05_Scambi gassosi

Corso di Zoologia - A.A. 2008-09
Scambi gassosi
respiratori
Prof. Gianluca Polese
Università degli Studi di Napoli
Dipartimento di Biologia Strutturale ed Applicata
Via Cinthia, MSA, 80126 Napoli
E-mail: [email protected]
I sistemi viventi sono sostanzialmente
sistemi instabili.
Essi richiedono un continuo apporto di:
I sistemi viventi sono sostanzialmente
sistemi instabili.
Essi richiedono un continuo apporto di:
materia, per costruire nuove strutture o
rimpiazzare quelle logore
I sistemi viventi sono sostanzialmente
sistemi instabili.
Essi richiedono un continuo apporto di:
materia, per costruire nuove strutture o
rimpiazzare quelle logore
energia, per montare queste strutture ed
eseguire lavoro
 La materia è ricavata dall'ambiente
 La materia è ricavata dall'ambiente
 L'energia da tre processi chimici:
 La materia è ricavata dall'ambiente
 L'energia da tre processi chimici:
̶ fermentazione
 La materia è ricavata dall'ambiente
 L'energia da tre processi chimici:
̶ fermentazione
̶ fotosintesi
 La materia è ricavata dall'ambiente
 L'energia da tre processi chimici:
̶ fermentazione
̶ fotosintesi
̶ respirazione
 La materia è ricavata dall'ambiente
 L'energia da tre processi chimici:
̶ fermentazione
̶ fotosintesi
̶ respirazione
 L'energia necessaria deve essere acquisita dagli
organismi per piccoli passi, così da non generare una
quantità di calore nociva.
 La materia è ricavata dall'ambiente
 L'energia da tre processi chimici:
̶ fermentazione
̶ fotosintesi
̶ respirazione
 L'energia necessaria deve essere acquisita dagli
organismi per piccoli passi, così da non generare una
quantità di calore nociva.
 Le cellule svolgono questo compito accoppiando
reazioni esoenergetiche con reazioni endoenergetiche,
in modo che l'energia si accumuli per piccoli
incrementi nelle posizioni in cui si rende necessaria.
 La materia è ricavata dall'ambiente
 L'energia da tre processi chimici:
̶ fermentazione
̶ fotosintesi
̶ respirazione
 L'energia necessaria deve essere acquisita dagli
organismi per piccoli passi, così da non generare una
quantità di calore nociva.
 Le cellule svolgono questo compito accoppiando
reazioni esoenergetiche con reazioni endoenergetiche,
in modo che l'energia si accumuli per piccoli
incrementi nelle posizioni in cui si rende necessaria.
 La molecola più comune che immagazzina l'energia per
le reazioni è l'ATP, idrolizzabile in ADP.
L’ ATP si ricava attraverso varie vie metaboliche.
Nel metabolismo aerobio è richiesta la presenza dell’ossigeno.
METABOLISMO DEL GLUCOSIO
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + energia (ATP + calore)
N H2
ATP
C
N
C
N
C H
H C
C
N
O H
H O
P
O H
O
P
N
O H
O
P
O
C H
2
O
O
O
O
C
H
H
H
C
C
O H
C H
O H
O H
H O
N H2
ADP
P
C
N
C
N
C H
O
H C
C
N
O H
O
P
N
O H
O
P
O
C H
2
O
O
O
C
H
H
H
C
C
O H
C H
O H
O H
H O
P
N H2
AMP
C
N
C
N
C H
O
H C
C
N
N
O H
O
O H
P
O
C H
O
O
C
O
P
O
2
H
H
H
C
C
O H
C H
O H
Respirazione cellulare
Respirazione cellulare
Da non confondersi con la
respirazione intesa come
meccanismo per la ventilazione
di polmoni o branchie
Respirazione cellulare
Respirazione cellulare
 Tutte le reazioni metaboliche che liberano energia a
livello cellulare.
Respirazione cellulare
 Tutte le reazioni metaboliche che liberano energia a
livello cellulare.
 La respirazione anaerobia (in assenza di O2, glicolisi)
è il sistema più antico di procurarsi energia.
Respirazione cellulare
 Tutte le reazioni metaboliche che liberano energia a
livello cellulare.
 La respirazione anaerobia (in assenza di O2, glicolisi)
è il sistema più antico di procurarsi energia.
 La respirazione aerobica (in presenza di O2,)
consente una maggiore efficienza (maggiore
produzione di ATP) tramite l'ossidazione dei prodotti
della glicolisi.
Respirazione cellulare
 Tutte le reazioni metaboliche che liberano energia a
livello cellulare.
 La respirazione anaerobia (in assenza di O2, glicolisi)
è il sistema più antico di procurarsi energia.
 La respirazione aerobica (in presenza di O2,)
consente una maggiore efficienza (maggiore
produzione di ATP) tramite l'ossidazione dei prodotti
della glicolisi.
 Gran parte degli organismi possono alternare i due
sistemi in relazione alla quantità di ossigeno
presente.
ENERGIA, METABOLISMO E SCAMBI GASSOSI
ENERGIA, METABOLISMO E SCAMBI GASSOSI
Modi per procurarsi energia:
ENERGIA, METABOLISMO E SCAMBI GASSOSI
Modi per procurarsi energia:
•Fermentazione
ENERGIA, METABOLISMO E SCAMBI GASSOSI
Modi per procurarsi energia:
•Fermentazione
•Fotosintesi
ENERGIA, METABOLISMO E SCAMBI GASSOSI
Modi per procurarsi energia:
•Fermentazione
•Fotosintesi
•Respirazione
ENERGIA, METABOLISMO E SCAMBI GASSOSI
Modi per procurarsi energia:
•Fermentazione
•Fotosintesi
•Respirazione
ENERGIA, METABOLISMO E SCAMBI GASSOSI
Modi per procurarsi energia:
•Fermentazione
•Fotosintesi
•Respirazione
molecola a 6 atomi di carbonio
ricca di energia, spesso utilizzata
dagli animali
ENERGIA, METABOLISMO E SCAMBI GASSOSI
Modi per procurarsi energia:
•Fermentazione
•Fotosintesi
•Respirazione
molecola a 6 atomi di carbonio
ricca di energia, spesso utilizzata
dagli animali
1 molecola di glucosio
ENERGIA, METABOLISMO E SCAMBI GASSOSI
Modi per procurarsi energia:
•Fermentazione
•Fotosintesi
•Respirazione
molecola a 6 atomi di carbonio
ricca di energia, spesso utilizzata
dagli animali
1 molecola di glucosio
ENERGIA, METABOLISMO E SCAMBI GASSOSI
Modi per procurarsi energia:
•Fermentazione
•Fotosintesi
•Respirazione
molecola a 6 atomi di carbonio
ricca di energia, spesso utilizzata
dagli animali
1 molecola di glucosio
degradazione/demolizione
anaerobica
2 mol.
ATP
ENERGIA, METABOLISMO E SCAMBI GASSOSI
Modi per procurarsi energia:
•Fermentazione
•Fotosintesi
•Respirazione
molecola a 6 atomi di carbonio
ricca di energia, spesso utilizzata
dagli animali
1 molecola di glucosio
degradazione/demolizione
anaerobica
2 mol.
ATP
aerobica
38 mol.
ATP
ATP
Non può essere trasportato.
Ogni cellula deve sintetizzare il
proprio ATP
ATP
Non può essere trasportato.
Ogni cellula deve sintetizzare il
proprio ATP
La maggiore efficienza della
respirazione aerobica ha determinato
l’evoluzione dei meccanismi di
acquisizione e trasporto dell’ossigeno
Fattori che influenzano gli scambi
gassosi
Fattori che influenzano gli scambi
gassosi
 Fattori fisici
Fattori fisici
Fattori fisici
 Pressione parziale: la porzione di pressione
totale relativa ad uno o ad una parte dei gas
che costituiscono una miscela.
Fattori fisici
 Pressione parziale: la porzione di pressione
totale relativa ad uno o ad una parte dei gas
che costituiscono una miscela.
 Diffusione: movimento di molecole di gas da
una regione a + alta p. parziale ad una con
minore p. parziale.
Fattori fisici
 Pressione parziale: la porzione di pressione
totale relativa ad uno o ad una parte dei gas
che costituiscono una miscela.
 Diffusione: movimento di molecole di gas da
una regione a + alta p. parziale ad una con
minore p. parziale.
 La diffusione dei gas negli organismi è
soggetta a regole fisiche. Queste riguardano:
̶ pressione parziale
̶ interfaccia di scambio
̶ velocità di diffusione dei gas nelle membrane
biologiche
O2 e CO2 non sono
trasportati attivamente
nelle cellule: tutti i
sistemi respiratori
dipendono quindi dalla
diffusione
Pressione parziale
Il passaggio dei gas attraverso le membrane semipermeabili
delle cellule può avvenire solo in soluzione acquosa.
O2 e CO2 non sono
trasportati attivamente
nelle cellule: tutti i
sistemi respiratori
dipendono quindi dalla
diffusione
Pressione parziale
Il passaggio dei gas attraverso le membrane semipermeabili
delle cellule può avvenire solo in soluzione acquosa.
Diffusione dei gas attraverso le membrane biologiche
(LEGGE DI FICK)
La quantità
di gas
disciolto
attraversa una
il flusso
molecolare
in ogni
puntoche
è proporzionale
allasuperficie
variazione di
concentrazione per unità di nell’unità
percorso nella
direzione in cui tale variazione è
di tempo
