Aparato Respiratorio 1. Función del Aparato Respiratorio La función del Sistema Respiratorio es realizar la respiración externa. La respiración externa es un proceso involuntario y automático, en el que mediante el proceso de inspiración se difunde el oxígeno del aire al líquido interno circulante –sangre en el hombre y otros animales- y se expulsan, por difusión también, los gases de desecho desde el líquido interno circulante al aire exterior, proceso denominado espiración. El oxígeno incorporado al organismo debe llegar a las células, donde se producirá la "respiración celular o catabolismo aerobio" y poder así "degradar" los nutrientes y obtener energía, ATP. De este catabolismo quedan desechos, tal como el dióxido de carbono, el cual es expulsado al exterior a través del proceso de espiración (proceso llevado a cabo por el sistema respiratorio) y otros que lo serán a través del aparato excretor. Al intercambio de gases entre el líquido interno circulante y las células es denominado respiración interna. Así pues, hay tres tipos de respiración, la externa que realiza el aparato respiratorio (intercambio de gases entre el exterior y el líquido interno circulante), la interna que realiza el aparato circulatorio (intercambio de gases entre el líquido interno circulante y las células) y, por último, la respiración celular o catabolismos aerobios donde se consume oxigeno y se obtiene ATP, y como desecho, entre otras posibles sustancias, dióxido de carbono. 2. Características de las superficies de intercambio en la respiración externa En cualquier aparato respiratorio el elemento fundamental es la superficie de intercambio de gases, la llamada superficie respiratoria. Para que el intercambio de gases se realice de manera eficaz, la superficie respiratoria debe tener las siguientes características: •

Superficie delgada que favorezca la difusión.

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Que se encuentre húmeda, ya que el intercambio de gases, tanto en los animales acuáticos como en los terrestres, solo se puede llevar a cabo en un medio líquido. En los acuáticos, la superficie respiratoria se halla bañada directamente por el agua, pero en los terrestres es el propio organismo el que se encarga de mantenerla húmeda.

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Que este en su interior revestida por un gran número de vasos de líquido interno circulante, para facilitar este intercambio gaseoso.

3. Tipos de sistemas de respiración En los animales se dan distintos sistemas de respiración. Estos sistemas presentan distintos grados de complejidad, dependiendo del tipo de animal, de sus necesidades energéticas y del medio en el que vive. Los animales diblásticos (con solo dos hojas germinativas en su desarrollo embrionario), como las esponjas, o las medusas, no desarrollan estructura respiratoria alguna, debido a que son animales sencillos –formadas por pocas capas de células-, que realizan el intercambio de gases de sus células directamente con el medio acuático que las rodea o pasándose los gases de una a otra hasta llegar al medio acuático. En animales triblásticos aumenta el número de capas celulares y aumentan los problemas para realizar el intercambio de gases con todas las células del cuerpo. Sin embargo, la mayoría de los gusanos planos son capaces de efectuar el intercambio de gases sin necesidad de un sistema específico de respiración, debido al escaso número de células que componen su cuerpo. La mayor parte de los animales están constituidos por un número tan elevado de células que resulta imposible que todas ellas puedan realizar el intercambio gaseoso con el medio que los rodea. Por ello, es necesaria la presencia de un sistema respiratorio que capture el oxígeno suficiente para todas las células del cuerpo, recoja el dióxido de carbono liberado y se expulse fuera del animal. Los tipos de sistemas respiratorios que podemos encontrar entre los distintos animales son la respiración cutánea, branquial, traqueal y pulmonar. Respiración cutánea La piel es la encargada de realizar el intercambio gaseoso. Para ello, la piel debe ser muy fina, estar húmeda y muy irrigada por el medio interno –el líquido circulante- del animal. Encontramos este sistema respiratorio principalmente en animales como los anélidos (gusanos con anillos, como la lombriz

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de tierra), algunos moluscos, y anfibios. En moluscos y anfibios es necesario complementar su función con otros sistemas respiratorios.

