H Curtis N S Barnes A Schnek A
H. Curtis, N. S. Barnes, A. Schnek, A. Massarini Il nuovo Invito alla biologia. blu 2
Capitolo C 4 La respirazione 3 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Lezione 1 Le funzioni dell’apparato circolatorio 4 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
La respirazione Il termine respirazione ha due significati: • a livello cellulare indica le reazioni chimiche di ossidazione del glucosio che avvengono nei mitocondri per produrre molecole di ATP; • a livello di organismo indica il processo con cui il corpo assume ossigeno ed elimina diossido di carbonio (respirazione polmonare). La respirazione polmonare comprende due processi: la ventilazione polmonare e lo scambio di gas. 5 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
La pressione atmosferica A livello del mare si registra una pressione atmosferica di 1 atm (circa 1 kg/cm 2) sufficiente a bilanciare una colonna d’acqua alta circa 10 m o una colonna di mercurio (Hg) alta 760 mm. 6 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
La pressione di una miscela di gas La pressione totale di una miscela gassosa, come l’aria è la somma delle pressioni parziali esercitate dai singoli gas che la compongono. La pressione di ogni gas è proporzionale alla sua concentrazione. 7 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Lezione 2 L’anatomia dell’apparato respiratorio 8 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Le vie aeree L’apparato respiratorio è suddiviso in: • via aeree superiori (naso e faringe); • vie aeree inferiori (laringe, trachea, bronchi, polmoni). 9 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Le cavità nasali L’aria può entrare sia dalla bocca sia dalle cavità nasali, che la riscaldano e trattengono le impurità. All’interno del naso sono presenti tre conche, che aumentano la superficie della mucosa nasale a contatto con l’aria. Le cellule caliciformi producono il muco, per intrappolare le impurità e rendere umida l’aria. 10 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
La faringe è un organo muscolare che comunica sia con il sistema respiratorio (rinofaringe) sia con quello digerente (orofaringe). Le tonsille sono organi linfoghiandolari con funzione antinfettiva e immunitaria. Nella rinofaringe si trova lo sbocco dell’orecchio medio tramite le trombe di Eustachio, che drenano le secrezioni del cavo timpanico e permettono il passaggio di aria dalla faringe verso il timpano. La faringe è in continuità con la laringe. 11 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
La laringe mette in contatto la faringe con la trachea. Contiene le corde vocali, che vibrano al passaggio dell’aria espirata e producono suoni. La laringe è formata da otto cartilagini rigide. L’epiglottide è una lamina elastica che si abbassa a chiudere l’ingresso della laringe quando deglutiamo. 12 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
La trachea Dalla laringe l’aria passa nella trachea, un condotto di circa 2 cm di diametro e 10 -12 cm di lunghezza. Le pareti sono rinforzate da anelli cartilaginei a forma di C che la sostengono. Nella parte posteriore, la trachea è a contatto con l’esofago. La trachea si interrompe a livello della quinta vertebra toracica, dove hanno origine i bronchi principali sinistro e destro. 13 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
I bronchi La trachea si divide in due bronchi principali, che si dividono in ramificazioni più piccole, i bronchioli, formando un albero bronchiale. Bronchi e bronchioli sono circondati da un sottile strato muscolare liscio. I bronchi sono sostenuti da anelli incompleti di cartilagine, che scompaiono a mano che diminuisce il diametro. Internamente le cellule epiteliali secernono muco. 14 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
I polmoni sono organi spugnosi a forma di cono che occupano gran parte della cavità toracica. Sono avvolti da una membrana sierosa chiamata pleura. 15 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Gli alveoli polmonari Gli scambi gassosi avvengono negli alveoli, piccoli sacchi di tessuto elastico raggruppati alle estremità dei bronchioli più piccoli. Sono costituiti da epitelio squamoso semplice. Ogni alveolo è circondato da capillari sanguigni, con cui avviene lo scambio di gas: CO 2 dal sangue all’alveolo, O 2 dall’alveolo al sangue. 