El término respiración se aplica a dos procesos biológicos separados:

Los animales, necesitan oxígeno para obtener energía en los procesos celulares.
Tienen que realizar un intercambio gaseoso entre el organismo y su medio, de éste toman el O2 y al medio desprenden CO2, formado durante el proceso de la respiración celular. El intercambio gaseoso se produce siempre por difusión . Esta se realizará de forma diferente en función del tamaño, el hábitat y la complejidad del animal.

En animales sencillos como protozoos, esponjas y celentéreos, el O2 disuelto en el agua pasa por difusión a las células y de la misma forma el CO2 se difunde al agua.

En animales que viven en ambientes húmedos o acuáticos como ciertos anélidos, algunos artrópodos y anfibios(que además tienen pulmones) respiran a través de la piel: es la respiración cutánea.
En este tipo de respiración se necesita que la piel sea fina y permeable a los gases, además de estar continuamente húmeda.

A medida que aumenta la complejidad del animal aparecen estructuras especializadas para hacer más eficiente el proceso de la difusión.

  1. Respiración branquial: Las branquias son características de animales acuáticos,como algunos anélidos, moluscos, crustáceos, equinodermos y peces.
    Las branquias son proyecciones de la superficie externa del cuerpo o de la capa interna del intestino hacia el exterior del animal, y por tanto, proceden evolutivamente por evaginación.
    Hay dos tipos de branquias: externas e internas. Las primeras evolutivamente son más primitivas.
    • Las branquias externas tienen la ventaja de que su simple movimiento moviliza el agua, pero pueden ser fácilmente dañadas por los agentes externos.FIGURA 1
    • Las branquias internas, están situadas en una cavidad protectora por lo que es necesario un sistema de ventilación de la superficie de intercambio. FIGURA 2
      La forma de conseguirlo en los distintos grupos zoológicos es muy variado: cilios, sifones, apéndices variados, movimientos contracorriente, etc.


      FIGURA 1

      FIGURA 2

    • En los peces, cuyas branquias son siempre internas, se da una asociación entre éstas y una serie de hendiduras , las hendiduras branquiales.
      En los peces más evolucionados, que son los peces óseos, las branquias están formadas por unas laminillas muy vascularizadas que se insertan en el arco branquial y están tapadas por el opérculo. El agua penetra por la boca FIGURA 3 y saldrá por el opérculo, en este trayecto, las branquias toman el O2 disuelto en el agua.


      FIGURA 3
  2. Respiración traqueal.
    Propia de insectos y otros artrópodos terrestres.
    Este aparato está formado por una serie de tubos, las tráqueas, producidas por invaginaciones del tegumento, en las que el aire entra a través de unos pequeños orificios de la superficie del cuerpo, llamados estigmas.
    Las tráqueas se van ramificando y disminuyendo de diámetro, hasta que contactan directamente con las células, donde se realiza el intercambio gaseoso por difusión. No necesitan por tanto, un aparato circulatorio para el transporte de gases.

    FIGURA 4
  3. Respiración pulmonarLos pulmones son invaginaciones de las superficies respiratorias rodeadas de capilares sanguineos. Son bolsas de finas paredes, que sirven para realizar el intercambio gaseoso, para lo que se conectan con el exterior mediante una serie de conductos.
    Según se asciende en la escala animal, los pulmones van incrementando su superficie interna, desde los anfibios, (FIGURA 5), cuyos pulmones son sacos sin ninguna tabicación, por lo que complementan esta respiración con la cutánea, hasta llegar a las aves FIGURA 6 y los mamíferos, cuyos pulmones son los más desarrollados debido a los sacos aéreos de las aves y a los alvéolos en mamíferos.

    Estos mecanismos permiten a estos dos grupos de vertebrados un considerable aumento de la superficie respiratoria.


    FIGURA 5

    FIGURA 6

El mecanismo de intercambio gaseoso del organismo con el exterior presenta dos etapas:

  1. La ventilación pulmonar. Consiste en :
    • La inspiración, o entrada de aire a los pulmones. Este mecanismo es diferente en distintos grupos de vertebrados:
      • en anfibios es una deglución, como si se tragaran el aire.
      • En aves por la compresión de los sacos aéreos por los músculos de las alas.
      • En mamíferos, (FIGURA 7) el aire entra activamente en los pulmones al dilatarse la caja torácica
    • La expiración, o salida de aire, se realiza pasivamente.

