Respiració: intercanvi de gasos i aparell respiratori

La respiració:

Es coneix com a respiració externa l'intercanvi de gasos entre l'organisme i el medi ambient, en què capta oxigen necessari i s'elimina diòxid de carboni produït a les reaccions d'oxidació de la respiració cel·lular.

Intercanvi de gasos:

Es duu a terme mitjançant difusió passiva, sense despesa energètica i sense participació de proteïnes transportadores. La concentració d'oxigen és més gran al medi extern que a l'interior dels animals, al contrari del que passa amb el diòxid de carboni, el O2 es difon cap a l'interior i el CO2 cap a l'exterior. En tots dos casos, el pas es produeix a favor de gradient de concentració.

Superfícies respiratòries i l'aparell respiratori

Els organismes unicel·lulars i en els pluricel·lulars menys complexos, com porífers o cnidaris, l'intercanvi de gasos es duu a terme a través de la membrana de les cèl·lules. Els animals més grans aquest intercanvi es fa mitjançant superfícies respiratòries integrades en un aparell respiratori. Un aparell respiratori està format per estructures especialitzades que incrementen la superfície respiratòria i poden estar connectades amb un sistema circulatori que distribueix a totes les cèl·lules de l'organisme l'O2 absorbit i transporta el CO2 des dels teixits fins a les superfícies d'intercanvi per eliminar-lo. Les superfícies respiratòries estan formades per una capa de cèl·lules epitelials en contacte amb el medi extern i mitjançant les quals es fa l'intercanvi de gasos.

Modalitats de respiració:

Respiració cutània: Intercanvi de gasos a través de la pell de l'animal, com més fina, més humitejada per la mucosa i més permeable als gasos, més adequada és la pell per a aquest tipus de respiració. Animals aquàtics o d'ambients humits, de mida petita, poc actius i amb característiques cutànies adequades cobreixen les necessitats d'oxigen per respiració cutània.

Respiració traqueal: L'aparell respiratori està format a partir d'invaginacions de la superfície quitinosa d'invertebrats terrestres anomenades tràquees, es ramifiquen per l'interior de l'organisme. Les tràquees més fines i sense quitina (traquèoles), i arriben a totes les cèl·lules, es produeix un intercanvi de gasos directe i no és necessari cap sistema de transport de gasos. Orificis de comunicació amb l'exterior (espiracles), tenen mecanismes de tancament per evitar la dessecació.

Respiració branquial: Té lloc a les brànquies, expansions molt vascularitzades de la superfície corporal d'animals i fases larvàries aquàtiques, depenent on es troben, poden ser brànquies externes (sobresurten de la superfície de l'animal i no tenen protecció, es malmeten amb facilitat) o brànquies internes (protegides per estructures corporals). Característica d'animals aquàtics que viuen en un medi amb concentració de O2 dissolt en aigua baixa.

Respiració pulmonar: Es desenvolupa en unes estructures vascularitzades amb superfícies respiratòries humitejades anomenades pulmons, poden ser més o menys complexos, n'hi ha dos tipus: Pulmons de difusió: estructures sense mecanisme de ventilació, la comunicació amb l'exterior està oberta. Pulmons de ventilació: òrgans parells, mecanisme de ventilació, comunicació amb l'exterior es produeix a través de conductes de ventilació (bronquis i tràquees).

Aparell respiratori dels invertebrats:

Els invertebrats més primitius no tenen estructures especialitzades per a la respiració externa, l'intercanvi de gasos es produeix per difusió directa del medi aquàtic on viuen i les cèl·lules.

Respiració en anèl·lids:

De tots els invertebrats vermiformes, els anèl·lids són els únics que tenen aparell respiratori.

Respiració en mol·luscs:

La major part de mol·luscs presenten respiració branquial, mitjançant brànquies internes. Amb l'objectiu de facilitar el moviment continu d'aigua cap a les brànquies, els gasteròpodes marins i els lamel·libranquis han desenvolupat unes estructures ciliades, mentre que els cefalòpodes disposen de sifó per fer-ho. Els gasteròpodes terrestres, com el cargol, tenen respiració pulmonar. En aquests animals, una zona de la cavitat pal·lial està molt vascularitzada i actua com un pulmó de difusió. A més hi ha espècies respiració cutània, en què la cavitat pal·lial funciona com una superfície respiratòria.

Respiració en equinoderms:

Animals com l'estrella i l'eriçó de mar presenten respiració cutània, utilitzen els podis de l'aparell ambulacral.

Respiració en artròpodes:

Aquesta classe inclou animals amb diferents aparells respiratoris.

Respiració traqueal: insectes, miriàpodes i algunes aranyes, alguns insectes disposen de sacs aeris, que són tràquees dilatades de parets fines i flexibles. Aquestes estructures incrementen el volum d'aire inspirat i expirat. Respiració pulmonar: molts aràcnids tenen respiració pulmonar mitjançant pulmons de difusió, estructures que es troben a la base de l'abdomen i s'obren a l'exterior a través de dues ranures, a l'interior hi ha lamel·les que augmenten la superfície de contacte.

Respiració branquial: molts crustacis i larves d'insectes tenen brànquies externes. Aquestes brànquies són expansions laminars o filamentoses dels apèndixs toràcics.

Respiració en vertebrats:

Respiració en peixos: El procés pel qual té lloc el moviment d'aigua cap a les brànquies és diferent en dos grans grups de peixos. Peixos cartilaginosos: l'aigua entra per la boca i per uns orificis anomenats espiracles, passa a la faringe i surt per les clivelles branquials. Peixos ossis: l'aigua entra per la boca a una cambra branquial i surt per sota de l'opercle, que protegeix les brànquies. Alguns peixos poden complementar o bé substituir la respiració branquial.

Respiració en amfibis: Les larves aquàtiques dels amfibis tenen respiració branquial mitjançant brànquies externes (amb forma de filaments recoberts per un epiteli ciliat i envoltat parcialment d'un opercle carnós). Tot i això els individus adults combinen la respiració pulmonar amb la cutània.

Respiració en rèptils: Aquests vertebrats tenen respiració pulmonar, alguns però presenten respiració cutània a través de la cloaca.

Respiració en aus: Presenten un tipus de respiració pulmonar complex.

Respiració en mamífers: Els mamífers (ésser humà inclòs) tenen respiració pulmonar.

Al voltant dels pulmons es troba la pleura, una doble capa serosa. Entre les dues capes hi ha un espai anomenat cavitat pleural, a l'interior del qual hi ha líquid amb funció lubrificant.

Entre l'aire inspirat dels alvèols i la sang que circula pels capil·lars que els envolten es produeix un intercanvi de gasos per difusió simple.

L'aire alveolar inspirat té més quantitat d'oxigen que la sang dels capil·lars que prové dels teixits, ja que es consumeix en la respiració cel·lular, hi ha un gradient de pressió positiu, i el O2 tendeix a entrar a l'interior del capil·lar alveolar i passar a la sang per unir-se a l'hemoglobina.

El CO2 s'allibera a les cèl·lules com a producte de la respiració de la respiració i passa a la sang. L'aire inspirat dels alvèols té menys concentració de diòxid de carboni que la sang que arriba als alvèols, per la qual cosa es difon des de la sang cap a l'interior dels alvèols i en l'expiració surt.