre, como en todos los mamíferos, la respiración es pulmonar. Para que todas las células del
organismo puedan recibir oxígeno, se cuenta con el sistema circulatorio, formado por arterias, venas y vasos
capilares, a través de los cuales circula la sangre.
El acto respiratorio consta de cuatro fases, dos mecánicas y dos químicas; las mecánicas son la inspiración,
causada por el ensanchamiento del tórax en sus tres dimensiones, la elevación de las costillas y la depresión
del diafragma, movimientos que se producen a la entrada del aire en los pulmones; y la espiración, en la que el
estrechamiento del tórax provoca la expulsión del aire inspirado. Es un mecanismo comparable al de un fuelle.
Lasmanijas están sustituídas por la masa muscular que ensancha y oprime el tórax.
Una de las fases quimicas se realiza en el interior de los tejidos y la otra en los alvéolos pulmonares, en la
siguiente forma. Al circular por el sistema arterial, la sangre deposita oxíotgeno en las células y tejidos y toma
de éstsos ácido carbónico, regresa luego al corazón por el sistema venoso, de donde es impulsada mde nuevo a
los pulmones, realizando en los alvéolos de éstos la segunda fase, que consiste en descargar al ácido carbónico
y volvera tomar oxígeno del aire que circula por ellos.
Este doble juego del sistema circulatorio motiva la diferencia enttre la sangre arterial, pura, cargada de
oxígeno, u la sangre venosa, impura, saturada de ácido carbónico, que regresa de los tejidos al corazón. En el
hombre en estado normal, la rspiración es ritmica y automática, pero puede ser alterada por la voluntad. En el
hombre en estado normal, la respiración es rítmica y automática, pero puede ser alterada por la voluntad. El
ritmo varía según la edad, desde 44 respiraciones por minuto en el recién nacido, hasta una media aproximada
de 18 en el adulto.
Diversas causas pueden alterar este ritrmo, haciéndolo mas lento o más rápido, más profundo o entrecortado9;
en primer lugar los procesos enfermizos, luego los estados de ánimo (alegría, dolor, risa llanto), por último la
fatiga y algunos actos reflejos comoe l esturnudo, la tos o el suspiro.
La respiración en el reino vegetal.
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Las plantas, lo mismo que los animales necesitan oxígeno para vivir. Algunas, llamadas aerobias, lo toman del
aire; y otras, denominadas anaerobias, descomponen diversas sustancias ricas en oxígeno, quitándoles este
elemento.
La respiración de las plantas es más acentuada durante la noche o en la oscuridad, pues expuesta a la luz
predomina la función clorofílica, en la cual, por la síntesis del carbono, hay desprendimiento de oxíogeno.
Importa conocer este hecho, por cuanto, en la noche, los vegetales vician la atmósfera al tomar oxígeno y
emitir ácido carbónico, mientras que durante el día la purifican; de ahí que sea importante la plantación de
arboles en plazas, jardines y calles de las ciudades, no solo por la sombra que proporcionan, sino por la
cantidad de oxígeno que pueden devolver a la atmósfera.
Las plantas son mucho mas resistentes que los animales en una atmósfera viciada. Éstos mueren mucho antes
de abosrber la totalidad del oxígeno de un ambiente, mientras que las plantas no solo lo absorben todo, sino
que aún pueden sobrevivir cierto tiempo por medio de la respiración intracelular. Si la falta de aire no se ha
prolongado demasiado, las plantas reviven al restablecerse las condiciones normales y reanudan el curso
regular de su vida vegetativa.
Respiración: proceso fisiológico por el cual los organismos vivos toman oxígeno del medio circundante y
desprenden dióxido de carbono. El
término respiración se utiliza también para el proceso de liberación de
energía por parte de las células, procedente de la combustión de
moléculas como los hidratos de carbono y las grasas. El dióxido de
carbono y el agua son los productos que rinde este proceso, llamado
respiración celular, para distinguirlo del proceso fisiológico global de
la respiración. La respiración celular es similar en la mayoría de los
organismos, desde los unicelulares, como la ameba y el paramecio, hasta
los organismos superiores.
La respiración en los organismos animales inferiores
Los reptiles y los mamíferos respiran sólo por los pulmones; no
obstante, las aves tienen unos sacos aéreos en el interior del cuerpo y
unos espacios de aire en el interior de algunos huesos; y todas estas
cavidades internas están conectadas con los pulmones y son una ayuda a
la respiración pulmonar.
Los sistemas circulatorio y respiratorio de los animales terrestres se
modifican y se adaptan según sean las condiciones ambientales del medio
en que se encuentren. Por ejemplo, quienes viven en los Andes, a
altitudes de 3.000 m o superiores, tienen los pulmones más grandes, los
capilares más ramificados y un ritmo cardiaco más elevado. Por otra
parte, su sangre contiene un 30% más de glóbulos rojos que las personas
que viven al nivel del mar, y además son capaces de vivir con un tercio
menos de oxígeno.
Los mamíferos acuáticos, en general, tienen los pulmones grandes y
sistemas venosos complejos para el almacenamiento de la sangre. El
volumen sanguíneo de las ballenas y las focas es un 50% mayor por
kilogramo de peso, que el de los seres humanos; gracias a ello pueden
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mantener oxigenados los tejidos del cuerpo durante mucho tiempo, sin
respirar. Las ballenas pueden permanecer sumergidas desde 15 minutos
hasta más de una hora, según las especies; el elefante marino puede
permanecer bajo el agua 30 minutos; en el caso de las focas, cuando una
de ellas se sumerge su frecuencia cardiaca desciende de 150 a 10 latidos
por minuto y el contenido de oxígeno de la sangre arterial es del 20% en
ese momento. Cuando la cantidad de oxígeno está próxima al 2%, la foca
sale a la superficie a respirar.
Respiración humana
En los seres humanos y en otros vertebrados, los pulmones se localizan
en el interior del tórax. Las costillas forman la caja torácica, que
está delimitada en su base por el diafragma. Las costillas se inclinan
hacia adelante y hacia abajo cuando se elevan por la acción del músculo
intercostal, provocando un aumento del volumen de la cavidad torácica.
El volumen del tórax también aumenta por la contracción hacia abajo de
los músculos del diafragma. En el interior del tórax, los pulmones se
mantienen próximos a las paredes de la caja torácica sin colapsarse,
debido a la presión que existe en su interior. Cuando el tórax se
expande, los pulmones comienzan a llenarse de aire durante la
inspiración. La relajación de los músculos tensados del tórax permite
que éstos vuelvan a su estado natural contraído, forzando al aire a
salir de los pulmones. Se inhalan y se exhalan más de 500 cc de aire en
cada respiración; a esta cantidad se denomina volumen de aire corriente
o de ventilación pulmonar. Aún se pueden inhalar 3.300 cc más de aire
adicional con una inspiración forzada, cantidad que se denomina volumen
de reserva inspiratoria.
Una vez expulsado este mismo volumen, aún se pueden exhalar 1.000 cc,
con una espiración forzada, llamada volumen de reserva espiratoria. La
suma de estas tres cantidades se llama capacidad vital. Aparte, en los
pulmones siempre quedan 1.200 cc de aire que no pueden salir, que se
denomina volumen de aire residual o alveolar.
Los pulmones de los humanos son rojizos y de forma piramidal, en
consonancia con la forma de la cavidad del tórax. No son simétricos por
completo, en el pulmón derecho se distinguen tres lóbulos y en el
izquierdo dos, el cual presenta una cavidad donde se alberga el corazón.
En el medio de cada uno de ellos está la raíz del pulmón, que une el
pulmón al mediastino o porción central del pecho. La raíz está
constituida por las dos membranas de la pleura, los bronquios, las venas
y las arterias pulmonares. Los bronquios arrancan de los pulmones y se
dividen y subdividen hasta terminar en el lobulillo, la unidad anatómica
y funcional de los pulmones. Las arterias y las venas pulmonares
acompañan a los bronquios en su ramificación progresiva hasta
convertirse en finas arteriolas y vénulas de los lobulillos, y éstas a
su vez en una red de capilares que forman las paredes de los alveolos
pulmonares. Los nervios del plexo pulmonar y los vasos linfáticos se
distribuyen también de la misma manera. En el lobulillo, los bronquiolos
se dividen hasta formar los bronquiolos terminales, que se abren al
atrio o conducto alveolar. Cada atrio se divide a su vez en sacos
alveolares, y éstos en alveolos.
