respiración celular respiración es directa

Transcripción

1 Ls animales pseen un metablism que llamams quimirgantrf heterótrf, l que significa que las células para btener energía necesitan utilizar xígen en sus mitcndrias y eliminar el CO2 que en estas reaccines se prduce. La utilización del O2 en la mitcndria es necesaria para l btención de energía en frma de ATP (respiración celular), en el prces de rigina CO2 Ls animales diblástics cm Prífers, Cnidaris y Ctenaris tienen sus células en cntact cn el medi extern. Su respiración es directa pr difusión, es decir, cada célula realiza en intercambi de gases directamente cn el exterir. Ls gases entran y salen del rganism pr difusión simple entre ds espacis separads pr una membrana y cn diferente cncentración parcial de ls gases a ambs lads de la membrana Ns cuparems en este tema de estudiar cm tiene lugar en las animales la captación y el intercambi de gases, es decir, la entrada de O2 y la salida de CO2 Membranas respiratrias Se frman pr evaginación cm pr ejempl las branquias Se frman pr invaginación cm es el cas de las tráqueas y ls pulmnes En el medi acuátic la prprción de xígen es menr que en el medi aére. El CO2 es muy sluble en el agua pr l que su eliminación es más fácil en el medi acuátic. Se han impuest las superficies respiratrias cnstituidas pr láminas filaments que el agua baña directamente (Branquias) La cnquista del medi terrestre supus un cambi muy imprtante en las características del medi, pues el aire atmsféric tiene una cncentración de xígen de aprximadamente el 20%, per la eliminación del CO2 bliga a que la superficie respiratria sea húmeda para eliminar el CO2 disuelt en agua. Para evitar la pérdida de agua, ls animales terrestres desarrllarn membranas respiratrias internas cm las tráqueas y ls pulmnes En resumen: Ls órgans respiratris deben cumplir requisits tales cm: Han de estar prvists de una superficie extensa y prfusamente vascularizada en la que el líquid circulante entre en cntact cn el xígen del medi ambiente Las superficies respiratrias en las que se verifica el intercambi de gases tienen que estar húmedas y ser l bastante finas para permitir la difusión de ls gases. El medi que cntiene el xígen y que se pne en cntact cn las superficie respiratri debe de renvarse Respiración simple directa Respiración cutánea Respiración traqueal Respiración branquial Respiración pulmnar La respiración cutánea se prduce a través de la piel que ha de permanecer húmeda si se trata de un rganism terrestre. es prpia de ls anélids, de alguns mluscs y de ls anfibis (en cmbinación en ests ds cass cn tr tip de respiración) e inclus de cierts equinderms El cnjunt de tráqueas frma el sistema traqueal que es una red de tubs vacís, prgresivamente de menr diámetr, que penetra en ls tejids y aprta xígen a las células. En la respiración traqueal el transprte de gases respiratris es ttalmente independiente del aparat circulatri pr l que, a diferencia de ls vertebrads, el fluid circulatri (hemlinfa) n guarda xígen, y se cree que este es un de ls factres que pueden limitar su tamañ máxim de desarrll. Pseen 1

2 tráqueas ls arácnids, miriápds y ls insects. Ls gases pueden mverse pr el sistema respiratri mediante un sistema pasiv (difusión) activ (ventilación), muchs insects bmbean activamente el aire a sacs en su abdmen y sn capaces de cntrlar el fluj a través del cuerp. La evaginación de la superficie respiratria prduce las branquias que pseen láminas filaments muy vascularizads. En la respiración branquial ls gases disuelts en el agua difunden a través de las finas membranas branquiales a ls fluids interns (sangre) que circulan pr las branquias Branquias externas: n requieren sistemas de ventilación que mvilicen el agua. Tienen la desventaja de resultar muy llamativas para ls depredadres y dificultar el desplazamient. Alguns mluscs, larvas acuáticas de insects y anfibis Las branquias internas están más evlucinadas. Están prtegidas en el interir del cuerp. N dificultan la mvilidad y sn más crípticas. Requieren un sistema especializad de ventilación: cilis (bivalvs), sifnes (cefalópds), apéndices móviles unids a las branquias (crustáces), pércul (peces óses) En ls artrópds acuátics cm ls crustáces, están sujetas a la base de las patas El mecanism de ventilación de ls peces óses cnsiste en la entrada de agua a través de la bca, al cerrase la bca es cnducida a las branquias empujand el pércul para salir al exterir En ls Cndrictis el agua entra pr ls espiráculs y sale pr las hendiduras branquiales 2