Respiración traqueal

Principalmente es característica de insectos y arañas. Utilizan un sistema o red de tubos, llamados tráqueas, que conectan las células de todo el cuerpo con el aire del exterior del animal a través de unos orificios llamados espiráculos. Este sistema respiratorio prescinde del sistema circulatorio para transportar el oxígeno a las células. Estos animales tienen un sistema circulatorio abierto, donde el líquido circulante circula demasiado lento para aportar el suficiente oxígeno a sus células.

Respiración branquial La respiración mediante branquias es muy eficaz en medios acuáticos, donde el oxigeno hay que tomarlo de lo que hay disuelto en el agua, una cantidad escasa, del orden del1% en volumen. Esto obliga a los animales acuáticos a aumentar las superficies respiratorias y la cantidad de sangre que circula por ellas. Así pues, las branquias son unas prolongaciones de la superficie corporal en forma de pliegues y muy finas que están altamente vascularizadas y por las que circulan por su exterior grandes cantidades de agua. Las branquias aparecen en muchos animales de vida acuática, pueden ser branquias externas, poco evolucionadas, son características de anélidos marinos, crustáceos y larvas acuáticas de anfibios, o internas, típicas en moluscos y peces, son más evolucionadas, ya que al encontrarse en el interior están más protegidas. Sin embargo, necesitan un mecanismo para producir movimiento en el agua que las bañe. Los peces sujetan y extienden las branquias mediante arcos branquiales, arcos de los que salen filamentos. El agua circula desde la boca a las hendiduras branquiales, presionada por la lengua y creando una corriente que favorece el intercambio gaseoso entre la branquia y el agua. Respiración pulmonar Los pulmones son las estructuras respiratorias, que conectan con el exterior mediante una serie de tubos. Los pulmones son o acaban en unas estructuras, de tamaño muy variable, en forma de saco. Los hay con distintos grados de evolución. La respiración pulmonar la presentan los anfibios, los reptiles, las aves y los mamíferos.

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En anfibios, son dos sacos alargados y de interior es casi liso, sin repliegues, por lo que la superficie de intercambio gaseoso es demasiado reducida. Esto implica la necesidad de otros sistemas respiratorios para satisfacer las necesidades de oxígeno de estos animales, por ello, lo combinan con respiración cutánea. La respiración pulmonar combinada con la cutánea sólo se desarrolla en adultos, puesto que en forma de renacuajo, la respiración es branquial. Los pulmones de los reptiles, como en los anfibios son dos sacos, pero en este caso su interior no es liso, presenta plegamientos que aumentan la superficie de intercambio de gases, aun así siguen siendo unos pulmones poco eficaces, por ello la actividad de estos animales no es muy grande.

En aves, los pulmones son unos tubos ramificados que terminan en los llamados sacos aéreos. Además, los pulmones, los tubos ramificados donde se da el intercambio de gases, reciben también aporte de oxígeno de los sacos aéreos, que han sido llenados de aire cuando el animal ha inspirado. Como el aire atraviesa los pulmones y llega a estos sacos, se dice que estos pulmones tienen estructura tubular, con entrada y salida. Este tipo de respiración es muy eficaz ya que el animal, al coger el aire, llena los pulmones y los sacos aéreos. Los pulmones se pueden vaciar en la siguiente espiración y volver a llenarse con el aire de los sacos sin necesidad de usar para respirar los músculos del vuelo, que son los mismos que sirven para inspirar. Además, el animal reduce su densidad al llenar su interior de aire. Hay que tener en cuenta que los sacos aéreos, dependiendo de las especies, se introducen incluso en los huesos.

En mamíferos, los pulmones muestran gran desarrollo de su superficie interna. Una serie de tubos ramificados transporta el aire a los sacos alveolares, compuestos por pequeñas cámaras, llamadas alvéolos, rodeados de capilares sanguíneos con los que realizan el intercambio gaseoso, que recuerdan un racimo de uvas.

