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Son los mecanismos reguladores que poseen los seres vivos para defenderse de los cambios del medio interno y externo. Claudio Bemard ... -
Además del agua existe otras biomoléculas inorgánicas como las sales minerales . En función de su solubilidad en agua se distinguen dos tipo...
INTERCAMBIO GASEOSO EN LOS ANIMALES
Ni la hidra ni la planaria que son animales pluricelulares acuáticos poseen estructuras especiales para el intercambio gaseoso. Ambos animales tienen distribuídas sus células en capas delgadas. Los gases se intercambian directamente entre el organismo y el agua a través de las células de la capa externa.
A los largo de la evolución los animales desarrollaron medios para transportar grandes cantidades de oxígeno y dióxido de carbono de ciertas sustancias contenidas en su medio circulante. Una de esas sustancias es la HEMOGLOBINA. Tanto la lombriz de tierra como el hombre utilizan la hemoglobina para transportar el oxígeno.
El intercambio gaseoso en los animales puede ser:
a) Branquial
b) Traqueal
c) Pulmonar
1.- Branquial: se realiza por medio de las branquias
Las branquias están presentes en algunos gusanos acuáticos así como en crustáceos y moluscos.
Incluso en algunos vertebrados como peces y renacuajos.
Las branquias se encuentran unidas a los apéndices en algunos animales y en otros como en el cangrejo de río, de mar y la langosta salen de las paredes toráxicas a una cámara formada por el caparazón que lo cubre. El agua entra en una cámara de las branquias por debajo de los bordes librea y es expulsada hacia fuera por placas aplanadas que se encuentran cerca de la boca.
En los vertebrados acuáticos se forman hendiduras branquiales. Así por ejemplo, en los peces, las branquias están formadas por filamentos muy delgados. Cada filamento posee una capa delgada de células que cubren una red de vasos capilares.
El oxígeno y el dióxido de carbono se intercambian entre la sangre que circula por estos vasos capilares y el agua que rodea a los filamentos.
Debido a que el agua contiene oxígeno en disolución en pequeñas proporciones, es necesario que las branquias estén permanentemente irrigadas con agua para que el animal pueda obtener el oxígeno necesario. El pez toma agua por la boca y la impulsa sobre las branquias de donde sale por una abertura que se encuentra en la cavidad que rodea los filamentos de las branquias.
2.- Traqueal: Los insectos han desarrollado un sistema de tubos de aire para transportar el oxígeno. Estos tubos se denominan TRAQUEAS. En los insectos, la sangre no es importante para el transporte de gases. Las larvas de algunos insectos poseen hemoglobina en la sangre, pero todos los adultos carecen de ella. Como se mencionó anteriormente el insecto no necesita mantener en contacto el sistema traqueal con el sistema circulatorio. En el sistema de tráqueas el aire entra a través de unos orificios ubicados en la pared del cuerpo denominados ESPIRÁCULOS y pasa a las cavidades llenos de aire. A partir de estas cavidades, las tráqueas se van ramificando en tubos cada vez más pequeños y estos a su vez entran en contacto con las células de los tejidos, las cuales por difusión pueden obtener oxígeno y eliminar CO2.
Los insectos como los saltamontes bombean aire por estos tubos contrayendo y expandiendo el abdomen. Aspiran aire hacia el cuerpo por medio de los cuatro primeros pares de espiráculos cuando se expande el abdomen y lo expulsan por los últimos seis pares de espiráculos cuando se contrae el abdomen. Este sistema traqueal conduce le aire muy adentro del cuerpo del insecto, lo bastante cerca de cada célula para que pueda difundirse por la pared del tubo traqueal. Los insectos acuáticos al igual que los escarabajos y algunos tipos de avispas han tenido que desarrollar un intercambio espiracular muy complejo. Gran parte de la superficie ventral está cubierta por pelos impermeables y muy finos que mantienen una delgada capa de aire junto al cuerpo.
