Tema 7 Fisiologia Animal (FIA) (2017)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Girona (UdG)
Grado Biología - 3º curso
Asignatura Fisiologia animal
Año del apunte 2017
Páginas 30
Fecha de subida 09/07/2017
Descargas 0
Subido por

Descripción

Inclou els apunts del tema 7 corresponents a l'assignatura de Fisiologia Animal. RESPIRACIÓ. Intercanvi de gasos. Cromoproteïnes i transport de gasos en invertebrats i vertebrats. Transport d’oxigen. Efecte Bohr i efecte Root. Transport de CO2 i efecte Haldane. Respiració cutània. Respiració traqueal. Pulmons laminars. Respiració per brànquies. Respiració aèria en peixos. Anatomia pulmonar. Respiració pulmonar. Mecanismes de ventilació en mamífers. Respiració en amfibis, rèptils i aus. Control de la respiració: regulació química i nerviosa. Respiració a grans altituds.

Vista previa del texto

Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL TEMA 7: RESPIRACIÓ   Intercanvi de gasos. Cromoproteïnes i transport de gasos en invertebrats i vertebrats.
Transport d’oxigen. Efecte Bohr i efecte Root. Transport de CO2 i efecte Haldane.
Respiració cutània. Respiració traqueal. Pulmons laminars. Respiració per brànquies.
Respiració aèria en peixos. Anatomia pulmonar. Respiració pulmonar. Mecanismes de ventilació en mamífers. Respiració en amfibis, rèptils i aus.
Control de la respiració: regulació química i nerviosa. Respiració a grans altituds.
 Intercanvi de gasos   Què passa quan la sang arriba als pulmons?  Participen les vies respiratòries.
Què passa quan tenim oxigen a l’aire o l’aigua i com el fem arribar a les vies respiratòries. De forma general hem d’entendre que els gasos difonen de forma passiva a través de les membranes de més concentració a menys concentració.
Això és molt important entendre-ho perquè ens interessa que perquè la membrana sigui eficient: - La membrana sigui prima (gruix dels capil·lars, vies respiratòries particulars) Sobretot que hi hagi molta superfície.
Com més superfície i més prima sigui la membrana, més capacitat d’intercanvi gasós.
La part de les vies que participa en l’intercanvi són els acins és una xarxa de conductes amb molta superfície. Una zona que està molt capilaritzada. Travessa dos membranes: endoteli i vies respiratòries (capil·lars).
A més superfície i menys distància per recórrer tindrem més difusió per unitat de temps.
Podem separar 3 paquets. Fem arribar aire a les superfícies respiratòries, respiració externa o ventilació. Des de les superfícies respiratòries haurem d’arribar a les cèl·lules dels teixits. El paper important el fa la sang. Això s’anomena sistema de transport. També tenim la respiració interna o respiració cel·lular.
Veurem la respiració externa i com difonen els gasos cap als teixits.
1 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL Si parlem de ventilació tindríem o podem diferenciar dos tipus de ventilació. Quan l’animal no fa una despesa d’energia parlem de ventilació passiva. Depèn de les corrents d’aigua i aporta la ventilació a les brànquies. Acostuma a passar quan les brànquies són externes (no estan amagades, estan en contacte amb el medi).
La ventilació activa es dóna quan l’animal fa una despesa d’energia. O bé mou les brànquies o ha de fer arribar el medi als capil·lars.
Dins de la ventilació activa distingim entre ventilació unidireccional o bidireccional.
Ventilació activa unidireccional  Això succeeix quan es mouen les brànquies dels amfibis. Unidireccional es dóna més en peixos quan el medi passa de la boca a l’opercle travessant les superfícies branquials. El peix s’ha de moure per ventilar o si està quiet ha de moure la boca per fer l’intercanvi. Peixos bentònics molt lligats al substrat que viuen.
Ventilació activa bidireccional  utilitzen els mateixos conductes d’entrada que per la sortida.
En la major part d’animals s’ha descrit a contracorrent. El flux de l’aigua segueix una direcció contraria a la que segueix la sang. Això s’anomena contracorrent.
