Sistema respiratorio

De Wikipedia, la enciclopedia libre
Saltar a navegación , búsqueda
Sistema respiratorio
Sistema respiratorio en.svg completa
Un, vista esquemática completa del sistema respiratorio humano con sus partes y funciones.
Latín systema respiratorium

El sistema respiratorio (o sistema de respiración) es el sistema biológico que introduce los gases respiratorios al interior y lleva a cabo el intercambio de gases . En los seres humanos y otros mamíferos , las características anatómicas del sistema respiratorio incluyen vías respiratorias, los pulmones , y los músculos respiratorios. Las moléculas de oxígeno y dióxido de carbono se intercambian pasivamente, por difusión , entre el ambiente externo gaseoso y la sangre . Este proceso de cambio se produce en la región alveolar de los pulmones. [1] Otros animales, como insectos , tienen sistemas respiratorios con las características anatómicas muy simples, y en anfibios incluso la piel juega un papel vital en el intercambio de gases . Las plantas también tienen sistemas respiratorios pero la direccionalidad de intercambio de gases puede ser opuesta a la de los animales. El sistema respiratorio en plantas también incluye características anatómicas tales como agujeros en el envés de las hojas conocidas como estomas . [2]

Contenido

[ editar ] Anatomía comparada y fisiología

[ editar ] Los caballos

Los caballos son respiradores nasales obligados que significa que son diferentes de muchos otros mamíferos, ya que no tienen la opción de respirar por la boca y se deben tomar oxígeno por la nariz.

[ edit ] Elephants

El elefante es el único animal que sabe que no tienen el espacio pleural . Más bien, el parietal y pleura visceral se componen tanto de densa del tejido conectivo y se unen entre sí a través del tejido conectivo laxo. [3] Esta falta de un espacio pleural, junto con una inusualmente gruesa membrana , se cree que son adaptaciones evolutivas que permiten el elefante para permanecer bajo el agua durante largos períodos de tiempo mientras que la respiración a través de su tronco que emerge como un tubo. [4]

[ editar ] Aves

El sistema respiratorio de las aves difiere significativamente de la que se encuentra en los mamíferos, que contiene características anatómicas únicas, tales como sacos de aire . Los pulmones de las aves también no tienen la capacidad para inflar como aves carecen de un diafragma y una cavidad pleural . El intercambio de gases en las aves se produce entre capilares aire y capilares sanguíneos , en lugar de en los alvéolos .

[ editar ] Reptiles

Vídeo de rayos X de una hembra cocodrilo americano al respirar.

La estructura anatómica de los pulmones es menos compleja en reptiles que en los mamíferos , los reptiles que carecen de la muy extensa estructura de árbol de las vías respiratorias que se encuentra en los pulmones de mamíferos. El intercambio de gases en los reptiles todavía ocurre en los alvéolos sin embargo, reptiles no poseen un diafragma . Por lo tanto, la respiración se produce a través de un cambio en el volumen de la cavidad del cuerpo que está controlado por la contracción de los músculos intercostales en todos los reptiles, excepto tortugas . En las tortugas, la contracción de los pares específicos de flanco músculos gobierna la inspiración o expiración . [5]

[ editar ] Anfibios

Tanto los pulmones y la piel actúan como órganos de la respiración en los anfibios . La piel de estos animales es muy vascularizada y húmedo, con humedad mantenido a través de la secreción de moco a partir de células especializadas. Mientras que los pulmones son de primordial importancia para el control de la respiración, las propiedades únicas ayudas de intercambio de gases rápida de la piel cuando los anfibios están sumergidos en agua rica en oxígeno. [6]

[ edit ] Fish

En la mayoría de los peces, la respiración se lleva a cabo a través de las branquias . (Véase también la respiración acuática .) Lungfish , sin embargo, no poseen una o dos pulmones. Los peces laberinto han desarrollado un órgano especial que les permite aprovechar el oxígeno del aire.