massima ed ha verso opposto a quello in cui diminuiscono le concentrazioni.
Diffusione dei gas attraverso le membrane biologiche
(LEGGE DI FICK)
La quantità
di gas
disciolto
attraversa una
il flusso
molecolare
in ogni
puntoche
è proporzionale
allasuperficie
variazione di
concentrazione per unità di nell’unità
percorso nella
direzione in cui tale variazione è
di tempo
massima ed ha verso opposto a quello in cui diminuiscono le concentrazioni.
Area della membrana
Diffusione dei gas attraverso le membrane biologiche
(LEGGE DI FICK)
La quantità
di gas
disciolto
attraversa una
il flusso
molecolare
in ogni
puntoche
è proporzionale
allasuperficie
variazione di
concentrazione per unità di nell’unità
percorso nella
direzione in cui tale variazione è
di tempo
massima ed ha verso opposto a quello in cui diminuiscono le concentrazioni.
Area della membrana
Differenza tra le pressioni
parziali interna ed esterna
Diffusione dei gas attraverso le membrane biologiche
(LEGGE DI FICK)
La quantità
di gas
disciolto
attraversa una
il flusso
molecolare
in ogni
puntoche
è proporzionale
allasuperficie
variazione di
concentrazione per unità di nell’unità
percorso nella
direzione in cui tale variazione è
di tempo
massima ed ha verso opposto a quello in cui diminuiscono le concentrazioni.
Area della membrana
Differenza tra le pressioni
parziali interna ed esterna
Spessore della membrana
Diffusione dei gas attraverso le membrane biologiche
(LEGGE DI FICK)
La quantità di gas disciolto che attraversa una superficie
nell’unità di tempo
Area della membrana
Differenza tra le pressioni
parziali interna ed esterna
Spessore della membrana
Adattamenti per ottimizzare la
diffusione dei gas attraverso le
membrane biologiche
Rapporto superficie / volume
Rapporto superficie-volume
diminuisce con l'aumento delle dimensioni lineari
Dimensioni lineari
2
1
3
1
4
9
area
Superficie
Volume
1
8
rapporto tra Superficie e Volume
24/8 = 3
6/1 = 6
27
54/27 =2
volume
Rapporto superficie / volume
Influenza notevolmente gli scambi gassosi
Rapporto superficie / volume
Influenza notevolmente gli scambi gassosi
Gli animali piccoli: rapporto s/v grande;
possono fare affidamento solo sulla
diffusione dei gas attraverso la
superficie del corpo
Rapporto superficie / volume
Influenza notevolmente gli scambi gassosi
Gli animali piccoli: rapporto s/v grande;
possono fare affidamento solo sulla
diffusione dei gas attraverso la
superficie del corpo
Gli animali grandi: rapporto s/v piccolo;
non possono fare affidamento solo sulla
diffusione dei gas attraverso la
superficie del corpo
Essendo la sfera il solido di minore superficie, ci possiamo attendere che
solo organismi microscopici possano assumere questa forma contando
solo sulla respirazione tegumentale.
Essendo la sfera il solido di minore superficie, ci possiamo attendere che
solo organismi microscopici possano assumere questa forma contando
solo sulla respirazione tegumentale.
Aumentando la dimensione, non solo diminuisce la superficie relativa di
scambio, ma aumenta anche la distanza che i gas devono attraversare.
Essendo la sfera il solido di minore superficie, ci possiamo attendere che
solo organismi microscopici possano assumere questa forma contando
solo sulla respirazione tegumentale.
Aumentando la dimensione, non solo diminuisce la superficie relativa di
scambio, ma aumenta anche la distanza che i gas devono attraversare.
Rimanere piccoli non è l’unico
modo per avere un rapporto
tra S/V utile agli scambi
gassosi.
Rendere massimo il tasso di scambio
gassoso tra cellule e ambiente
Rendere massimo il tasso di scambio
gassoso tra cellule e ambiente
 L'efficienza degli scambi gassosi può
aumentare se il corpo è:
̶ piatto e sottile
̶ molto stretto e allungato
Rendere massimo il tasso di scambio
gassoso tra cellule e ambiente
 L'efficienza degli scambi gassosi può
aumentare se il corpo è:
̶ piatto e sottile
̶ molto stretto e allungato
 In queste situazioni aumenta la superficie e
diminuisce lo spessore che i gas devono
attraversare (distanza di diffusione).
Rendere massimo il tasso di scambio
gassoso tra cellule e ambiente
 L'efficienza degli scambi gassosi può
aumentare se il corpo è:
̶ piatto e sottile
̶ molto stretto e allungato
 In queste situazioni aumenta la superficie e
diminuisce lo spessore che i gas devono
attraversare (distanza di diffusione).
Rendere massimo il tasso di scambio
gassoso tra cellule e ambiente
 L'efficienza degli scambi gassosi può
aumentare se il corpo è:
̶ piatto e sottile
̶ molto stretto e allungato
 In queste situazioni aumenta la superficie e
diminuisce lo spessore che i gas devono
attraversare (distanza di diffusione).
 Anche la ventilazione può aumentare
l'efficienza dello scambio (per la regola delle
pressioni parziali).
Ricordiamoci che il problema del
rapporto S/V riguarda anche un altro
aspetto della biologia degli animali
endotermi: quello della conservazione
o dispersione del calore.
Scambio in controcorrente
Scambio in controcorrente
 Uno degli adattamenti più generali per
migliorare l'efficienza degli scambi
gassosi, principalmente nell'ambiente
acquatico.
Scambio in controcorrente
 Uno degli adattamenti più generali per
migliorare l'efficienza degli scambi
gassosi, principalmente nell'ambiente
acquatico.
 I flussi del liquido interno e del liquido
esterno scorrono in direzioni opposte
per massimizzare lo scambio gassoso.
Scambio in equicorrente
Sangue
20%
30%
35%
40%
45%
50%
55%
60%
Acqua
100%
90%
85%
80%
75%
70%
75%
60%
Scambio in equicorrente
Sangue
20%
30%
35%
40%
45%
50%
55%
60%
Acqua
100%
90%
85%
80%
75%
70%
75%
60%
 I fluidi scorrono
nella stessa
direzione.
Scambio in equicorrente
Sangue
20%
30%
35%
40%
45%
50%
55%
60%
Acqua
100%
90%
85%
80%
75%
70%
75%
60%
 I fluidi scorrono
nella stessa
direzione.
 Presto si
raggiunge un
equilibrio e non
esiste gradiente
di diffusione.
Scambio in equicorrente
Sangue
20%
30%
35%
40%
45%
50%
55%
60%
Acqua
100%
90%
85%
80%
75%
70%
75%
60%
 I fluidi scorrono
nella stessa
direzione.
 Presto si
raggiunge un
equilibrio e non
esiste gradiente
di diffusione.
Scambio in controcorrente
Sangue
Acqua
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Scambio in controcorrente
Sangue
Acqua
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
 I fluidi scorrono in
direzione opposta
Scambio in controcorrente
Sangue
Acqua
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
 I fluidi scorrono in
direzione opposta
 L’equilibrio tra i due
fluidi non si
raggiunge mai.
Scambio in controcorrente
Sangue
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
Acqua
 I fluidi scorrono in
direzione opposta
30%
 L’equilibrio tra i due
40%
fluidi non si
50%
raggiunge mai.
60%
 A parità di energia
70%
spesa, può essere
80%
estratto circa l’80%
90%
di O2 disciolto
100%
nell’acqua.
Scambio in controcorrente
Sangue
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
Acqua
 I fluidi scorrono in
direzione opposta
30%
 L’equilibrio tra i due
40%
fluidi non si
50%
raggiunge mai.
60%
 A parità di energia
70%
spesa, può essere
80%
estratto circa l’80%
90%
di O2 disciolto
100%
nell’acqua.
Fattori che influenzano gli scambi
gassosi
 Fattori fisici
Fattori che influenzano gli scambi
gassosi
 Fattori fisici
 Fattori biologici
FATTORI BIOLOGICI
100000
100.000
4.000
µlitri/grammo/ora di O2 consumati
4000
700
600
600
497
500
400
300
200
200
100
0.06
6.2
seme
Pitone
22
25
Mitilo
radice
0
in stato di riposo
Uomo
Pollo
Vanessa
Uomo
Vanessa
in piena attività
le esigenze di ossigeno sono correlate in primo luogo al grado di attività
dell'organismo
(se è sessile o se si muove velocemente, se è in stato di riposo o in piena attività)
Fattori che influenzano gli scambi
gassosi
 Fattori fisici
 Fattori biologici
Fattori che influenzano gli scambi
gassosi
 Fattori fisici
 Fattori biologici
 Fattori ambientali
Fattori ambientali
1 litro a 15°
ambienti acquatici
acqua (7 ml)
aria (210 ml)
Fattori ambientali
1 litro a 15°
ambienti acquatici