No és habitual tenir un model concorrent (segueixen la mateixa direcció aigua i sang).
La superfície de contacte del medi i la sang sigui gran i prima. També és important que en aquest intercanvi hi hagi un sistema contracorrent. Si la via de conducció arriba a la superfície de contacte amb la sang i es dóna a nivell de capil·lars (on hi haurà l’intercanvi).
En contracorrent la sang va en una direcció i l’aigua va en sentit contrari. Sobretot en peixos. Quan enviem aigua (entra per la boca) i entra a les brànquies, l’intercanvi que es dóna és a contracorrent, el medi va cap a enrere i la sang cap endavant.
La pressió parcial d’oxigen és més elevada al medi que no pas a la sang, aquest passarà de medi a sang. Això succeirà fins que arribi al 50% a totes dues bandes.  Això succeeix al model concorrent.
2 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL En un model contracorrent arriba l’aigua amb un valor 100 de pressió parcial d’oxigen. Acabarem sortint amb una sang que té un valor de 75 i el final de l’aigua té 25. És interessant que sigui contracorrent perquè és més eficient. Per compensar un contracorrent hauríem de tenir concorrent amb més superfície d’intercanvi i un cop s’igualen no poden pujar més la concentració d’oxigen en sang.
 Cromoproteïnes i transport de gasos en invertebrats i vertebrats.
Partim de la base que els gasos estan dissolts al medi (ja sigui aire o aigua) i la concentració d’aquests gasos, en principi, a la sang seran proporcionals al que hi hagi al medi. En general, sabem que la pressió atmosfèrica a nivell del mar són 760 mm Hg. Si jo analitzo els gasos que hi ha a l’aire tenim un 21% d’oxigen. La pressió parcial d’oxigen és el 21% de 760 i això dóna lloc a uns 159 mm Hg. Si al final suméssim totes les pressions parcials de l’aire hauríem d’arribar al 760.
Si estem en un medi ric, la pressió parcial d’oxigen en sang serà més elevada que si em situo a 1000 m d’altura, on la pressió atmosfèrica és menor i, per tant, la pressió parcial de l’oxigen disminuirà.
Quina forma tenen els animals de poder compensar o incrementar el transport d’oxigen en sang?  l’oxigen es pot transportar de dues formes: de forma dissolta  el gas intenta buscar l’equilibri i difon. Tenim pigments respiratoris i són proteïnes que porten ions metàl·lics i tenen la capacitat per captar gasos. Concretament treballarem l’oxigen i el CO2. Aquests gasos s’anomenen pigments respiratoris. Els vertebrats tenim l’hemoglobina. Aquesta és la més habitual però això no significa que la hemoglobina humana sigui igual que la dels amfibis. El color de la sang pot ser diferent perquè depèn de la concentració d’aquesta proteïna.
L’hemoglobina és una proteïna que anomenem globina i se li afegeixen quatre grups ferrosos hemo. Ions de ferro.
En blau trobem la globina i els grups hemo amb un ió de ferro al centre. L’oxigen o CO2 no s’uneix a la globina, s’uneix al grup hemo. Això implica que una sang amb pigment pot transportar més oxigen que una sang sense pigment.
3 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL La hemoglobina dels invertebrats s’assembla a la dels vertebrats però és 4 cops més petita. És una quarta part de la dels vertebrats. Ens quedem només amb un grup hemo. Una estructura de la musculatura tenen mioglobina (vertebrats).  Són semblants la mioglobina de vertebrats i la hemoglobina de invertebrats.
La capacitat de transport d’oxigen d’un invertebrat és quatre cops inferior a la de un vertebrat.
Quins grups presenten una hemoglobina 4 cops més petita?  Anèl·lids, equinoderms, mol·luscs pulmonats i alguns artròpodes (crustacis però no insectes).
Els insectes no tenen sang, tenen hemolimfa. La hemolimfa dels insectes NO és responsable del transport d’oxigen, tenen un sistema traqueal.
ALTRES CROMOPROTEINES (en invertebrats) Sabem que les hemoglobines donen un color vermellós a la sang d’un vertebrat o invertebrat amb hemoglobina. Aquest color és variable i varia de la quantitat d’hemoglobina. Menys pigment o bé 1 únic ió per globina.