3.- Pulmonar: es cuando el oxígeno llega a unos órganos llamados pulmones, cuya estructura y forma varía de acuerdo a la clase animal:
a) En los anfibios: la mayor parte obtiene el oxígeno mediante las branquias durante la fase larvaria que se degeneran durante la metamorfosis.
Los pulmones de los anfibios adultos son estructuras simples parecidas a sacos. En la mayor parte de las ranas y sapos las paredes de los pulmones poseen muchos pliegues llenos de alveólos que aumentan la capacidad de captar oxígeno. Muchos anfibios poseen una tráquea corta la cual se bifurca en dos bronquios que penetran en los pulmones. El aire es bombeado a los pulmones del anfibio por un simple proceso de deglución.
La mayor parte de los anfibios capta oxígeno por la piel. Algunos como la salamandra carece de pulmones y branquias en la edad adulta por lo que obtienen el oxígeno a través de la piel y del epitelio de la boca. Para poder realizar este intercambio gaseoso la piel de los anfibios debe permanecer húmeda, por ello la mayoría de los anfibios viven en zonas húmedas como pantanos y estanques.
b) En los Reptiles: se puede considerar los pulmones de los reptiles como un paso intermedio entre los anfibios y los vertebrados superiores. En general, son más complejos que el de los anfibios, pues poseen abundantes cámaras internas aumentando así su eficacia en la captación de oxígeno. En algunos lagartos, un pulmón es más grande que el otro y en las serpientes el pulmón izquierdo esta reducido o no está presente. Posiblemente esto se debe a la firma alargada de su cuerpo.
Los cocodrilos poseen pulmones muy parecidos a los de los mamíferos. En los reptiles de cuello largo como las tortugas, la tráquea es corta y con curvas. Los reptiles además de deglutir aire como los anfibios, hacen también uso de las costillas y de los músculos abdominales para aspirar aire hacia los pulmones.
c) En las Aves. Los pulmones de las aves son pequeños y se expanden como en los mamíferos, sin embargo se conectan con 9 sacos aéreos situados en diversas partes del cuerpo. Los sacos aéreos no poseen epitelios respiratorios por lo tanto no intercambian gases pero sirven principalmente como reserva de aire. Estos sacos aéreos permiten aumentar la eficiencia de la ventilación pulmonar puesto que el aire fresco pasa a través de los pulmones tanto durante la inhalación como durante la espiración. Lo anterior hace que una corriente continua de aire pase por los capilares pulmonares, asegurando así un intercambio eficaz de gases.
La respiración en las aves se efectúa por movimientos de en las costillas y el esternón. En muchas aves los sacos aéreos se comunican con los huesos y ello contribuye a reducir el peso del cuerpo.
d) En los Mamíferos: el aire luego de ingresar por las fosas nasales pasa por la faringe, luego a la laringe y después a la tráquea, órgano que posee anillos cartilaginosos
Desde la tráquea el aire pasa a los bronquios los cuales se dividen en conductos cada vez más pequeños y terminan en los alveolos donde ocurre el intercambio gaseoso.
En los mamíferos acuáticos se observan modificaciones adaptativas en diversas partes de su sistema respiratorio. Así por ejemplo poseen pliegues y válvulas para cerrar las aberturas nasales externas.
En la ballena, por ejemplo, la epiglotis y la laringe tienen forma de tubo y la parte superior de la faringe está cerrada fuertemente por músculos. Las focas poseen adaptaciones importantes que las capacita para zambullirse a grandes profundidades sin experimentar falta de oxígeno. Esto lo logran en parte porque disminuyes la frecuencia cardiaca tan pronto como se sumergen. Las focas pueden sumergirse hasta 600 metros de profundidad y permanecer allí por 25 a 35 minutos.
SISTEMA RESPIRATORIO HUMANO
El hombre al igual que los animales superiores requiere un sistema respiratorio eficiente donde se combine una gran área superficial para el intercambio de gases y un sistema circulatorio para transportar los gases a las células.
