15.2A: Sistema Respiratorio Humano
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El Camino
Respiración
En los mamíferos, el diafragma divide la cavidad corporal en la cavidad abdominal, que contiene las vísceras (por ejemplo, estómago e intestinos) y la cavidad torácica, que contiene el corazón y los pulmones. La superficie interna de la cavidad torácica y la superficie externa de los pulmones están revestidas con membranas pleurales que se adhieren entre sí. Si se introduce aire entre ellos, la adhesión se rompe y la elasticidad natural del pulmón provoca que se colapse. Esto puede ocurrir a partir de un trauma. Y a veces se induce deliberadamente para permitir que el pulmón descanse. En cualquier caso, la reinflación ocurre a medida que el aire es absorbido gradualmente por los tejidos. Debido a esta adhesión, cualquier acción que incremente el volumen de la cavidad torácica provoca que los pulmones se expandan, atrayendo aire hacia ellos.
- Durante la inspiración (inhalación), los músculos intercostales externos se contraen, levantando las costillas hacia arriba y hacia afuera. Esto se logra mediante la contracción del músculo del diafragma, que lo arrastra hacia abajo. Durante la espiración (exhalación), estos procesos se invierten y la elasticidad natural de los pulmones los devuelve a su volumen normal. En reposo, respiramos 15—18 veces por minuto intercambiando cerca de 500 ml de aire.
- En una espiración más vigorosa, los músculos intercostales internos dibujan las costillas hacia abajo y hacia adentro y la pared del abdomen se contrae empujando el estómago y el hígado hacia arriba. En estas condiciones, un macho adulto promedio puede lavarle los pulmones con aproximadamente 4 litros de aire por cada respiración. A esto se le llama la capacidad vital. Incluso con una caducidad máxima, quedan alrededor de 1200 ml de aire residual.
En la tabla se muestra lo que sucede con la composición del aire cuando llega a los alvéolos. Parte del oxígeno se disuelve en la película de humedad que cubre el epitelio de los alvéolos. De aquí se difunde a la sangre en un capilar cercano. Entra en un glóbulo rojo y se combina con la hemoglobina que contiene. Al mismo tiempo, parte del dióxido de carbono en la sangre se difunde hacia los alvéolos de los cuales se puede exhalar.
| Componente | Aire Atmosférico (%) | Aire caducado (%) |
|---|---|---|
| N 2 (más gases inertes) | 78.62 | 74.9 |
| O 2 | 20.85 | 15.3 |
| CO 2 | 0.03 | 3.6 |
| H 2 O | 0.5 | 6.2 |
| 100.0% | 100.0% |
Control Central de la Respiración
La tasa de respiración celular (y por lo tanto el consumo de oxígeno y la producción de dióxido de carbono) varía con el nivel de actividad. El ejercicio vigoroso puede aumentar entre 20 y 25 veces la demanda de oxígeno de los tejidos. Esto se logra aumentando la velocidad y profundidad de la respiración. Es una concentración creciente de dióxido de carbono —no una disminución de la concentración de oxígeno— la que juega el papel principal en la regulación de la ventilación de los pulmones. Ciertas células en el bulbo raquídeo son muy sensibles a una caída en el pH. A medida que el contenido de CO 2 de la sangre se eleva por encima de los niveles normales, el pH disminuye
. Aquellas personas raras que heredan dos genes defectuosos para alfa-1 antitripsina son particularmente susceptibles a desarrollar enfisema.