Respiración Celular y Regulación Respiratoria: Una Perspectiva Completa

Transporte de Oxígeno y Dióxido de Carbono en la Sangre

Transporte de Oxígeno

• El 97% del oxígeno es transportado por la hemoglobina, formando oxihemoglobina.
• La hemoglobina contiene 4 átomos de hierro en forma de ión ferroso; cada uno se une reversiblemente a una molécula de oxígeno.
• El 3% restante se transporta disuelto en el plasma sanguíneo.
• La hemoglobina es unas 200 veces más afín al monóxido de carbono (CO) que al oxígeno.
• En presencia de CO, se forma carboxihemoglobina, de color rojo cereza, que no puede transportar oxígeno.
• Se produce la muerte por hipoxia, pero no se presenta cianosis.

Transporte de Dióxido de Carbono

• El 65% se transporta como ión bicarbonato (HCO₃^-), disuelto en el plasma.
• El 25% se transporta unido a la hemoglobina, formando carbaminohemoglobina.
• El 10% se transporta disuelto directamente en el plasma.

Respiración Celular

• Proceso metabólico en el que los nutrientes se combinan con el oxígeno y se descomponen, liberando energía.
• Ocurre en las mitocondrias de las células.
• Esta energía se utiliza para la síntesis de ATP.
• El ATP se utiliza para realizar otros procesos: biosíntesis, contracción muscular, etc.

Regulación de la Respiración

• El objetivo es mantener los niveles de O₂ y CO₂ en sangre dentro de márgenes estrechos que permitan la funcionalidad celular.
• La respiración debe integrarse con el sistema digestivo, la emisión de sonidos y la tos.
• El sistema está formado por centros respiratorios, distribuidos en varios grupos de neuronas que se localizan en el tronco del encéfalo o bulbo raquídeo.
• El control nervioso se basa en la presencia de mecanorreceptores en pulmones, vías respiratorias, articulaciones y músculos, que recogen información y la transmiten a los centros respiratorios.
• Cuando aumenta la concentración de CO₂ en sangre o la concentración de iones hidrógeno en sangre, se estimulan los quimiorreceptores en los cuerpos carotídeo y aórtico, y la velocidad de la respiración aumenta para eliminar el exceso de CO₂.
• Los movimientos respiratorios se desarrollan de forma involuntaria, pero se pueden modificar de manera voluntaria al tener conexiones con la corteza cerebral.

Control Nervioso de la Respiración

El patrón cíclico de respiración se modifica por diversos estímulos:

• Cambios en el pH o en la concentración de CO₂ y de O₂.
• Situaciones como el ejercicio, las emociones, los cambios de presión arterial y la temperatura.

Quimiorreceptores

Centrales

• No detectan cambios en la PO₂.
• Detectan cambios en la PCO₂ de forma indirecta (por cambios de pH).

Periféricos

• Detectan cambios en la PO₂.
• Detectan cambios en la PCO₂ de forma directa.

Conceptos Físicos

• Elasticidad: Capacidad de un tejido para expandirse y retornar a su situación original sin deformarse ni romperse.
• Ley de Dalton: El aire es una mezcla de gases, cuya presión total es la suma de las presiones parciales de cada uno de ellos.
• El aire se mueve a favor de gradiente de presiones (se aplica también a las presiones parciales de cada gas).
• Ley de Boyle: La presión ejercida por un gas es inversamente proporcional al volumen que ocupa. P₁V₁ = P₂V₂

Mecánica Ventilatoria

• La ventilación pulmonar es el movimiento del aire que mueven los pulmones.
• La ventilación pulmonar depende de:
  1. Volumen de aire que entra en cada inspiración.
  2. Frecuencia respiratoria.
• Existen dos movimientos respiratorios: inspiración y espiración.
• Los músculos respiratorios modifican el volumen de la caja torácica.