 Hemocianina No té ions Fe, té ions Cu. El color d’aquesta sang (en el cas de cefalòpode) o hemolimfa és un color que va de incolora a color blavós (claret).
Es troba en mol·luscs gasteròpodes i cefalòpodes, crustacis i quelicerats. És lo més habitual en crustacis i només són uns pocs artròpodes.
 Clorocruorines Ions Fe, una sang de color verdós. Globina diferent. Es troba en poliquets marins  Hemeritrina Ions Fe, sang de color porpra. Es troba en sipuncúlids  Transport d’oxigen 4 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL Tenim representats dos pigments al gràfic. La mioglobina és la hemoglobina d’invertebrats (1 grup hemo) i també tenim representada l’hemoglobina dels vertebrats (4 grups hemo, línia vermella). En l’eix de les x trobem pressió parcial d’oxigen del medi i l’eix de les y és la saturació de l’oxigen que té el grup hemo.
La corba de la mioglobina és una corba sigmoïdal i l’altre és més hiperbòlica. Arribem en el primer cas a un 50% de saturació, és a dir, el 50% de l’hemoglobina d’un invertebrat està saturada al 50% (imaginant que tenim 100 grups hemo i la meitat estan carregats d’oxigen, saturades) quan tenim una pressió parcial del medi molt petita. Un animal amb aquest pigment pot sobreviure en diferents condicions però en un medi molt pobre ja tindrem un 50% del pigment carregat. Aquest valor s’anomena P50. És una forma de mesurar el grau d’afinitat d’un gas per un pigment.
Quin pigment és més afí a l’oxigen?  Aquell que té un P50 més petit. Amb poc oxigen ja es carrega. Si col·loco al mateix temps, una determinada pressió parcial de hemoglobina i tindrem més carregat el pigment en un invertebrat que no pas un vertebrat. D’aquí que molts animals invertebrats suportin pressions d’oxigen baixes (perquè el seu pigment és més afí).
Costa menys carregar 100 hemos d’un invertebrat que no pas 100 hemos d’un vertebrat. Això passa perquè quan tenim un pigment amb un vertebrat, el primer grup hemo és fàcil de carregar però cada cop és més difícil carregar la resta de grups hemo.
Un grup hemo en un invertebrat i pensem en 100 grups hemo, hem de tenir 100 hemoglobines. Si són 80, seran 80 hemoglobines.
En un vertebrat per arribar a 80 tinc suficient amb 20 hemoglobines. Tenen cadascuna 4 grups hemo però pot ser que estiguin parcialment carregades. Al final serien 80 les que necessitaríem.
5 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL Quan una hemoglobina de vertebrat es carrega li costa més carregar-se (cada cop més) i a la llarga està perdent afinitat. El pigment en hemoglobina de vertebrat és menys afí per això. Pèrdua d’afinitat. Si tinc hemoglobina d’un vertebrat costa molt carregar-se el 100% dels grups hemo i necessitem pressions parcials molt elevades dels grups hemo. Aquesta hemoglobina que agafa l’oxigen l’hauran d’alliberar en algun moment, aquest oxigen ha d’arribar als teixits.
Als teixits quan no volen CO2 i l’expulsin a la sang, quan aquest CO2 toqui una hemoglobina oxigenada la hemoglobina es queda el CO2 i allibera l’oxigen. La hemoglobina amb l’oxigen no pot travessar les membranes, tenen un pes molecular gran. Quan arriba desoxigenada i el medi es pot donar un intercanvi per difusió o bé per transport amb pigments respiratoris.
El CO2 fa que el pigment perdi afinitat per l’oxigen. Quan això passa a nivell de teixits (sang) el que difon o travessa membranes no és l’oxigen amb la hemoglobina sinó que un cop alliberat de la hemoglobina sí pot travessar l’oxigen.