      FIGURA 7
  2. El intercambio de gases en los pulmones. Se realiza debido a la diferente concentración de gases que hay entre el exterior y el interior de los alvéolos; por ello, el O2 pasa al interior de los alvéolos y el CO2 pasa al espacio muerto (conductos respiratorios).
    A continuación se produce el intercambio de gases entre el aire alveolar y la sangre.
    Cuando la sangre llega a los pulmones tiene un alto contenido en CO2 y muy escaso en O2. El O2 pasa por difusión a través de las paredes alveolares y capilares a la sangre. Allí es transportada por la hemoglobina , localizada en los glóbulos rojos, que la llevará hasta las células del cuerpo donde por el mismo proceso de difusión pasará al interior para su posterior uso. (FIGURA 8).

    El mecanismo de intercambio de CO2 es semejante, pero en sentido contrario, pasando el CO2 a los alveólos. (FIGURA 9). El CO2, se transporta disuelto en el plasma sanguineo y también en parte lo transporta los glóbulos rojos.


FIGURA 8

FIGURA 9

A continuación vamos a ver con algo de más detalle el Aparato respiratorio en el hombre:

En él vamos a distinguir:

  • Cavidad nasal
  • Cavidad oral
  • Faringe
  • Laringe
  • Árbol bronquial
    • Tráquea
    • Bronquios
    • Bronquiolos
  • Pulmones

FIGURA 10

FIGURA 10

La boca y la faringe intervienen también forman parte del aparato digestivo, y ya se han descrito en dicho aparato.
La laringe es, el órgano de la fonación, aunque constituye también un paso obligado para los gases respiratorios.

  1. La cavidad nasal está situada encima de la boca, y se comunica con el exterior por los orificios nasales, que puede considerarse como la entrada natural al aparato respiraatorio.
    Está recubierta por una mucosa, recubrimiento que se extiende hasta los bronquios.
    Desemboca por dos orificios en la faringe y ésta se abre, a su vez, en la laringe.
  2. La laringe, constituida por nueve piezas cartilaginosas, con numerosos músculos que se encargan de moverla.
    Los cartílagos más representativos son:
    • Tiroides, denominado vulgarmente nuez o bocado de Adán.
    • Epiglotis, que tapa el orificio laringeo, contribuyendo a evitar que durante la deglución penetren alimentos por éste.
    • Aritenoides, que mueven las cuerdas vocales.

    En el interior de la laringe, están las cuerdas vocales, formadas por bandas de naturaleza fibrosa.
    En ellas se produce la vibración sonora que origina la voz.

  3. El árbol bronquial está constituido por el conjunto de la tráquea, los bronquios y los bronquiolos.
    • La tráquea es un tubo de unos 12 cm. de longitud y 2 cm. de diámetro, contituida fundamentalmente por anillos incompletos de cartílago en forma de C. La rigidez cartilaginosa impide que el tubo se colapse.
      La tráquea se bifurca en dos ramas, que son
    • los bronquios principales, con una estructura semejante a la de la tráquea pero con los anillos cartilaginosos completos.
      Penetran en los pulmones, en donde se dividen en ramas más delgadas llamadas bronquios secundarios, los cuales continuan subdividiéndose originando los
    • bronquiolos. Los bronquiolos, se van ramificando progresivamente dando tubos cada vez más pequeños hasta formar los conductos alveolares, los cuales acaban en los sacos alveolares cuyas paredes están formadas por unas vesiculitas denominadas alveólos pulmonares.
  4. Los pulmones, son órganos de forma cónica, situados dentro de la cavidad torácica.
    El pulmón derecho está dividido en tres lóbulos y el izquierdo presenta dos.
    Los pulmones están constituidos por los alveólos, sacos alveolares, conductos alveolares, bronquiolos, y una gran red de vasos sanguineos.

    Las arterias pulmonares penetran en los pulmones y se ramifican profusamente en infinidad de arteriolas. Alrededor de cada alveólo hay una red de capilares que interviene en el intercambio gaseoso.
    Estos capilares, se reunen en pequeñas vénulas que conducen la sangre oxigenada al corazón.

    Los pulmones están rodeados por unas membranas, las pleuras entre las que queda una cavidad pleural ocupada por el líquido pleural.

 


Respiración celular
Es el catabolismo de las moléculas orgánicas. En el proceso aerobio se consume O2 y se liberan CO2 y energía, que se almacena en forma de ATP.


Difusión
La difusión es un fenómeno físico, por el que una sustancia disuelta es capaz de atravesar una membrana que separa dos disoluciones.
La difusión de las moléculas disueltas, en este caso el O2 o el CO2, se produce de la disolución que tenga mayor concentración (hipertónica) hacia la de menor (hipotónica) y cesa cuando se alcanza el equilibrio (isotónica).