Fisiología de la Respiración y el Metabolismo Energético Celular
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El Sistema Respiratorio Humano
Los seres humanos obtenemos el oxígeno del aire que nos rodea y expulsamos dióxido de carbono. El sistema respiratorio es el responsable de hacer circular el aire entre el organismo y el medio externo.
Los conductos por los que circula el aire se denominan vías respiratorias, y se dividen en:
Vías Respiratorias
- Vías respiratorias superiores: Incluyen la nariz, la faringe y la laringe.
- Vías respiratorias inferiores: Incluyen la tráquea, los bronquios y los bronquiolos, que terminan en unos sacos ciegos llamados alveolos.
El conjunto de los bronquiolos, los alveolos y la red de capilares que les rodean constituyen los pulmones. El sistema respiratorio está formado por las vías respiratorias y los pulmones, que están alojados en la cavidad torácica.
El Recorrido del Aire en el Sistema Respiratorio
- Nariz y boca
- Son las vías de entrada del aire. Desde allí, el aire pasa a la faringe.
- Laringe
- En su interior se encuentran las cuerdas vocales, que vibran al paso del aire y producen los sonidos.
- Tráquea
- Es un tubo flexible que siempre permanece abierto al paso del aire.
- Pulmones
- Son dos órganos situados en la cavidad torácica y protegidos por las costillas. Su base se apoya sobre el diafragma, que separa la cavidad torácica de la abdominal.
- Bronquios y bronquiolos
- Son tubos similares a la tráquea que se ramifican como un árbol. Inicialmente son dos y se denominan bronquios. A medida que se subdividen, se hacen cada vez más finos y se llaman bronquiolos.
- Alveolos pulmonares
- Son pequeñas bolsas que se encuentran al final de los bronquiolos más finos. Están rodeados de infinidad de capilares.
El Intercambio de Gases
Tanto el aire que entra al sistema respiratorio como el que sale contiene oxígeno y dióxido de carbono, pero en diferente proporción. Sin embargo, la cantidad de nitrógeno es la misma en ambos.
Al contrario de lo que ocurre con el aire, la sangre que llega a los pulmones es más pobre en oxígeno y más rica en dióxido de carbono que la que sale, pero tanto la que entra como la que sale contiene la misma cantidad de nitrógeno.
Los cambios que se observan en la composición del aire y de la sangre que llegan a los pulmones se deben al intercambio de gases que se ha producido entre ellos.
¿Dónde se produce el intercambio de gases?
El intercambio de gases entre el aire y la sangre se realiza en los alveolos. Las características especiales de estas bolsas que facilitan el paso de gases son:
- La superficie del conjunto de todos los alveolos de los pulmones es enorme.
- Los alveolos están rodeados de infinidad de capilares sanguíneos por donde circula la sangre.
Los Nutrientes: Fuente de Materia y Energía
Los nutrientes constituyen la materia prima con que las células fabrican sus propios componentes. Con ellos, reponen los que han perdido, crecen y producen nuevas células.
Los Nutrientes como Combustibles Celulares
Otros de los nutrientes que llegan a las células se utilizan como combustible para la respiración celular. La glucosa es el nutriente más utilizado por las células como combustible. Durante la respiración celular de esta, ocurren los siguientes fenómenos:
- Consumo de oxígeno.
- Liberación de energía utilizable por las células.
- Producción de dióxido de carbono y agua.
También los lípidos y las proteínas pueden ser utilizados como combustibles.
Conclusión: Los nutrientes aportan a las células el combustible necesario para obtener energía. Las células utilizan esta energía para realizar sus funciones.
Una Energía Útil para el Organismo
Nuestro organismo necesita la energía que contienen los nutrientes para su funcionamiento; esta energía se denomina energía química.
La respiración celular libera la energía química que contienen los nutrientes. Esta es transformada en las células en tres formas de energía:
- Mecánica: Para la contracción muscular.
- Química: Para fabricar nuevas moléculas.
- Térmica o calor: Para mantener la temperatura corporal.
La Energía Aportada por los Nutrientes
Mediante la respiración celular, cada tipo de nutriente orgánico aporta al organismo una cantidad de energía útil.
En una dieta equilibrada, la distribución energética recomendada es:
- Glúcidos (Carbohidratos): 55% de la energía total.
- Lípidos (Grasas): 30% de la energía total.
- Proteínas: 15% restante.