SISTEMA RESPIRATORIO

SISTEMA RESPIRATORIO

la respirazione:processo di assunzione di ossigeno dall' ambiente esterno e di eliminazione di biossido di carbonio.il consumo di ossigeno è direttamente proporzionale al dispendio energetico(metabolismo basale). i tassi metabolici aumentano nettamente con l'esercizio fisico.

diffusione e pressione atmosferica:in ogni organismo, lo scambio gassoso tra le cellule e l'ambiente avviene per diffusione(il movimento netto di particelle da una regione a contrazione maggiore verso una a concentrazione minore).nel descrivere i gas si fa riferimento alla pressione gassosa piuttosto che alla concentrazione.la pressione di ogni gas è proporzionale alla sua concentrazione

.evoluzione degli apparati circolatori:il processo di diffusione avviene solo per tratti molto brevi. più sono aumentate le dimensioni degli animali più hanno sviluppato apparati respiratori e circolatori in grado di trasportare molecole gassose per flusso di massa.uno stadio primitivo dell'evoluzione dei sistemi per il trasporto dei gas è quello dei lombrichi, che possiedono una rete di capillari posta sotto la superficie del corpo; l'ossigeno e il biossido di carbonio diffondono direttamente attraverso la superficie entrando e uscendo dal sangue che scorre nei capillari.negli insetti l'aria passa direttamente nei tessuti attraverso una rete di tubuli rivestiti da chitina, le trachee. i vertebrati primitivi respiravano prevalentemente attraverso la pelle.le branchie e i polmoni sono strutture atte ad aumentare la superficie respiratoria; le branchie sono Estroflessioni, mentre i polmoni sono Introflessioni o cavità.la superficie respiratoria delle branchie è costituita da un unico strato di cellule che è a contatto con l'ambiente esterno da un lato e con i vasi sanguigni dall'altro.nei pesci l'acqua viene pompata nella bocca mediante movimenti dell'opercolo osseo e fuoriesce attraverso le branchie dopo aver ceduto parte dell'ossigeno ai vasi sanguigni.i pesci facilitano aprendo e chiudendo la bocca.i polmoni sono cavità interne nelle quali penetra aria ricca di ossigeno.il grande vantaggio dei polmoni è che le superfici respiratorie possono rimanere umide senza una grande perdita di acqua per evaporazione.i polmoni si trovano principalmente nei vertebrati,ma anche di alcuni invertebrati(lumache terrestri).gli anfibi e i rettili hanno polmoni relativamente semplici,con una superficie interna poco sviluppata.nei vertebrati si sviluppa la trachea(col controllo dell'epiglottide) e delle narici,che rendono possibile la respirazione a bocca chiusa.caratteristica dei polmoni:lo scambio di aria con l'atmosfera ha luogo per flusso di massa come risultato dei cambiamenti di volume dei polmoni mediante dei muscoli(Ventilazione polmonare).Negli animali grandi le molecole di ossigeno si muovono sia per diffusione sia per flusso di massa tra l'ambiente esterno e i tessuti. Questo movimento si svolge in quattro tappe:1-movimento per flusso di massa di un mezzo esterno contenente ossigeno(aria o acqua)verso un sottile epitelio umido posto vicino ai vasi sanguigni dei polmoni e delle branchie;2-diffusione dell'ossigeno nel sangue attraverso l'epitelio;3-movimento per flusso di massa del sangue contenete ossigeno in soluzione verso i tessuti;4-diffusione dell'ossigeno dal sangue nei liquidi interstiziali da dove diffonde nelle singole cellule.il biossido di carbonio, prodotto dalle cellule quando viene eliminato dal corpo segue il cammino inverso.