Minore quantità di O2.
̶ ad esempio 1 litro di acqua satura d'aria a 15 gradi
contiene solo dai 5 ai 7 ml di ossigeno contro i 210
dell'aria.
acqua (7 ml)
aria (210 ml)
Fattori ambientali
1 litro a 15°
ambienti acquatici

Minore quantità di O2.
̶ ad esempio 1 litro di acqua satura d'aria a 15 gradi
contiene solo dai 5 ai 7 ml di ossigeno contro i 210
acqua (7 ml)
aria (210 ml)
dell'aria.

L'acqua è molto più densa e viscosa dell'aria.
̶ La ventilazione negli animali acquatici richiede molta più energia.
̶ Un pesce può impiegare il 20% dell'energia prodotta per far fluire l'acqua sulle
branchie; un mammifero spende solo l'1-2% per ventilare i polmoni.
Fattori ambientali
1 litro a 15°
ambienti acquatici

Minore quantità di O2.
̶ ad esempio 1 litro di acqua satura d'aria a 15 gradi
contiene solo dai 5 ai 7 ml di ossigeno contro i 210
acqua (7 ml)
aria (210 ml)
dell'aria.

L'acqua è molto più densa e viscosa dell'aria.
̶ La ventilazione negli animali acquatici richiede molta più energia.
̶ Un pesce può impiegare il 20% dell'energia prodotta per far fluire l'acqua sulle
branchie; un mammifero spende solo l'1-2% per ventilare i polmoni.

L'ossigeno si scioglie nell'acqua per diffusione dall'aria o per opera degli
organismi fotosintetici.
Fattori ambientali
1 litro a 15°
ambienti acquatici

Minore quantità di O2.
̶ ad esempio 1 litro di acqua satura d'aria a 15 gradi
contiene solo dai 5 ai 7 ml di ossigeno contro i 210
acqua (7 ml)
aria (210 ml)
dell'aria.

L'acqua è molto più densa e viscosa dell'aria.
̶ La ventilazione negli animali acquatici richiede molta più energia.
̶ Un pesce può impiegare il 20% dell'energia prodotta per far fluire l'acqua sulle
branchie; un mammifero spende solo l'1-2% per ventilare i polmoni.

L'ossigeno si scioglie nell'acqua per diffusione dall'aria o per opera degli
organismi fotosintetici.

La % di O2 in acqua diminuisce:
̶ al crescere della concentrazione salina: l'acqua di mare contiene meno
ossigeno rispetto all'acqua dolce.
̶ al crescere della temperatura e respirazione batterica.
̶ con la mancanza di luce (coperture di neve e ghiaccio).
Fattori ambientali
1 litro a 15°
ambienti acquatici

Minore quantità di O2.
̶ ad esempio 1 litro di acqua satura d'aria a 15 gradi
contiene solo dai 5 ai 7 ml di ossigeno contro i 210
acqua (7 ml)
aria (210 ml)
dell'aria.

