Sistema Respiratorio

La respiración es vital para el humano; más de 3 minutos sin oxígeno significaría la muerte.

Los humanos estamos equipados para extraer oxígeno del aire usando nuestro sistema respiratorio adaptado para este propósito. El sistema respiratorio humano está compuesto de un  par de pulmones, una serie de vías respiratorias y una capa delgada de musculo liso llamada diafragma.

La inhalación de aire es sólo una parte del proceso de respiración que lleva a cabo un organismo dependiente del oxígeno. La respiración incluye todos los mecanismos involucrados en la toma de oxígeno por parte de las células de tu cuerpo y en la eliminación del dióxido de carbono.

La función principal de la respiración, consiste en la manera de proporcionar un medio para el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono, entre el torrente sanguíneo y el medio ambiente externo, suministrando oxígeno a las células y los tejidos del organismo, eliminando de ellos los desechos del dióxido de carbono.

Partes del Sistema Respiratorio Humano

La respiración es el proceso por el cual ingresamos aire (que contiene oxígeno) a nuestro organismo y sacamos de él aire rico en dióxido de carbono. Un ser vivo puede estar varias horas sin comer, dormir o tomar agua, pero no puede dejar de respirar más de tres minutos.Esto grafica la importancia de la respiración para nuestra vida.

El sistema respiratorio de los seres humanos está formado por:

Vías Respiratorias

El sistema respiratorio se compone principalmente de 2 elementos en general: las vías respiratorias (imagen de arriba) y los pulmones.

Las vías respiratorias: son las fosas nasales, la faringe, la laringe, la tráquea, los bronquios y los bronquíolos. La boca también es, un órgano por donde entra y sale el aire durante la respiración.

Las fosas nasales son dos cavidades situadas encima de la boca.  Se abren al exterior por los orificios de la nariz (donde reside el sentido del olfato) y se comunican con la faringe por la parte posterior.  En el interior de las fosas nasales se encuentra la membrana pituitaria, que calienta y humedece el aire que inspiramos. De este modo, se evita que el aire reseque la garganta, o que llegue muy frío hasta los pulmones, lo que podría producir enfermedades. No confundir esta membrana pituitaria con la glándula pituitaria o hipófisis.

Ubicación de la Faringe en el tubo respiratorio.

La faringe se encuentra a continuación de las fosas nasales y de la boca.  Forma parte también del sistema digestivo.  A través de ella pasan el alimento que ingerimos y el aire que respiramos. Tubo musculoso situado en el cuello y revestido de membrana mucosa que conecta la nariz y la boca con la tráquea y el esófago y por el que pasan tanto el aire como los alimentos. En el hombre mide unos 13 cm y queda delante de la columna vertebral. Alberga las amígdalas y, en los niños, los ganglios adenoides. Como arranca de la parte posterior de la cavidad nasal, su extremo más alto se llama nasofaringe. La inferior u orofaringe ocupa la zona posterior de la boca. Termina en la epiglotis, un pliegue cartilaginoso que impide la entrada de alimentos en la tráquea, pero no obstaculiza su paso al esófago. Las llamadas trompas de Eustaquio comunican la faringe con el oído medio y equilibran la presión del aire a ambos lados del tímpano.

Ubicación de la Laringe en el tubo respiratorio.

La laringe está situada en el comienzo de la tráquea.  Cámara hueca en la que se produce la voz; en mamíferos y anfibios se encuentra en la parte frontal o superior de la tráquea. En los mamíferos une la porción inferior de la faringe con la tráquea y ocupa una posición frontal o ventral en relación con el esófago, por detrás de la piel y el tejido conectivo de la garganta. La laringe está sujeta por medio de ligamentos al hueso hioides, situado en la base de la lengua.

El bastidor esquelético de la laringe es un conjunto de tres grandes estructuras cartilaginosas —epiglotis, cartílago tiroides y cartílago cricoides— y varios pares de pequeños cartílagos, los más importantes de ellos son los llamados aritenoides. La epiglotis es un cartílago ancho situado por delante del tiroides que se extiende hasta la parte superior de éste.

Ubicación de la tráquea y la epiglotis, cartílago fundamental en el proceso de respiración y digestión simultáneas.