l'uomo:l'aria entra attraverso le cavità nasali(riscaldano e puliscono)e passa attraverso la faringe nella trachea.le pareti della trachea sono rinforzate da anelli cartilaginei che le impediscono di collassare durante l'inspirazione.la trachea termina nei bronchi, che si suddividono in ramificazioni sempre più piccole, i bronchioli.bronchi e bronchioli sono circondati da un sottile strato di tessuto muscolare liscio.i veri scambi gassosi avvengono in piccoli sacchi d'aria(alveoli)raggruppati alle estremità dei bronchioli più piccoli.ogni alveolo ha un diametro di circa 0,1/0,2 mm ed è circondato da capillari.trachea,bronchi e bronchioli sono rivestiti interamente da cellule epiteliali;questo tessuto comprende sia cellule secernenti muco sia cellule ciliate.il muco ricopre l'epitelio e trattiene le particelle estranee che entrano con l'aria,mentre le ciglia spingono il muco e le particelle estranee verso la faringe.ci rendiamo conto di questa produzione di muco quando aumenta a causa di un'irritazione o un'infezione.la meccanica respiratoria:l'aria entra ed esce dai polmoni quando la pressione dell'aria negli alveoli è diversa dalla pressione atmosferica.quando la pressione alveolare è maggiore della pressione atmosferica l'aria esce dai polmoni(espirazione);quando la pressione alveolare è inferiore l'aria entra(inspirazione).la pressione nei polmoni varia in relazione ai cambiamenti di volume della cavità toracica dovuti alla contrazione e al rilassamento del diaframma muscolare e dei muscoli intercostali.nell'inspirazione il diaframma si contrae e si abbassa ampliando la cavità toracica,intanto si contraggono anche i muscoli intercostali che spingono la gabbia toracica verso l'alto e verso l'esterno.la pressione all'interno di essa quindi diminuisce e l'aria passa nei polmoni.quando invece i muscoli si rilassano l'aria viene spinta fuori dai polmoni.

trasporto e scambio di gas:l'ossigeno è insolubile nel plasma sanguigno.la capacità del sangue di trasportare ossigeno dai polmoni ai tessuti corporei aumenta in presenza di proteine trasportatrici di ossigeno(pigmenti respiratori).vertebrati e in molti invertebrati:emoglobina che trasporta grazie alla presenza al suo interno di gruppi eme contenenti atomi di ferro.in molti invertebrati il pigmenti respiratorio circola liberamente nel sangue.nei vertebrati l'emoglobina è trasportata all'interno dei globuli rossi;un globulo rosso umano maturo trasporta circa 265 milioni di molecole di emoglobina.Emoglobina:pigmento rosso che diventa di colore più brillante in seguito all'ossigenazione.il fatto che l'ossigeno si leghi con l'emoglobina o si separi dipende dalla pressione parziale dell'ossigeno del plasma circostante.nei capillari alveolari,dove la pressione parziale è bassa l'ossigeno si stacca dalle molecole di emoglobina e si diffonde.l'anidride carbonica è più solubile dell'ossigeno e una piccola parte di esso è disciolto nel plasma.

controllo della respirazione:la velocità e la profondità del respiro sono controllate da neuroni respiratori situati nel tronco cerebrale responsabili della respirazione normale(ritmica e autonoma come il battito del cuore).a differenza del battito cardiaco,la respirazione può essere controllata.i neuroni respiratori del cervello attivano i neuroni motori del midollo spinale,facendo contrarre il diaframma e i muscoli intercostali e permettendo così l'inspirazione.per regolare l'attività l'informazione viene fornita da un certo numero di differenti sensori che sono indifferenti l'uno dall'altro.i neuroni ricevono segnali dai recettori sensibili al biossido di carbonio,all'ossigeno e agli ioni idrogeno e dai recettori sensibili al grado di tensione dei polmoni e della cassa toracica.le cellule chemiocettrici(nelle arterie carotidee che riforniscono il cervello di ossigeno)segnalano ai neuroni respiratori la diminuzione della concentrazione di ossigeno nel sangue.contemporaneamente viene rilevata dai centri del cervello e dai chemiocettori presenti nelle carotidi la concentrazione del biossido di carbonio disciolto e degli ioni idrogeno.se la concentrazione di biossido di carbonio aumenta la respirazione si fa subito+profonda e+ veloce,permettendo a+biossido di carbonio di abbandonare il sangue fino a che la sua concentrazione di ioni H+ non sia tornata normale.