3 Respiración pulmnar Ls pulmnes sn invaginacines de la superficie respiratria que van acmpañads de un sistema circulatri que distribuye el O2 pr tdas las células del rganism y retira de éstas el CO 2 que es una sustancia de deshech Ds tips de pulmnes: Pulmnes de difusión Pulmnes de ventilación Pulmnes de difusión: el aire penetra en el sac aére pr difusión. Así pr ejempl, en el caracl surge de un plegamient del mant. La simple difusión n permite que ls pulmnes sean eficaces en animales cn necesidades metabólicas altas Pulmnes de ventilación: Cnstan de un mecanism que permite la mvilización del aire El pequeñ pulmón de ls Anfibis sirve cm cmplement a la respiración cutánea Ls reptiles, las aves y ls mamífers se ventilan pr medi de un mecanism que implica la expansión del vlumen del tórax, l que implica una caja trácica que albergue ls pulmnes. Cn excepción de las aves, el aire se mueve en ds sentids: Inspiración y expiración Ls pulmnes de las aves sn denss, y el aire fluye a su través y n hacia dentr y hacia fuera cm en trs vertebrads pulmnads. El aire a través del sistema respiratri es impelid hacia dentr y hacia fuera de una serie de sacs aéres de paredes delgadas; ésts cupan espacis entre ls órgans interns y alrededr de alguns huess dentr de ells (huess pneumatizads que aligeran el pes). Ls sacs aéres tienen pr función disminuir la temperatura del cuerp y desviar el aire a ls pulmnes. En la zna de unión de la tráquea cn ls brnquis existe un órgan fnadr llamad siringe (les permite el cant) 3

4 Ls bjetivs de la respiración sn suministrar xígen a ls tejids y eliminar el dióxid de carbn. Para alcanzar dichs bjetivs, la respiración puede dividirse en cuatr acntecimients funcinales principales fases: 1) ventilación pulmnar, que significa el fluj del aire, de entrada y de salida, entre la atmósfera y ls alvéls pulmnares; 2) difusión del xígen y del dióxid de carbn entre ls alvéls y la sangre; 3) transprte del xígen y del dióxid de carbn en la sangre y ls líquids crprales a las células y desde ellas el CO2, 4) Respiración celular: utilización del O2 en la mitcndria para la btención de ATP cn liberación de CO2 5) regulación de la ventilación El aparat respiratri psee ds cmpnentes: Vías respiratrias Pulmnes Vías respiratrias Nariz. Faringe. Laringe. Tráquea. Brnquis. Brnquils Nariz Está dividida pr un tabique nasal en ds cavidades fsas nasales que se abren al exterir pr ds rificis ventanas nasales. Cada fsa nasal cmunica cn la faringe mediante un rifici llamad cana. En la pared lateral de cada fsa nasal existen tres salientes llamads crnetes y entre ells tres huecs meats cuya misión es aumentar la superficie pr la que ha de pasar el aire, existen también unas aberturas u rificis pr ls que desembcan ls sens cavidades que se hallan en ls huess: frntal, etmides y maxilar superir, así cm ls cnducts lacrimales utilizads para transprtar lágrimas a la cavidad nasal cuand se segregan en gran cantidad. Las fsas nasales están tapizadas pr una mucsa llamada pituitaria que segrega mucus. La mucsa de ls crnetes está muy vascularizada y se llama pituitaria rja. En la parte superir de la cavidad nasal se halla la zna lfatria llamada pituitaria amarilla El aire al circular pr las fsas nasales se calienta y humedece, quedand retenidas las partículas extrañas n sól pr ls pels de la nariz sin especialmente gracias al mucus y ls cilis que psee la mucsa que la recubre. Faringe La faringe es un espaci situad pr detrás de las fsas nasales. En su parte más superir se encuentra el adenides, frmad pr un tejid linfide parecid al de las amígdalas del paladar. Es una zna pr la que pasan tant el aliment cm el aire La faringe se divide en tres partes: La nasfaringe, just pr detrás de las fsas nasales. 4