Por lo general, la epiglotis está orientada hacia arriba, pero cuando sustancias sólidas o líquidas pasan desde la boca hacia el esófago, la epiglotis se pliega hacia abajo sobre la glotis, apertura que existe entre las cuerdas vocales, para evitar que la comida entre en la tráquea.

La tráquea es un conducto de unos doce centímetros de longitud.  Se extiende entre la laringe y los bronquios, y se sitúa por delante del esófago. La tráquea está formada por numerosos hemianillos cartilaginosos, abiertos por su parte dorsal, que es adyacente al esófago. Estos anillos se distribuyen unos sobre otros y están unidos por tejido muscular y fibroso. En el ser humano, la tráquea tiene una longitud de 10 cm y 2,5 cm de diámetro. Su superficie interna está revestida por una membrana mucosa ciliada.

Estructura de los Bronquios y Bronquiolos

Los bronquios son los dos tubos en que se divide la tráquea.  Penetran en los pulmones, donde se ramifican una multitud de veces, hasta llegar a formar losbronquiolos. Conducen el aire desde la tráquea a los alveolos pulmonares. Los bronquios son tubos con ramificaciones progresivas arboriformes (25 divisiones en el hombre) y diámetro decreciente, cuya pared está formada por cartílagos y capas muscular, elástica y mucosa. Al disminuir el diámetro pierden los cartílagos, adelgazando las capas muscular y elástica.

Como los bronquios son la continuación de la parte conductora del aire que van desde la tráquea hasta los alveólos, en primer lugar se ramifica en dos bronquios principales, unoderecho (que se introduce en el pulmón derecho de forma bastante vertical) y otro izquierdo(con una penetración en el pulmón izquierdo más horizontal, ya que hay el corazón en este lado y por tanto no puede descender tanto).

Los bronquios principales son histológicamente muy similares a la tráquea. A continuación aparecen los bronquios lobares primarios (3 en el pulmón derecho y 2 en el izquierdo). Estos bronquios ya no tienen un cartílago continuo aunque las placas forman un anillo. A continuación vienen los bronquios secundarios y los terciarios y finalmente los respiratorios los cuales acaban en los sacos alveolares, lugar donde se realiza la respiración o intercambio gaseoso entre la sangre y el aire inspirado.

Los Pulmones

Son órganos pares situados en la cavidad torácica que llevan a cabo la respiración. Están presentes en mamíferos, aves y reptiles. Muchos anfibios y algunos peces también presentan pulmones.

Parecidos a un par de esponjas, forman uno de los órganos más grandes de tu cuerpo. Su función esencial, compartida con el sistema circulatorio, es la distribución de oxígeno y el intercambio de gases. Tienen la capacidad de aumentar de tamaño cada vez que inspiras y de volver a su tamaño normal cuando el aire es expulsado.

Estructura de los Pulmones Humanos

En los seres humanos se localizan en la cavidad torácica, limitada por arriba por el cuello y por debajo por el diafragma, un músculo con forma de cúpula que separa esta cavidad de la abdominal. Los pulmones de los recién nacidos son de color rosado mientras que los de las personas adultas presentan distintas manchas grisáceas como consecuencia de las pequeñas partículas de polvo presentes en la atmósfera, que acceden a los pulmones con el aire inspirado.

El pulmón derecho es más grande que el izquierdo. Esto, porque está dividido en tres lóbulos -superior, medio e inferior- y el izquierdo solamente en dos – superior e inferior. Dentro de los pulmones, losbronquios se subdividen en bronquiolos, que dan lugar a los conductos alveolares; éstos terminan en unos saquitos llamados alveolos que están rodeados de una tupida red de capilares sanguíneos. La superficie alveolar total es de 93 m², casi 50 veces el área de la piel.Cada pulmón tiene entre 300 y 400 millones de alveolos.

