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1 L apparato respiratorio è l apparato deputato alla respirazione. Molecole che trasportano O2 La maggior parte degli organismi necessita di O 2 per poter trarre energia dalle sostanze nutritive. Col crescere delle dimensioni dell organismo la respirazione cellulare per semplice diffusione non basta più e si rende necessario lo sviluppo di un apparato, oltre ad un apparato circolatorio per trasportare O 2 e dei trasportatori (emoglobina, dal momento che O 2 non è solubile nel sangue). La funzione di queste dipende dal distretto: la mioglobina presente nei muscoli, ad esempio, ha la funzione di prendere O 2 dall emoglobina e legarsi con esso. Entrambe possiedono un gruppo prostetico eme al centro della molecola che si lega col ferro. E proprio il ferro a legare O 2 (oppure CO 2 ). La funzione di Hb è invece quella di legare O 2 nei polmoni e rilasciarlo nei tessuti per semplice diffusione. La saturazione della HB dipende dalla pressione parziale di O 2. Nei polmoni, dove la pressione parziale di O 2 è alta, Hb è satura al 99%, nei tessuti invece cala al 60%, può arrivare al 10% in un muscolo attivo). Anche la CO 2 e la concentrazione di H+ influenzano la saturazione. Nei tessuti la loro concentrazione è alta e Hb si lega alla CO 2, liberando O 2. Nei polmoni avviene il contrario, Hb libera CO 2 e li lega ad O 2. Anatomia comparata 1. Organismi unicellulari: respirazione attraverso la membrana plasmatica. 2. Organismi pluricellulari piccoli (artropodi) respirano per trachee (piccoli tubi attraverso i quali scorre l aria. Essa entra per mezzo di aperture dette stigmi. 3. Organismi pluricellulari acquatici: si sviluppano estroflessioni cutanee (branchie), costituite da un sistema di lamelle circondate da una grande quantità di vasi. Il sangue e l aria scorrono controcorrente, in questo modo la pressione parziale dell ossigeno è sempre maggiore nell acqua rispetto al sangue e l ossigeno diffonde costantemente dall acqua al sangue. Pagina 1

2 4. Organismi terrestri di grandi dimensioni: s sviluppano i polmoni, che negli anfibi sono piccoli ad 1 cavità, presentano pliche e foglietti nei rettili e sono differenziati in uccelli e mammiferi. ANATOMIA L apparato respiratorio è formato dalla trachea, dai due bronchi, che da essa si dipartono, e da due polmoni. Tutto il tessuto dell apparato respiratorio è rivestito da cellule mucipare ( muco) ed da un epitelio ciliato. I colpi di tosse hanno lo scopo di rimuovere il muco (catarro). 1. Bocca e naso sono le aperture attraverso le quali passa l aria. L aria può entrare dal naso o dalla bocca. Il naso riscalda e umidifica l aria ed è dotato di ciglia che trattengono il pulviscolo e alcuni agenti patogeni e spingono l aria verso la laringe. Nel naso si trovano anche le cellule olfattive, i seni paranasali (sinusite se si infiammano) e gli sbocchi delle ghiandole lacrimali. 2. Coane: mettono in comunicazione il naso con la faringe. 3. Successivamente l aria passa nella faringe, che è un organo comune all apparato respiratorio (rinofaringe) e digerente (orofaringe). Vi si trovano le tonsille e gli sbocchi delle trombe di Eustachio. 4. L aria passa poi attraverso la laringe (ha forma diversa a seconda dell età e del sesso: pomo d Adamo), presenta pezzi di cartilagine ed è la prima parte della trachea. La porzione mediana si chiama glottide e contiene le corde vocali. Queste non sono altro che delle pieghe cutanee. Si tratta in tutto di 4 pieghe, si chiamano false le superiori e vere le inferiori. Esse sono attaccate alla parete per mezzo di muscoli vocali, che se sono contratti provocano una tensione delle corde e quindi una vibrazione dell aria in transito con emissione del suono. A seconda dell apertura delle corde vocali si può avere una modulazione del tono. 5. La trachea è un tubo lungo circa 12 cm è munita di anelli cartilaginei incompleti (sono aperti posteriormente verso l esofago). 6. La trachea si suddivide poi in due bronchi. Uno di essi va al polmone destro mentre l altro va al polmone sinistro. Anch essi sono muniti di cartilagine, che però si assottiglia dando spazio alla muscolatura liscia. A livello dei bronchioli la cartilagine sparisce del tutto. Quando abbiamo bisogno di O2 la muscolatura dei bronchi si rilascia e i bronchi si dilatano, facendo entrare aria. Alcune sostanze irritanti o tossiche (istamina), al contrario, producono bronco-costrizione. 7. I bronchi si ramificano in bronchioli di 1 ordine, bronchioli di 2 ordine, bronchioli di 3 ordine e bronchioli terminali. Poiché nei bronchioli scompare la cartilagine una bronco-costrizione può chiuderne completamente il lume (asma bronchiale) Pagina 2