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de la respiración están en el bulbo raquídeo (o médula oblongada) y en
la protuberancia anular (o puente de Varolio) del tronco encefálico. Las
células de este núcleo son sensibles a la acidez de la sangre que
depende de la concentración de dióxido de carbono en el plasma
sanguíneo. Cuando la acidez de la sangre es alta se debe, en general, a
un exceso de este gas en disolución; en este caso, el centro
respiratorio estimula a los músculos respiratorios para que aumenten su
actividad. Cuando la concentración de dióxido de carbono es baja, la
respiración se ralentiza.
Un fallo circulatorio puede provocar anoxia en los tejidos del cuerpo
cuando el volumen circulatorio es inadecuado o cuando la capacidad de
transporte de oxígeno está alterada.
Respiración artificial
Es la acción de introducir y extraer el aire de los pulmones de una
persona por medios mecánicos o por otra persona. La situación en la que
con mayor frecuencia se debe recurrir a esta técnica es la interrupción
de la respiración espontánea por enfermedades (como la poliomielitis, o
el fallo cardiaco), por descarga eléctrica, por sobredosis de fármacos
que deprimen la respiración como la morfina, los barbitúricos o el
alcohol, por asfixia producida por ahogamiento, por la inhalación de
gases tóxicos, o por obstrucción del tracto respiratorio. La falta de
aporte de oxígeno al cerebro durante un periodo de cinco minutos es
suficiente para producir lesiones irreversibles; si la falta de oxígeno
persiste durante más tiempo, se produce, por lo general, la muerte. Como
excepción, algunas personas que han permanecido sumergidas en agua muy
fría durante media hora han podido ser resucitadas, debido a que la
demanda orgánica de oxígeno se reduce mucho a temperaturas muy bajas.
Actuación humana
La respiración artificial debe iniciarse de inmediato debido a las
lesiones que se pueden producir por la falta de oxígeno incluso en
periodos de tiempo muy cortos. El método de respiración boca a boca ha
demostrado su superioridad frente a otras técnicas como la de presión en
la región dorsal y elevación de los brazos, y es el método recomendado
por la Cruz Roja y otras organizaciones de primeros auxilios. Para
realizar la respiración boca a boca, la víctima debe colocarse mirando
hacia arriba y con la cabeza ladeada para evitar que la lengua obstruya
la vía aérea. La persona que realiza el boca a boca tapa con su mano la
nariz de la víctima, y coloca su boca sobre la del paciente, insuflando
cuatro respiraciones rápidas y profundas. Si no se reestablece la
respiración espontánea, hay que pasar a realizar una respiración cada
cinco segundos, permitiendo que se elimine el aire acumulado en los
pulmones de la víctima entre respiración y respiración. Se debe
continuar hasta que la víctima recupere la respiración o hasta que
llegue la ayuda especializada. Si la víctima es un bebé o un niño
pequeño, la boca de la persona que realiza el boca a boca debe cubrir
tanto la boca como la nariz, y el aire debe ser insuflado en pequeñas
cantidades y con una frecuencia de una respiración cada tres segundos.
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Para restablecer la respiración de una persona que se ahoga debido a
obstrucción de la vía aérea, se deben dar cuatro golpes rápidos y secos
con la palma de la mano en la región de la espalda situada entre las
escápulas. Si persiste la obstrucción, se debe empujar sobre el estómago
realizando la maniobra de Heimlich, cuyo nombre se debe al médico
americano que la difundió, Henry Jay Heimlich. Se sitúa la cara lateral
del puño sobre el estómago de la víctima, por debajo de las costillas y
justo encima del ombligo. Con la otra mano se empuja el puño para
realizar presión sobre el estómago, cuatro veces seguidas. Cuando se
trata de niños pequeños, se deben coger de los talones para colocarlos
mirando hacia el suelo, y se dan palmadas en la región de la espalda. Si
se realiza la maniobra de Heimlich a un niño, sólo se debe utilizar una
mano.
La reanimación cardiopulmonar es una forma de primeros auxilios
respiratorios que requiere un aprendizaje y entrenamiento previos. Se
realiza a pacientes con ataques cardiacos. La persona que la realiza
suple la función respiratoria realizando la respiración artificial y la
función cardiaca realizando un masaje cardiaco en la región torácica
para permitir la circulación normal de la sangre. Se realiza mejor entre
dos personas entrenadas, ya que cada una realiza una de las funciones.
Respiradores
Existen aparatos mecánicos que permiten mantener la respiración de forma
artificial. Algunos son portátiles, como los que utiliza la policía o el
cuerpo de bomberos. Los aparatos denominados respiradores artificiales
se utilizan para mantener la oxigenación de la sangre en las
intervenciones a corazón abierto. Los pacientes con trastornos
respiratorios graves pueden necesitar un ventilador mecánico: introduce
el aire con cierta presión en los pulmones a través de un tubo que
comunica la vía aérea con la nariz, la boca o incluso una abertura en la
tráquea. Los pacientes en coma cuya respiración es dependiente del
respirador durante más de 30 días pueden no recobrar la respiración
espontánea. En el conocido y debatido caso de Karen Anne Quinlan, en
1976, el tribunal supremo de Nueva Jersey, en Estados Unidos falló que
se pudiera desconectar el respirador mecánico bajo ciertas
circunstancias de modo que el paciente en coma pueda morir con dignidad.
La paciente recobró la respiración y vivió; sin embargo se estableció un
precedente para la desconexión de aparatos de soporte respiratorio
cuando no se registre ninguna actividad eléctrica en la corteza
cerebral.
Problemas relacionados con el aparato respiratorio
Para consultar otras perturbaciones del sistema respiratorio, veamos los
artículos sobre las enfermedades en particular, como por ejemplo:
Asma bronquial; enfermedad respiratoria en la que el espasmo y la
constricción de los bronquios y la inflamación de su mucosa limita el
paso del aire con la consiguiente dificultad respiratoria. El asma se
produce por hiperreactividad inmune de los bronquios: se contrae
excesivamente la capa muscular disminuyendo el diámetro y dificultando
el paso de aire. La mayoría de los cánceres de pulmón se producen en los
bronquios por transformación maligna de las células de la mucosa. Con
frecuencia se debe a una alergia, en particular al polvo, pelo o plumas
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de animales, mohos, y polen. Muchos pacientes de asma alérgico, también
denominado asma atópico o extrínseco, padecen también fiebre del heno.
En adultos es menos probable que la causa del asma sean las alergias,
siendo más habitual que esté asociado con infecciones respiratorias y
trastornos emocionales. La frecuencia y gravedad de los síntomas
asmáticos varía mucho de una persona a otra. Una crisis típica, que
suele tener lugar por la noche, empieza con tos, estornudos, y
respiración entrecortada, aunque en ciertos individuos el único síntoma
pueda ser una tos seca. Incluso sin tratamiento, el ataque suele ceder
en unas pocas horas, la tos se hace más húmeda y el sujeto expectora
grandes cantidades de moco. Las crisis pueden recidivar en horas o días,
o permanecer ausentes durante meses o incluso años. El estatus asmático,
crisis prolongada que persiste a pesar del tratamiento, es una forma
especialmente grave y a veces mortal de la enfermedad, y por lo general
requiere hospitalización. En algunos niños con asma los ataques
desaparecen al alcanzar la edad adulta.
Las crisis asmáticas se pueden tratar o prevenir con varios fármacos. El
tratamiento habitual es la inhalación de preparados broncodilatadores,
como albuterol o terbutalina, que proporcionan alivio en pocos minutos.
Las crisis graves que no responden a estos preparados específicos suelen
precisar tratamiento con corticoides. Entre los fármacos cuya función es
prevenir los síntomas asmáticos se incluyen la teofilina, que se suele
administrar en comprimidos, y el cromoglicato disódico, que se inhala.
Cuando el asma está asociado una alergia a determinadas partículas
inhaladas, se recomienda evitar el alergeno responsable, aunque esto
suele ser difícil de conseguir. Las almohadas de plumas y las mascotas
se pueden evitar, pero el polvo, los mohos y los pólenes no. Las pruebas
cutáneas de alergia identifican los alergenos responsables, y las
inyecciones de desensibilización periódicas durante años de pequeñas
cantidades de estas sustancias son en ocasiones útiles.
tanto el principal
responsable. Se puede prevenir la aparición de esta enfermedad haciendo
que el piloto respire oxígeno puro no sólo durante el vuelo, sino
también antes del mismo. De esta manera se elimina el nitrógeno de la
circulación.