El sistema respiratorio humano está conformado por:
a) Vías Respiratorias
b) Órganos para el intercambio gaseoso
A su vez las vías respiratorias están constituidas por:
a) Fosas nasales
b) Faringe
c) Laringe
d) Tráquea
e) Bronquios
f) Bronquiolos
Son dos cavidades ubicadas en la región central de la cara, posee cada una, una abertura externa que se comunica con el exterior llamada NARINA
El techo de las fosas nasales lo constituye la lámina cribosa del hueso etmoides, el piso el paladar óseo. Las paredes laterales presentan tres cornetes: el superior y el medio pertenecen a las masas laterales del hueso etmoides y el inferior es un hueso independiente. Debajo de cada cornete existe un meato. El límite entre ambas fosas nasales está dada por el tabique nasal formado por la lámina perpendicular del hueso etmoides, el cartílago nasal y el hueso vómer.
Internamente cada fosa nasal está tapizada por una membrana llamada PITUITARIA que se encuentra cubierta por numerosos CILIOS. El aire al ingresar a las fosas nasales los cilios retienen algunos microorganismos y el polvo
Además la pituitaria calienta el aire que ingresa a la temperatura del cuerpo.
Entre las funciones que cumplen las fosas nasales tenemos:
a) Sirve para acondicionar (purificar, calentar y humedecer) el aire inspirado
b) Sirve como caja de resonancia para la voz, a esto también contribuyen los senos paranasales.
LA FARINGE
Es una vía común a los sistemas respiratorio y digestivo
Como vía respiratoria se comunica con las fosas nasales y la laringe.
Al inicio de la laringe existe una especie de válvula llamada EPIGLOTIS que cierra la laringe cada vez que se deglute desviando la comida hacia el esófago.
La epiglotis se abre cuando inspiramos permitiendo el paso del aire hacia los pulmones.
La faringe se extiende desde la base del cráneo hasta la altura de la 6ta. Vértebra cervical.
La faringe comprende tres regiones:
a) Faringe nasal: se comunica con las fosas nasales a través de las coanas
b) Faringe oral : se comunica con la boca a través del istmo de las fauces
c) Faringe laringe; está detrás de la laringe y se comunica con el esófago
Entre las funciones que cumple la faringe:
a) Vía digestiva
b) Vía respiratoria
c) Defensiva por la presencia de las amigdalas
Es un órgano de forma cilíndrica, músculo-cartilaginoso que comunica la faringe con la tráquea. Se encuentra ubicada en la parte anterior y media del cuello, debajo del hueso hioides, encima de la tráquea. Se extiende desde la 4ta a la 6ta vértebra cervical.
Mide aproximadamente 4,4 cm de longitud.
Estructuralmente posee 4 capas, siendo la más interna la denominada Mucosa que posee dos pares de pliegues, los cueles se orientan en sentido anteroposterior. Estos pliegues se denominan cuerdas vocales: las cuerdas vocales superiores o falsas y las cuerdas vocales inferiores o verdaderas. Dentro de cada cuerda vocal se incluye un ligamento de sostén y un músculo esquelético denominado músculo vocal.
El espacio comprendido entre las cuerdas vocales inferiores o verdaderas se denomina glotis. Estas últimas son las únicas que intervienen en la fonación.
LA TRÁQUEA
Es un conducto que mide 10 a 12 cm de largo que permite el paso del aire desde la laringe hacia los bronquios. Se localiza en la región torácica, por delante del esófago. Está formado por 15 a 20 anillos incompletos, es decir en forma de U. Esta tapizada por una capa mucosa formada por un epitelio que sirve para eliminar partículas extrañas.
LOS BRONQUIOS
Se forman al dividirse la tráquea en dos bronquios: derecho e izquierdo, los cuales ingresan a cada pulmón por el HILIO PULMONAR. Los bronquios también están formados por anillos cartilaginosos y una vez que entran a los pulmones se ramifican hasta numerosos bronquíolos.