Estructura Interno de los Pulmones

En el ser humano adulto cada pulmón mide entre 25 y 30 cmde largo y tiene una forma más o menos cónica. Estos dos órganos están separados por una estructura denominadamediastino, que encierra elcorazón, la tráquea, el timo, el esófago y vasos sanguíneos. El pulmón está recubierto por una membrana serosa que presenta dos hojas, una llamada pleura pulmonar o visceral, que se adhiere a los pulmones; la otra, está separada de la pleura parietal —una membrana similar situada en la pared de la cavidad torácica— por un fluido lubricante y que tapiza el interior de la cavidad torácica.

Estas dos capas se encuentran en contacto, deslizándose una sobre otra cuando tus pulmones se dilatan o contraen. Entre ellas se encuentra la cavidad pleural, que se encarga de almacenar una pequeña cantidad de líquido, cumpliendo una función lubricadora. Pero la misión principal de la membrana pleural es evitar que tus pulmones rocen directamente con la pared interna de la cavidad torácica, manteniendo una presión negativa que impide el colapso de los pulmones.

Los Alvéolos: la unidad funcional

Ubicación y estructura de los Alvéolos, la Unidad Funcional del Pulmón.

Los alvéolos son considerados laUnidad Funcional del Pulmón, y son sacos terminales del aparato respiratorio en el que se realiza el intercambio de gases entre la sangre y el aire respirado.

Cada alveolo está envuelto por una tupida red de capilares interconectados entre sí. El revestimiento interno de los alveolos está compuesto porneumocitos tipo I, aplanados, a través de los que se produce elintercambio de gases, yneumocitos tipo II, redondeados, que fabrican el surfactante pulmonar (sustancia que disminuye la tensión superficial de la interfaz aire-líquido facilitando la expansión alveolar). Lasparedes de separación entre alveolos presentan intercomunicaciones (poros de Kohn), abundantes fibras elásticas (responsables de la contracción pulmonar durante la espiración) y macrófagos encargados de la primera barrera de defensa inmune.

Cuando los alvéolos se llenan con el aire inhalado, el oxígeno se difunde hacia la sangre de los capilares, que es bombeada por el corazón hasta los tejidos del cuerpo. El dióxido de carbono se difunde desde la sangre a los pulmones, desde donde es exhalado.

Diafragma

El diafragma es el músculo que permite realizar los movimientos de respiración (Inhalar y exhalar)

Es un músculo extenso que separa la cavidad torácica de la abdominal. En los seres humanos el diafragma está unido a lasvértebras lumbares, a las costillas inferiores y al esternón. Las tres principales aberturas del diafragma permiten el paso delesófago, la aorta, los nervios, y los vasos linfáticos y torácicos.

El diafragma de los seres humanos es de forma elíptica y aspecto rugoso. Está inclinado hacia arriba, más elevado en la parte anterior que en la posterior y tiene forma de bóveda cuando está relajado. La respiración está asistida por la contracción y distensión de este músculo. Durante la inspiración se contrae y al estirarse aumenta la capacidad del tórax; entonces, el aire tiende a entrar en los pulmones para compensar el vacío creado. Cuando se relaja, el aire se expulsa.

Además, al contraerse ejerce presión sobre el abdomen, y de esta manera ayuda al estómago a realizar la digestión. Las contracciones espasmódicas involuntarias del diafragma originan el hipo.

Proceso de la Respiración

La respiración, de manera generalizada consiste en tomar oxigeno del aire y desprender el dióxido de carbono que se produce en las células.

El transporte de oxígeno en la sangre es realizado por los glóbulos rojos, quienes son los encargados de llevarlo a cada célula, de nuestro organismo, que lo requiera. Al no respirar no llegaría oxigeno a nuestras células y por lo tanto no podrían realizarse todos los procesos metabólicos que nuestro organismo requiere para subsistir, esto traería como consecuencia una muerte súbita por asfixia (si no llega oxígeno a los pulmones) o una muerte cerebral (si no llega oxígeno al cerebro.

Tiene tres fases:

1. Intercambio de gases.

2. El transporte de gases.

3. La respiración en las células y tejidos.

Respiramos unas 17 veces por minuto y cada vez introducimos en la respiración normal ½ litro de aire. El número de inspiraciones depende del ejercicio, de la edad etc. la capacidad pulmonar de una persona es de cinco litros. A la cantidad de aire que se pueda renovar en una inspiración forzada se llama capacidad vital; suele ser de 3,5 litros.

