L’apparato respiratorio è l’apparato deputato alla respirazione.
Molecole che trasportano O2
La maggior parte degli organismi necessita di O2 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 O2 e dei
trasportatori (emoglobina, dal momento che O2 non è solubile nel sangue). La funzione di queste dipende dal
distretto: la mioglobina presente nei muscoli, ad esempio, ha la funzione di prendere O2 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 O2 (oppure CO2). La funzione di Hb è invece quella di legare O2 nei
polmoni e rilasciarlo nei tessuti per semplice diffusione. La saturazione della HB dipende dalla pressione
parziale di O2. Nei polmoni, dove la pressione parziale di O2 è alta, Hb è satura al 99%, nei tessuti invece
cala al 60%, può arrivare al 10% in un muscolo attivo). Anche la CO2 e la concentrazione di H+ influenzano
la saturazione. Nei tessuti la loro concentrazione è alta e Hb si lega alla CO2, liberando O2. Nei polmoni
avviene il contrario, Hb libera CO2 e li lega ad O2.
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.
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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)
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8. I bronchioli terminali terminano in a fondo
cieco, in una struttura chiamata acino
polmonare.
9. Gli alveoli polmonari (circa 300•106) 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.
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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 + 1500 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.
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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 O2-CO2
Sono determinati dalle pressioni parziali dei due gas nei vari distretti.
A livello dei capillari alveolari ∆pO2=65mmHg, positivo, quindi O2 diffonde dagli alveoli verso i capillari,
mentre ∆pCO2=-6mmHg, negativo, quindi CO2 diffonde dagli alveoli verso gli alveoli.
A livello dei tessuti, invece ∆pO2=65mmHg, positivo, quindi O2 diffonde dagli capillari verso i tessuti,
mentre ∆pCO2=-6mmHg, negativo, quindi CO2 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 O2-CO2
(e H+, che funziona come CO2)
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Credits: Alessia Tozzi, classe 2G liceo Besta (a.s. 2014-15) Credits: Alessia Tozzi, classe 2G liceo Besta
(a.s. 2014-15)
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