Cap. 7 Mecanismo del Sistema Respiratorio - PDF

## Ejercicio 7: Mecanismo del Sistema Respiratorio ### Objetivos - Explicar cómo los sistemas respiratorio y circulatorio funcionan conjuntamente para permitir el intercambio gaseoso entre los pulmones, la sangre y los tejidos corporales. - Definir respiración, ventilación, alvéolos, diafragma, in...

## Ejercicio 7: Mecanismo del Sistema Respiratorio ### Objetivos - Explicar cómo los sistemas respiratorio y circulatorio funcionan conjuntamente para permitir el intercambio gaseoso entre los pulmones, la sangre y los tejidos corporales. - Definir respiración, ventilación, alvéolos, diafragma, inspiración, espiración y presión parcial. - Diferenciar volumen corriente, volumen inspiratorio de reserva, volumen espiratorio de reserva, capacidad vital, volumen residual, capacidad pulmonar total, capacidad vital máxima, volumen espiratorio máximo y volumen respiratorio por minuto. - Enumerar los factores que afectan a la respiración. - Explicar cómo funciona el agente tensioactivo en los pulmones para facilitar la respiración. - Explicar qué sucede en el neumotórax. - Explicar cómo afectan a los volúmenes respiratorios la hiperventilación, el volver a respirar el mismo aire espirado y el contener la respiración. ### Introducción Las funciones fisiológicas de la respiración y la circulación son esenciales para la vida. - Si se producen problemas en otros sistemas fisiológicos, podemos sobrevivir durante un tiempo sin abordarlos. - Sin embargo, si aparece un problema persistente en los sistemas respiratorio o circulatorio, la muerte puede sobrevenir en cuestión de minutos. ### Función del Sistema Respiratorio El papel principal del sistema respiratorio es distribuir oxígeno a las células del organismo y eliminar el dióxido de carbono desde ellas. El sistema respiratorio trabaja conjuntamente con el sistema circulatorio para conseguirlo. El término **respiración** incluye el proceso de **ventilación** (movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones) y el transporte (vía sanguínea) de oxígeno y dióxido de carbono entre los pulmones y los tejidos corporales. 1. El **corazón** bombea la sangre desoxigenada a los capilares pulmonares, donde se produce el intercambio gaseoso entre la sangre y los alvéolos (sacos de aire de los pulmones), oxigenando la sangre. 2. El **corazón** bombea la sangre oxigenada a los tejidos, donde se utiliza el oxígeno en el metabolismo celular. 3. Al mismo tiempo, el **dióxido de carbono** (un producto de desecho metabólico) difunde desde los tejidos a la sangre. 4. La sangre desoxigenada vuelve entonces al **corazón**, completando el circuito. ### Ventilación La **ventilación** es el resultado de la contracción muscular. - El **diafragma**, músculo en forma de cúpula que divide las cavidades torácica y abdominal, se contrae aumentando la cavidad torácica. - Esto reduce la presión dentro de esta cavidad, permitiendo que el gas atmosférico entre en los pulmones (proceso denominado **inspiración**). - Cuando el diafragma se relaja, aumenta la presión dentro de la cavidad torácica, forzando al aire a salir de los pulmones (proceso denomina espiración). - La **inspiración** se considera un proceso **activo**, porque la contracción muscular requiere el uso de ATP. - La **espiración** generalmente se considera un proceso **pasivo**. ### Volúmenes Respiratorios La **ventilación** se mide como la frecuencia de la respiración multiplicada por el volumen de cada respiración, denominado **volumen corriente**. La ventilación es necesaria para mantener el oxígeno en la sangre arterial y el dióxido de carbono en la sangre venosa en sus niveles normales (es decir, en sus presiones parciales normales). - El término **presión parcial**, se refiere a la proporción de presión que un único gas ejerce en una mezcla de gases. - Por ejemplo, en la atmósfera a nivel del mar, la presión es de 760 mm Hg. El oxígeno constituye cerca del 20% del total de la atmósfera y, por tanto, tiene una presión parcial (Po₂) de 760 mm Hg × 20%, que equivale a 160 mm Hg. ### Intercambio Gaseoso El oxígeno difunde a favor de su gradiente de presión parcial para fluir de los alvéolos pulmonares hacia la sangre (donde se une a la hemoglobina). Mientras tanto, el dióxido de carbono difunde desde la sangre a los alvéolos. - La sangre oxigenada se transporta entonces a los tejidos, donde el oxígeno difunde de nuevo a favor de su gradiente de presión parcial para abandonar la sangre y entrar en los tejidos. - El dióxido de carbono (producido por las reacciones metabólicas de los tejidos) difunde