L'acqua è molto più densa e viscosa dell'aria.
̶ La ventilazione negli animali acquatici richiede molta più energia.
̶ Un pesce può impiegare il 20% dell'energia prodotta per far fluire l'acqua sulle
branchie; un mammifero spende solo l'1-2% per ventilare i polmoni.

L'ossigeno si scioglie nell'acqua per diffusione dall'aria o per opera degli
organismi fotosintetici.

La % di O2 in acqua diminuisce:
̶ al crescere della concentrazione salina: l'acqua di mare contiene meno
ossigeno rispetto all'acqua dolce.
̶ al crescere della temperatura e respirazione batterica.
̶ con la mancanza di luce (coperture di neve e ghiaccio).

La % di O2 in acqua aumenta:
̶ movimenti dell'acqua (correnti e fenomeni di convezione) contribuiscono
all'ossigenazione degli ambienti acquatici.
Fattori ambientali
ambienti terrestri
Fattori ambientali
ambienti terrestri
 Maggiore quantità di O2.
Fattori ambientali
ambienti terrestri
 Maggiore quantità di O2.
 Problemi:
̶ necessità di avere superfici umide per gli scambi gassosi
̶ evitare l'eccessiva evaporazione dei liquidi interni.
Fattori ambientali
ambienti terrestri
 Maggiore quantità di O2.
 Problemi:
̶ necessità di avere superfici umide per gli scambi gassosi
̶ evitare l'eccessiva evaporazione dei liquidi interni.
 La perdita di acqua attraverso le superfici respiratorie
può essere notevole.
Fattori ambientali
ambienti terrestri
 Maggiore quantità di O2.
 Problemi:
̶ necessità di avere superfici umide per gli scambi gassosi
̶ evitare l'eccessiva evaporazione dei liquidi interni.
 La perdita di acqua attraverso le superfici respiratorie
può essere notevole.
 La composizione dell'aria (% di O2 e CO2) è piuttosto
costante eccetto nei microhabitat terrestri dove può
variare molto:
̶ nelle colonie di formiche e nei tronchi in decomposizione
l'ossigeno viene consumato dai decompositori e la circolazione
di aria atmosferica è scarsa
̶ le piogge possono intasare le vie aeree del terreno
determinando condizioni asfittiche. A questo fenomeno può
essere attribuita la comparsa di lombrichi in superficie, dopo la
pioggia.
STRUTTURE E ADATTAMENTI
Branchie esterne
Polmoni
Branchie interne
Albero
repiratorio
Trachee
Modalità di respirazione
Modalità di respirazione
 Essendo critico il rapporto superficie/volume per lo
scambio gassoso, negli animali più grandi si sono
evolute strutture specificamente deputate a questa
funzione.
Modalità di respirazione
 Essendo critico il rapporto superficie/volume per lo
scambio gassoso, negli animali più grandi si sono
evolute strutture specificamente deputate a questa
funzione.
 L'elemento unificante è costituito dall'enorme
ampliamento della superficie di scambio.
Modalità di respirazione
 Essendo critico il rapporto superficie/volume per lo
scambio gassoso, negli animali più grandi si sono
evolute strutture specificamente deputate a questa
funzione.
 L'elemento unificante è costituito dall'enorme
ampliamento della superficie di scambio.
 La complessità dei sistemi deputati allo scambio
gassoso è comunque strettamente correlata al
metabolismo (richiesta energetica).
Modalità di respirazione
 Essendo critico il rapporto superficie/volume per lo
scambio gassoso, negli animali più grandi si sono
evolute strutture specificamente deputate a questa
funzione.
 L'elemento unificante è costituito dall'enorme
ampliamento della superficie di scambio.
 La complessità dei sistemi deputati allo scambio
gassoso è comunque strettamente correlata al
metabolismo (richiesta energetica).
 Modalità di respirazione più diffuse
Modalità di respirazione più diffuse
Modalità di respirazione più diffuse
Superficie corporea (respirazione cutanea)/cellulare
(Protozoi, Poriferi, Platelminti, Anellidi, Anfibi)
Modalità di respirazione più diffuse
Superficie corporea (respirazione cutanea)/cellulare
(Protozoi, Poriferi, Platelminti, Anellidi, Anfibi)
Estroflessioni “cutanee” (branchie esterne ed interne)
(Pesci, Anfibi, Artropodi)
Modalità di respirazione più diffuse
Superficie corporea (respirazione cutanea)/cellulare
(Protozoi, Poriferi, Platelminti, Anellidi, Anfibi)
Estroflessioni “cutanee” (branchie esterne ed interne)
(Pesci, Anfibi, Artropodi)
Trachee (tubi tracheali), “Tracheobranchie”
(Artropodi)
Modalità di respirazione più diffuse
Superficie corporea (respirazione cutanea)/cellulare
(Protozoi, Poriferi, Platelminti, Anellidi, Anfibi)
Estroflessioni “cutanee” (branchie esterne ed interne)
(Pesci, Anfibi, Artropodi)
Trachee (tubi tracheali), “Tracheobranchie”
(Artropodi)
Polmoni lamellari (a libro)
(Aracnidi)
Modalità di respirazione più diffuse
Superficie corporea (respirazione cutanea)/cellulare
(Protozoi, Poriferi, Platelminti, Anellidi, Anfibi)
Estroflessioni “cutanee” (branchie esterne ed interne)
(Pesci, Anfibi, Artropodi)
Trachee (tubi tracheali), “Tracheobranchie”
(Artropodi)
Polmoni lamellari (a libro)
(Aracnidi)
Polmoni
(Vertebrati terrestri e dipnoi)
Scambi gassosi negli animali
acquatici
Scambi gassosi negli animali
acquatici
 Branchie dermali (papule) - Echinodermi
Echinodermi
Echinodermi
Principalmente attraverso
l’epidermide sottile che
riveste i pedicelli ambulacrali
(anche funzione
nell’escrezione).
pedicelli ambulacrali
Echinodermi
Principalmente attraverso
l’epidermide sottile che
riveste i pedicelli ambulacrali
(anche funzione
nell’escrezione).
Branchie dermali o
papule negli asteroidei.
epid.
ciglia
derma
branchia
dermale
ossicoli
ossicoli
pedicelli ambulacrali
Echinodermi
Principalmente attraverso
l’epidermide sottile che
riveste i pedicelli ambulacrali
(anche funzione
nell’escrezione).
Branchie dermali o
papule negli asteroidei.
epid.
ciglia
derma
branchia
dermale
ossicoli
ossicoli
pedicelli ambulacrali
Polmoni acquiferi negli
oloturoidei:
In essi scorre acqua di mare pompata
dall’azione muscolare della cloaca
Scambi gassosi negli animali
acquatici
 Branchie dermali (papule) - Echinodermi
Scambi gassosi negli animali
acquatici
 Branchie dermali (papule) - Echinodermi
 Parapodi - Anellidi
Anellidi
Anellidi
Diffusione attraverso le
superfici generali del
corpo.
Anellidi
Diffusione attraverso le
superfici generali del
corpo.
Molti policheti (marini)
hanno estensioni
laterali mobili del
corpo, parapodi, che
aumentano l’area della
superficie.
Chaetopteru
s
Anellidi
Diffusione attraverso le
superfici generali del
corpo.
Molti policheti (marini)
hanno estensioni
laterali mobili del
corpo, parapodi, che
aumentano l’area della
superficie.
Parapodi specializzati
sono spesso presenti
nei policheti tubicoli.
Chaetopteru
s
Scambi gassosi negli animali
acquatici
 Branchie dermali (papule) - Echinodermi
 Parapodi - Anellidi
Scambi gassosi negli animali
acquatici
 Branchie dermali (papule) - Echinodermi
 Parapodi - Anellidi
 Ctenidi - Molluschi
Molluschi
Molluschi
 Ctenidi (branchie)
contenuti nella
cavità del mantello
in numero diverso
nei gruppi.
Ctenidi
Molluschi
 Ctenidi (branchie)
contenuti nella
cavità del mantello
in numero diverso
nei gruppi.
 Prolungamenti
dorsali della
superficie del
copro, i cerati
(nudibranchi).
Ctenidi
 Ogni ctenidio ha molti filamenti ciliati riccamente
vascolarizzati e sostenuti da un bastoncello
 Il battito delle ciglia convoglia l’acqua nella cavità del mantello
e la dirige sui filamenti dove avvengono gli scambi gassosi.
ciglia
arteria afferente
bastoncello di
sostegno
ciglia
laterali
ciglia
frontali
arteria efferente
flusso dell'acqua
 Ogni ctenidio ha molti filamenti ciliati riccamente
vascolarizzati e sostenuti da un bastoncello
 Il battito delle ciglia convoglia l’acqua nella cavità del mantello
e la dirige sui filamenti dove avvengono gli scambi gassosi.
ciglia
arteria afferente
bastoncello di
sostegno
ciglia
laterali
ciglia
frontali
arteria efferente
flusso dell'acqua
Scambi gassosi negli animali
acquatici
 Branchie dermali (papule) - Echinodermi
 Parapodi - Anellidi
 Ctenidi - Molluschi
Scambi gassosi negli animali
acquatici