Bronquitis: inflamación aguda o crónica del árbol bronquial. Los
bronquios son tubos de calibre grueso situados en el interior de los
pulmones en comunicación con la tráquea, y encargados de conducir el
aire a conductos de menor diámetro (bronquiolos) dentro de los pulmones.
La bronquitis aguda se caracteriza por fiebre, dolor torácico, tos y
expectoración mucoide a las vías altas del tracto respiratorio. La
bronquitis aguda puede ser infecciosa (producida por una infección viral
o bacteriana), o irritativa (producida por la inhalación de polvo o
vapores irritantes). La bronquitis aguda puede propagarse a territorios
más terminales del árbol bronquial, produciéndose una neumonía lobar o
bronquial. La bronquitis crónica es una enfermedad de larga evolución
que puede deberse a episodios repetidos de bronquitis aguda. Es una de
las formas de EPOC (enfermedad pulmonar obstructiva crónica), siendo la
otra el enfisema. Se define por la presencia de tos y expectoración al
menos durante tres meses al año durante dos años consecutivos, así como
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cuadros inflamatorios y degenerativos en el árbol bronquial.
Resfriado común: enfermedad infecciosa aguda del tracto respiratorio
superior causada por más de cien tipos de virus. La infección afecta a
las membranas mucosas de la nariz y de la garganta, y provoca síntomas
como congestión y secreción nasal, dolor de garganta y tos. Estos
síntomas son también típicos de las infecciones respiratorias producidas
por bacterias, y de enfermedades alérgicas como la fiebre del heno y el
asma bronquial; por consiguiente, a veces es difícil diagnosticar con
certeza el resfriado común.
Por lo general sigue un curso leve, sin fiebre, y remite de forma
espontánea en un periodo de siete días. Su importancia médica radica en
las posibles complicaciones que puede originar. A partir de un resfriado
pueden surgir varias enfermedades, como bronquitis, neumonía, sinusitis
y otitis media. Las investigaciones señalan que existen varias cepas de
cada tipo de virus con grados diversos de virulencia. La infección por
una cepa sólo confiere una inmunidad breve para la reinfección por la
misma cepa, y no deja inmunidad frente a otras cepas. El estudio de las
zonas de unión de los anticuerpos sobre la cubierta viral revela un
grado muy elevado de variabilidad antigénica, lo que sugiere que la
producción de una vacuna para protegerse del resfriado común puede ser
imposible.
Antes, se pensaba que el resfriado común se debía a la exposición al
frío, una creencia que sigue al hecho de que con temperaturas bajas la
gente tiende a concentrarse en el interior de las casas o locales, y
aumenta la transmisión del virus de persona a persona. La refrigeración,
que también se suponía que producía resfriados, puede contribuir a la
infección, aunque algunos estudios apuntan a que no tiene una
importancia significativa. También se ha estudiado la influencia del
estrés sobre la susceptibilidad de cada persona a los resfriados y la
gravedad de éstos.
No se conoce ningún tratamiento que cure el resfriado común, ni ningún
fármaco que lo prevenga. Antes se pensaba que algunos antihistamínicos
eran eficaces en la prevención si se administraban al inicio del
resfriado. Sin embargo, la mayoría de los médicos cree que dichos
medicamentos no pueden afectar al curso real del resfriado producido por
virus. El químico y premio Nobel estadounidense Linus Carl Pauling
propuso que la administración de dosis elevadas de vitamina C podían
acortar la duración del resfriado y aliviar sus síntomas, pero diversos
estudios han fracasado al intentar demostrarlo. Hoy en día, las formas
de tratamiento del resfriado común están dirigidas a aliviar los
síntomas y evitar las complicaciones. Se recomienda el reposo en cama de
forma habitual para evitar las complicaciones, incluso cuando el
resfriado no sea por sí mismo incapacitante. Con frecuencia se
administra un antibiótico como medida preventiva, aunque en la mayoría
de los casos no existe ninguna demostración de que sea útil. Según las
estadísticas recientes, el resfriado común es la primera causa de
absentismo laboral y escolar.
Difteria: enfermedad aguda muy infecciosa que afecta principalmente a la
infancia, caracterizada por la formación de falsas membranas en las vías
del conducto respiratorio superior. El agente causal de la enfermedad
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descubierto en 1883 es el bacilo Corynebacterium diphtheriae.
El bacilo diftérico penetra en el organismo a través de la boca o de la
nariz y afecta a las membranas mucosas, donde se multiplica y produce
una toxina muy potente. La toxina lesiona el corazón y el sistema
nervioso central y puede producir la muerte. Cinco días después de la
exposición a la difteria, se forma un exudado blancogrisáceo que afecta
las superficies de la nariz y de la garganta. Este exudado aumenta de
tamaño y espesor convirtiéndose en una falsa membrana grisácea que puede
llegar a obstruir el conducto respiratorio. A veces es necesaria la
cirugía para evitar la asfixia.
Antes del descubrimiento de la antitoxina diftérica en 1894 por el
bacteriólogo francés Pierre Roux y el médico alemán Emil von Behring, la
tasa de mortalidad de la difteria alcanzaba un promedio del 35% y en los
casos de afectación diftérica de la laringe era tan elevada que
alcanzaba un 90%. El uso generalizado de la antitoxina en el tratamiento
ha producido un descenso de la tasa de mortalidad a aproximadamente un
5%. Más eficaz ha sido el desarrollo de las formas inocuas de toxina
diftérica, denominadas toxoides. Estos toxoides, que se administran a
los lactantes durante el primer año de vida como parte de una inyección
mixta, inmunizan al niño contra infecciones graves y han reducido
drásticamente la incidencia de la difteria en la mayor parte del mundo.
La prueba de Schick, que se utiliza para determinar si un individuo es
inmune o no a la difteria, fue desarrollada en 1913 por el pediatra
hungaro−americano Béla Schick.
Gripe: enfermedad infecto−contagiosa aguda del conducto respiratorio que
afecta de manera especial a la tráquea. Un episodio de gripe no
complicada presenta los síntomas de tos seca, dolor de garganta,
taponamiento y secreción nasal abundante e irritación ocular. En los
casos más complejos se añaden escalofríos, fiebre de rápida
instauración, cefalea, dolores musculares y articulares y, en ocasiones,
síntomas digestivos. En el primer caso los síntomas y la fiebre remiten
paulatinamente en el transcurso de pocos días. Sin embargo, cuando el
proceso se acompaña o va seguido de una neumonía viral o bacteriana, la
mortalidad aumenta.
Desde el siglo XVI se han descrito más de 31 pandemias (epidemias de
amplísima extensión). La epidemia más devastadora de la era moderna tuvo
lugar en 1918, y se calcula que provocó la muerte de unos 20 millones de
personas.
Hay tres virus causales denominados A, B y C, que fueron identificados
en 1933, 1940 y 1950 respectivamente; los dos primeros son los causantes
de las epidemias. En 1941 se demostró que es posible controlar esta
enfermedad a través de la administración de vacunas virales. Debido a
las diferencias antigénicas entre los 3 virus de la gripe, la vacunación
no es del todo eficaz porque no se desarrolla inmunidad cruzada; a este
problema se añade otro, consecuencia de la propiedad excepcional de los
virus de la gripe de mutar sus características antigénicas con cierta
periodicidad para eliminar cualquier respuesta inmune por parte del
organismo infectado; por ello la eficacia de la vacunación es sólo
transitoria. La solución a este problema ha sido el desarrollo de
vacunas polivalentes: se combinan las vacunas contra los diferentes
tipos y subtipos de virus, que se modifican en función de las
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transformaciones de éstos. Para cumplir estos propósitos tuvo que
establecerse un sistema de vigilancia a escala mundial capaz de
identificar las nuevas formas virales con rapidez para permitir la
preparación de las vacunas adecuadas. Puesto que vacunar al conjunto de
la población mundial cada vez que los virus de la gripe sufren una
mutación supondría un coste difícil de asumir, la vacunación se reserva
a la población susceptible de padecer otras enfermedades de manera
simultánea (ancianos, personas con problemas respiratorios).
