Que es la respiración

La respiración es el proceso mediante el cual, la energía química de las sustancias alimenticias (por ejemplo, la glucosa) se convierte en energía utilizable para las células.

Este proceso es comparable con una combustión, en el que los nutrientes se combinan con el oxígeno del aire, liberando energía y produciendo dióxido de carbono y agua.

En el proceso de la fotosíntesis desarrollado por las plantas, la glucosa producida, es el combustible más utilizado por la célula, y la forma de metabolizarla, es decir, de utilizarla, dependerá de la presencia o ausencia de oxígeno.

La combustión  de una molécula de glucosa comprende una serie de reacciones que son controladas por unas sustancias llamadas enzimas.

Las células, además de los azúcares (glucosa, sacarosa…), utilizan las grasas y proteínas como fuente de energía.

La respiración de los seres vivos

Encontramos que respiración de los seres vivos es un proceso que se lleva a cabo en dos niveles:

• El primero, es en el organismo en su conjunto, en donde intervienen órganos como los pulmones.
• El segundo, es a nivel de cada célula, ya sea en el protoplasma o por medio de estructuras especializadas como las mitocondrias.

Pero, como las membranas de las mitocondrias no dejan pasar la glucosa, ésta debe ser transformada antes de entrar en ellas; este proceso, es decir, la formación de la glucosa, se llama glucólisis y ocurre en el citoplasma celular.

Por medio del cual una molécula de glucosa, que tiene seis átomos de carbono, se divide en dos moléculas de tres carbonos que se conoce como ácido pirúvico, el cual es más pequeño que la glucosa y con características diferentes

El ácido pirúvico ingresa a las mitocondrias y allí se realiza la respiración celular. Algunos organismos realizan la respiración en ausencia de oxígeno

La mayoría requieren el oxígeno para respirar. De acuerdo a esto se conocen dos tipos de respiración de los seres vivos: respiración anaerobia (no interviene el oxígeno) y respiración aerobia (interviene el oxígeno).

Respiración anaerobia en organismos

En este tipo de respiración de los seres vivos, los organismos obtienen energía a partir de moléculas orgánicas como el ácido pirúvico, en ausencia de oxígeno del medio.

En este proceso llamado fermentación, el ácido pirúvico que se encuentra en el citoplasma celular, se transforma unas veces en alcohol y otras en ácidos.

Cuando el producto es alcohol, es usado en la elaboración de bebidas alcohólicas, cuando es un ácido, se utiliza en la obtención de vinagre.

Los organismos que realizan este tipo de respiración, es decir, la fermentación, se llaman anaerobios, por ejemplo, algunas bacterias y hongos.

Respiración aerobia en organismos

Este proceso respiratorio consiste en la obtención de energía, a partir de oxígeno.

Todos los animales, incluyendo la especie humana, efectúan la respiración aerobia por medio del sistema respiratorio, obteniendo oxígeno del medio y eliminando dióxido de carbono.

 La gran mayoría de bacterias, protozoos, hongos, plantas y animales, presentan este tipo de respiración.

Sistemas respiratorios en animales

Los animales presentan respiración aerobia, para la cual requieren oxígeno molecular. Para llevar a cabo el intercambio de gases, están dotados de órganos especializados, aunque en algunos casos el proceso se lleva a cabo a través de la superficie corporal del organismo.

El transporte de oxígeno en los animales se hace a través de pigmentos.

Por ejemplo:

• en los gusanos marinos a través de pigmentos de hierro (clorocruorina);
• en los moluscos y artrópodos, a través de pigmentos de cobre (hemocianina) y
• en los vertebrados, como el hombre, a través de una sustancia que contiene hierro (hemoglobina), la cual se encuentra dentro de los glóbulos rojos y es responsable de transportar el oxígeno a las células del cuerpo.

La hemoglobina al descargar el oxígeno en las células, recoge el dióxido de carbono. De acuerdo a los órganos que poseen, la respiración en los animales puede ser de las siguientes clases:

Respiración directa

Este tipo de respiración de los seres vivos se lleva a cabo a través de las membranas de las células, que componen la superficie del cuerpo del organismo

Tanto el oxígeno como el dióxido de carbono se transportan por difusión, es decir, el transporte de estos gases se realiza de lugares de alta concentración a sitios de baja concentración.

Este tipo de respiración lo poseen poríferos como las esponjas y celenterados como las medusas.

Respiración cutánea

Ocurre a través de la piel hasta alcanzar los vasos sanguíneos. La piel debe mantenerse húmeda para que se efectúe el intercambio gaseoso.

Debajo de la piel se encuentran una serie de capilares, de modo que el oxígeno y el dióxido de carbono son transportados por difusión; al llegar al interior del organismo, la sangre del animal lleva el oxígeno y el dióxido de carbono a todas las células.

Este tipo de respiración es característico de los animales invertebrados como la lombriz de tierra, el caracol y vertebrados anfibios, como la rana.

Respiración branquial

Esta forma de respiración es propia de los animales acuáticos; ocurre a través de las branquias o agallas.

Este sistema está presente en los peces y animales como la estrella de mar, la langosta, las ostras, el tiburón, el tritón, el cangrejo y larvas de anfibios.

Respiración traqueal

Es llevada a cabo por un sistema respiratorio que consiste en un conjunto de tubos rígidos huecos llamados tráqueas, los cuales permiten que el aire llegue a todas las células del organismo

Esta respiración se presenta en animales como los insectos, entre los cuales están los grillos y las mariposas; en artrópodos de vida terrestre como las arañas y los ciempiés

Respiración pulmonar

En la respiración pulmonar participan órganos llamados pulmones, que son sacos esponjosos con muchos vasos sanguíneos.