Branchie dermali (papule) - Echinodermi
Parapodi - Anellidi
Ctenidi - Molluschi
Branchie piumose - Crostacei
Crostacei
Crostacei
 Branchie piumose
situate lateralmente in
un paio di camere
branchiali ricoperte
dall’esoscheletro.
̶ in questo caso una
appendice
specializzata
provvede ad
alimentare il flusso
d’acqua nella camera
branchiale, lo
scafognatite (es.
gamberi).
Crostacei
 Branchie piumose
situate lateralmente in
un paio di camere
branchiali ricoperte
dall’esoscheletro.
̶ in questo caso una
appendice
specializzata
provvede ad
alimentare il flusso
d’acqua nella camera
branchiale, lo
scafognatite (es.
gamberi).
 Alcuni hanno
appendici piumose
sulle zampe con
funzione respiratoria
Insetti acquatici
Insetti acquatici
RESPIRAZIONE TRACHEALE IN ACQUA
In alcuni insetti larvali acquatici
sono presenti tracheobranchie,
densi reticolati di trachee che
sporgono come prolungamenti
piumosi dal corpo. L’ossigeno
passa nel sistema in forma
gassosa. Cioè negli insetti il
sistema circolatorio non partecipa
alla distribuzione dell’ossigeno.
tracheobranchie
Insetti acquatici
RESPIRAZIONE TRACHEALE IN ACQUA
In alcuni insetti larvali acquatici
sono presenti tracheobranchie,
densi reticolati di trachee che
sporgono come prolungamenti
piumosi dal corpo. L’ossigeno
passa nel sistema in forma
gassosa. Cioè negli insetti il
sistema circolatorio non partecipa
alla distribuzione dell’ossigeno.
tracheobranchie
Le tracheobranchie hanno posizione varia. Es.
efemerotteri addominali; plecotteri toraciche; chironomidi
e odonati anali.
Insetti acquatici
RESPIRAZIONE TRACHEALE IN ACQUA
In alcuni insetti larvali acquatici
sono presenti tracheobranchie,
densi reticolati di trachee che
sporgono come prolungamenti
piumosi dal corpo. L’ossigeno
passa nel sistema in forma
gassosa. Cioè negli insetti il
sistema circolatorio non partecipa
alla distribuzione dell’ossigeno.
tracheobranchie
Le tracheobranchie hanno posizione varia. Es.
efemerotteri addominali; plecotteri toraciche; chironomidi
e odonati anali.
In alcune larve d’insetti acquatici molto piccoli la diffusione attraverso il
corpo dell’ossigeno disciolto è sufficiente a soddisfare le loro esigenze
metaboliche (anche in molti collemboli e proturi adulti).
Insetti acquatici
RESPIRAZIONE TRACHEALE IN ACQUA
In alcuni insetti larvali acquatici
sono presenti tracheobranchie,
densi reticolati di trachee che
I chironomidi, famiglia
sporgono come prolungamenti
dell’ordine dei ditteri sono
piumosi dal corpo. L’ossigeno
passa nel sistema inunici
forma tra gli insetti in quanto
gassosa. Cioè negli insetti il
loro larve hanno branchie
sistema circolatorio non le
partecipa
sanguigne ed emoglobina
alla distribuzione dell’ossigeno.
nel sangue (raro caso in cui
il sistema circolatorio degli
tracheobranchie
insetti trasporta l’ossigeno).
Le tracheobranchie hanno posizione varia. Es.
efemerotteri addominali; plecotteri toraciche; chironomidi
e odonati anali.
In alcune larve d’insetti acquatici molto piccoli la diffusione attraverso il
corpo dell’ossigeno disciolto è sufficiente a soddisfare le loro esigenze
metaboliche (anche in molti collemboli e proturi adulti).
Altri adattamenti acquatici
Altri adattamenti acquatici
 Molti insetti acquatici
respirano aria invece che
fare affidamento sull’O2
disciolto in acqua.
 Le larve delle zanzare
salgono periodicamente in
superficie e scambiano
gas per mezzo di un
sifone respiratorio.
 Molti coleotteri ed emitteri
acquatici scambiano gas
trasportando bolle o
pellicole d’aria accanto al
corpo.
Scambi gassosi negli animali
acquatici




Branchie dermali (papule) - Echinodermi
Parapodi - Anellidi
Ctenidi - Molluschi
Branchie piumose - Crostacei
Scambi gassosi negli animali
acquatici





Branchie dermali (papule) - Echinodermi
Parapodi - Anellidi
Ctenidi - Molluschi
Branchie piumose - Crostacei
Branchie - Vertebrati
Pesci








