Respiración

1. Respiración Capítulo 40

2. Respiración • Proceso fisiológico por el cual O2 se mueve al ambiente interno y CO2 se mueve hacia afuera • Se necesita O2 para respiración aeróbica (producción de ATP) • CO2 es producido como residuo

3. Sistema Respiratorio Contribuye a homeostasis • Funciona junto al sistema circulatorio para llevar O2 y remover CO2 • También ayuda a regular el balance ácido-base

4. food, water intake oxygen intake elimination of carbon dioxide DIGESTIVE SYSTEM RESPIRATORY SYSTEM nutrients, water, salts carbon dioxide oxygen CIRCULATORY SYSTEM URINARY SYSTEM water solutes elimination of food residues rapid transport to and from all living cells elimination of excess water, salts, wastes

5. Gradientes de Presión • Gradientes de concentración para gases • Gases se difunden de lugar donde moléculas están más concentradas a lugar donde están menos concentradas • Gases entran y dejan el cuerpo al difundirse a través de superficies respiratorias

6. Presión Atmosférica • Presión ejercida por el peso del aire en objetos en la superficie de la Tierra • Al nivel del mar = 760 mm Hg • O2 es 21% del aire; su presión parcial es cerca de 160 mm Hg • Presión parcial de O2 = (760) (21/100)

7. 78% N2 Partial pressure of N2 = 600 mm Hg Barómetro de mercurio -presión en columna de mercurio es igual a la presión atmosférica 760 mm Hg 21% O2 Partial pressure of O2 = 160 mm Hg 1% CO2, other gases

8. Ley de Fick • Describe la tasa a la que una sustancia (como oxígeno) se difunde a través de una membrana (como la superficie respiratoria) • Tasa es proporcional al gradiente de presión a través de la membrana y al área de superficie de la membrana

9. Razón Superficie-a-Volumen • Según aumenta el tamaño de un animal, disminuye su razón superficie-a-volumen • Animales pequeños y aplanados pueden usar la superficie del cuerpo como su superficie respiratoria • Animales más grandes tienen estructuras especiales para aumentar la superficie respiratoria, como agallas y pulmones

10. Adaptaciones para Intercambio de Gases • Sistema circulatorio para transportar O2 y CO2 • Inhalación y exhalación ayuda a ventilar los pulmones • Pigmentos de transporte • Hemoglobina- en eritrocitos • Mioglobina- en células de músculo cardiaco y esquelético (almacenan O2)

11. Sistema Respiratorio Humano • Función principal es intercambio de gases • Otras funciones del sistema respiratorio: • Capacidad del habla • Mejora retorno de sangre venosa al corazón • Ayuda a eliminar agua y exceso de calor • Controla equilibrio ácido-básico

12. Sistema Respiratorio Humano • Aire entra por dos cavidades nasales • Secreciones mucosas lo calientan y humedecen • Epitelio ciliado filtran polvo • Receptores olfativos • Aire pasa a faringe (garganta) • Laringe- dos pares de pliegues de membrana mucosa, par inferior son cuerdas vocales

13. Sistema Respiratorio Humano • Epiglotis- en entrada a laringe, cierra cuando tragamos comida • Tráquea • Bronquios- revestimiento epitelial con cilios y células secretoras de moco • Bronquiolos • Alveolos- sacos, 300 millones en cada • pulmón

14. Sistema Respiratorio Humano Pharynx (Throat) Epiglottis Larynx (Voice Box) Trachea (Windpipe) Pleural Membrane Bronchiole Intercostal Muscle Alveoli Diaphragm Figure 40.10  Page 712

15. Fig. 40.10bcPage 712 alveolar sac alveolar sac (sectioned) bronchiole alveolar duct alveoli pulmonary capillary

16. Animation Human respiratory system animation. Click to view animation.

17. Producción del Habla • Cuerdas vocales se estiran a través de apertura de laringe; espacio entre ellas es la glotis • Se varía posición de cuerdas para crear diferentes sonidos Figure 40.10  Page 713

18. Figure 40.11Page 713 glottis (open) vocal cords glottis (closed) epiglottis cartilage base of tongue

19. Respiración • Mueve aire adentro y afuera de pulmones • Ocurre en patrón cíclico llamado ciclo respiratorio • Un ciclo respiratorio consiste de inhalación y exhalación

20. Inhalación • Diafragma se contrae (se aplana) • Músculos intercostales externos se contraen • Volumen de cavidad torácica aumenta • Pulmones se expanden • Aire fluye según gradiente de presión a pulmones Figure 40.12  Page 714

21. Exhalación Normal (Pasiva) • Músculos de inhalación se relajan • Cavidad torácica se mueve hacia abajo • Volumen de pulmones disminuye • Aire fluye según gradiente de presión y hacia afuera de pulmones Figure 40.12  Page 714