Perquè una mioglobina o hemoglobina, la qual es troba un medi molt ric (es satura) si perd afinitat (100% d’hemoglobines saturades) si es situa en un medi més pobre (50% saturades) passar de dreta a esquerra es perd afinitat. És important perdre afinitat quan arriba el CO2 perquè sinó no hi haurà forma de que l’oxigen arribi als teixits. És necessari per poder donar l’intercanvi de gasos.
Hemoglobina totalment saturada porta 4 molècules d’oxigen i una hemoglobina de invertebrat totalment saturada porta 1 molècula d’oxigen. La hemoglobina és pot afí per l’oxigen i la mioglobina molt afí a l’oxigen. El P50 és l’oxigen que necessitem al medi per arribar a un 50% de saturació. Un 50% vol dir que dels 4 grup hemos 2 poden estar saturats i 2 no. Això en quant a una molècula, a 1 pigment. Pensant en les mioglobines seria de totes les mioglobines pensem en un 50%. Quan un animal està adaptat a viure en un medi pobre en oxigen acostumen a tenir pigments amb molta afinitat i es carreguen i descarreguen amb pressions parcials baixes.
Un gènere arenícola és anèl·lid poliquet marí que té un P50 de 5 mmHg (està molt prop de l’eix de les Y). Per humans un valor normal de P50 és un 26-27 mmHg. El primer cas és una hemoglobina d’invertebrat amb un P50 molt baix i en el segon cas parlem d’humans amb un P50 molt més elevat.
La lògica diu que si tens un pigment amb elevada afinitat es pot tenir un dèficit d’oxigen. Nosaltres tenim un pigment menys afí i es troba més a la dreta.
Hemoglobina d’invertebrat i la oxigeno és una hemoglobina carregada. O és carrega o no. Si ho relacionem amb una hemoglobina d’un vertebrat entrem en la parcialitat de la càrrega (25% ...). Parlem de hemoglobina carregada o oxihemoglobina i d’altra banda és la desoxihemoglobina.
On hi ha més oxihemoglobina pensant en l’arribada als teixits?  a les artèries.
Si pensem en pulmons, per exemple en el cas dels mamífers, arribem amb més o menys oxihemoglobina?  Tindrem valors similars a les venes que surten dels teixits tenen la mateixa quantitat d’oxihemoglobina que a les artèries que entren als pulmons.
6 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL O oxigenem o desoxigenem.
Arribem a nivell de capil·lars i els gasos difonen per les membranes. Si el capil·lar arriba amb una pressió parcial més elevada que la que tinc al teixit l’hem d’associar a sortida. Què passa quan arribem? Del capil·lar al teixit. Hi ha més pressió parcial, més concentració. El teixit el que fa és expulsar CO2. El que passa en molt poc temps i poc espai i això explica perquè un pigment pot guanyar o perdre afinitat en funció de la quantitat de CO2 que hi hagi.
 Efecte Bohr i efecte Root S’hidrata, fa àcid carbònic (el qual es dissocia) i forma bicarbonat (el qual també es pot dissociar).
Si arribem al carbonat hem expulsat dos protons.
Què pot passar quan el CO2 entra en sang?  Combinem el CO2 amb aigua, fem carbònic, bicarbonat...
Es pot unir als radicals amino de les proteïnes plasmàtiques (pigment respiratori).
Aquest NH2 pot ser un pigment cel·lular (com passa a tots els vertebrats) o bé plasmàtic (circulant com en alguns invertebrats que tenen hemoglobina). Nosaltres combinem el CO2 amb els radicals i hi ha radicals que són radicals amino i formen el que anomenem com a compostos carbàmics i no és un H el que es suma sinó que és un O2. La proteïna es queda la part carbonatada i allibera l’oxigen.
Carbaminohemoglobina.
És una molècula que allibera un oxigen i passen dues coses: - Traiem dos protons i anem a la dreta Alliberem oxigen Quan la hemoglobina entra en contacte amb el CO2 de forma més o menys automàtica se li separa una molècula d’oxigen. Pèrdua d’afinitat. M’agrada més agafar el carboni que continuar com a hemoglobina. Formo els compostos carbàmics i allibero l’oxigen. Com a conseqüència de que: 7 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL - La presència del diòxid de carboni A la formació de protons  disminució de pH (7,37 en humans) Quan la hemoglobina entra en contacte amb una sang més àcida com a conseqüència de la presència de protons o la presència de CO2, la hemoglobina perd afinitat per l’oxigen. Si això no passés, la hemoglobina sortiria oxigenada als teixits i entraria oxigenada. En canvi, si perd afinitat permet l’alliberació de l’oxigen.