3 8. I bronchioli terminali terminano in a fondo cieco, in una struttura chiamata acino polmonare. 9. Gli alveoli polmonari (circa ) sono strutture circondate da capillari. L acino darà ossigeno al sangue, mentre il sangue darà all acino anidride carbonica. Gli acini sono collegati tra loro da pori e separati dai capillari da una sottilissima lamina di 0,2 micrometri che ne favorisce gli scambi. In ogni alveolo è presente un surfactante (insieme di fosfolipidi e lipoproteine) che impedisce all alveolo di collassare durante l espirazione. I polmoni sono organi spugnosi ed elastici situati nella cavità toracica, hanno forma conica e sono rivestiti da una membrana (pleura) formata da due foglietti: uno più interno (pleura viscerale) e uno più esterno (pleura parietale). All interno delle due pleure vi è un liquido sieroso. La pressione all interno di questo liquido è negativa (pressione negativa intrapleurica) e il polmone è gonfio. Pneumotorace = condizione patologica caratterizzata dalla presenza di aria tra le due pleure, membrane che rivestono il polmone. L ingresso di aria nella cavità pleurica porta al collasso del polmone. Accade che si fora una delle due pleure, il liquido esce e il polmone collassa. Pagina 3

4 Il polmone sinistro è diviso in due lobi (superiore e inferiore) per la presenza del cuore (scissura cardiaca); quello destro in 3 lobi (superiore, intermedio e inferiore). Ogni gruppo di 5-7 bronchioli terminali determina un lobulo. Volumi respiratori 1. Capacità polmonare (10-20 atti/minuto) 2. Volume corrente= volume di aria che entra ed esce in un atto respiratorio normale (500 ml) 3. Volume di riserva inspiratoria= volume massimo, che entra forzatamente, al termine di una inspirazione normale (2500 ml) 4. Volume di riserva espiratoria= volume massimo, che esce forzatamente, al termine di una espirazione normale (1000 ml) 5. Capacità inspiratoria=volume corrente+ Volume di riserva inspiratoria (3000ml) 6. Capacità respiratoria o vitale= Volume corrente+ Volume di riserva inspiratoria+ Volume di riserva espiratoria (4000ml) 7. Capacità polmonare totale=dopo un espirazione forzata, restano sempre 1500 ml nei polmoni, quindi il totale è Capacità respiratoria o vitale ml= 5500ml 8. Spazio morto respiratorio= vol d aria che fa parte del volume corrente, ma che resta nelle condutture aeree senza raggiungere gli alveoli (150ml) MECCANICA RESPIRATORIA Eupnea= atto repiratorio Starnuto= movimento riflesso dato dall irritazione della mucosa nasale, determina spasmo dei muscoli espiratori Tosse= dovuta alla presenza di corpi irritanti o estranei, determina violenta espirazione Singhiozzo=spasmo del diaframma Pianto e risata= brevi e ritmiche espirazioni che seguono una inspirazione lunga Sbadiglio=inspirazione profonda e prolungata con ventilazione di tutti gli alveoli La respirazione polmonare è suddivisa in due processi 1. Ventilazione polmonare (entrata ed uscita di aria dai polmoni) 2. Scambio di gas che avviene Tra polmoni e sangue (respirazione esterna) Tra sangue e tessuti (respirazione interna) Nei polmoni ci sono 2 movimenti: 1. è ATTIVO (ed è una contrazione) = inspirazione. 2. è PASSIVO (rilasciamento) = espirazione. Nell ispirazione i muscoli intercostali si alzano e il diaframma si abbassa di conseguenza, il volume aumenta l aria entra Nell espirazione, invece i muscoli intercostali e il diaframma si rilasciano, di conseguenza, il volume diminuisce l aria esce. Pagina 4

5 Durante l inspirazione il diaframma si contrae, appiattendosi e aumentando la capacità del torace, e l aria si riversa nei polmoni; quando, invece, il diaframma si rilassa, l aria viene espirata. Nello spazio tra le due membrane polmonari (pleure) c è una sostanza incomprimibile (che non si dilata e non si comprime). La pleura parietale viene tirata, mentre la pleura viscerale segue. Il volume del polmone aumenta e l aria entra come quando si tira lo stanfuffo di una siringa. Scambi O 2 -CO 2 Sono determinati dalle pressioni parziali dei due gas nei vari distretti. A livello dei capillari alveolari po 2 =65mmHg, positivo, quindi O 2 diffonde dagli alveoli verso i capillari, mentre pco 2 =-6mmHg, negativo, quindi CO 2 diffonde dagli alveoli verso gli alveoli. A livello dei tessuti, invece po 2 =65mmHg, positivo, quindi O 2 diffonde dagli capillari verso i tessuti, mentre pco 2 =-6mmHg, negativo, quindi CO 2 diffonde dai tessuti verso i capillari. Regolazione nervosa della respirazione I centri respiratori sono posti nel bulbo (inspiratorio ed espiratorio) e nel ponte di Varolio (centro apneustico e pneumotassico) e sono Il centro inspiratorio (I): è spontaneamente attivo, eccita i motoneuroni per l insirazione Il centro espiratorio (E): inibisce I. Quando I è sufficientemente disattivato i muscoli si rilasciano ed E non viene più stimolato (feed back negativo). L influenza tra i due centri avviene con un certo ritardo, permettendo ai due atti inspiratorio ed espiratorio di inibirsi ed attivarsi con frequenza ciclca Il centro apneustico: eccita I, rinforzandone l attività Il centro pneumotassico: inibisce A e di conseguenza I. Riflesso di Hehring: il nervo di H è collegato a tensocettori del connettivo polmonare e a chemiocettori sensibili alle concentrazioni di O 2 -CO 2 (e H +, che funziona come CO 2 ) Pagina 5

6 Credits: Alessia Tozzi, classe 2G liceo Besta (a.s ) Credits: Alessia Tozzi, classe 2G liceo Besta (a.s ) Pagina 6

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