Tutti i pesci hanno
branchie respiratorie.
La maggior parte (ma non
tutti) ha un meccanismo
per pompare l’acqua su di
esse.
Fenditure branchiali.
Archi branchiali.
Filamenti branchiali.
Lamelle.
Le lamelle aumentano
notevolmente l’area della
superficie deputata allo
scambio gassoso.
La superficie delle lamelle
può variare in risposta
alla disponibilità di O2.
Arco
branchiale
Bocca
Opercolo
Filamenti
branchiali
arco branchiale
flusso dell'acqua
lamelle branchiali
arteria efferente
arteria afferente
sangue
ossigenato
Sangue nonossigenato
archi
branchiali
filamenti
branchiali
flusso
dell'acqua
arco branchiale
flusso dell'acqua
lamelle branchiali
arteria efferente
Gli scambi gassosi sono
notevolmente favoriti dal
flusso in controcorrente
arteria afferente
sangue
ossigenato
Sangue nonossigenato
archi
branchiali
filamenti
branchiali
flusso
dell'acqua
arco branchiale
flusso dell'acqua
lamelle branchiali
arteria efferente
Gli scambi gassosi sono
notevolmente favoriti dal
flusso in controcorrente
arteria afferente
L’acqua fluisce sulle
branchie in un verso
opposto al flusso del
sangue all’interno
delle branchie.
Il sangue ossigenato
in procinto di lasciare
la lamella, incontra
acqua ricca di O2. Il
gradiente di diffusione
per l’ O2 è rivolto
verso il sangue.
sangue
ossigenato
Sangue nonossigenato
archi
branchiali
filamenti
branchiali
flusso
dell'acqua
Bocca aperta, opercolo chiuso, cavità opercolare in espansione
Bocca aperta, opercolo chiuso, cavità opercolare in espansione
Bocca chiusa, cavità boccale si contrae, opercolo si apre
Adattamenti dei vertebrati in ambienti
acquatici
Adattamenti dei vertebrati in ambienti
acquatici
• Nei vertebrati le branchie sono
esterne negli stadi larvali di pesci
ed anfibi, sono invece coperte
nei pesci adulti; restano esterne
negli urodeli.
Adattamenti dei vertebrati in ambienti
acquatici
• Nei vertebrati le branchie sono
esterne negli stadi larvali di pesci
ed anfibi, sono invece coperte
nei pesci adulti; restano esterne
negli urodeli.
• Le superfici branchiali sono
variabili tra le specie in relazione
sia all’attività (es. caso limite
tonni 2m2/Kg), sia alla
disponibilità di ossigeno (es.
pesci gatto, anfibi).
Adattamenti dei vertebrati in ambienti
acquatici
• Nei vertebrati le branchie sono
esterne negli stadi larvali di pesci
ed anfibi, sono invece coperte
nei pesci adulti; restano esterne
negli urodeli.
• Le superfici branchiali sono
variabili tra le specie in relazione
sia all’attività (es. caso limite
tonni 2m2/Kg), sia alla
disponibilità di ossigeno (es.
pesci gatto, anfibi).
• Superfici corporee come organi
respiratori (cute degli anfibi, nei
girini anche coda).
Adattamenti dei vertebrati in ambienti
acquatici
• Nei vertebrati le branchie sono
esterne negli stadi larvali di pesci
ed anfibi, sono invece coperte
nei pesci adulti; restano esterne
negli urodeli.
• Le superfici branchiali sono
variabili tra le specie in relazione
sia all’attività (es. caso limite
tonni 2m2/Kg), sia alla
disponibilità di ossigeno (es.
pesci gatto, anfibi).
• Superfici corporee come organi
respiratori (cute degli anfibi, nei
girini anche coda).
•Respirazione cloacale (cheloni).
Fessure faringee
Tunicati
Cefalocordati
Fessure faringee
Tunicati
Cefalocordati
Fessure faringee
Tunicati
Cefalocordati
Scambi gassosi negli animali
terrestri
Scambi gassosi negli animali
terrestri
 Polmoni di diffusione - Molluschi
Molluschi
Molluschi
 Il polmone dei gasteropodi polmonati è un unico sacco interno
altamente vascolarizzato, formato dalla cavità del mantello
 Esso comunica con l’esterno tramite un orifizio, lo
pneumostoma.
Scambi gassosi negli animali
terrestri
 Polmoni di diffusione - Molluschi
Scambi gassosi negli animali
terrestri
 Polmoni di diffusione - Molluschi
 Tubuli tracheali - Insetti
Insetti
Insetti
 Rapporto S/V alto.
Insetti
 Rapporto S/V alto.
 Suscettibile alla disidratazione
ma forniti di cuticola.
Insetti
 Rapporto S/V alto.
 Suscettibile alla disidratazione
ma forniti di cuticola.
 Sistema tracheale (tubuli).
Insetti
 Rapporto S/V alto.
 Suscettibile alla disidratazione
ma forniti di cuticola.
 Sistema tracheale (tubuli).
 Uno o due paia di spiracoli
toracici e sette o otto
addominali, spesso con valvola
per la chiusura e strutture
filtranti.
Insetti
 Rapporto S/V alto.
 Suscettibile alla disidratazione
ma forniti di cuticola.
 Sistema tracheale (tubuli).
 Uno o due paia di spiracoli
toracici e sette o otto
addominali, spesso con valvola
per la chiusura e strutture
filtranti.
 Sacchi aerei interni.
Insetti
 Rapporto S/V alto.
 Suscettibile alla disidratazione
ma forniti di cuticola.
 Sistema tracheale (tubuli).
 Uno o due paia di spiracoli
toracici e sette o otto
addominali, spesso con valvola
per la chiusura e strutture
filtranti.
 Sacchi aerei interni.
 I gradienti di pressione che
provocano il movimento
dell'aria ossigenata sono
provocati da compressione dei
sacchi aerei e di alcune trachee
elastiche per opera di
contrazioni del corpo.
apparato filtrante
valvola
trachea
muscolo
Sacco
aereo
Tracheole
Stigma/spiracolo
apparato filtrante
valvola
Le TRACHEOLE sono sottili
tubi ciechi pieni di liquido,
necessario per gli scambi
gassosi
trachea
muscolo
Sacco
aereo
Tracheole
Stigma/spiracolo
Scambi gassosi negli animali
terrestri
 Polmoni di diffusione - Molluschi
 Tubuli tracheali - Insetti
Scambi gassosi negli animali
terrestri
 Polmoni di diffusione - Molluschi
 Tubuli tracheali - Insetti
 Polmoni lamellari - Artropodi
Aracnidi
Polmoni
Trachee
Fessura
Aracnidi
 Polmoni a libro o lamellari
(costituiti da 15/20 lamelle
fogliformi orizzontali) ma anche
trachee.
Polmoni
Trachee
Fessura
Aracnidi
 Polmoni a libro o lamellari
(costituiti da 15/20 lamelle
fogliformi orizzontali) ma anche
trachee.
 Ogni polmone è posto in una
camera che comunica con
l’esterno per mezzo di una
fessura.
̶ un lato della lamella è esposto
all’aria, l’altro lato è bagnato
dall’emolinfa.
̶ ventilati da correnti d’aria dovute
ai movimenti del corpo.
Polmoni
Trachee
Fessura
Aracnidi
 Polmoni a libro o lamellari
(costituiti da 15/20 lamelle
fogliformi orizzontali) ma anche
trachee.
 Ogni polmone è posto in una
camera che comunica con
l’esterno per mezzo di una
fessura.
̶ un lato della lamella è esposto
all’aria, l’altro lato è bagnato
dall’emolinfa.
̶ ventilati da correnti d’aria dovute
ai movimenti del corpo.
Polmoni
Trachee
 In quasi tutti i Ragni sono
presenti solo un paio di polmoni.
Fessura
Aracnidi
 Polmoni a libro o lamellari
(costituiti da 15/20 lamelle
fogliformi orizzontali) ma anche
trachee.
 Ogni polmone è posto in una
camera che comunica con
l’esterno per mezzo di una
fessura.
̶ un lato della lamella è esposto
all’aria, l’altro lato è bagnato
dall’emolinfa.
̶ ventilati da correnti d’aria dovute
ai movimenti del corpo.
 In quasi tutti i Ragni sono
presenti solo un paio di polmoni.
 Molti Acari sono privi di organi
respiratori.
Polmoni
Trachee
Fessura
Scambi gassosi negli animali
terrestri
 Polmoni di diffusione - Molluschi
 Tubuli tracheali - Insetti
 Polmoni lamellari - Artropodi
Scambi gassosi negli animali
terrestri