LOS BRONQUIOLOS
Son conductos mucho más delgados, no tienen cartílago, sólo tejido muscular liso. Pueden ser intralobulillares, terminales respiratorios, éstos últimos ya no son parte de las vias respiratorias, pues poseen en sus paredes alveolos que realizan el intercambio gaseoso o hematosis.
LOS PULMONES
Los pulmones son órganos de estructura esponjosa. Su interior está dividido en pequeñas cavidades microscópicas llamadas alveolos lo cual aumenta la superficie húmeda disponible para el intercambio gaseoso entre el aire y la sangre.
MECANISMO DE LA VENTILACIÓN PULMONAR
El proceso por el cual entra y sale el aire de los pulmones se denomina ventilación pulmonar y comprende dos fases:
a) Inspiración
b) Espiración
INSPIRACIÓN
Cuando entra el aire a los pulmones el torax se amplia y empuja hacia fuera las
Pero en realidad este mecanismo no es tan sencillo, pues los pulmones no se pueden expandir por sí solos.
Los movimientos respiratorios son producidos por dos músculos:
Los primeros levantan las costillas y las empujan hacia fuera, aumentando así el volumen de la caja toráxica. La corriente de aire entra por la tráquea hasta que la presión de los pulmones iguale la presión atmosférica.
ESPIRACIÓN
Es pasiva, los músculos se relajan y los pulmones por su elasticidad a su forma original, lo mismo que los intercostales y el diafragma.
REGULACIÓN NERVIOSA DE LA VENTILACIÓN
Al aumentar la cantidad de CO2 en el plasma, estimula el centro respiratorio situado en el Bulbo raquídeo, este envía impulsos nerviosos hacia el diafragma y músculos intercostales para aumentar los movimientos respiratorios y eliminar el dióxido de carbono a la vez que se proporciona mayor cantidad de oxígeno a las células
También la acumulación de ácido láctico en los músculos debido a un esfuerzo grande, estimula al centro nervioso respiratorio.
RITMO Y CAPACIDAD RESPIRATORIA
En el hombre el ciclo alternado de inspiración y espiración se repite de 12 a 18 veces por minuto. Un individuo en reposo mueve aproximadamente 500 ml de aire en cada ciclo. Si un sujeto inspira tan profundamente como le sea posible y luego espira con al misma intensidad en un dispositivo que mide el volumen expulsará aproximadamente 4500 m ,l de aire. Esta cantidad se denomina Capacidad Vital y es generalmente elevada en atletas adiestrados. Por el contrario en ciertas enfermedades cardiacas o pulmonares la capacidad vital está considerablemente disminuida.
FENÓMENOS FÍSICO-QUIMICOS DEL INTERCAMBIO GASEOSO
El paso del oxígeno de los alveolos a los capilares pulmonares y el anhídrido carbónico en sentido contrario se lleva a cabo simplemente por un fenómeno llamado DIFUSIÓN. Cada gas va de una región de alta concentración a otra de concentración más baja. Es decir, el aire al entrar a los alveólos pulmonares tiene una alta concentración de oxígeno. La sangre que viene del cuerpo y pasa por los capilares de los alveolos posee una baja concentración de oxígeno, por ello el oxígeno pasa de los alveolos a la sangre. El hierro de la molécula de hemoglobina en los glóbulos rojos de la sangre se combina con el oxígeno.
La sangre también interviene en el transporte de anhídrido carbónico. Normalmente las células del hombre en reposo elaboran unos 200 ml de anhídrido carbónico por minuto. Por tal motivo la sangre que fluye de los tejidos a los pulmones tiene una concentración mayor de anhídrido carbónico que el aire que se encuentra en los alveolos pulmonares. El oxígeno y el CO2 pasan del aire a la sangre y viceversa donde se combina con la hemoglobina de los glóbulos rojos.
Esta combinación del oxígeno con la hemoglobina se denomina OXIHEMOGLOBINA
Y su reacción puede expresarse de la siguiente manera:
Pero no sólo puede la hemoglobina combinarse con el oxígeno, sino que la oxihemoglobina puede disociarse en hemoglobina y oxígeno:
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