INTRODUCCIÓN
Mediante
este trabajo de investigación que estaremos presentando, hablaremos sobre el
aparato respiratorio, su importancia, su funcionamiento a través de los
distintos mecanismos que hacen posible la respiración.
Hablaremos
sobre la respiración interna y externa. Sobre los factores que intervienen en
la oxigenación sanguínea a través de los mecanismos de respiración. También
trataremos sobre los distintos volúmenes y capacidades que hacen referencia a
los pulmones en su trabajo de respiración humana.
APARATO RESPIRATORIO
1- FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN.
La fisiología respiratoria es una la rama de la
fisiología humana que se enfoca en el proceso de respiración, tanto externa,
captación de oxígeno (O2) y eliminación de dióxido de carbono (CO2), como interna,
utilización e intercambio de gases a nivel tisular.
1.1- PRESIONES.
En fisiología se llama ventilación pulmonar al conjunto
de procesos que hacen fluir el aire entre la atmósfera y los alvéolos
pulmonares a través de los actos alternantes de la inspiración y la espiración.
Los factores que intervienen en esta mecánica son las vías aéreas internas, el
diafragma, la cavidad toráxica formada por la columna vertebral, el esternón y
las costillas, así como la musculatura asociada. La ventilación se lleva a cabo
por los músculos que cambian el volumen de la cavidad torácica, y al hacerlo
crean presiones negativas y positivas que mueven el aire adentro y afuera de
los pulmones. Durante la respiración normal, en reposo, la inspiración es
activa, mientras que la espiración es pasiva. El diafragma, que provoca el
movimiento de la caja torácica hacia abajo y hacia afuera, cambiando el tamaño
de la cavidad torácica en la dirección horizontal, es el principal músculo
inspiratorio. Otros músculos que participan en la ventilación son: los músculos
intercostales, los abdominales y los músculos accesorios.
Por convenio en el aparato respiratorio las presiones se
miden tomando como referencia la presión atmosférica. Una presión será negativa
cuando sea menor de 760 mmHg y positiva si es mayor. Durante la inhalación
normal la presión dentro de los pulmones presión intralveolar, es cerca de -2
cm de agua.
1.2- RESPIRACIONES INTERNAS Y EXTERNAS.
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La respiración externa es aquella donde el
intercambio gaseoso ( O2- CO2 ) se realiza diréctamente a nivel de la membrana
plasmática, es decir, no intervienen estructuras respiratorias internas, el O2
disuelto en el agua entra por Difusión simple y el CO2 sale por el mismo
mecanismo fisiológico, por ej todos los Protozoos ( ameba, paramecio, etc) y otros
microorganismos como las bacterias anaerobios facultativas y aerobias poseen
este tipo de respiración.
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La respiración interna es el intercambio de
gases a nivel de los tejidos. Es el proceso que se cumple a nivel de todos los
tejidos del cuerpo y consiste en el pasaje, por osmosis, de O2 desde los
capilares arteriales hasta las células y de CO2 desde las células hasta los
capilares venosos, es el proceso de la respiración en la cual se produce el
intercambio de gases entre la sangre y los tejidos, dicho de otra forma, el O2
es entregado a las células y utilizado o consumido por éstas en su actividad
vital. Se trata del último proceso respiratorio y también el más complicado,
pues se producen una serie de reacciones bioquímicas celulares en las cuales se
obtiene energía mediante oxidaciones sucesivas de las moléculas de glucosa (la
llamada glucólisis); en este proceso se libera CO2 y H2O. El pigmento
respiratorio más común es la
hemoglobina, que está presente en la sangre. Es una proteína globulina
con un grupo hemo y un ion hierro. La propiedad más importante de los pigmentos
respiratorios es la afinidad que poseen por el oxígeno. La hemoglobina forma
una combinación química reversible con el oxígeno cuando está en contacto con
un medio rico en este gas, como es la atmósfera, formando la oxihemoglobina.
Este contacto tiene lugar en los capilares de los órganos respiratorios. La
hemoglobina en combinación con el O2 (la oxihemoglobina) es más ácida y, en
consecuencia, provoca la disociación de los iones bicarbonato y carbonato de
sodio del plasma sanguíneo. Cuando la sangre oxigenada (rica en oxihemoglobina)
llega a los tejidos, el balance de O2 se invierte y la hemoglobina libera O2.
Al volverse más básica, provoca la liberación de iones sodio que se combinan
con el CO2 procedente de los tejidos para formar bicarbonato de sodio.
1.3- FACTORES QUE FACILITAN LA COMBINACIÓN DEL OXÍGENO CON HEMOGLOBINA.
TRANSPORTE DE GASES.