16 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Lezione 3 La meccanica respiratoria 17 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Come avviene la respirazione La contrazione e il rilassamento del diaframma e dei muscoli intercostali modifica il volume della gabbia toracica, generando una differenza di pressione che richiama un flusso di aria. contrazione muscoli espansione cavità toracica depressione inspirazione rilassamento muscoli restrizione cavità toracica aumento pressione espirazione 18 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Inspirazione ed espirazione 19 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Volumi respiratori /1 Volume corrente: normalmente respiriamo un volume d’aria di circa 500 ml. Volume di riserva inspiratorio: con un’inspirazione forzata introduciamo circa 2000 -3000 ml di aria. Volume di riserva espiratorio: 1200 ml. Capacità vitale dell’organismo: volume corrente + i due volumi di riserva (fino a 5000 ml in un uomo giovane e sano). Volume residuo: la quantità di aria che rimane all’interno anche dopo l’espirazione forzata (1200 ml). 20 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Volumi respiratori /2 21 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
La ventilazione polmonare è la quantità d’aria che esce ed entra nei polmoni in un minuto: questa misura varia a seconda di sesso, età e attività fisica. ventilazione = volume corrente polmonare x atti respiratori in un minuto (frequenza respiratoria) 22 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Variazioni dei movimenti respiratori Eupnea: successione di inspirazione ed espirazione eseguita in situazioni normali. Tosse: inspirazione lunga e profonda seguita da violenta espirazione. Starnuto: spasmo molto forte dei muscoli espiratori che produce espulsione di aria e saliva dal naso e dalla bocca. Singhiozzo: spasmo del diaframma e della faringe, dovuto a irritazione delle mucose. Risata e pianto: inspirazione a cui seguono brevi e ritmiche espirazioni. Sbadiglio: inspirazione profonda e prolungata con apertura della mandibola. 23 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Lezione 4 Gli scambi gassosi 24 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Il trasporto dell’ossigeno L’ossigeno è relativamente insolubile nel plasma sanguigno e per trasportarlo sono necessarie molecole proteiche note come pigmenti respiratori: nei vertebrati questo pigmento è l’emoglobina. L’emoglobina è costituita da 4 subunità, ciascuna delle quali comprende un’unità eme e una porzione proteica. L’unità eme contiene un atomo di ferro che può legarsi all’ossigeno. 25 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Il legame ossigeno-emoglobina La combinazione dell’ossigeno con l’emoglobina dipende dal valore della pressione parziale dell’ossigeno nel plasma. Nei capillari alveolari: pressione parziale dell’ossigeno nell’aria è alta (160 mm. Hg), si combina con l’emoglobina. Nei tessuti: pressione parziale è circa 40 mm. Hg, ossigeno si dissocia dall’emoglobina e passa nelle cellule. 26 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Lo scambio di diossido di carbonio /1 Il diossido di carbonio è più solubile dell’ossigeno. Si trova per il 7% disciolto nel plasma, il 23% si trova legato all’emoglobina e il 70% si lega con acqua per formare acido carbonico. Nei tessuti la pressione parziale di CO 2 è alta: si formano ioni bicarbonato e ioni idrogeno. Nei polmoni la pressione parziale di CO 2 è bassa: l’acido carbonico si dissocia per formare CO 2 e acqua. 27 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Lo scambio di diossido di carbonio /2 La reazione del diossido di carbonio con l’acqua è catalizzata dall’enzima anidrasi carbonica, presente nei globuli rossi insieme all’emoglobina. 28 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Lezione 5 Il controllo della respirazione 29 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
I centri respiratori /1 I centri respiratori si trovano nel tronco cerebrale del sistema nervoso centrale. I neuroni dei centri respiratori regolano l’inspirazione e l’espirazione in condizioni di riposo, la respirazione forzata volontaria, la frequenza della respirazione e il prolungamento dell’inspirazione. In condizioni normali la respirazione è ritmica e autonoma, ma può essere parzialmente controllata grazie alla contrazione volontaria del diaframma e dei muscoli del torace. 30 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
I centri respiratori /2 I chemiorecettori centrali (nel tronco cerebrale) rispondono alla concentrazione di CO 2 e H+ nel liquido cefalorachidiano. I chemiorecettori periferici (nell’arco aortico e nelle arterie carotidi) rispondono alla concentrazione di O 2, CO 2 e H+ nel sangue. 31 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
- Slides: 31