[ editar ] Anatomía de invertebrados

[ edit ] Insectos

La mayoría de los insectos aliento pasivamente a través de su 'Espiráculos' (aberturas especiales en el exoesqueleto ) y el aire llega al cuerpo por medio de una serie de tubos más pequeños y más pequeños llamados 'trachaea' cuando su diámetro es relativamente grande y 'traqueolas' cuando su diámetro es muy pequeña. La difusión de los gases es efectivo sobre pequeñas distancias, pero no más de los más grandes, esta es una de las razones insectos son todos relativamente pequeña. Insectos que no tienen espiráculos y trachaea, tales como algunos colémbolos, respirar directamente a través de sus pieles, también por la difusión de los gases. [7] El número de espiráculos un insecto tiene es variable entre las especies, sin embargo siempre vienen en pares, uno a cada lado del cuerpo, y por lo general uno por segmento. Algunos de los Diplura tienen once, con cuatro pares en el tórax, pero en la mayoría de las antiguas formas de insectos, como las libélulas y saltamontes hay dos espiráculos abdominales torácicos y ocho. Sin embargo, en la mayoría de los insectos restantes hay menos. Es a este nivel de las traqueolas que el oxígeno se suministra a las células para la respiración. La tráquea se lleno de agua debido a la membrana permeable de los alrededores de los tejidos . Durante el ejercicio, se retrae el nivel del agua debido al incremento en la concentración de ácido láctico en las células musculares . Esto reduce el potencial de agua y el agua se vuelve a introducirse en las células a través de la ósmosis y el aire se pone más cerca de las células musculares. La vía de difusión se reduce entonces y los gases se puede transferir más fácilmente.

Los insectos una vez que se cree que intercambiar gases con el medio ambiente continuamente por la simple difusión de los gases en el sistema traqueal. Más recientemente, sin embargo, una gran variación en los patrones ventilatorios insectos se han documentado y la respiración de los insectos parece ser muy variable. Algunos pequeños insectos sí demuestran la respiración continua y pueden carecer de control muscular de los espiráculos. Otros, sin embargo, utilizan la contracción muscular del abdomen a lo largo con la contracción y la relajación espiráculo coordinada para generar patrones de intercambio de gases cíclicos y para reducir la pérdida de agua en la atmósfera. La forma más extrema de estos patrones se denomina intercambio de gases discontinuos ciclos (DGC). [8]

[ edit ] Moluscos

Moluscos generalmente poseen branquias que permiten el intercambio de oxígeno de un entorno acuoso en el sistema circulatorio. Estos animales también poseen un corazón que bombea la sangre que contiene hemocyaninine como su molécula de oxígeno captura. Por lo tanto, este sistema respiratorio es similar a la de los peces vertebrados. El sistema respiratorio de los gasterópodos puede incluir cualquiera de las branquias, o pulmón.

[ editar ] Fisiología en los mamíferos

[ edit ] Ventilación

En la fisiología respiratoria, la ventilación (o tasa de ventilación) es la tasa a la que el gas entra o sale del pulmón. Se clasifican en las siguientes definiciones:

Medición Ecuación Descripción
Ventilación minuto volumen corriente * frecuencia respiratoria [1] [2] el volumen total de gas que entra en los pulmones por minuto.
Ventilación alveolar (Volumen corriente - espacio muerto) * frecuencia respiratoria [1] el volumen de gas por unidad de tiempo que llega a los alvéolos, las porciones de las vías respiratorias de los pulmones, donde se produce el intercambio de gases.
Ventilación del espacio muerto espacio muerto * frecuencia respiratoria [3] el volumen de gas por unidad de tiempo que no llega a estas porciones de las vías respiratorias, sino que permanece en las vías respiratorias (tráquea, bronquios, etc).

[ editar ] Control de

La ventilación se produce bajo el control de la autonómica sistema nervioso de las partes del tronco cerebral , el bulbo raquídeo y la protuberancia . Esta área del cerebro es el centro regulador de respiración, una serie de interconectadas las células cerebrales en el tallo cerebral inferior y medio que coordinan los movimientos respiratorios. Las secciones son el centro pneumotaxic , el centro apneustic y los dorsales y grupos respiratorio ventral . Esta sección es especialmente sensible durante la infancia, y las neuronas puede ser destruida si el niño se ha caído y / o sacudido violentamente. El resultado puede ser la muerte debido al " síndrome del bebé sacudido ". [9]

La tasa de respiración aumenta con la concentración de dióxido de carbono en la sangre, que es detectada por periféricos quimiorreceptores en la aorta y la arteria carótida y quimiorreceptores centrales en la médula. El ejercicio también aumenta la frecuencia respiratoria, debido a la acción de los propioceptores , el aumento de la temperatura corporal, la liberación de epinefrina , y los impulsos de motor procedentes del cerebro. [10] Además, se puede aumentar debido al aumento de la inflación en los pulmones, lo cual es detectada por los receptores de estiramiento.