Las variantes antigénicas del virus de la gripe aparecen en ciclos: por
ejemplo la variante que apareció en 1978−1979 era idéntica al virus más
extendido a principios de la década de los años cincuenta y sesenta.
Ciertas evidencias que hacen pensar que una misma forma de virus puede
provocar epidemias que reaparecen cada 60 o 70 años. Esta teoría permite
frenar mediante campañas masivas de vacunación, determinadas epidemias
en el momento en que aparecen los primeros casos.
El fármaco hidrocloruro de amantadina, que se administra por vía oral,
es eficaz en la prevención, e incluso en el tratamiento de la gripe
producida por el tipo A de virus. Se utiliza como tratamiento
beneficioso en los pacientes de riesgo. Sin embargo la vacunación es
considerada como el método más eficaz para combatir la enfermedad.
Pleuresía: inflamación de la membrana que tapiza el interior de la
cavidad torácica (dentro de la cual están los pulmones), denominada
pleura. La mayor parte de los casos se producen por una infección, en
muchos casos una neumonía del pulmón subyacente. Algunos son producidos
por infecciones virales, o por otros procesos como la tuberculosis, el
lupus eritematoso sistémico, la fiebre reumática, la insuficiencia
renal, o ciertos cánceres de la cavidad torácica. La pleuritis puede
aparecer tras un tromboembolismo pulmonar o coincidir con el desarrollo
de un derrame pleural (acumulación de líquido en el espacio pleural
situado entre la pared torácica y el pulmón). El síntoma más
característico es el dolor en el costado, acentuado por la tos y la
respiración. El paciente realiza una respiración superficial; si se
acumula gran cantidad de líquido, puede disminuir el dolor, pero la
compresión del pulmón por el líquido puede producir disnea (falta de
aire). En la exploración, el médico percibe con el fonendoscopio el
sonido crepitante producido por el roce de las pleuras. El tratamiento
de la pleuritis va dirigido a la causa que la produce. El dolor se
controla con analgésicos.
Neumonía: término aplicado a cualquiera de las cerca de 50 enfermedades
inflamatorias diferentes de los pulmones, caracterizadas por la
formación de un exudado fibrinoso en los pulmones. La neumonía puede
estar causada por bacterias, virus, rickettsias, micoplasma, hongos,
protozoos, o por la aspiración del vómito.
Neumonía bacteriana: antes de la introducción de los antibióticos, la
causa más frecuente de muerte en adultos era la neumonía lobar,
infección aguda causada por el neumococo, una bacteria conocida con el
nombre de Streptococcus pneumoniae. La neumonía lobar por neumococo
suele producirse en invierno, después de una infección viral aguda del
tracto respiratorio superior. Los síntomas comienzan con un escalofrío
intenso, por lo general único, seguido de fiebre de unos 40 °C, dolor
torácico con la respiración, tos, y esputo sanguinolento. El neumococo
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suele afectar a un lóbulo completo o a una parte de un lóbulo pulmonar;
en la neumonía doble el microorganismo afecta a ambos pulmones.
El tratamiento precoz con penicilina cura la neumonía neumocócica en
unos pocos días. En 1977 se autorizó una vacuna que proporcionaba
inmunidad contra las formas más virulentas de neumococo. En la
actualidad se administra sobre todo a personas con edad superior a los
cincuenta años o a quienes padecen una enfermedad cardiaca, pulmonar o
hepática crónica.
La mayor parte de las otras neumonías bacterianas son bronconeumonías,
se diferencian de la neumonía lobar en que afectan a las regiones
pulmonares próximas a los bronquiolos (conductos bronquiales pequeños).
Los neumococos producen a veces bronconeumonías, así como
microorganismos como Klebsiella pneumoniae, Haemophilus influenzae, o
varias cepas de estafilococos y estreptococos. El inicio de una
bronconeumonía es más lento que el de la neumonía lobar, y la fiebre no
se eleva tanto. En 1976 los científicos identificaron otra forma más de
neumonía bacteriana denominada enfermedad del legionario, causada por
Legionella pneumophila. La mayor parte de las neumonías bacterianas se
tratan de forma eficaz con antibióticos.
Enfisema, enfermedad respiratoria producida por la pérdida de
elasticidad del tejido pulmonar. Constituye una de las dos
manifestaciones clínicas de la enfermedad pulmonar obstructiva crónica
(EPOC, la otra es la bronquitis crónica); cuadro crónico desarrollado de
forma progresiva por los fumadores. Sus principales síntomas son disnea
(dificultad respiratoria), tos y sibilancias (ruidos al respirar). La
disnea es progresiva, llegando a ser incapacitante, y la enfermedad
acaba produciendo la muerte. La base patológica se encuentra en la
pérdida de elasticidad del tejido pulmonar y bronquial por degeneración
progresiva; otros factores patogénicos son el espasmo bronquial, las
infecciones de repetición y la irritación de la mucosa bronquial por
agentes externos. Las bronquitis agudas de repetición y el asma también
son factores agravantes. Dada su incidencia, morbilidad y mortalidad es
uno de los mayores problemas de la salud pública actual.
La pérdida progresiva de elasticidad hace disminuir el diámetro de los
bronquios y bronquiolos de entrada y salida a los pulmones, dificultando
así la salida de aire y quedando éste retenido. La pérdida de
elasticidad también afecta al tejido pulmonar; aumenta de forma
progresiva la dilatación de los alvéolos y sacos alveolares , lo que
favorece la retención de aire. Esta retención creciente produce una
disminución del volumen eficaz del aire inspirado y espirado. Los
pulmones aumentan de tamaño y se acaba produciendo el característico
"tórax en barril". Las alteraciones del árbol bronquial desencadenan
síntomas similares a los del resfriado común o a los del asma. Los
pulmones llegan a ser insuficientes para proporcionar a la sangre el
oxígeno necesario para los tejidos corporales; para compensarlo el
corazón aumenta su frecuencia y fuerza su ritmo de trabajo. El exceso de
dióxido de carbono en la sangre confiere un color azulado (bronquitis) o
rosáceo (enfisema) a la piel del paciente.
El deterioro pulmonar del enfisema es permanente e irreversible, pero se
pueden tratar sus síntomas y conseguir un cierto aumento de la capacidad
respiratoria. La abstención absoluta de fumar es esencial, y el cambio
de trabajo o residencia son necesarios si la contaminación atmosférica
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agrava la situación. Deben indicarse broncodilatadores, fisioterapia
respiratoria y antibióticos profilácticos. La terapia suele tener éxito
cuando se inicia en las etapas iniciales de la enfermedad.
La palabra enfisema también se utiliza para describir la infiltración de
aire en el tejido conectivo y en los intersticios de las células
pulmonares.
Tuberculosis: enfermedad infecciosa aguda o crónica producida por el
bacilo Mycobacterium tuberculosis, que puede afectar a cualquier tejido
del organismo pero que se suele localizar en los pulmones. El nombre de
tuberculosis deriva de la formación de unas estructuras celulares
características denominadas tuberculomas, donde los bacilos quedan
encerrados. La enfermedad no suele aparecer en animales en su hábitat
natural pero si puede afectar al ganado vacuno, porcino y avícola.
La radiografía simple de tórax es un método de exploración selectiva de
la población para evidenciar la tuberculosis pulmonar en fases
iniciales. Aunque la radiografía suele demostrar la presencia de una
lesión pulmonar, la confirmación de su etiología requiere otras pruebas.
La prueba de la tuberculina consiste en inyectar en la piel una proteína
obtenida de cultivos de bacilos tuberculosos. Una reacción cutánea
positiva indica la presencia de tuberculosis, bien activa o inactiva. El
diagnóstico de enfermedad activa se realiza mediante el aislamiento de
bacilos tuberculosos en el esputo.
En las fases tempranas no suelen existir síntomas. Los síntomas comunes
a todas las formas de tuberculosis en fase avanzada incluyen fiebre,
fatiga, sudoración nocturna, pérdida de apetito y pérdida de peso. En la
tuberculosis pulmonar estos síntomas se acompañan de trastornos
respiratorios como tos, dolor torácico y flemas sanguinolentas. Con
frecuencia es necesaria la hospitalización durante la primera fase del
tratamiento pero una vez que la enfermedad está bajo control, el
paciente puede volver a su actividad normal. El tratamiento completo
dura entre seis meses y dos años.