El sistema respiratorio pulmonar se halla, principalmente, en anfibios, reptiles, aves y mamíferos. En algunos anfibios se manifiestan tres tipos de respiración: branquial, cutánea y pulmonar; la primera en estado larvario (renacuajo) y las dos últimas en estado adulto.

Tambien en las aves, debido a su continuo vuelo, necesitan mucha energía y por ello como los pulmones son pequeños, han desarrollado unas estructuras especializadas llamadas sacos aéreos, los cuales hacen que la respiración sea más eficiente.

En los mamíferos, el sistema respiratorio lo conforma un sistema de vías respiratorias y unos órganos, los pulmones.

Sistema respiratorio humano

El sistema respiratorio humano, al igual que el de todos los vertebrados, ha desarrollado diferentes adaptaciones para realizar el intercambio gaseoso de forma más eficiente.

La entrada del aire es lo primero y está favorecida por el movimiento respiratorio que facilita el desplazamiento del aire hacia las superficies encargadas del intercambio, continuando con el proceso de difusión del oxígeno desde el aire hacia la sangre y desde la sangre a los tejidos del cuerpo para dar lugar a la respiración celular. 

El sistema respiratorio está conformado por las vías respiratorias, las cuales se ocupan de conducir el aire rico en oxígeno hacia los pulmones, donde se encuentra la superficie encargada de hacer el intercambio gaseoso. 

Las paredes de los conductos que permiten el desplazamiento del aire desde la boca y nariz hacia los pulmones secretan moco, el cual atrapa las partículas e impurezas del aire para evitar que lleguen a los pulmones.

Estos tienen contacto directo con el sistema circulatorio y con la vía más rápida de dispersión de cualquier patología.

Adicionalmente, están revestidas de cilios que por su constante movimiento transportan el moco hasta la laringe donde se traga para posteriormente ser eliminado del cuerpo.

Las vías respiratorias no solo limpian el aire, sino que lo calientan y humedecen para facilitar el intercambio gaseoso.

Los órganos a los que interviene en el aparato respiratorio son: fosas nasales (nariz), faringe, laringe, tráquea, bronquios y pulmones.

Nariz o fosas nasales

Es el órgano que comunica el aparato respiratorio con el exterior. Consta de una parte

Los órganos que componen el aparato respiratorio funcionan como abastecedores y distribuidores de aire, a excepción de los alveolos, donde se realiza el intercambio gaseoso de O2 (oxígeno) y CO2 (dióxido de carbono) entre los tejidos y los capilares sanguíneos.

Faringe

Es el conducto que comunica el aparato digestivo y el respiratorio, permite el paso del aire y de los alimentos; también interviene en el proceso de la fonación.

Laringe

Es el órgano que comunica la faringe con la tráquea. Se denomina «caja de la voz»,ya que es el órgano principal de la fonación. Se localiza en la parte anterior del cuello,entre la IV y VI vértebras cervicales.

Está constituida básicamente por cartílagos ymúsculos. Consta de nueve cartílagos, tres pares (seis) y tres impares.

Tráquea

Es un conducto de unos 11 cm de largo que se extiende desde la laringe hasta losbronquios. Desciende por delante del esófago y penetra en el mediastino, desviándose ligeramente a la derecha, donde se divide en dos bronquios principales (primarios),derecho e izquierdo, respectivamente.

Bronquios

Se localizan en el extremo inferior de la tráquea, que se divide para formar los dosbronquios principales primarios: el derecho (corto, ancho y vertical) y el izquierdo (largoy estrecho).

Su estructura es similar a la de la tráquea, es decir, están formados por anillos incompletosantes de entrar en los pulmones, donde se hacen completos.

Estos anillos estántapizados en su parte interna por mucosa ciliada.

Los bronquios, a medida que se ramifican, van perdiendo los anillos cartilaginosos, de tal forma que al llegar a los alveolos solo queda la capa superficial interna, que está constituida por células de tejido plano epitelial.

Pulmones

Cada uno de los pulmones presenta tres bordes (anterior, posterior e inferior); un vértice o porción superior de forma cónica; una base o cara diafragmática, una cara costal y una cara interna o mediastínica, que es cóncava y deja espacio para las estructuras mediastínicas y el corazón

El pulmón izquierdo está dividido, por medio de una cisura oblicua, en dos lóbulos  (superior e inferior), que contienen 8 segmentos.

El pulmón derecho está dividido por dos cisuras en tres lóbulos (superior, medio e inferior, respectivamente) que contienen 10 segmentos.

Los pulmones están revestidos por una membrana serosa delgada y brillante denominada pleura, dividida en una capa externa, o pleura parietal, que reviste la pared torácica, el mediastino y el diafragma, y una capa interna o pleura visceral, unida a la superficie de los pulmones

Intercambio gaseoso

Ya hemos visto el recorrido del aire a través de las vías respiratorias y las estructuras que permiten su entrada al cuerpo.

Ahora veremos el recorrido que continúa cuando el aire ya ha entrado al cuerpo. Dentro de este recorrido, encontramos tres fases: pulmonar, sanguínea y celular.

 La fase pulmonar es aquella en la que ocurre el intercambio gaseoso entre el aire que es inhalado y la sangre.

Este proceso tiene lugar en los alvéolos y se da por difusión, la cual es favorecida por la alta concentración de oxígeno en el aire, permitiendo el movimiento del mismo hacia la sangre.

Durante la fase sanguínea los gases, tanto el oxígeno como el dióxido de carbono, son transportados por la sangre a lo largo de todo el cuerpo.

La fase celular corresponde al intercambio por difusión de oxígeno entre los capilares y el plasma celular, mientras el dióxido carbono pasa de la célula a la sangre