[ edit ] Inhalación

La inhalación es iniciada por el diafragma y el apoyo de los músculos intercostales externos . Respiraciones en reposo normales son de 10 a 18 respiraciones por minuto, con un período de tiempo de 2 segundos. Durante la inhalación vigorosa (a frecuencias superiores a 35 respiraciones por minuto), o acercarse a la insuficiencia respiratoria, los músculos accesorios de la respiración son reclutados para la ayuda. Estos consisten en esternocleidomastoideo , cutáneo del cuello y los músculos escalenos del cuello. músculos pectorales y dorsal ancho también son músculos accesorios.

En condiciones normales, el diafragma es el principal impulsor de la inhalación. Cuando el diafragma se contrae, la caja torácica se expande y el contenido del abdomen se mueve hacia abajo. Esto se traduce en un mayor torácica volumen y la presión negativa (con respecto a la presión atmosférica) en el interior del tórax. A medida que la presión en el pecho cae, el aire se mueve en la zona de la realización. Aquí, el aire se filtra, se calentó, y humidificado a medida que fluye a los pulmones.

Durante la inhalación forzada, como la hora de tomar una respiración profunda, los músculos intercostales externos y los músculos accesorios de la ayuda para ampliar aún más la cavidad torácica . Durante la inhalación, el diafragma se contrae.

[ editar ] La exhalación

La exhalación es generalmente un proceso pasivo, sin embargo, la exhalación activa o forzada se consigue por el abdomen y los músculos intercostales internos . Durante este proceso el aire es forzado o espirado hacia fuera.

Los pulmones tienen una elasticidad natural:. Mientras retroceso del tramo de la inhalación, el aire fluye de vuelta hasta que las presiones en el pecho y el equilibrio alcance ambiente [11]

Durante la espiración forzada, como cuando sopla una vela, los músculos espiratorios incluyendo los músculos abdominales y los músculos intercostales internos, generan la presión abdominal y torácica, que fuerza el aire fuera de los pulmones.

[ editar ] El intercambio de gases

La función principal del sistema respiratorio es el intercambio de gases entre el medio ambiente externo y de un organismo sistema circulatorio . En los seres humanos y otros mamíferos, este cambio facilita la oxigenación de la sangre con una remoción concomitante del dióxido de carbono y otros gases desechos metabólicos de la circulación . [12] Como se produce el intercambio de gases, el equilibrio ácido-base del cuerpo se mantiene como parte de la homeostasis . Si no se mantiene una ventilación adecuada, pueden ocurrir dos condiciones opuestas: acidosis respiratoria , una enfermedad que amenaza la vida, y alcalosis respiratoria .

En la inhalación, el intercambio gaseoso se produce en el alvéolos , los pequeños sacos que son el componente funcional básica de los pulmones. Las paredes alveolares son muy delgadas (aproximadamente 0,2 micrómetros). Estas paredes se componen de una sola capa de células epiteliales (tipo I y las células epiteliales de tipo II) cerca de la capilares pulmonares que se compone de una sola capa de células endoteliales . La estrecha proximidad de estos dos tipos de células permite la permeabilidad a los gases y, por lo tanto, el intercambio de gases. Todo este mecanismo de intercambio de gases se realiza por el simple fenómeno de diferencia de presión. Cuando la presión del aire es alta dentro de los pulmones, el aire de los pulmones de flujo hacia fuera. Cuando la presión del aire es baja en el interior, a continuación, los flujos de aire en los pulmones.

[ editar ] Funciones inmunológico

Células epiteliales de las vías respiratorias pueden secretar una variedad de moléculas que ayuda en la defensa de los pulmones. Inmunoglobulinas secretoras (IgA), colectinas (incluyendo surfactante A y D), defensinas y otros péptidos y proteasas, especies reactivas de oxígeno, y especies reactivas de nitrógeno son generados por las células epiteliales de las vías respiratorias. Estas secreciones pueden actuar directamente como agentes antimicrobianos para ayudar a mantener las vías respiratorias libres de infección. Células epiteliales de las vías respiratorias también secretan una variedad de citocinas y quimiocinas que reclutan las células inmunes tradicionales y otras personas en el sitio de la infección.