Això que és tan coherent, que la hemoglobina perdi afinitat per l’oxigen com a conseqüència dels dos elements que es desprenen es descriu com a Efecte Bohr.
Aquest s’ha detectat en infinitat de pigments. Hemiretrines, hemocianines,... pigment que arriba carregat surt descarregat.  Efecte Bohr: Pèrdua d’afinitat per un pigment a causa de la baixada de pH, presència de CO2...
Comencem amb un pH de 7,6 o a mesura que incrementem el CO2. El pigment perd afinitat perquè es desplaça cap a la dreta, estem perdent afinitat. Si es desplacés cap a l’esquerra estaria guanyant afinitat. Perquè perd afinitat?  Perquè si analitzem el P50 i mirem quin tenim en un punt o altre, el P50 és menor a la esquerra i per tant és més afí que no pas la que trobem a la dreta. Transporta més oxigen que la de la dreta. La corba es desplaça cap a la dreta i no perdem saturació. Els nivells són similars independentment del pH o del CO2. Hi ha un desplaçament de la corba a la dreta i, per tant, una pèrdua d’afinitat.
Més o menys, el pH entre la sang venosa (7,37) i sang arterial (7,41) si ens dóna CO2 i baixa el pH quan entrem als teixits, quan sortim ens ha de donar més baix.
Un pH per sota del 7,4 i en relació amb la saturació d’oxigen, el valor venós té una saturació per aquí i el valor arterial té més saturació d’oxigen i les venes tenen menys saturació.
8 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL S’ha detectat en alguns mol·luscs cefalòpodes o peixos, efecte similar al Bohr però amb la diferència que també perdem saturació a part de perdre afinitat.  Efecte Root. Bàsicament, sempre que hi ha pèrdua de saturació (Efecte Root) hi ha efecte Bohr. No pot haver Root sense Bohr però no sempre hem de tenir pèrdua de saturació quan tenim efecte Bohr.
 Transport de CO2 i efecte Haldane A nivell de teixit o capil·lar, trobem un capil·lar amb la seva paret i el seu teixit, la llum del capil·lar i en vermell trobem el glòbul vermell o eritròcit. Esquema d’una situació d’un vertebrat. Dins de l’eritròcit trobem la hemoglobina. De forma general, per cada 1000 CO2 que hi ha, hi ha 1 H2CO3. Mil cops més CO2 que H2CO3. També podem trobar que per cada 20 HCO3- trobem 1 CO2.
La forma majoritària de transport de CO2 és el bicarbonat.
Fletxa cap a baix que és un gas que travessa l’endoteli (entra CO2) i cap a dalt és la sortida d’O2.
9 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL El CO2 s’hidrata, àcid carbònic, bicarbonat. En vertebrats el carbonat passa molt pocs cops. Relació carbònic, bicarbonat i CO2. Estem baixant el pH. Aquesta reacció es pot realitzar dins de l’eritròcit amb la diferència que trobem la anhidrasa carbònica i la mateixa reacció que a fora succeeix lentament, dins de l’eritròcit succeeix ràpidament.
També ha de passar una cosa, a dins de l’eritròcit tenim un protó i a fora també. Poden passar més coses, com que el CO2 quan entra en contacte amb la sang s’ajunti amb la hemoglobina i aquesta (que provenia del costat arterial) forma grups carbàmics o carbamina. Venia amb oxigen i se’n va amb CO2. Alliberem oxigen.
Estan passant diverses coses, l’oxigen s’allibera i travessarà les membranes per anar a passar a la sang. La hemoglobina no només intervé formant grups carbàmics, també pot actuar com a acceptor de protons. Perd afinitat perquè té bicarbonat, perd afinitat per l’oxigen i la corba se’n va cap a la dreta. Li donem bicarbonat o li posem protons, baixa el pH, perd afinitat, allibera l’oxigen i es queda amb aquest protó.