Radiografía de un enfermo de tuberculosis
En esta radiografía la calcificación del tejido del pulmón, consecuencia
de una tuberculosis pulmonar, aparece como manchas amarillas en la zona
torácica. Cuando se inhala el bacilo Mycobacterium tuberculosis
procedente de un esputo (flema expectorada) contaminado, se forman en
los pulmones unas lesiones nodulares denominadas tubérculos que se
propagan hacia los ganglios linfáticos más cercanos. Una cuarta parte de
la población está infectada por el bacilo que produce la tuberculosis,
pero la mayoría de la gente no demuestra signos de la enfermedad
mientras su sistema inmunológico consiga que se mantenga localizada. En
muy pocos casos se convierte en activa, e incluso en menos alcanza una
fase pulmonar mortal caracterizada por una dificultad respiratoria
extrema.
¿Por qué nos ahogamos?
Muerte por sofocación debida a la presencia de agua en el sistema
respiratorio. La mayoría de las muertes por ahogamiento pueden ser
evitadas. Más de la mitad de los ahogamientos en las piscinas (albercas)
11
los sufren niños sin vigilancia. Una tercera parte de los ahogados en el
mar son nadadores experimentados que se confían en exceso y se alejan
demasiado de la costa. La mayoría de los ahogamientos de marineros se
producen por no cumplir las normas básicas de seguridad, como usar
chaleco salvavidas.
La reanimación mediante respiración artificial, si se realiza
inmediatamente, puede evitar la muerte de una persona con los pulmones
llenos de agua. Antes de comenzar, hay que vaciar de agua la vía
respiratoria y hacerla permeable para la entrada de aire. Como los
tejidos necesitan oxígeno de forma continua, pocos minutos de sofocación
pueden producir daños cerebrales o cardiacos. Tan sólo 4 minutos de
anoxia (falta de oxígeno) producen la muerte cerebral. La excepción se
produce en algunos enfermos sumergidos en agua fría, que han sobrevivido
sin daño cerebral a inmersiones de hasta media hora. Este fenómeno,
llamado reflejo de zambullida, se observa en los mamíferos marinos. Se
activa cuando la cara se sumerge en agua a menos de 21° C: los procesos
metabólicos orgánicos se ralentizan de modo que toda la sangre oxigenada
se envía al corazón y al cerebro. Una vez reanimado el paciente hay que
tratar las alteraciones metabólicas producidas por el ahogamiento. El
agua dulce penetra en el torrente sanguíneo desde los pulmones (por
efecto osmótico), diluyendo la sangre y produciendo graves alteraciones
electrolíticas. En los ahogamientos en agua salada, el agua sale desde
la sangre a los pulmones y se produce un intercambio electrolítico entre
el agua de mar y la sangre, interfiriendo gravemente con el equilibrio
del medio interno.
La asfixia
Pérdida de conciencia o muerte producida por un fallo en el proceso de
oxigenación de la sangre en los pulmones. La causa de este fracaso puede
ser un obstáculo en la llegada de aire a los pulmones como ocurre en el
ahorcamiento, la sofocación, los traumatismos torácicos, o una parálisis
de los centros nerviosos que controlan la respiración, ya sea por aporte
inadecuado de oxígeno o por fracaso del sistema respiratorio. La mayoría
de las situaciones de asfixia pueden resolverse con la aplicación precoz
de la respiración artificial, que puede salvar la vida de la víctima. En
la asfixia, el aire no puede entrar en los pulmones y el oxígeno no
llega a la sangre circulante. Entre las causas de asfixia se encuentran
el ahogamiento, el envenenamiento por gases, la sobredosis de
narcóticos, la electrocución, la obstrucción de la vía aérea por cuerpos
extraños y la estrangulación. Para evitar un daño cerebral irreparable
al detenerse la oxigenación tisular, se debe instaurar inmediatamente
algún tipo de respiración artificial. La mayoría de las personas mueren
tras 4 o 6 minutos de parada respiratoria si no se les ventila de forma
artificial.
Se han diseñado muchas formas de respiración artificial. La más práctica
para la reanimación de urgencia es el procedimiento boca a boca: el
reanimador sopla aire a presión en la boca de la víctima para llenarle
los pulmones. Antes de ello, debe retirarse cualquier cuerpo extraño que
se encuentre en la vía aérea. La cabeza de la víctima debe ser inclinada
hacia atrás para evitar que la caída de la lengua obstruya la laringe;
para ello se tira hacia arriba de la barbilla con una mano mientras con
la otra se empuja hacia atrás la frente. El reanimador obtura los
12
orificios nasales pinzándolos con los dedos, inspira profundamente,
aplica su boca a la de la víctima, y sopla con fuerza hasta ver llenarse
el tórax; después retira su boca y comprueba cómo la víctima exhala el
aire. Este proceso se repite 12 veces por minuto en un adulto y 20 veces
por minuto en un niño.
Si la vía aérea no está despejada, debe comprobarse la posición de la
cabeza de la víctima. Si todavía no se consigue permeabilidad se rota el
cuerpo hacia la posición de decúbito lateral y se golpea entre los
omóplatos para desatascar los bronquios. Después se vuelve a la
respiración boca a boca. Si todavía no se consigue, se realiza la
maniobra de Heimlich ("abrazo del oso") con la víctima en decúbito.
Una vez iniciada, la respiración artificial no debe suspenderse hasta
que el enfermo empiece a respirar por sí solo o un médico diagnostique
la muerte del paciente. Cuando empieza a respirar espontáneamente no
debe ser desatendido: puede detenerse de nuevo la respiración de forma
súbita o presentarse irregularidades respiratorias. En casos de
ahogamiento siempre hay que intentar la respiración artificial, incluso
aunque el paciente haya presentado signos de muerte durante varios
minutos. Se han descrito varios casos de pacientes sumergidos durante
más de media hora, cianóticos y sin posibilidades de reanimación, que
respondieron a los primeros intentos del socorrista. Una respuesta
refleja, el llamado "reflejo de zambullida de los mamíferos"; es la
explicación.
En los últimos años se ha desarrollado una técnica para tratar a los
pacientes con vía aérea obstruida por un cuerpo extraño. Inventada por
el médico estadounidense Henry Jay Heimlich, se llama maniobra de
Heimlich o abrazo de oso, y consiste en la aplicación súbita de una
presión sobre el abdomen de la víctima. El aumento de presión abdominal
comprime el diafragma, éste a los pulmones, que expulsan aire a alta
velocidad y presión, despejando la vía aérea.
La maniobra se realiza situándose tras el paciente, rodeando su cintura
con los brazos y entrelazando las manos, situando éstas entre el ombligo
y el reborde torácico, y presionando fuerte y de forma brusca hacia
atrás y arriba. Si la víctima está en posición horizontal, se presiona
sobre el abdomen con el "talón" de una mano. Debe evitarse presionar
sobre las costillas, pues se pueden romper, sobre todo en niños y
ancianos.
El hipo
Contracción involuntaria y paroxística del diafragma que se acompaña de
una contracción de la laringe y de un cierre de la glotis que evitan la
inspiración de aire. El hipo leve, por lo general, se inicia de forma
espontánea, dura sólo unos cuantos minutos y se debe a pequeñas
alteraciones del estómago, desapareciendo por sí solo sin tratamiento.
En ocasiones el hipo tiene un origen psicógeno.
Apnea
Interrupción de la respiración. Pueden producirse periodos de apnea, en
los que cesa la respiración durante unos segundos durante el sueño.
Cuando se alternan periodos de apnea con periodos de respiración rápida
y profunda (hiperapnea), se habla de respiración de Cheyne−Stokes; puede
producirse por una caída de oxígeno, por acumulación de ácido en la
13
sangre, por aumento de la presión en el tronco cerebral, o por fallo
cardiaco. La apnea puede asociarse a procesos tan nefastos como las
alteraciones del ritmo cardiaco, la hipertensión arterial o la pérdida
de la fuerza contráctil del músculo cardiaco. También se ha asociado a
algunos casos de muerte súbita del lactante.
La apnea del sueño puede deberse a la obstrucción de la vía aérea (apnea
obstructiva del sueño), a alteraciones en la región del cerebro que
controla la respiración (apnea central del sueño), o a ambos procesos
(apnea mixta del sueño). La obesidad puede ser un factor coadyuvante;
los pacientes que padecen apnea del sueño mejoran con la pérdida de
peso; también deben evitar los fármacos hipnóticos o sedantes. Algunos
investigadores han localizado la causa del proceso en una lesión del
área cerebral implicada en el control respiratorio.