22. Exhalación Activa • Músculos del abdomen y músculos intercostales internos se contraen • Esto disminuye el volumen de la cavidad torácica más que exhalación pasiva • Volumen mayor de aire debe fluir hacia afuera para igualar presión intrapulmonar con presión atmosférica *Ocurre al hacer ejercicio vigoroso

23. Animation Changes in thoracic cavity animation. Click to view animation.

24. Cambios en Presión 760 760 760 Atmospheric pressure: 754 Intrapleural pressure: 756 756 759 Intrapulmonary pressure: 760 761 Before inhalation During inhalation (lungs expanded) During exhalation Figure 40.13  Page 715

25. Animation Pressure changes interaction. Click to view animation.

26. Volumen Respiratorio • XY adulto- 5.7 litros de aire • XX adulta- 4.2 litros • Volumen varía con edad y estado de salud • Capacidad vital- volumen que sale de pulmones después de inhalación máxima • - siempre queda ~ 1.2 L para intercambio • Volumen corriente o tidal- volumen que fluye hacia adentro o afuera en un ciclo (0.5 litros)

27. Volumen Respiratorio inspiratory reserve volume tidal volume vital capacity total lung capacity expiratory reserve volume residual volume

28. Vista de Alveolos red blood cell air space inside alveolus (see next slide) pore for airflow between alveoli Figure 40.16  Page 715

29. Membrana Respiratoria • Area entre un alveolo y un capilar pulmonar • O2 y CO2 se difunden fácilmente a través de la membrana alveolar epithelium capillary endothelium fused basement membranes of both epithelial tissues Figure 40.16  Page 715

30. Transporte de Oxígeno • Mayoría de O2 se lleva enlazado a hemoglobina en glóbulos rojos (98.5%) • Hemoglobina tiene una gran afinidad por O2 cuando tiene alta presión parcial (en capilares pulmonares)- oxihemoglobina o HbO2

31. Transporte de CO2 • Tres mecanismos: • 10% disuelto en la sangre • 30% se une con hemoglobina- carbamino hemoglobina (HbCO2) • 60% se transporta en forma de bicarbonato

32. Formación de Bicarbonato CO2+ H2O H2CO3 carbonic acid HCO3– bicarbonate + H+ • CO2 se convierte en ácido carbónico y luego en bicarbonato • Enzima anhidrasa carbónica aumenta la velocidad de la reacción 250 veces • Bicarbonato- acepta o libera iones, regula pH

33. Control de Respiración • Tasa respiratoria debe corresponder a tasa de flujo sanguíneo • Médula oblongada establece el ritmo principal; centro en pons lo afina • Magnitud de respiración depende de concentración de O2 y H+ • Cerebro detecta H+- aumenta respiración • Cuerpos carótidos y cuerpos aórticos detectan disminución en O2- aumenta respiración

34. Humanos en Grandes Alturas • Residentes permanentes de grandes alturas tienen • Pulmones más vascularizados • Ventrículos del corazón más grandes • Más mitocondrias en músculos • Aclimatación • Cambios en tasa de respiración, salida del corazón • Riñón secreta hormona eritropoyetina; aumenta producción de glóbulos rojos

35. Envenenamiento por Monóxido de Carbono (CO) • Gas sin color, ni olor • Humo de carros, cigarrillos, madera y carbón • Compite con O2 por sitios de enlace en hemoglobina • Capacidad de enlace es al menos 200 veces más grande que la del O2 • Exposición afecta entrega de O2

36. Respiración en Aguas Profundas • Presión aumenta con profundidad > 150 pies • Aumenta N2 disuelto en la sangre y tejidos • Se forman burbujas si buzo sube muy rápido • Dolor en coyunturas, visión afectada, parálisis

37. Bronquitis • Irritación de epitelio ciliado que cubre las paredes de bronquiolos • Contaminantes en el aire, humo de cigarrillo, o alergias pueden ser la causa • Exceso de mucosidad causa tos y acumula bacterias • Bronquitis crónica cicatriza y obstruye las vías respiratorias

38. Enfisema • Daño irreversible en las paredes alveolares • Pulmones se vuelven inelásticos • Puede ser causado por defecto genético • Principalmente causado por fumar

39. Efectos de Fumar • Expectativa de vida acortada • Aumenta tasas de cáncer (pulmonar, boca, laringe, esófago, páncreas, vejiga) • Aumento en tasas de enfermedades cardiovasculares • Función inmune y de sanación debilitadas • Detrimental al feto

40. Efectos de Fumar • Cada 13 segundos en EU muere uno de los 50 millones de fumadores por una causa relacionada al cigarrillo • Cigarrillo es el único producto de consumo legal que mata a más de la mitad de sus usuarios regulares

41. Animation Heimlich maneuver animation. Click to view animation.