El PH de la sangre es aproximadamente de 7.El bióxido de
carbono reacciona con el agua para formar un ácido carbónico, H2CO3,por lo que
el incremento de la concentración de bióxido de carbono aumenta la acidez de la
sangre, lo que a su vez hace disminuir la capacidad de la hemoglobina para
acarrear el oxígeno, o sea, que en parte de la capacidad de que la hemoglobina
se combine con el oxígeno está regulada por la cantidad presente de bióxido de
carbono. De esto resulta un sistema de transporte de gran eficacia: en los
capilares de los tejidos la concentración de bióxido de carbono es elevada, de
modo que el oxígeno se libera de la hemoglobina por la ación conjunta de la
tensión baja de oxígeno y alta de bióxido de carbono. En los capilares de los
pulmones, la tensión de bióxido de carbono es baja, lo que permite que la
hemoglobina se combine con el oxígeno, puesto que éste se encuentra en tensión
elevada. Es desde luego conveniente recordar que el aumento de bióxido de
carbono acidifica la sangre y que la capacidad de la hemoglobina de llevar el
oxígeno disminuye en una solución ácida.
El transporte de bióxido de carbono plantea al organismo
un problema especial por el hecho de que cuando este gas se disuelve, reacciona
reversiblemente con agua para formar ácido carbónico.
Las células del hombre en reposo elaboran unos 200 ml de
bióxido de carbono por minuto. Si esta cantidad tuviese que disolverse en el
plasma ( el cuál sólo puede llevar en solución 4.3 ml CO2 por litro),la sangre
tendría que circular a razón de 47 litros por minuto en vez de cuatro o cinco.
Además dicha cantidad de bióxido de carbono daría a la sangre un ph de
4.5,condición imposible, pues las células únicamente viven dentro de un corto
margen en el lado alcalino de la neutralidad (entre 7.2 y 7.6).
En el órgano respiratorio, pulmón, el oxígeno se difunde
hacia en interior de los glóbulos rojos desde el plasma, y se combina con la
hemoglobina (Hb) para formar oxihemoglobina (HbO2): Hb + O2 = HbO2. La reacción
es reversible y la hemoglobina libera el oxígeno cuando llega a una región
donde la tensión oxígeno es baja,en los capilares de los tejidos. La
combinación de oxígeno con la hemoglobina y su liberación de oxihemoblobina
están controlados por la concentración de oxígeno y en menor grado por la
concentración de bióxido de carbono.
1.4- REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN.
La respiración es un proceso automático y rítmico
mantenido constantemente que puede modificarse bajo el influjo de la voluntad,
pudiendo cambiar tanto la profundidad de la respiración como la frecuencia de
la misma. La respiración no siempre es un proceso absolutamente regular y
rítmico, ya que ha de ir adaptándose constantemente a las necesidades del
organismo, para aportar el oxígeno necesario al metabolismo celular y eliminar
el anhídrido carbónico producido durante el mismo.
La respiración rítmica basal, o eupnea, está regulada por
los centros respiratorios nerviosos situados en el encéfalo que recogen
información proveniente del aparato respiratorio y de otras partes del
organismo, para dar lugar a una respuesta a través de los órganos efectores o musculatura
respiratoria que determinará la profundidad de la respiración, o volumen
corriente, y la frecuencia. La corteza cerebral también participa cuando se
interviene de forma voluntaria en el proceso respiratorio.
La génesis del ritmo básico de la respiración se basa en
la actividad alternada de los centros bulbares inspiratorios y espiratorios,
que constituyen el generador central del ritmo respiratorio.
En condiciones de respiración basal o de reposo, la
actividad inspiratoria se genera automáticamente, produciendo la contracción
del diafragma. Después esta actividad se detiene, lo que ocasionará la
relajación del diafragma, tras los cuales volverán a descargar de nuevo. En
esta situación, la actividad espiratoria está inhibida. Durante el ejercicio o
ante necesidades que requieran mayor intensidad y frecuencia ventilatoria, se
incrementará la actividad de las neuronas inspiratorias, provocando la
contracción de los músculos inspiratorios accesorios, pero también activando a
las neuronas espiratorias, que inducirá la contracción de la musculatura
espiratoria accesoria.
2- VOLÚMENES AÉREOS.
2.1- VOLUMEN CIRCULANTE.
Es el correspondiente a la respiración habitual, la que
desarrollamos en estado de reposo o de actividad física muy moderada, por ejemplo
al dar un paseo tranquilo.
Al ser el volumen propio de la respiración normal no se
puede modificar de modo voluntario, sino que se ajusta automáticamente en
función de las necesidades de oxígeno del organismo, de ahí que pueda variar sensiblemente
con los cambios de postura, o al realizar movimientos simples (elevar un brazo
para coger algo de una estantería).
Puesto que un individuo adulto normal respira unas doce
veces en cada minuto, el volumen medio de aire movilizado por minuto rondaría
los seis litros.
2.2- RESERVA INSPIRATORIA Y ESPIRATORIA.
- Reserva inspiratoria: el volumen de reserva inspiratorio nos indica
la cantidad de aire adicional que podemos almacenar en nuestras vías
respiratorias cuando nos esforzamos en inspirar más aire del inhalado por el
volumen corriente.
El volumen de reserva inspiratorio (VRI), el cual nos
indica la cantidad de aire adicional que podemos acumular en nuestras vías
respiratorias, una vez que hemos llegado al límite de nuestra respiración normal
(volumen corriente de aire).