Polmoni di diffusione - Molluschi
Tubuli tracheali - Insetti
Polmoni lamellari - Artropodi
Polmoni di ventilazione - Vertebrati
Anfibi
Anfibi
 Branchie esterne allo stadio larvale.
Anfibi
 Branchie esterne allo stadio larvale.
Anfibi
 Branchie esterne allo stadio larvale.
Anfibi
 Branchie esterne allo stadio larvale.
 Polmoni negli adulti.
Anfibi
 Branchie esterne allo stadio larvale.
 Polmoni negli adulti.
 Ventilazione dei polmoni mediante “pompaggio
boccale” (meccanismo diverso rispetto ai rettili uccelli e
mammiferi).
̶ bocca chiusa; viene abbassato il pavimento della bocca e l’aria fluisce
attraverso le narici
̶ le narici si chiudono; il pavimento della bocca si solleva facendo fluire
l’aria indietro alla faringe.
̶ l’espirazione avviene per
contrazione dei muscoli della
parete del corpo.
Anfibi
 Branchie esterne allo stadio larvale.
 Polmoni negli adulti.
 Ventilazione dei polmoni mediante “pompaggio
boccale” (meccanismo diverso rispetto ai rettili uccelli e
mammiferi).
̶ bocca chiusa; viene abbassato il pavimento della bocca e l’aria fluisce
attraverso le narici
̶ le narici si chiudono; il pavimento della bocca si solleva facendo fluire
l’aria indietro alla faringe.
̶ l’espirazione avviene per
contrazione dei muscoli della
parete del corpo.
In molti anfibi la respirazione
polmonare è meno
importante dello scambio
gassoso cutaneo, attraverso
cioè la superficie umida della
bocca e del corpo.
Mammiferi
Narici
Trachea
Polmoni
Bronchi
Bronchioli
Alveoli
polamonari
Diaframma
Mammiferi
Narici
 Polmoni.
Trachea
Polmoni
Bronchi
Bronchioli
Alveoli
polamonari
Diaframma
Mammiferi
 Polmoni.
 Efficiente
meccanismo di
ventilazione
Alveoli
polamonari
Narici
Trachea
Polmoni
Bronchi
Bronchioli
Diaframma
Mammiferi
 Polmoni.
 Efficiente
meccanismo di
ventilazione
 Grande superficie di
scambio.
Alveoli
polamonari
Narici
Trachea
Polmoni
Bronchi
Bronchioli
Diaframma
Mammiferi
 Polmoni.
 Efficiente
meccanismo di
ventilazione
 Grande superficie di
scambio.
Alveoli
polamonari
Narici
Trachea
Polmoni
Bronchi
Bronchioli
Diaframma
 Gli alveoli hanno
pareti molto sottili. E’
qui che avviene lo
scambio gassoso
Ventilazione
dei polmoni.
Inspirazione: Contrazione del diaframma e dilatazione della gabbia
toracica.
Espirazione: rilassamento del diaframma e riduzione del volume toracico
(fenomeno passivo). Può essere attivo quando si contraggono i muscoli
intercostali e addominali che aumentano la pressione sui polmoni.
I movimenti muscolari necessari
per la respirazione sono
involontari, (frequenza e
profondità possono tuttavia
essere modificate
volontariamente).
I movimenti muscolari necessari
per la respirazione sono
involontari, (frequenza e
profondità possono tuttavia
essere modificate
volontariamente).
Centri respiratori nel midollo
allungato e nel ponte di Varolio.
mammiferi muscolari
non sono altamente
II movimenti
necessari
sensibili
bassi livelli sono
di O2 nel
per laairespirazione
sangue,
ma si basano
sui livelli
involontari,
(frequenza
e
+
di CO2 e Hpossono
nel sangue
per
profondità
tuttavia
segnalare
la modificate
necessità di un
essere
aumento
dei movimenti
volontariamente).
respiratori.
Centri respiratori nel midollo
allungato e nel ponte di Varolio.
Adattamenti per l’immersione
Adattamenti per l’immersione
Alcune balene s’immergono fino a 3000 m e resistono più di
2 ore in apnea (es. capodoglio, 900mt e 75min); la foca
di Weddel 600mt e 43min di apnea.
Adattamenti per l’immersione
Alcune balene s’immergono fino a 3000 m e resistono più di
2 ore in apnea (es. capodoglio, 900mt e 75min); la foca
di Weddel 600mt e 43min di apnea.
Quali adattamenti consentono prestazioni così estreme per
un mammifero?
Adattamenti per l’immersione
Alcune balene s’immergono fino a 3000 m e resistono più di
2 ore in apnea (es. capodoglio, 900mt e 75min); la foca
di Weddel 600mt e 43min di apnea.
Quali adattamenti consentono prestazioni così estreme per
un mammifero?
1. Immersione in espirazione evita problemi da malattia da
decompressione;
Adattamenti per l’immersione
Alcune balene s’immergono fino a 3000 m e resistono più di
2 ore in apnea (es. capodoglio, 900mt e 75min); la foca
di Weddel 600mt e 43min di apnea.
Quali adattamenti consentono prestazioni così estreme per
un mammifero?
1. Immersione in espirazione evita problemi da malattia da
decompressione;
2. Maggiore quantità di sangue per contenere più O2;
Adattamenti per l’immersione
Alcune balene s’immergono fino a 3000 m e resistono più di
2 ore in apnea (es. capodoglio, 900mt e 75min); la foca
di Weddel 600mt e 43min di apnea.
Quali adattamenti consentono prestazioni così estreme per
un mammifero?
1. Immersione in espirazione evita problemi da malattia da
decompressione;
2. Maggiore quantità di sangue per contenere più O2;
3. Diminuzione battito cardiaco per consumare meno O2;
Adattamenti per l’immersione
Alcune balene s’immergono fino a 3000 m e resistono più di
2 ore in apnea (es. capodoglio, 900mt e 75min); la foca
di Weddel 600mt e 43min di apnea.
Quali adattamenti consentono prestazioni così estreme per
un mammifero?
1. Immersione in espirazione evita problemi da malattia da
decompressione;
2. Maggiore quantità di sangue per contenere più O2;