La mayor parte del sistema respiratorio se alinea con las membranas mucosas que contienen mucosa asociada a tejido linfoide , que produce las células blancas de la sangre , tales como linfocitos .

[ editar ] Efectos metabólicos y endocrinos funciones de los pulmones

Además de sus funciones en el intercambio de gases, los pulmones tienen un número de funciones metabólicas. Fabrican surfactante para uso local, como se ha señalado anteriormente. También contienen un sistema fibrinolítico que lisa coágulos en los vasos pulmonares. Ellos liberan una variedad de sustancias que entran en la sangre arterial sistémica y eliminar otras sustancias de la sangre venosa sistémica que les llegan a través de la arteria pulmonar. Las prostaglandinas se eliminan de la circulación, sino que también se sintetizan en los pulmones y se liberan en la sangre cuando se estira el tejido pulmonar. Los pulmones también activan una hormona; el decapéptido fisiológicamente inactiva angiotensina I se convierte en el compresor, la aldosterona-estimulante octapéptido angiotensina II en la circulación pulmonar. La reacción se produce en otros tejidos, así, pero es particularmente prominente en los pulmones. Grandes cantidades de la enzima convertidora de angiotensina responsable de esta activación se encuentran en la superficie de las células endoteliales de los capilares pulmonares. La enzima de conversión también inactiva la bradiquinina. El tiempo de circulación a través de los capilares pulmonares es menos de un segundo, sin embargo, 70% de la angiotensina I llega a los pulmones se convierte a la angiotensina II en un solo viaje a través de los capilares. Otros cuatro peptidasas se han identificado en la superficie de las células endoteliales pulmonares.

[ edit ] Vocalización

El movimiento del gas a través de la laringe , la faringe y la boca permite que los humanos hablan , o phonate . Vocalización, o el canto, en las aves se produce a través de la siringe , un órgano situado en la base de la tráquea. La vibración del aire que fluye a través de la laringe ( cuerdas vocales ), en los seres humanos, y la siringe, en las aves, resultados en sonido. Debido a esto, el movimiento del gas es extremadamente vital para la comunicación propósitos.

[ editar ] El control de temperatura

Jadeo en perros, gatos y otros animales proporciona un medio de controlar la temperatura corporal. Esta respuesta fisiológica se utiliza como un mecanismo de enfriamiento.

[ editar ] La tos y los estornudos

Irritación de los nervios dentro de las fosas nasales o de las vías respiratorias , puede inducir la tos y los estornudos . Estas respuestas hacer que el aire sea expulsado por la fuerza de la tráquea o de la nariz , respectivamente. De esta manera, los irritantes atrapados en el moco que recubre las vías respiratorias son expulsados ​​o se mueve a la boca , donde pueden ser tragadas . Durante la tos, la contracción del músculo liso de la tráquea se estrecha tirando de los extremos de las placas de cartílago juntos y por empujar el tejido blando en el lumen. Esto aumenta la velocidad del flujo de aire espirado para desalojar y eliminar cualquier partícula irritante o moco.

[ editar ] Desarrollo

[ editar ] Los humanos y los mamíferos

El sistema respiratorio se encuentra latente en el ser humano el feto durante el embarazo . Al nacer, el sistema respiratorio se vuelve completamente funcional después de la exposición al aire, aunque algunos el desarrollo pulmonar y el crecimiento continúa durante toda la niñez. [13] nacimiento prematuro puede llevar a los niños con pulmones subdesarrollados. Estos pulmones muestran un desarrollo incompleto de las células alveolares de tipo II , células que producen agente tensioactivo . Los pulmones de los bebés prematuros pueden no funcionar bien debido a la falta de tensioactivo conduce a un aumento de la tensión superficial en los alvéolos. Por lo tanto, muchos colapso de los alvéolos de tal manera que no hay intercambio de gas puede ocurrir dentro de algunos o la mayoría de las regiones de los pulmones de un bebé, una condición denominada síndrome de dificultad respiratoria . Experimentos científicos básicos, llevadas a cabo utilizando células de los pulmones de gallina, apoyan la posibilidad de que el uso de esteroides , como medio de promover el desarrollo de las células alveolares de tipo II. [14] De hecho, una vez que un nacimiento prematuro se ve amenazada, cada esfuerzo por hacer retrasar el nacimiento, y una serie de esteroides disparos se administra con frecuencia a la madre durante este retraso en un esfuerzo por promover el crecimiento del pulmón. [15]