Intercambio de gases: oxígeno para la sangre y dióxido de carbono para el ambiente

Inspiración o Inhalación

Cuando el diafragma se contrae y se mueve hacia abajo, los músculos pectorales menores y los intercostales presionan las costillas hacia fuera. La cavidad torácica se expande y el aire entra con rapidez en los pulmones a través de la tráquea para llenar el vacío resultante.

Espiración o Exhalación

Cuando el diafragma se relaja, adopta su posición normal, curvado hacia arriba; entonces los pulmones se contraen y el aire se expele.

Proceso de la Inhalación y la Exhalación: los dos movimientos respiratorios del organismo.

El primer paso en el proceso respiratorio consiste en la inhalación, es decir, introducir el aire al cuerpo a través de la nariz, entrando en la faringe, siguiendo la epiglotis (ésta cubre a la tráquea mientras comes para evitar que los alimentos entren a las vías respiratorias), pasando después a la laringe, el aire viaja entonces por la tráquea, que es la vía que lo conduce a los pulmones.

El intercambio de Oxígeno y dióxido de Carbono entre la sangra y el aire, se lleva a cabo en los Alvéolos.

Al llegar a los pulmones, la tráquease divide en 2 tubos más angostos llamados bronquios, cada uno de ellos se divide a su vez en numerosas ramificaciones en los que al final se encuentran miles de sacos de pared delgada llamados alveólos, los cuales son considerados como la Unidad Funcional del Pulmón, porque es en estos sacos donde el oxígeno y el dióxido de carbono se intercambian por difusión entre el aire y la sangre,este es el proceso de la respiración externa.

De esta manera, cuando el aire llega a los alvéolos, parte del oxigeno del aire se difunde en los vasos sanguíneos que los rodean atravesando las finísimas paredes y pasa a los glóbulos rojos de la sangre.

Y el dióxido de carbono que traía la sangre pasa al aire, así la sangre venenosa se convierte en sangre arterial esta operación se denomina hematosis.

Transporte de Gases:

Una vez que el oxígeno del aire se difunde en los vasos sanguíneos que rodean a losalveólos, es transportado por los glóbulos rojos de la sangre hasta el corazón y después distribuido por las arterias a todas las células del cuerpo, donde se usa en la respiración celular. En este proceso se utiliza el oxígeno por el cual se descompone la glucosa, lo cual da como resultado la liberación de energía y la formación de ATP, originando Dióxido de Carbono y agua como productos de desecho, difundiéndose en la sangre y posteriormente es transportado hacia los pulmones.

En el transporte de gases, la sangre oxigenada llega al corazón por medio de la arteria pulmonar

El dióxido de carbono es recogido en parte por losglóbulos rojos y parte por elplasma y transportado por lasvenas cavas hasta el corazón y de allí es llevado a los pulmones para ser arrojado al exterior.

La sangre que llega a los pulmones, previene de las células del cuerpo, y tiene un alto contenido de  dióxido de carbono y baja de oxígeno. Así, el dióxido de carbono del cuerpo se difunde desde lasangre hacia el aire de los alvéolos, para ser eliminado del organismo.

Mientras que el oxígeno se difunde desde el aire de los alvéolos hacia la sangre, con lo cual, esta se vuelve rica en oxigeno. Esta sangre ya oxigenada, deja los pulmones y estransportada hacia el corazón quien la bombea a todas las células del cuerpo. Repitiéndose entonces el ciclo.

Respiración Celular

En la respiración celular, las células que ya contienen oxígeno y nutrientes, ahora producen energía para el organismo.

La respiración celular es un conjunto de reacciones que permiten a las células obtener energía de las moléculas orgánicas al combinar sus átomos de carbono e hidrógeno con el oxígeno para producir dióxido de carbono y agua. La respiración celular o respiración aerobia tiene lugar en las mitocondrias en los organismos eucariotas.

Entonces, las células toman el oxigeno que les lleva la sangre y/o utilizan para quemar los alimentos que han absorbido, allí producen la energía que el cuerpo necesita y en especialel calor que mantiene la temperatura del cuerpo humano a unos 37 grados.