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4. Órganos del Sistema Respiratorio Humano: Anatomía y Función

Nariz y fosas nasales: Realmente la nariz es la parte exterior de las fosas nasales, tiene estructura cartilaginosa. El resto de las fosas nasales se encuentra en el interior, tiene naturaleza ósea, son dos cavidades llamadas narinas y el tabique que las separa se denomina tabique nasal. En su parte interna y paralelos hay unas paredes óseas denominadas cornetes, al pasar el aire a través de estos cornetes es cuando éste se calienta. Para entender la necesidad de que la respiración debe ser nasal, debemos saber que estas fosas nasales, están recubiertas de una mucosa ciliada. Lo que denominamos mucosa es como un tapiz, o un velo, que se encuentra pegado al hueso, es decir, recubre todo el tabique y todas las cavidades y salientes de estas fosas nasales. La mucosa tiene dos tipos de células: * Células ciliadas y vellosas: Pituitaria Roja. Se genera moco que retiene impurezas que expulsan los cilios y el aire se humedece. * Células nerviosas olfativas: Pituitaria Amarilla. Sólo una narina es usada a la vez, por lo que durante el curso del día se cambiarán aproximadamente cada cuatro horas. La función de la nariz es humedecer, calentar y purificar el aire inspirado. Por ello, aunque se pueda respirar por la boca se debe respirar por la nariz. Faringe: Está situada delante de las primeras seis vértebras cervicales. Es un órgano común al aparato digestivo y al respiratorio ya que conduce al alimento desde la boca al esófago, por otro lado conduce el aire procedente de las fosas nasales a la laringe. Laringe: Tiene forma de tubo y sus paredes están reforzadas por cartílago. En el interior se hallan las cuerdas vocales por lo que se considera a la laringe "el órgano productor de sonido". Además es un órgano móvil ya que se mueve con la fonación, la voz y la deglución.

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Tráquea: Es un conducto semicircular de 12 centímetros de largo formado por 20 semianillos cartilaginosos, por detrás no se cierran para permitir la dilatación del esófago cuando pasa la comida por éste. Su superficie está revestida con una película de moco ciliado en el cual se adhieren partículas de polvo que atravesaron las vías respiratorias superiores, siendo expulsadas por estos cilios – cuando el proceso es insuficiente se produce la tos-. Además, este moco actúa como bactericida. Bronquios: Son dos ramificaciones de anillos cartilaginosos cerrados en los que se divide la traquea. Estos, a su vez, se van ramificando dando lugar a los llamados broquiolos, que terminan en los alvéolos pulmonares, que tienen a su vez unas bolsas más pequeñas o vesículas pulmonares, están rodeadas de una multitud de capilares por donde pasa la sangre y se purifica y se realiza el intercambio gaseoso. Alvéolos: Son pequeños sacos en donde se produce el proceso en cual los glóbulos rojos de los capilares absorben oxígeno y se liberan del dióxido de carbono.

Pulmones: Son dos masas esponjosas de color rojizo rodeados del pleura, situadas en el tórax a ambos lados del corazón, el derecho tiene tres partes o lóbulos; el izquierdo tiene dos partes. En realidad son el conjunto de bronquilos, alvéolos y vasos sanguíneos rodeados del pleura. Contienen aproximadamente 300 millones de alvéolos.

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5. Esquema del Sistema Respiratorio

6. Mecánica Respiratoria: Inspiración y Espiración El aire se inhala por la nariz, donde se calienta y humedece. Luego, pasa a la faringe, sigue por la laringe y penetra en la traquea. A la mitad de la altura del pecho, la traquea se divide en dos bronquios que se dividen de nuevo, una y otra vez , en bronquios secundarios, terciarios y, finalmente, en unos 250.000 bronquiolos. Al final de los bronquiolos se agrupan en racimos de alvéolos, pequeños sacos de aire, donde se realiza el intercambio de gases con la sangre. Al inspirar y espirar realizamos ligeros movimientos que hacen que los pulmones se expandan y el aire entre en ellos mediante el tracto respiratorio. El diafragma, músculo que cierra por arriba (donde es convexo) la cavidad torácica y limita por abajo (donde es cóncavo) la cavidad abdominal, hace que el tórax aumente su tamaño, y es ahí cuando los pulmones se inflan realmente. En este momento, las costillas se levantan y se separan entre sí. En la espiración, el diafragma sube, presionando los pulmones y haciéndoles expulsar el aire por las vías respiratorias. Es cuando las costillas descienden y quedan menos separadas entre sí y el volumen del tórax disminuye.

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