[ editar ] Enfermedad

Trastornos del sistema respiratorio pueden clasificarse en cuatro áreas generales:

La tos es de gran importancia, ya que es el método del cuerpo principal para eliminar el polvo, el moco , la saliva , y otros residuos de los pulmones. Incapacidad para toser puede conducir a la infección . Ejercicios de respiración profunda pueden ayudar a mantener las estructuras más finas de los pulmones limpios de partículas, etc

El tracto respiratorio está constantemente expuesto a los microbios debido a la área de superficie amplia, por lo que el sistema respiratorio incluye muchos mecanismos para defenderse y prevenir los patógenos entren en el cuerpo.

Trastornos del sistema respiratorio suelen ser tratados internamente por un neumólogo y terapeuta respiratorio .

[ editar ] Plantas

Las plantas utilizan el dióxido de carbono gas en el proceso de fotosíntesis , y exhalan oxígeno como gas de residuos. La ecuación química de la fotosíntesis es el 6 de CO 2 (dióxido de carbono) y 6 H2O (agua) y que hace 6 O2 (oxígeno) y C 6 H 12 O 6 (glucosa). Lo que no se expresa en la ecuación química es la captura de la energía de la luz solar que se produce. La fotosíntesis utiliza electrones en los átomos de carbono como el repositorio para que la energía. La respiración es el opuesto de la fotosíntesis. Se recupera la energía para reacciones químicas de energía en las células. De este modo los átomos de carbono y sus electrones se combinan con el oxígeno formando un gas que se elimina fácilmente de ambos las células y del organismo. Las plantas utilizan ambos procesos, la fotosíntesis para capturar la energía y la respiración para usarlo.

Respiración de la planta está limitado por el proceso de difusión . Las plantas toman el dióxido de carbono a través de agujeros en la parte inferior de sus hojas llamados estomas o poros. Sin embargo, la mayoría de las plantas requieren poco aire. [ cita requerida ] La mayoría de las plantas tienen relativamente pocas células que viven fuera de su superficie ya que el aire (que se requiere para el contenido metabólica) puede penetrar sólo superficial. Sin embargo, la mayoría de las plantas no están involucrados en altamente aeróbicas actividades, por lo que no tienen necesidad de estas células vivas.

[ editar ] Referencias

  1. ^ Maton, Anthea, Jean, Susan Hopkins, Charles William Johnson, McLaughlin Maryanna Quon David Warner, Lahart Wright, Jill (2010) Biología Humana y Salud.. Englewood Cliffs: Prentice Hall. pp 108-118. ISBN 0134234359 .  
  2. ^ West, John B. Fisiología Respiratoria - lo esencial. Baltimore: Williams & Wilkins. pp 1-10. ISBN 0-683-08937-4 .  
  3. ^ West, John B.; Ravichandran (1993). "Respiración tubo respirador en el elefante explica la anatomía única de su pleura" Respiración Fisiología 126 (1):.. 1-8 doi : 10.1016/S0034-5687 (01) 00203-1 . PMID 11311306 .  
  4. ^ West, John B. (2002). "¿Por qué el elefante tiene un espacio pleural?" News Physiol Sci 17:.. 47-50 PMID 11909991 .  
  5. ^ Britannica Enciclopedia on-line
  6. ^ Gottlieb, G; Jackson DC (1976). . "Importancia de la ventilación pulmonar en el control respiratorio en la rana toro" Am J Physiol 230 (3):. 608-13 PMID 4976 .  
  7. ^ [1]
  8. ^ Lighton, JRB (enero de 1996). "Intercambio discontinuo de gas en los insectos" Annu Rev. Entomología 41:. 309-324.  
  9. ^ * Hoja informativa sobre el Síndrome del Bebé Sacudido
  10. ^ "respiración" . Harvey Proyecto. Consultado el 27 de julio de 2012.  
  11. ^ Un simple modelo de cómo se inflan los pulmones puede ser construido a partir de una campana de vidrio
  12. ^ "Fisiología Respiratoria" .  
  13. ^ Michelle, Julia. "¿Cómo respiran los bebés en el útero?" . Consultado el 7 de marzo de 2011.  
  14. ^ Departamento de Biología Ambiental de la Universidad de Adelaide, Adelaide, Australia del Sur
  15. ^ embarazo facts.com

[ editar ] Enlaces externos