Adenoides
Tejido linfoide situado en el fondo de la garganta que suele ir
desapareciendo en la adolescencia. Sin embargo, las extensiones de este
tejido son bastante frecuentes en la infancia y pueden interferir en la
respiración. Los síntomas de las vegetaciones adenoideas son una voz
nasal, una respiración persistente a través de la boca, ronquidos y un
sueño intranquilo. Antes, durante la niñez, se extirpaba este tejido en
la creencia de que la inflamación del adenoides originaba infecciones
recurrentes y resfriados comunes. En la actualidad, la medicina ha
reconocido que este estado suele ser benigno y, en consecuencia, se han
reducido el número de intervenciones quirúrgicas.
Primeros auxilios
Medidas terapéuticas urgentes que se aplican a las víctimas de
accidentes o enfermedades repentinas hasta disponer de tratamiento
especializado. El propósito de los primeros auxilios es aliviar el dolor
y la ansiedad del herido o enfermo y evitar el agravamiento de su
estado. En casos extremos estas primeras medidas son necesarias para
evitar la muerte hasta que se consigue asistencia médica.
Los primeros auxilios varían según las necesidades de la víctima y según
los conocimientos del socorrista. Saber lo que no se debe hacer es tan
importante como saber qué hacer, porque una medida terapéutica mal
aplicada puede producir complicaciones graves. Por ejemplo, en una
apendicitis aguda un laxante suave puede poner en peligro la vida del
paciente.
En todos los pacientes, sea cual sea su lesión, deben aplicarse una
serie de normas generales. Siempre hay que evitar el pánico y la
precipitación. A no ser que la colocación de la víctima lo exponga a
lesiones adicionales, deben evitarse los cambios de posición hasta que
se determine la naturaleza del proceso. Un socorrista entrenado ha de
examinar al accidentado para valorar las heridas, quemaduras y
fracturas. Se tranquiliza a la víctima explicándole que ya ha sido
solicitada ayuda médica. La cabeza debe mantenerse al mismo nivel que el
tronco excepto cuando exista dificultad respiratoria. En ausencia de
lesiones craneales o cervicales se pueden elevar ligeramente los hombros
y la cabeza para mayor comodidad. Si se producen náuseas o vómitos debe
girarse la cabeza hacia un lado para evitar aspiraciones. Nunca se deben
administrar alimentos o bebidas (si el paciente va a requerir cirugía
14
hay que esperar hasta que se vacíe el estómago), y mucho menos en el
paciente inconsciente. La primera actuación, más inmediata, debe ser
procurar al paciente una respiración aceptable: conseguir la
permeabilidad de la vía aérea para evitar la asfixia, extrayendo los
cuerpos extraños −sólidos o líquidos− y retirando la lengua caída hacia
atrás. Si el paciente no respira por sí sólo habrá que ventilarlo desde
el exterior mediante respiración boca a boca hasta disponer de un
dispositivo mecánico.
Cualesquiera que sean las lesiones, el segundo aspecto a corregir es el
referente al sistema circulatorio, para evitar el shock. Se deben
valorar la frecuencia cardiaca y la tensión arterial. Una valoración
inicial se obtiene mediante el pulso: permite valorar la frecuencia y
ritmo cardiaco, y su "fortaleza" o "pulso lleno" nos indican una
adecuada tensión arterial. El shock supone la depresión de muchas
funciones orgánicas debido al defecto de perfusión de sangre (por
insuficiente tensión arterial). Los signos característicos del shock son
la piel fría y húmeda, los labios cianóticos (azulados), la taquicardia
y la hipotensión arterial (pulso débil y rápido), la respiración
superficial y las náuseas. Estos síntomas no son inmediatos; el shock
puede desarrollarse varias horas después del accidente. Para evitarlo
debe mantenerse abrigado al paciente e iniciar lo antes posible la
perfusión de líquidos y electrolitos por vía intravenosa. Está prohibido
administrar fármacos estimulantes y alcohol.
Las urgencias que requieren primeros auxilios con más frecuencia son los
accidentes en los que se produce asfixia, parada e infarto cardiacos,
sangrado grave, envenenamiento, quemaduras, golpe de calor e insolación,
desvanecimiento, coma, esguinces, fracturas y mordeduras de animales.
Tabaco
El tabaco contiene muchos compuestos químicos tóxicos para el organismo,
sobre todo para el aparato respiratorio. Ente ellos destacan:
v Alquitrán: se deposita en las vías respiratorias y pueden provocar
cáncer de boca, garganta, laringe y pulmones.
v Nicotina: cuyos efectos se manifiestan sobre el corazón, los vasos
sanguíneos y el sistema nervioso.
v Monóxido de carbono: se fija a la hemoglobina e impide el transporte
normal de oxígeno.
v Compuestos irritantes: como la acroleína que destruye los cilios del
epitelio respiratorio y daña las paredes alveolares. Originan bronquitis
y enfisema pulmonar.
Desarrollo y propagación del cáncer
El cáncer de pulmón se inicia cuando las células epiteliales que
recubren el tracto respiratorio empiezan a reproducirse de forma
descontrolada. Estas células invaden el tejido que las rodea formando
una masa denominada tumor o carcinoma. Las células cancerosas pueden
invadir los vasos sanguíneos y linfáticos, y ser transportadas a través
del organismo hasta que alcanzan una zona por la que no pueden
progresar. En este punto se asientan y forman un nuevo tumor. Las
metástasis, la propagación del cáncer desde su localización original a
otras partes del organismo, es la característica más destructiva de la
enfermedad. El humo del tabaco, por ejemplo, contiene muchos productos
15
químicos iniciadores y promotores. La actuación del tabaco como promotor
es tal, que si se elimina el hábito de fumar, el riesgo de cáncer de
pulmón disminuye de forma rápida. Los pulmones tienen unos diminutos
sacos llamados alveolos, donde el dióxido de carbono que procede del
organismo se intercambia por oxígeno procedente del aire. Varias
enfermedades que afectan a los pulmones destruyen directamente los
alveolos, caso del enfisema, o bien dañan su capacidad para intercambiar
gases. Esta fotografía muestra los efectos del enfisema (provocado por
el hábito de fumar) sobre el tejido pulmonar.
Personajes que aportaron descubrimientos sobre la respiración:
Black, Joseph (1728−1799), químico británico, conocido por su detallada
descripción del aislamiento y actividad química del dióxido de carbono.
Nació en Burdeos, Francia, estudió en las universidades de Glasgow y
Edimburgo, en Escocia. Fue profesor de química, medicina y anatomía en
la Universidad de Glasgow desde 1756 a 1766; a partir de ahí fue
profesor de química en la Universidad de Edimburgo. Hacia 1761, Black
introdujo el concepto de calor latente, y tres años más tarde midió el
calor latente de vaporización.
Warburg, Otto Heinrich (1883−1970), bioquímico, fisiólogo y premio Nobel
alemán que realizó trascendentes investigaciones sobre el proceso de
oxidación en las células, en particular en las del cáncer. Warburg nació
en Friburgo y estudió en las universidades de Berlín y Heidelberg. Se
convirtió en director del Instituto de Fisiología Celular Max Planck de
Berlín en 1931.
Estudió la naturaleza y acción de los enzimas implicados en la
respiración y la fermentación. En 1923 desarrolló con éxito un método
para medir la cantidad de oxígeno absorbido por el tejido vivo al
respirar, que tuvo gran importancia en posteriores investigaciones sobre
los procesos del metabolismo en tejidos cancerosos. En 1931 recibió el
Premio Nobel de Fisiología y Medicina.
Marcello Malpighi: fisiólogo italiano cuyos descubrimientos sobre
anatomía microscópica desterraron antiguas creencias médicas y abrieron
el camino a la fisiología y la histología modernas.
Realizó su descubrimiento más importante al describir la red de
capilares pulmonares que conectan las venas con las arterias,
completando así el ciclo circulatorio postulado por el médico inglés
William Harvey. Hasta ese momento había prevalecido la antigua creencia
según la cual la sangre se transformaba en carne en la periferia del
cuerpo.
Entre otros descubrimientos de Malpighi figuran sus observaciones sobre
los componentes microscópicos del hígado, el cerebro, los riñones, el
bazo y los huesos, así como sobre las realizadas sobre la capa interior
de la piel, a la que se dió su nombre. Fue el primero en descubrir los
glóbulos rojos de la sangre y en demostrar que eran ellos quienes daban
a ésta su color.
