21 Maggio 2022
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Quali sono gli eventi della respirazione?

Respirazione 3849

La respirazione si riferisce ai meccanismi per ottenere ossigeno dall’aria e consegnarlo ai tessuti, mentre elimina l’anidride carbonica dal corpo. È legata alla respirazione cellulare, i processi biochimici che consumano questo ossigeno e generano l’anidride carbonica nel corso della produzione di adenosina trifosfato ( ATP ). La respirazione nel primo senso comporta quattro processi: (1) respirazione, o ventilazione dei polmoni; (2) scambio di gas tra

Il sistema respiratorio umano.

Anatomia respiratoria

Il sistema respiratorio consiste di: (1) la cavità nasale, che riscalda, pulisce e umidifica l’aria inalata; (2) la faringe dove il sistema respiratorio e quello digerente si incontrano e poi divergono di nuovo; (3) la laringe (4) la trachea, o casella vocale, che contiene le corde vocali; (4) la trachea, o trachea, un tubo lungo circa 12 centimetri (4,7 pollici) e largo 2,5 centimetri (poco meno di un pollice) che passa dietro il cuore e si ramifica come una Y alla sua estremità inferiore; (5) bronchi e bronchioli, tubi d’aria che iniziano alla forcella della trachea e si dividono in divisioni sempre più piccole all’interno di ogni polmone; e (6) alveoli, milioni di piccoli sacchi d’aria nel polmone.

Tranne che nelle pareti dei bronchi e dei bronchioli, i polmoni non hanno muscoli; non pompano aria dentro e fuori di sé come il cuore pompa il sangue, ma sono ventilati passivamente quando il petto si espande e si contrae. I muscoli che guidano la ventilazione polmonare sono il diaframma, un foglio di muscolo tra la cavità toracica e addominale; i muscoli intercostali tra le costole; e altri muscoli dell’addome e del torace che aiutano i muscoli respiratori primari.

Ventilazione polmonare

La ventilazione è un processo ritmico, come il battito cardiaco, ma i suoi pacemaker sono nel tronco encefalico piuttosto che nel petto. Il midollo allungato del tronco encefalico contiene un centro inspiratorio composto da neuroni che inviano segnali al diaframma e ai muscoli intercostali esterni. Quando questi muscoli sono stimolati, si contraggono e allargano la cavità toracica. Questo crea un vuoto parziale nei polmoni. Con la pressione atmosferica all’esterno del corpo ora maggiore della pressione nei polmoni, l’aria fluisce “a valle” nei polmoni e li gonfia.

Di solito non è necessario alcuno sforzo muscolare per espirare. Quando questi muscoli smettono di contrarsi, l’elasticità della gabbia toracica (costole, cartilagini, diaframma e legamenti) fa sì che torni indietro da sola, spremendo l’aria dai polmoni. Quando si ha bisogno di espirare più profondamente, tuttavia, il centro espiratorio del midollo invia segnali ai muscoli intercostali interni, che tirano le costole verso il basso e producono un grado extra di compressione del torace. Anche i muscoli addominali aiutano aumentando la pressione nella cavità addominale, spingendo in alto il diaframma. Questi muscoli sono importanti nel parlare in pubblico, nel cantare, nel gridare, nel suonare strumenti a fiato e nello spegnere candele, per esempio.

Nella respirazione normale e rilassata, la maggior parte degli adulti inala un volume tidal medio di 500 millilitri (16,9 once fluide) di aria in ogni ciclo respiratorio. Con il massimo sforzo, tuttavia, si può inalare una quantità maggiore chiamata capacità vitale, in media circa 4.700 millilitri (quasi 159 once fluide) negli adulti.

Scambio di gas polmonari

Circa il 70% dell’aria che una persona inala riempie i milioni di alveoli nei polmoni. Ogni alveolo è circondato da una rete di capillari sanguigni simile a un cesto. La parete che separa l’aria inalata dal sangue è spessa solo 0,5 micrometri – solo un quindicesimo del diametro di un singolo globulo rosso – quindi presenta una barriera molto piccola alla diffusione dei gas tra l’aria e il sangue.

L’ossigeno ha una concentrazione (pressione parziale) di 104 mmHg nell’aria alveolare e 40 mmHg nel sangue capillare in arrivo. Così, si diffonde lungo il suo gradiente di concentrazione gradiente dall’aria, attraverso la parete alveolare, nel sangue. Circa il 98,5% di questo ossigeno si lega al pigmento emoglobina nei globuli rossi, e l’altro 1,5% si dissolve nel plasma sanguigno.

L’anidride carbonica (CO 2 ), ha una pressione parziale di 46 mmHg nel sangue in arrivo e di 40 mmHg nell’aria alveolare, quindi il suo gradiente di concentrazione impone che si diffonda nell’altro senso, dal sangue all’aria, e venga poi espirato. Circa il 70% di questa CO 2 proviene dalla degradazione dell’acido carbonico nel sangue; il 23% dalla CO 2 legato all’emoglobina, all’albumina e ad altre proteine del sangue proteine del sangue e il 7% dal gas disciolto nel plasma sanguigno.

Trasporto di gas

Il sangue che lascia i polmoni è quindi relativamente alto in O 2 (ossigeno nella sua forma biatomica) e basso in CO 2 . Viaggia attraverso le vene polmonari verso il lato sinistro del cuore, che lo pompa nel sistemica circolazione sistemica. Questa divisione del sistema circolatorio lo porta ad ogni organo del corpo.

Scambio sistemico di gas

Quando il sangue raggiunge i capillari sistemici, i gas subiscono processi che sono essenzialmente l’inverso di ciò che avviene negli alveoli polmonari. Il sangue scarica O 2 che si diffonde nel fluido tissutale e raggiunge così le cellule intorno ai capillari sanguigni. Allo stesso tempo, la CO 2 generata dal metabolismo di queste cellule si diffonde nel sangue per essere trasportato ai polmoni per lo smaltimento.

Il sangue contiene tipicamente 95 mmHg di O 2 all’arrivo ai capillari sistemici e 40 mmHg O 2 all’uscita. Al contrario, il sangue ha 40 mmHg di CO 2 all’arrivo ai capillari sistemici e tipicamente 46 mmHg di CO 2 quando esce. Il sangue, tuttavia, non scarica la stessa quantità di O 2 a tutti i tessuti o preleva la stessa quantità di CO 2 . Più un tessuto è attivo, più è caldo, più basso è il suo livello di O 2 e più basso è il suo pH (perché genera più CO 2 e la CO 2 riduce il pH dei fluidi corporei). Il calore, l’O 2 basso, pH basso e altri fattori aumentano l’O 2 e il carico di CO 2 in modo che i tessuti che hanno più bisogno di ossigeno e di rimozione delle scorie ne ricevano di più dei tessuti meno attivi. La biochimica dell’emoglobina è la principale responsabile di questo elegante adattamento dello scambio di gas alle necessità individuali dei diversi tessuti.

Kenneth S. Saladin

Bibliografia

Ganong, William F. Rassegna di fisiologia medica, 19° ed. Stamford, CT: Appleton e Lange, 1999.

Saladin, Kenneth S. Anatomia e fisiologia – L’unità di forma e funzione, 2a ed. Dubuque, IA: McGraw-Hill, 2001.

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