a favor de su gradiente de presión parcial para fluir desde los tejidos hacia la sangre y ser ésta transportada de vuelta a los pulmones. - Una vez los pulmones, el dióxido de carbono sigue su gradiente de presión parcial para abandonar la sangre y entrar en el aire de los alvéolos para ser eliminado del organismo. ### Volúmenes Respiratorios - **Volumen corriente**: El volumen corriente normal en los seres humanos es de cerca de 500 mililitros. - **Volumen inspiratorio de reserva**: Si uno inspirara un volumen de aire igual al volumen corriente y después continuara inspirando tanto aire como le fuera posible, esa cantidad de aire (por encima y más allá del volumen corriente) sería igual a 3100 mililitros. Se denomina **volumen inspiratorio de reserva**. - **Volumen espiratorio de reserva**: Si uno espirara tanto aire como le fuera posible más allá del volumen corriente normal, esa cantidad de aire (por encima y más allá del volumen corriente) sería cercana a 1200 mililitros. Se llama **volumen espiratorio de reserva**. - **Capacidad Vital**: El volumen corriente, el volumen inspiratorio de reserva y el volumen espiratorio de reserva constituyen la **capacidad vital**, unos 4800 mililitros. - **Volumen residual**: Es importante observar que la estructura histológica del árbol respiratorio (donde se encuentra el aire en los pulmones) no permitirá que todo el aire sea espirado de los pulmones. El aire que queda en los pulmones después de una exhalación completa se llama **volumen residual**, normalmente 1200 mililitros. - **Capacidad pulmonar total**: La capacidad pulmonar total (la capacidad vital más el volumen residual) es aproximadamente 6000 mililitros. ### Medida de Volúmenes Respiratorios Todos estos volúmenes se pueden medir con un **espirómetro**. - Un espirómetro se compone de una campana invertida dentro de un tanque de agua. Conectado con el interior de la campana hay un tubo para respirar. - En el exterior de la campana invertida hay unido un dispositivo gráfico que registra sobre el papel los volúmenes respiratorios. - Cuando uno espira en el tubo respiratorio, la campana se mueve hacia arriba y hacia abajo con la espiración. - Todo está calibrado de forma que los volúmenes respiratorios se pueden leer directamente desde el registro. Además de medir los volúmenes respiratorios, el espirómetro se puede utilizar también para realizar pruebas de función pulmonar. - **Prueba de capacidad vital máxima (FVC)**: Cantidad de aire que se puede expulsar completamente y lo más rápido posible después de una inspiración lo más profunda posible. - **Prueba de volumen espiratorio máximo (FEV₁)**: Porcentaje de la capacidad vital que se espira durante un período de 1 segundo de la prueba de FVC. Este valor es generalmente del 75% al 85% de la capacidad vital. ### Factores que Influyen en la Respiración Muchos factores influyen en la respiración: - **Distensibilidad**: Capacidad de la pared del tórax o del pulmón para dilatarse. - **Tensioactivo**: Material lipídico secretado al fluido alveolar, actúa para disminuir la tensión superficial del agua en el fluido que reviste las paredes de los alvéolos, de otra forma los alvéolos se colapsarían después de cada respiración. - **Lesiones en la pared torácica**: Cualquier perforación de la pared torácica elevaría la presión intratorácica hasta el valor de la presión atmosférica, impidiendo que la contracción del diafragma disminuya la presión intratorácica y, por lo tanto, que el aire fuera conducido al interior de los pulmones. ### Efecto del Agente Tensioactivo Realizar el experimento "Factores que influyen en la respiración" y probar el efecto del agente tensioactivo sobre los volúmenes respiratorios. ### Efecto de la Restricción del Flujo de Aire Realizar el experimento "Efecto de la restricción del flujo de aire sobre los volúmenes respiratorios" y probar la restricción del flujo de aire en los pulmones con una disminución del radio del tubo de aire. ### Efecto de la Perforación de la Cavidad Torácica Realizar el experimento "Efecto de la perforación de la cavidad torácica" y observar el efecto de la perforación de la cavidad torácica, simulando un neumotórax, en los pulmones, haciendo que la presión intratorácica se iguale a la atmosférica. ### Variaciones en la Respiración Realizar el experimento "Variaciones en la respiración" y observar el efecto de la respiración rápida, el volver a respirar el mismo aire espirado y el contener la respiración sobre el dióxido de carbono en sangre. ### Suplmento de Repaso de Histología Revisar el tejido respiratorio en la página 136.