3. Diminuzione battito cardiaco per consumare meno O2;
4. Restrizione circolazione al cuore e al cervello perché
sono gli organi più importanti;
Adattamenti per l’immersione
Alcune balene s’immergono fino a 3000 m e resistono più di
2 ore in apnea (es. capodoglio, 900mt e 75min); la foca
di Weddel 600mt e 43min di apnea.
Quali adattamenti consentono prestazioni così estreme per
un mammifero?
1. Immersione in espirazione evita problemi da malattia da
decompressione;
2. Maggiore quantità di sangue per contenere più O2;
3. Diminuzione battito cardiaco per consumare meno O2;
4. Restrizione circolazione al cuore e al cervello perché
sono gli organi più importanti;
5. Metabolismo anaerobico muscolare.
Uccelli
Uccelli
 Il sistema più efficiente di
respirazione tra i Vertebrati, in
relazione all'alto fabbisogno
energetico richiesto dal volo.
Uccelli
 Il sistema più efficiente di
respirazione tra i Vertebrati, in
relazione all'alto fabbisogno
energetico richiesto dal volo.
 Nei mammiferi l'aria fluisce nei
polmoni bidirezionalmente,
determinando un incompleto
sfruttamento del volume d'aria.
Uccelli
 Il sistema più efficiente di
respirazione tra i Vertebrati, in
relazione all'alto fabbisogno
energetico richiesto dal volo.
 Nei mammiferi l'aria fluisce nei
polmoni bidirezionalmente,
determinando un incompleto
sfruttamento del volume d'aria.
 Negli uccelli sono presenti
sacchi aeriferi anteriori e
posteriori ai polmoni, che
consentono l’accumulo dei gas
respiratori e un flusso
unidirezionale.
Uccelli
 Il sistema più efficiente di
respirazione tra i Vertebrati, in
relazione all'alto fabbisogno
energetico richiesto dal volo.
 Nei mammiferi l'aria fluisce nei
polmoni bidirezionalmente,
determinando un incompleto
sfruttamento del volume d'aria.
 Negli uccelli sono presenti
sacchi aeriferi anteriori e
posteriori ai polmoni, che
consentono l’accumulo dei gas
respiratori e un flusso
unidirezionale.
 Durante il volo, i movimenti
respiratori sono coordinati con
i movimenti battenti delle ali.
Air flow
Parabrochus
Blood
Air
capillaries
Air flow
Parabrochus
 I polmoni degli uccelli sono costituiti
da numerosi canali paralleli, i
parabronchi, con piccole
ramificazioni laterali, i capillari aerei.
Blood
Air
capillaries
Air flow
Parabrochus
Blood
Air
capillaries
 I polmoni degli uccelli sono costituiti
da numerosi canali paralleli, i
parabronchi, con piccole
ramificazioni laterali, i capillari aerei.
 Volume dei polmoni fisso.
...Pigmenti Respiratori...molecole proteiche (coniugate contenenti
un metallo) capaci di legarsi all’O2 in maniera reversibile…
...Pigmenti Respiratori...molecole proteiche (coniugate contenenti
un metallo) capaci di legarsi all’O2 in maniera reversibile…
EMOGLOBINA:
Contenete ferro, rosso, presente in soluzione o in cellule
(Ciliati, Elminti, Gasteropodi, Crostacei, Insetti, Oloturie, Vertebrati)
...Pigmenti Respiratori...molecole proteiche (coniugate contenenti
un metallo) capaci di legarsi all’O2 in maniera reversibile…
EMOGLOBINA:
Contenete ferro, rosso, presente in soluzione o in cellule
(Ciliati, Elminti, Gasteropodi, Crostacei, Insetti, Oloturie, Vertebrati)
MIOGLOBINA:
Contenente ferro, rosso, presente nei
muscoli di Vertebrati
(uccelli migratori, mammiferi e rettili acquatici)
...Pigmenti Respiratori...molecole proteiche (coniugate contenenti
un metallo) capaci di legarsi all’O2 in maniera reversibile…
EMOGLOBINA:
Contenete ferro, rosso, presente in soluzione o in cellule
(Ciliati, Elminti, Gasteropodi, Crostacei, Insetti, Oloturie, Vertebrati)
MIOGLOBINA:
Contenente ferro, rosso, presente nei
muscoli di Vertebrati
(uccelli migratori, mammiferi e rettili acquatici)
EMERITRINA:
Contenente ferro, viola, presente nei muscoli di Vertebrati
(uccelli migratori, mammiferi e rettili acquatici)
...Pigmenti Respiratori...molecole proteiche (coniugate contenenti
un metallo) capaci di legarsi all’O2 in maniera reversibile…
EMOGLOBINA:
Contenete ferro, rosso, presente in soluzione o in cellule
(Ciliati, Elminti, Gasteropodi, Crostacei, Insetti, Oloturie, Vertebrati)
MIOGLOBINA:
Contenente ferro, rosso, presente nei
muscoli di Vertebrati
(uccelli migratori, mammiferi e rettili acquatici)
EMERITRINA:
Contenente ferro, viola, presente nei muscoli di Vertebrati
(uccelli migratori, mammiferi e rettili acquatici)
EMOCIANINA
Rame e/o zolfo, blu solo
quando ossigenato
(granchi, aragoste, Cefalopodi,
Gasteropodi Polmonati)
...Pigmenti Respiratori...molecole proteiche (coniugate contenenti
un metallo) capaci di legarsi all’O2 in maniera reversibile…
EMOGLOBINA:
Contenete ferro, rosso, presente in soluzione o in cellule
(Ciliati, Elminti, Gasteropodi, Crostacei, Insetti, Oloturie, Vertebrati)
MIOGLOBINA:
Contenente ferro, rosso, presente nei
muscoli di Vertebrati
(uccelli migratori, mammiferi e rettili acquatici)
EMERITRINA:
Contenente ferro, viola, presente nei muscoli di Vertebrati
(uccelli migratori, mammiferi e rettili acquatici)
EMOCIANINA
Rame e/o zolfo, blu solo
quando ossigenato
(granchi, aragoste, Cefalopodi,
Gasteropodi Polmonati)
CLOROCRUORINA
Ferro, dicromica, rosso in
soluzione concentrata,
verde in quella diluita
(Stelle di mare, Policheti)
FINE