Un oxigen prové d ela formació de grups carbàmics, un altre que prové de la desoxigenació de la hemoglobina i que va de la sang cap als teixits.
El pH no baixa molt molt perquè la hemoglobina actua com a tampó. Els protons que no s’hagin combinat amb la hemoglobina i els de fora de l’eritròcit són els que faran una variació del pH de 7,41 a 7,37.
- Aquestes vies tenen lloc (en humans) més o menys el 5% del CO2 funciona per la via plasmàtica (no entra dins dels eritròcits).
La major part, 90% el tenim en forma de bicarbonat i majoritàriament dins dels eritròcits.
El 5% restant el trobem en forma de grups carbàmics sempre dins dels eritròcits.
És a dir, la via majoritària és la dels eritròcits. Tenim protons i si la hemoglobina oxigenada actua com a acceptora de protons tira de la reacció, on tenim la anhidrasa carbònica que és un pas ràpid.
Lo normal és tenir pèrdua d’afinitat. En alguns moments tenim pèrdua de saturació però això no passa sempre. Potser és un pigment que té un grup hemo que no s’expressa. Efecte de la disminució de pH. Sempre que hi ha Root hi ha Bohr. Però a més a més de vegades hi ha una pèrdua de saturació i això s’explica perquè l’animal no arriba a tenir una necessitat de transportar tant oxigen i per tant hi ha una disminució de la saturació del pigment. Lo normal i descrit per tots els pigments és l’efecte Bohr.
La pressió parcial quan passa de costat arterial a costat venós. La sang del costat venós ha de tenir més CO2 que el costat arterial. Hi ha menys CO2 al costat arterial i parlem de 40 mmHg de CO2 en el costat arterial i 46 mmHg de CO2 al costat venós.
És lògic. Aquest CO2 el proporcionen els teixits.
El funcionament més o menys general, la sang arriba als teixits i per diferència de concentració el teixit cedeix CO2 el qual entra en sang (hemoglobina de vertebrats) i entra a les cèl·lules sanguínies on el 90% s’incorpora als eritròcits. Això genera protons i això es tradueix en una disminució del pH. Protons i presència de CO2 (per 10 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL hidratar) i aquesta presència de protons fa que hi hagi una disminució de l’afinitat de l’hemoglobina per l’oxigen. Aquesta oxihemoglobina perd afinitat i el lligand que sosté l’oxigen és alliberat. En aquest cas formàvem els grups carbàmics i la major part de cops el que succeeix és que la oxihemoglobina alliberi l’oxigen actuant com a acceptora de protons i disminuint la baixada de pH. Els protons van de la sang als teixits. Arribem oxigenats i arribem amb una pressió parcial de CO2 menor.
Sortim amb més pressió parcial d’oxigen i menys oxigen.
Entrem als teixits (costat arterial) amb 85-100 de pressió parcial d’oxigen. I, tornem, per terme mig amb 40 mmHg. Arribem per arteries i retornem per venes.
CO2 en sang desoxigenada i CO2 en sang oxigenada. Si tenim oxigen la corba està per sota. El diferencial entre el costat venós (amb més CO2) que el costat arterial (amb menys CO2).
Què passa?  La sang porta oxigen i els teixits dona CO2. A nivell de capil·lars pulmonars el procés funciona a la inversa.
Tenim el capil·lar sanguini i la cèl·lula sanguínia. Epiteli pulmonar en contacte amb l’endoteli capil·lar. Arribem a pulmons i aquests estan oxigenant. Si tenim un sac alveolar (part més interna dels pulmons) al costat d’aquest trobem els capil·lars (també de parets primes), si ventilem i incorporem aire ric en oxigen i aquest és més ric que els 40 mmHg que teníem als capil·lars, els pulmons donen oxigen als capil·lars.