5 La bucfaringe La laringfaringe, pr debaj de la base de la lengua, en cuya parte psterir e inferir existe una pequeña lengüeta de tejid cartilagins llamada epigltis, que evita que ls aliments deglutids pasen a la vía respiratria y ls empuja hacia atrás, hacia el esófag. Laringe La laringe es la cntinuación hacia abaj de la faringe y funcina cm una caja de resnancia. En la zna central de la laringe existen uns salientes frmads pr ls cartílags, llamads aritenides, y ligaments, que sn las cuerdas vcales, que están recubiertas de la misma mucsa que el rest del aparat respiratri y vibran cuand el aire pasa pr el interir de la laringe. Ellas sn las respnsables directas de la emisión de snids, que después se interpretan cm snids vcales y palabras. La laringe n es sól el órgan prductr de la vz, sin que prtege las vías respiratrias mediante el reflej de la ts, que se desencadena cuand cualquier sustancia extraña entra en cntact cn su mucsa. Tráquea Es un cnduct de uns 15 cm de lngitud y 2,5 cm de diámetr, que cntiene de uns 20 anills cartilaginss. Ests anills n se hallan cmplets, sin que están abierts pr su parte psterir, ya que allí se apya el esófag, de md que al tragar ls aliments, ls anills n impiden su pas. El interir de la tráquea está revestid pr un epiteli mucs dtad de una gran cantidad de células que pseen uns pequeñs pels cilis que vibran y se encargan de mver el mc y las partículas extrañas hacia el exterir. Brnquis A la altura de la primera cstilla, la tráquea se bifurca en ds cnducts brnquis, dtads también de anills cartilaginss, que penetran en cada pulmón pr una abertura denminada hili, desde dnde se ramifican en diferentes cnducts que frman el árbl brnquial. La primera división sn ls brnquis lbares, que se dirigen a ls lóbuls pulmnares, tres en el lad derech y ds en el izquierd. Después emergen ls brnquis segmentaris y, pr últim, ls brnquils, que n tienen anills cartilaginss, per sí fibras musculares lisas en sus paredes. Las fibras musculares lisas dispuestas circularmente de md que si se cntraen, disminuye el diámetr del brnquil y si se relajan aumenta dich diámetr. Ls brnquils van a parar a agrupacines de alvéls pulmnares, pequeñas vesículas de más mens 1,5 mm de diámetr. Pulmnes Se encuentran en el interir de la caja trácica, envuelts y prtegids pr unas membranas sersas denminadas pleuras. El pulmón derech es más grande que el izquierd y está frmad pr tres lóbuls, mientras que el izquierd tiene sól ds y presenta una depresión que deja espaci al crazón Ls brnquils terminales llegan a unas pequeñas dilatacines llamadas alvéls, alrededr de ls cuales se distribuye una misma red de capilares arteriales y venss. Envlviend cada pulmón hay un sac pleural frmad pr una dble membrana sersa: la pleura visceral 5