LA FOTOSINTESIS
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La Fotosíntesis es, en la práctica, el único mecanismo del que dispone el mundo viviente para la producción
de energía utilizable. Las materias primas en este caso son: anergía luminosa, dióxido de Carbono (CO2 ),
mientras que los productos finales son el oxígeno y los hidratos de carbono o glúcidos, ambos necesarios para
la vida. ]
La fotosíntesis se puede definir como un proceso de transferencia de energía propio de las plantas superiores,
algas, y algunas bacterias. Consiste en la asimilación de energía luminosa y su conversión en energía química,
la cual se utiliza en la formación de compuestos orgánicos (carbohidratos).
Los organismos capaces de realizar la fotosíntesis producen alimentos, cuya energía química es la base de las
reacciones metábolicas que sustentan el ciclo vital.
*Fase Luminosa
La energía luminosa que absorbe la clorofila se transmite a los electrones externos de la molécula, los cuales
escapan de la misma y producen una especie de corriente eléctrica en el interior del cloroplasto.
Luego el electrón suministra energía suficiente para enlazar tres moléculas de ADP (adenosín difosfato) con
fósforo (P) intervenido cada proceso por una visita al aceptor de vitamina K y al aceptor hierro (Fe).
El recorrido de un electrón termina donde inicia −en la hoja− desactivando la clorofila.
*Fase Oscura o ciclo de Calvin
Luego de la fase luminosa comienza el segundo ciclo: la fase oscura.
Consiste en la transformación de dióxido de carbono en glucosa y otros carbohidratos, utilizando para ello la
enegía química de los productos de la fosforilación.
Se le llama fase oscura porque no importa que el sol esté irradiando luz, la planta no la utiliza de todos modos.
¿Qué es la clorofila?
Esta es una sustancia proteica de composición semejante a la hemoglobina sanguínea, que presta el color
verde en ls plantas, y se forma bajo la influencia de la luz solar, por fotosíntesis.
Interviene descomponiendo el ácido carbónico bajo la influencia de la luz y ocasionando la formación de
hidratos de carbono, principalmente el almidón.
Es en realidad una mezcla de dos pigmentos verdes y dos amarillos, cuya acción, conjugada permite a la
planta aprovechar energía derivada de la luz.
La clorofila no se forma cuando la planta no recibe la luz.
El cloroplasto
Orgánulo ovoide de color verde que poseen las células de las plantas autótrofas y que contiene el pigmento
llamado clorofila*. Su función es realizar la fotosíntesis*. Está formado por dos membranas, una externa lisa
y otra interna con unos pliegues laminares o tilacoides. En el interior se encuentra el estroma, un líquido rico
en enzimas.
La hoja
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Órgano de las plantas briofitas, pteridofitas y fanerógamas, generalmente plano y simétrico, que crece en los
extremos de las ramas o en los tallos y que realiza principalmente las funciones de transpiración y
fotosíntesis*.
La raíz
Parte de los vegetales que crece en sentido contrario al tallo y sirve a la planta para absorber los alimentos que
le son necesarios.
EXPERIMENTO PARA DEMOSTRAR LA FOTOSINTESIS
Materiales:
− Una botella de refresco o soda amarga, preferiblemente de un litro.
− Masilla.
− Una manguerita transparente de ¾ metro de longitud.
− Recipiente plástico transparente con su tapa.
− Hojas de una mata (usamos mata de mango).
− Agua.
− Bombilla eléctrica.
Procedimiento:
Lavamos cuidadosamente las hojas de mango para quitarles polvo y la introducimos en el recipiente plástico,
lo llenamos con agua y lo tapamos.
Luego, abrimos un orificio en la tapa donde quepa la manguerita la introducimos y llenamos con masilla los
espacios vacíos.
Abrimos la soda rápidamente para que no se salga el carbono e introducimos el otro extremo de la manguera y
rellenamos con masilla los espacios vacíos.
Por último, tomamos la bombilla y la ponemos fijamente hacia la planta. En unos 6 ó 7 minutos la planta
despedirá burbujas, siendo esto la liberación de oxígeno hacia la atmósfera, o sea la fase culminante de la fase
luminosa, lo que quiere decir que se ha cumplido la Fotosíntesis.
Importancia del la Fotosíntesis con el medio ambiente
Talvez hoy día, en un mundo tan desarrollado, que tiene tanta contaminación, el aporte más importante de las
plantas (en este caso de la función de Fotosíntesis) es sin duda la purificación del aire en la culminación del
proceso, ya que en él, la planta despide oxígeno hacia la atmósfera limpiando un poco toda la contaminación
ambiental de humo, tóxicos, etc.
Se resume en la siguiente ecuación:
6H2O + 6CO2 ATP àC6H12O6 + 602
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Sin embargo, como grupo, nos quedó una pequeña incógnita:
¿Por qué si las plantas purifican el aire entonces hay tanta contaminación?
Nuestra única respuesta es que no se equilibra la tala de árboles con el incremento del humo que despiden los
automóviles, por ejemplo. Las grandes ciudades son las más contaminadas porque se han eliminado todas las
plantas precisamente para construir edificaciones que están estrangulando nuestro ambiente. Como
ciudadanos y personas que vivimos en un mismo mundo debemos tomar conciencia sobre esto.
Introducción:
Para entender cuales son los mecanismos de control o regulación de la actividad enzimática, debemos primero
conocer el concepto de enzima. Las enzimas son proteínas globulares compuestas por polímeros de
aminoácidos, que regulan actuando como catalizadores en la mayor parte de las reacciones metabólicas de los
seres vivos. Con su acción, regulan la velocidad de muchas reacciones químicas implicadas en este proceso.
Según sea su composición molecular, se distinguen dos tipos de enzimas: uno estrictamente proteico y otro
constituido por la unión, mas o menos fuerte, de una molecula proteica o apoenzima y de una parte no
proteica o cofactor; este tipo recibe el nombre de holoenzima. Las enzimas se requieren en pequeñas
cantidades, ya que estas son solo un soporte a la reacción y no participan en ella, por lo tanto, no se consumen
en la reacción, para eso existen los mecanismos de control de la actividad enzimática.
Desarrollo:
− Mecanismos de control de la actividad enzimática:
· La temperatura: Si se suministra a una reacción enzimática energía en forma de calor, al ser captada por las
moléculas es transformada en energía cinética. Ello favorece la movilidad de estas moléculas y por tanto el
numero de encuentros se incrementa. Si la temperatura es excesiva, la enzima, cuya estructura es proteínica,
se desnaturaliza perdiendo totalmente sus propiedades, de forma que la actividad enzimática cesa.
· pH: Todas las enzimas tienen dos valores limite de pH entre los cuales son efectivas. Traspasados estos
valores, la enzima se desnaturaliza y deja de actuar. Entre estos dos valores extremos se sitúa un pH en el cual
ña enzima alcanza una efectividad máxima: Es el llamado pH óptimo. Este es independiente del punto
isoeléctrico de la molecula enzimática, es decir, cuando ésta no tiene carga global, ya que hay tantos radicales
ácidos como básicos. El pH óptimo está condicionado por el tipo de enzima y de sustrato, debido a que el pH
influye en el grado de ionización de los radicales del sustrato.
· Concentración del sustrato: En toda reacción enzimática, si se incrementa la concentración del sustrato se
produce un aumento de la velocidad de formación del producto, tendete a restablecer el equilibrio químico
entre la concentración del sustrato y la del producto. En este proceso la enzima no varía. Se puede explicar
considerando que, al abundar mas las moléculas del sustrato, son mas probables los encuentros o choques
entre estas moléculas y la enzima. Si la concentración del sustrato es excesiva, la velocidad de reacción no
aumentará, debido a que todas las enzimas están en forma de complejo (E−S). En ciertos casos se producirá
un tipo se inhibición enzimática en la que dos sustratos se unen a la vez a la enzima, inutilizándola.
· Activadores: Algunos iones favorecen la unión de la enzima con el sustrato; por ejemplo, la enzima
fosforilasa, que regula la formación de ATP a partir de ADP y un grupo fosfato(H3PO4) y que se suele
representar como Pi(Fosfato orgánico), se ve activada por la presencia de iones magnesio Mg+ 2.