Si bien el volumen corriente alcanza el medio litro
aproximadamente, el volumen de reserva inspiratorio multiplica la capacidad
respiratoria por cinco o por seis, ya que puede alcanzar los dos o tres litros
y medio según las personas.
Así este volumen de reserva inspiratorio puede ser
utilizado total o parcialmente según la cantidad de aire que necesitemos o que
queramos inspirar, ya que tenemos la posibilidad de influir voluntariamente en
nuestra respiración.
- Reserva espiratorio (VRE), el cual nos indica la cantidad de aire que podemos
expulsar de nuestras vías respiratorias cuando espiramos a fondo, es decir
cuando forzamos nuestra espiración por encima de la espiración normal.
Este volumen puede alcanzar 1 litro o 1,2 litros de aire
según las personas, y depende no sólo del tamaño de nuestras vías
respiratorias, sino también de la flexibilidad de nuestra caja torácica.
Esta reserva de aire es la que utilizamos cuando soplamos
las velas de una tarta para apagarlas, o cuando intentamos inflar un globo;
actividades algo fatigosas, lo que nos indica el esfuerzo físico que hay que
desarrollar para movilizar este volumen de aire.
Por otro lado, el volumen de reserva espiratorio nos
ayuda a expulsar las partículas nocivas de nuestras vías respiratorias, por
ejemplo cuando tosemos.
2.3- VOLUMEN RESIDUAL.
Es el volumen de aire que queda en nuestros pulmones tras
una espiración máxima, es decir, cuando ya no somos capaces de expulsar más
aire, ni siquiera tosiendo.
La conservación de un cierto volumen de aire en las vías
respiratorias cuando ya no somos capaces de expulsar más aire en la espiración
forzada, es esencial para mantener un equilibrio en la presión interna de los
alvéolos, aspecto vital para que los pulmones puedan mantener su actividad con
normalidad.
Si nuestros pulmones no conservaran permanentemente un
cierto volumen de aire residual, los alvéolos se vaciarían normalmente,
acabando aplastados y con ello colapsados por el aumento de la presión de
succión que se produce en su interior para compensar este vacío. Este volumen de aire residual oscila entre 1 y 1,2 litros de aire
según las personas.
2.4- CAPACIDAD VITAL.
La capacidad vital es la cantidad máxima de aire que una
persona puede expulsar de los pulmones tras una inhalación máxima.Disminuye con
el envejecimiento por la disminución de la elasticidad de los pulmones y de la
caja torácica. Puede ser de 4-5 litros en hombres jóvenes sanos y de 3-4 litros
en mujeres jóvenes sanas. Valores de 6-7 litros no son infrecuentes en sujetos
de elevada estatura y de 7-8 l en atletas de resistencia aeróbica de alto
nivel. Estas grandes medidas se deben a sus características físicas y a su
genética.1 En la espirometría, la capacidad vital es igual al volumen de
reserva inspiratoria más el volumen corriente más el volumen de reserva
espiratorio.
La capacidad vital de una persona puede ser medida por un
espirómetro bien sea húmedo o normal. En combinación con otras medidas
fisiológicas, la capacidad vital puede ayudar a hacer un diagnóstico de ciertas
enfermedades pulmonares subyacentes.
3- REGULACIÓN RESPIRATORIA DEL EQUILIBRIO ÁCIDO BASE.
El equilibrio ácido-básico es un proceso complejo en el
cual participan múltiples órganos para mantener relativamente constantes una
serie de balances interrelacionados, tales como: pH, equilibrio eléctrico,
equilibrio osmótico y volemia. Si se producen cambios en alguno de estos
elementos, la respuesta del organismo será tratar de volverlos a sus límites normales,
afectando en un mínimo a otros equilibrios.
El aparato respiratorio dispone de sensores
exquisitamente sensibles a las variaciones de pH. Su estimulación por un
aumento de la concentración de hidrogeniones, como ocurre por la producción de
ácido láctico en el ejercicio, determina un incremento de la ventilación que
elimina una mayor cantidad de CO2, lo que tiende a mantener constante el pH. A
la inversa, una caída de la concentración de hidrogeniones deja de estimular la
ventilación. Lo valioso de este mecanismo en su rapidez, pero es limitado
porque la ventilación tiene también
otras exigencias que cumplir.
CONCLUSIÓN
Mediante
este trabajo de investigación que hemos desarrollado, hablamos sobre el aparato
respiratorio, su importancia, su funcionamiento a través de los distintos
mecanismos que hacen posible la respiración.
Aprendimos
mucho también sobre la respiración interna y externa. Sobre los factores que intervienen
en la oxigenación sanguínea a través de los mecanismos de respiración. También
hemos hablado sobre los distintos volúmenes y capacidades que hacen referencia
a los pulmones en su trabajo de respiración humana.
Gracias
a este trabajo pudimos entender y comprender la importante función que
desempeña el aparato respiratorio. Esperamos que el trabajo haya sido del
agrado y beneficio de todos los compañeros.