6 que recubre y está íntimamente adherida al pulmón y la pleura parietal que permanece unida a la cavidad trácica. Entre ambas pleuras se encuentra la cavidad pleural, cupada pr un líquid sers que permite el desplazamient de ambas pleuras Td el espaci de ls pulmnes que n cupan ls brnquis, ls brnquils ls alvéls, está frmad pr un tejid cnectiv elástic cn aspect espnjs. Ls pulmnes limitan en su parte inferir cn el múscul diafragma, que separa la cavidad trácica de la cavidad abdminal. Fisilgía de la respiración: 1.- Ventilación pulmnar 2.- Intercambi y transprte de gases 1.- Ventilación pulmnar Ls pulmnes pueden expandirse y cntraerse de ds maneras: 1) pr el mvimient hacia abaj y hacia arriba del diafragma para alargar y acrtar la cavidad trácica, y 2) pr elevación y descens de las cstillas para aumentar y disminuir el diámetr anterpsterir de la cavidad trácica. Prces mecánic que se realiza en ds tiemps: Inspiración Expiración Ls ds mvimients se alternan rítmicamente cn una frecuencia de veces pr minut en individus adults y de veces pr minut en ls niñs. Esta frecuencia aumenta durante el ejercici muscular en cierts estads emcinales. Disminuye durante el reps sueñ Inspiración: la caja trácica aumenta en tds sus diámetrs: vertical, anterpsterir y transversal. El aument del diámetr vertical es debid a la cntracción de las fibras musculares del diafragma. Se ensancha en su diámetr anterpsterir prque ls músculs intercstales externs arrastran hacia delante y un pc hacia arriba ls pares II, IV, V, VI de las cstillas. El diámetr transversal se ensancha prque las cstillas inferires (VII, VIII, IX y X) pares giran un pc a ser elevadas. Al aumentar el vlumen trácic la presión atmsférica hace que penetre aire en ls pulmnes dilatand ls alvéls hasta que la presión del aire en su interir se iguale a la atmsférica Expiración: El diafragma se relaja, abmba y asciende, cn l que disminuye el diámetr vertical de la caja trácica. Ls músculs intercstales externs y trs cmplementaris se relajan cn l que disminuyen ls diámetrs anterpsterir y transversal de la caja trácica, que al reducir su vlumen y capacidad expulsa el aire de ls pulmnes Regulación de la ventilación El impuls nervis que cntraen ls músculs respiratris prviene de un centr reguladr de la sustancia gris del bulb raquíde desde el que se prducen rítmica y autmáticamente ls impulss que cntraen ls músculs respiratris Si cntenems vluntariamente la respiración, aumenta la cantidad de CO2 en sangre. Ls prpiceptres (receptres) existentes en las arterias y venas, estimulan al centr respiratri del bulb raquíde a prducir impulss para aumentar el ritm respiratri 2.- Intercambi de gases Intercambi en ls alvéls Pr tant, el xígen difunde de ls alvéls a la sangre capilar pulmnar debid a que la presión de xígen (P02) en ls alvéls es superir a la P02 en la sangre pulmnar. Después, en ls tejids, una P02 más elevada en la sangre capilar que en ls tejids hace que el xígen difunda a las células circundantes. 6

7 Intercambi en ls tejids: A la inversa, cuand se metabliza xígen en las células para frmar dióxid de carbn, la presión de dióxid de carbn (PCO 2 ) intracelular aumenta a un valr alt, que hace que el dióxid de carbn difunda a ls capilares tisulares. De frma similar, sale de la sangre a ls alvéls debid a que la PCO 2 en la sangre capilar pulmnar es mayr que en ls alvéls. Transprte de gases a) Transprte del CO2 1) El 7% disuelt en el plasma sanguíne 2) El 30% en cmbinación cn la hemglbina (carbaminhemglbina) 3) El 63% en frma de hidrógencarbnat El dióxid de carbn reaccina cn el agua gracias al enzima anhidrasa carbónica cn l que se frma ácid carbónic. El ácid carbónic se discia en ines hidrógencarbnat e ines hidrógen. Ls ines hidrógen se unen a la hemglbina b) Transprte del O2 1: El 97% se cmbina químicamente cn la hemglbina (xihemglbina) de ls glóbuls rjs 2: El 3% restante en dislución en al agua del plasma sanguíne Agentes tóxics Mnóxid de carbn: La afinidad de la hemglbina pr el mnóxid de carbn es cien veces mayr que la del xígen, pr l tant el mnóxid de carbn desplaza fácilmente al xígen de la hemglbina, frmand carbxihemglbina casi de manera irreversible, y se prduce hipxia a nivel de ls tejids prque n entra xígen en el cuerp. Nitrats y clrats. Ls nitrats y clrats prvcan que la hemglbina reductasa reduzca el Fe+2 a Fe+3, cn l que la hemglbina pierde la capacidad de transprtar xígen. Cuand la hemglbina cntiene Fe +3, se llama metahemglbina (MeHgb) 7