· Inhibidores: Hay inhibición cuando disminuye la actividad y la eficacia de una enzima. Las sustancias
distintas del sustrato que tienen este efecto se denominan inhibidores (I). La inhibición irreversible o
envenenamiento de la enzima tiene lugar cuando el inhibidor se fija permanentemente al centro activo
19
inutilizándolo al alterar su estructura. La inhibición reversible tiene lugar cuando no se inutiliza el centro
activo, sino que solo se impide su normal funcionamiento.
LOS ENZIMAS
Excepto algunos tipos de ácidos ribonucleicos el resto de los enzimas son proteínas. Ejercen su acción
biológica uniéndose selectivamente a determinadas moléculas denominadas sustratos; la característica
peculiar que diferencia a los enzimas del resto de las proteínas es que inducen modificaciones químicas en los
sustratos a los que se unen, ya sea por ruptura, formación o redistribución de sus enlaces covalentes, ya por
introducción o pérdida de algún grupo funcional. El resultado de esta unión enzima−sustrato es que el sustrato
(S) se transforma en otra molécula llamada producto (P), mientras el correspondiente enzima actúa como
catalizador de la reacción de transformación S à P. Es decir, los enzimas son biocatalizadores de los millares
de reacciones químicas que, en conjunto, constituyen el metabolismo; intervienen a concentraciones muy
bajas y aceleran las reacciones en las que participan, sin sufrir por ello modificación alguna. Los enzimas, y
en general todos los catalizadores, son sustancias que aceleran las reacciones químicas, pero no determinan si
una reacción es espontánea o no, ni el sentido en el que transcurre. Los criterios que deciden si las reacciones
químicas son reversibles o irreversibles y. Por tanto, espontáneas (todos los procesos irreversibles son
espontáneos) son de tipo termodinámico.
CATÁLISIS ENZIMÁTICA Las reacciones químicas se pueden describir como superficies energéticas en las
cales las moléculas de los sustratos y de los productos se encuentran alojadas en el fondo de profundos pozos.
Para que una molécula de sustrato se transforme en producto, sus átomos deben trasladarse a través de las
superficies energéticas desde un pozo al otro. En primer lugar, los átomos de la molécula de sustrato deben
abandonar su pozo y alcanzar una cresta, para lo cual necesitan ganar energía, que luego han de ceder cuando
vuelven a caer en otro pozo estable (el del producto). El punto más elevado de esta trayectoria no es más que
un instante efímero del viaje que conduce desde el sustrato hasta el producto, y corresponde al estado de
transición o estado activado. Este es un estado inestable y altamente energético, en el que los enlaces de la
molécula de sustrato en parte se mantienen y en parte están rotos. La energía que necesita adquirir la molécula
de sustrato para alcanzar el estado de transición constituye la energía de activación de la reacción, una barrera
energética que deben superar todas las moléculas de los sustratos para que transcurra la reacción y tenga lugar
su transformación en productos. Cuanto más alta sea la energía de activación, mayor será la barrera que han
de franquear las moléculas de los sustratos, y más difícil será alcanzar el estado de transición, por lo que la
velocidad de la reacción S à P será más lenta. Los enzimas, y en general todos los catalizadores, aceleran las
reacciones químicas disminuyendo la energía libre de activación.
ESPECIFICIDAD DE LOS ENZIMAS: MECANISMO DE ACCIÓN ENZIMÁTICA Por lo general, son
altamente específicos para las reacciones que catalizan, es decir, cada enzima posee en su superficie una zona
activa denominada centro catalítico, a la cual se adapta perfectamente la molécula del sustrato. Por eso la
unión del enzima con su sustrato se dice que sigue el modelo de llave−cerradura: cada enzima (cerradura) sólo
puede unirse (abrirse) con su correspondiente sustrato (llave). Aunque en realidad el centro activo del enzima
no es tan rígido como una cerradura, más bien se parece a un guante que adopta la forma de la mano después
de ponerlo; es decir, según el modelo del acoplamiento inducido, es el propio sustrato el que induce el cambio
conformacional específico del centro activo del enzima, el cual sólo adopta la forma complementaria a la del
sustrato después de haberse unido a él. El centro catalítico de cada enzima es muy pequeño en comparación
con el tamaño del enzima y está formado por secuencias determinadas de aminoácidos, de tal forma que sus
cadenas laterales aportan grupos funcionales activos capaces de crear las condiciones físico−químicas óptimas
para que la molécula del sustrato se transforme en el correspondiente producto.
COFACTORES: COENZIMAS Y VITAMINAS Algunos enzimas están constituidos únicamente por
20
aminoácidos; sin embargo, otros, llamados holoenzimas, carecen en su centro activo de los componentes
químicos apropiados para la actividad que deben realizar, por lo que necesitan de la ayuda de determinadas
sustancias no proteicas, denominadas cofactores, que, fijadas en su superficie mediante enlaces covalentes o
débiles, aportan los grupos y funciones químicas de los que carece el enzima. En estos casos, la fracción
proteica del holoenzima se denomina apoenzima y la fracción no proteica es el cofactor. A veces el cofactor
es un complejo orgánico o metaloorgánico unido mediante enlaces débiles al apoenzima, que se denomina
coenzima, como el NAD+ y el FAD.
1. Vitaminas
Las vitaminas son sustancias orgánicas de naturaleza y composición variable que se caracterizan por ser
indispensables para el normal funcionamiento del metabolismo, pero que para determinados organismos
resultan imposibles de sintetizar y deben, por tanto, ingerirlas generalmente en pequeñas cantidades. El
concepto de vitamina es similar al de aminoácido esencial o ácido graso esencial; en ambos casos debemos
ingerirlos con la dieta, pero las vitaminas se requieren en cantidades mínimas mientras que los ácidos grasos y
los aminoácidos esenciales se requieren en mayores cantidades. La clasificación de las vitaminas se hace en
función de su solubilidad en agua. Mientras que la totalidad de las vitaminas hidrosoluble (C y complejo B)
son coenzimas, no ocurre lo mismo con las de naturaleza lipídica (A, D, E y K), pues, exceptuando la
vitamina K, las restantes vitaminas liposolubles no se comportan como enzimas.
ESTRATEGIAS PARA AUMENTAR LA VELOCIDAD DE LAS REACCIONES CATALIZADAS POR
ENZIMAS La eficacia de un enzima se mide por su actividad, es decir, por la velocidad de transformación del
sustrato en producto. A su vez, la velocidad de reacción se cuantifica por el número de moléculas de sustrato
transformadas por unidad de tiempo, y depende de los siguientes factores:
· La concentración de moléculas de sustrato.
· La concentración de moléculas de enzima.
· La actividad del enzima (medida del número de moléculas de sustrato que cada molécula de enzima es capaz
de transformar por unidad de tiempo). Este último parámetro es característico de cada enzima y no se puede
modificar.
CLASIFICACIÓN DE LOS ENZIMAS Generalmente los enzimas se denominan con el nombre del sustrato
sobre el que actúan, al que se añade, a veces, el nombre de la función que desempeñan seguido del sufijo
−asa.
· Oxidorreductasas.
· Transferasas.
· Hidrolasas.
· Liasas.
· Isomerasas.
· Ligasas.
Circulación pulmonar
La sangre procedente de todo el organismo llega a la aurícula derecha a
través de dos venas principales: la vena cava superior y la vena cava
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inferior. Cuando la aurícula derecha se contrae, impulsa la sangre a
través de un orificio −el de la válvula tricúspide cuando se abre− hacia
el ventrículo derecho. La contracción de este ventrículo conduce la
sangre hacia los pulmones. La válvula tricúspide evita el reflujo de
sangre hacia la aurícula, ya que se cierra por completo durante la
contracción del ventrículo derecho. En su recorrido a través de los
pulmones, la sangre se oxigena, es decir, se satura de oxígeno. Después
regresa al corazón por medio de las cuatro venas pulmonares que
desembocan en la aurícula izquierda. Cuando esta cavidad se contrae, la
sangre pasa al ventrículo izquierdo y desde allí a la aorta gracias a la
contracción ventricular. La válvula bicúspide o mitral evita el reflujo
de sangre hacia la aurícula y las válvulas semilunares o sigmoideas, que
se localizan en la raíz de la aorta, el reflujo hacia el ventrículo. En
la arteria pulmonar también hay válvulas semilunares o sigmoideas.
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