Al mateix temps ha de succeir que el CO2 que ens donaven els teixits, que es trobava a una pressió parcial de 46 mmHg ha de tornar amb un valor menor que sigui 40 mmHg. El restant el trobem des del capil·lar i el passem a l’interior dels alvèols als pulmons. Què entra i què inspirem respecte què expulsem, l’aire que entra és més ric en O2 i pobre en CO2 que el que expulsem (que és més ric en CO2 i pobre en O2).
Si perdem CO2 què li passa a la sang?  Els pigments es tornen més afins a l’O2 i la hemoglobina que teníem desoxigenada es torna afí a l’oxigen i se’l queda, expulsa els 11 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL protons. És important saber o conèixer que a través de les membranes difon més el CO2. No ho farem en forma de carbònic, bicarbonat o carbonat.
A nivell de pulmons, són un teixit específic que incorporen oxigen i expulsen CO2.
Una sang venosa que ve dels teixits té oxihemoglobina però té menys que quan arriba als teixits. Sempre hi ha però en menys quantitat.
Hi ha desoxihemoglobina al costat arterial?  Sí, però menys que al costat venós (sempre pensant en teixits).
Al costat venós d’un teixit té més CO2 i menys O2.
TIPUS DE RESPIRACIÓ:  Respiració cutània Relacionat amb distancies curtes. Hi ha una difusió dels gasos del medi a l’interior de l’animal. Això també passa amb altres organismes com cnidaris. Les cèl·lules actives situades al mig inferior, no tenen sistema circulatori pròpiament (no hi ha una estructura relacionada pròpiament amb la respiració). En el cas d’equinoderms, tenen generalment respiració cutània mitjançant els peus ambulacrals que estan relacionat amb el sistema hídric. Alguns equinoderms a la cara aboral o dorsal tenim una estructura anomenada pàpula i la tenen les estrelles de mar. Intercanvi gasós.
Parlem de respiració cutània de totes maneres.
En el cas dels vertebrats i concretament els amfibis, són voluminosos i tenen respiració cutània per la distància curta dels capil·lars que tenen sota la pell. Parlem d’oxigen però hem de pensar en el procés contrari o expulsió de CO2. Són ectotermics i tenen un patró d’activitat molt elevada a la primavera, pic secundari en funció de la espècie a la tardor, baixada a l’estiu i molta baixada a l’hivern. L’activitat està lligada a l’activitat pulmonar. La respiració cutània és constant al llarg de l’any i a l’època de metabolisme baix i poca activitat (hivern) el poc oxigen que necessiten l’integren a nivell cutani.
Algunes salamandres no tenen pulmons perquè son molt petites i tenen respiració cutània exclusivament en individus adults.
Els ratpenats, concretament a la superfície alar podem veure que les ales són molt primes i estan carregades de capil·lars sanguinis. Petit intercanvi que no es pot comparar amb la pulmonar. Capten O2 i expulsen CO2.
Crustacis de mida molt petita no tenen ni circulatori ni òrgans respiratoris. Hi ha un intercanvi via cutània. Superfícies petites d’intercanvi i distàncies curtes.
12 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL  Respiració traqueal Concretament els insectes i també amb algunes aranyes tenen respiració traqueal. El sistema traqueal amb l’estructura concreta de la tràquea a la zona més interna és on es dóna l’intercanvi gasós, a les traquèoles. Circulatori ple de sang si fos el cas i les traquèoles són els capil·lars  NO. És un sistema de vasos ple d’aire i de tot el sistema la part més interna o vasos més petits s’anomenen traquèoles i aquestes estan en contacte amb els teixits.
El sistema traqueal és qui porta els gasos als teixits i està en contacte amb l’exterior per unes estructures o porus anomenats espiracles. Aquest és el porus d’entrada a la tràquea (invaginació o entrada cap a l’interior de l’organisme). Tenen musculatura per tancar-se i obrir-se. Poden portar associats sacs aeris. No tenim només un parell de tràquees, podem arribar a tenir 11 o 12 parells de tràquees. Com es disposen?  Les tenim disposades al tòrax o bé a l’abdomen.
Les tràquees anteriors respecte les posteriors estan unides mitjançant el que anomenem vasos o conductes longitudinals. