Transcript sistema respiratorio
APPARATO RESPIRATORIO
Rosalba Fazio – Lucio Troise
IL SISTEMA RESPIRATORIO
Il sistema respiratorio è composto da un insieme di organi cavi – bocca e naso – laringe e faringe – Polmoni e da canali – Trachea – Bronchi – Bronchioli nei quali circola l’aria, permettendo al corpo di effettuare continui scambi gassosi con l’ambiente circostante.
Il sistema respiratorio viene distinto in vie aeree e polmoni.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• Le vie aeree o respiratorie sono formate dalle cavità nasali, dai seni paranasali, dalla bocca, dalla faringe, dalla laringe, dalla trachea e dalle vie bronchiali (bronchi e bronchioli) che si ramificano e si distribuiscono ai polmoni.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
Tutte queste strutture hanno uno scheletro osseo o cartilagineo che garantisce l’apertura e il passaggio dell’aria.
La mucosa che tappezza questi organi svolge varie funzioni: • riscalda l’aria inspirata grazie alla ricca vascolarizzazione • umidifica l’aria grazie alla secrezione delle ghiandole presenti • filtra l’aria grazie alla presenza del muco che “incolla” il pulviscolo inspirato e lo convoglia all’esterno grazie al continuo movimento delle cellule ciliate
IL SISTEMA RESPIRATORIO I POLMONI
• I polmoni hanno un aspetto spugnoso perché sono strutturati in numerose piccole cavità (alveoli polmonari o celle respiratorie) dove giunge l’aria inspirata attraverso le vie respiratorie.
La parete degli alveoli è sottilissima, così come quella dei capillari sanguigni che li avvolgono, questo fatto facilita la diffusione passiva dei gas respiratori.
IL SISTEMA RESPIRATORIO I POLMONI
• I polmoni sono avvolti da una membrana sierosa detta pleura che contiene al suo interno un liquido che lubrifica le membrane impedendo l’attrito prodotto dal movimento di espansione e retrazione dei polmoni.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
•
pleura
Se per una ragione qualsiasi penetra dell’aria nel cavo pleurico (pneumotorace) si può avere il collasso del polmone e la perdita della capacità respiratoria.
Respirazione interna: L’aria contiene poco più del 20% di ossigeno (il resto è quasi tutto azoto) e questo gas, combinandosi con le sostanze organiche, le ossida (le brucia), L’ossidazione di qualche sostanza libera energia.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• Le fiamme liberano luce e calore.
Gli organismi ossidano le sostanze alimentari in modo graduale, liberando energia chimica che serve a costruire miliardi di molecole di ATP.
Le molecole di ATP vengono sintetizzate nei mitocondri di tutte le cellule e costituiscono un provvisorio “deposito” di energia.
• Tutto ciò si esprime dicendo che le cellule respirano.
Si tratta della cosiddetta respirazione interna .
La respirazione interna (o respirazione cellulare) richiede un apporto continuo di ossigeno dall’esterno.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• Respirazione esterna: L’apporto di ossigeno non rappresenta un problema per animali piccoli o poco strutturati (protozoi, molluschi, vermi) perché tutto l’ossigeno occorrente viene assunto dalla superficie corporea.
Altri animali catturano l’ossigeno mediante strutture complesse che possono essere branchie (nelle specie acquatiche) o polmoni (negli animali terrestri).
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• Le branchie sono formate da epitelio pieghettato situato in punti riparati del corpo, i polmoni invece sono situati all’interno del corpo che garantiscono il contatto con l’aria in condizioni di umidità.
L’ossigeno, infatti, non può entrare nelle cellule in forma di gas, deve prima sciogliersi in un liquido. • I polmoni sono carichi di umidità e la loro superficie interna è sempre rivestita da una sottile pellicola acquosa che rende possibile gli scambi gassosi.
IL SISTEMA RESPIRATORIO • Gli organi della respirazione
L’aria che respiriamo entra dal naso o dalla bocca, prosegue nella faringe e nella laringe, continua nella trachea e nei bronchi e riempie, infine, i due polmoni.
Al ritorno compie lo stesso percorso in senso inverso.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• Il tratto iniziale dell’apparato respiratorio non serve solo per condurre l’aria nei polmoni, ma anche per riscaldarla e purificarla. • Tali funzioni si compiono soprattutto nelle cavità nasali, le quali funzionano come un filtro capace di trattenere mediante i peli e le ripiegature interne, il pulviscolo più grossolano (dai 10 millimicron in su).
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• L’aria entrata nelle narici viene immessa per mezzo di due condotti (coane) nella faringe, e da qui, attraverso un raccordo ad imbuto, la laringe, nella trachea. • La laringe è una formazione essenzialmente cartilaginea, situata al livello del collo.
Due pieghe interne , mosse dalla muscolatura striata, formano l’organo della fonazione.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• Quando si stringono a formare sonore al passaggio dell’aria in uscita.
Sono vibrazioni che possono andare da 80 a 1000 Hz (battiti/ secondo).
Sono chiamate corde vocali, anche se non sono fatte a forma di corda.
Il loro stato di tensione determina la frequenza (altezza del suono) ma l’articolazione delle parole viene effettuata dai movimenti della cavità boccale e dalla lingua.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• La laringe, come si è detto, immette nella trachea, tubo lungo circa 10 cm.
Avendo il compito di introdurre l’aria, è importante che le sue pareti non collassino mai, per tale motivo è sostenuta da anelli cartilaginei.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
La trachea si divide in due bronchi, che a loro volta si ramificano in tubi sempre più sottili che servono ad immettere l’aria nei polmoni.
E’ a questo livello profondo (laringe, trachea e bronchi) che la fuliggine ed i batteri sono trattenuti.
A ciò provvede un sottile strato di muco che tappezza soprattutto la trachea ed i bronchi.
Il muco, secreto dalle ghiandole mucipare, è steso sopra l’epitelio che riveste le vie respiratorie.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• Tale epitelio è composto da cellule sormontate da ciglia vibratili il cui battito continuo provvede a spostare lo straterello di muco verso l’alto alla velocità di circa un centimetro al minuto.
Insieme al muco, che svolge una funzione simile a quella di un nastro trasportatore, migrano verso la faringe anche i batteri e le altre sostanze da eliminare.
Il fumosi una sola sigaretta è in grado di bloccare per molto tempo il battito delle ciglia.
Il muco si ferma nelle vie respiratorie costringendo l’individuo a tossire per liberarsene. E’ la tipica tosse del fumatore.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• I polmoni Nell’uomo e negli altri mammiferi i polmoni sono suddivisi in tanti lobi interni, gli alveoli tanto da assomigliare ad una spugna.
Noi possediamo 30 milioni di alveoli polmonari che ci forniscono una superficie respiratoria di ben 70 metri quadri.
I polmoni ospitano un massimo di 5 litri di aria.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• Gli alveoli sono fatti di cellule epiteliali appiattite, sono sferici e circondati da una fitta rete di capillari .
L’ossigeno dell’aria passa dagli alveoli ai capillari, mentre l’anidride carbonica va dai capillari agli alveoli.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• L’inspirazione si compie grazie alla contrazione dei muscoli intercostali, che allargano la gabbia toracica, e grazie all’abbassamento del diaframma.
L’aumento del volume polmonare così ottenuto provoca una depressione che richiama aria dall’esterno.
Con l’espirazione i muscoli si rilasciano, la gabbia toracica ritorna alle dimensioni normali e l’aria viene espulsa.
In condizioni di riposo si compiono circa 16 atti respiratori al minuto che fanno entrare ed uscire, complessivamente, circa 4 litri di aria.
In seguito ad uno sforzo fisico violento, il ritmo respiratorio può salire anche a 120 atti respiratori al minuto.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• Questo respiro affannoso, quasi al limite del soffocamento, serve più per eliminare l’eccesso di anidride carbonica che per assumere ossigeno.
In molti tipi di sport il fattore limitante è dato dalla respirazione e non dalla stanchezza muscolare.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• Gli scambi gassosi Se si analizza l’aria inspirata e quella espirata si ottengono i seguenti valori: SCAMBI GASSOSI DURANTE LA RESPIRAZIONE
GAS ARIA IN ENTRATA ARIA IN USCITA
Azoto Ossigeno Anidride carbonica 79% 21% 0,03% 79% 16% 4%
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• Azoto E’ un gas inerte, non prende parte ai processi respiratori.
• Ossigeno Nei capillari polmonari l’ossigeno è quasi assente (perché il sangue lo ha ceduto ai tessuti del corpo) mentre abbonda nell’aria degli alveoli.
L’ossigeno passa per diffusione dagli alveoli ai capillari, si immagazzina in uno speciale pigmento respiratorio che si trova all’interno dei globuli rossi, l’emoglobina.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• L’EMOGLOBINA Questa molecola, quando transita nei capillari polmonari, si carica di 4 molecole di ossigeno.
I globuli rossi, trascinati nella grande circolazione, giungono nei tessuti poco ossigenati e ricchi di anidride carbonica.
A questo punto entra in gioco una caratteristica dell’emoglobina : la sua affinità per l’ossigeno diminuisce in presenza dell’anidride carbonica ; in altre parole non riesce a trattenere le 4 molecole di ossigeno di cui è carica, le cede immediatamente al liquido interstiziale ed ai tessuti che ne hanno bisogno.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
Anidride carbonica Questo gas è solubile in acqua, e quindi nel plasma, molto più che l’ossigeno.
Di conseguenza il suo trasporto non richiede un pigmento respiratorio speciale.
L’anidride carbonica viene prodotta continuamente dal metabolismo (respirazione ) delle cellule.
Essa diffonde nel liquido interstiziale e poi, dopo aver attraversato l’endotelio dei capillari, finisce nel plasma sanguigno.
Entra nei globuli rossi dove si combina con l’acqua formando acido carbonico:
CO2 + H2O H2CO3
L’acido carbonico si dissocia subito negli ioni H+ e HCO3- .
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• Lo ione H+ , che tenderebbe a rendere il sangue troppo acido, è tamponato dalla molecola di emoglobina, mentre lo ione HCO3- esce dai globuli rossi per lasciarsi trasportare dal plasma sanguigno.
• Quando il torrente circolatorio transita per i polmoni, queste reazioni chimiche si succedono in ordine inverso: si riformano le molecole di anidride carbonica che escono dai capillari per riversarsi negli alveoli.
Per questo motivo l’aria espirata contiene una percentuale notevole (4%) di questo gas.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• LA RESPIRAZIONE Quasi senza accorgercene, ogni minuto respiriamo circa 15 volte (un neonato effettua circa 70 atti respiratori in un minuto).
In un giorno inspiriamo ed espiriamo circa 13500 litri di aria, lo scopo è quello di eliminare l’anidride carbonica (sostanza di scarto e quindi tossica per l’organismo) prodotta dal metabolismo cellulare e di sostituirla con l’ossigeno necessario per quelle reazioni metaboliche che estraggono l’energia dalle sostanze nutritive.
Il sistema respiratorio svolge questa funzione in collaborazione con quello circolatorio e permette nel contempo la fonazione, cioè la produzione di suoni per il processo comunicativo.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• INSPIRAZIONE I polmoni si trovano nella cassa toracica, una struttura estensibile e molto articolata: costole, sterno e vertebre possono muoversi grazie all’attività della muscolatura toracica.
Nella parte inferiore i polmoni sono a contatto con il diaframma, una cupola muscolare che separa il torace dall’addome.
Quando il diaframma si contrae, si abbassa ed i polmoni possono riempirsi d’aria, grazie anche all’espansione della cassa toracica.
Nei polmoni si crea una depressione che favorisce l’entrata dell’aria attraverso l’inspirazione.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• L’INSPIRAZIONE L’aria entra attraverso la bocca ed il naso, attraversa la faringe e la laringe, passa attraverso la trachea fino ad arrivare ai bronchi e quindi agli alveoli polmonari.
L’inspirazione viene determinata dagli impulsi nervosi elaborati nel centro inspiratorio del bulbo encefalico e trasmessi attraverso la rete parasimpatica del nervo vago.
• ESPIRAZIONE Questo movimento è passivo, la muscolatura del diaframma e della cassa toracica si rilassano, e i polmoni, essendo elastici, si svuotano.
L’aria in essi contenuta, ormai povera di ossigeno e ricca di anidride carbonica, viene spinta verso l’esterno.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
•LA REGOLAZIONE DEL RESPIRO Se lo vogliamo possiamo accelerare la respirazione o trattenere il fiato, naturalmente entro certi limiti.
Di norma il nostro respiro procede in modo automatico sia da svegli, sia quando dormiamo.
Non si tratta di un automatismo immutabile, perché in seguito ad uno sforzo fisico il respiro accelera senza che noi vogliamo.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• Nel bulbo, situato presso la nuca, ci sono dei centri nervosi, detti centri respiratori, che sono sensibilissimi ai piccoli aumenti di anidride carbonica del sangue.
Altri recettori, molto sensibili, stanno sulle arterie carotidi, ai lati del collo. Da tutti questi recettori partono impulsi nervosi che arrivano alla muscolatura delle costole e del diaframma.
Di conseguenza la gabbia toracica si allarga e l’aria è inspirata dai polmoni.
A questo punto si pone il problema di cessare la contrazione per espirare l’aria ormai utilizzata.
IL SISTEMA RESPIRATORIO
• Appositi recettori situati nei polmoni inviano impulsi nervosi che inibiscono i centri respiratori, i muscoli si rilasciano, la cassa toracica si restringe e fa uscire l’aria dai polmoni.
Dopo pochi istanti la concentrazione dell’anidride carbonica nel sangue riprende a salire e questo riattiva i centri respiratori: il ciclo ricomincia.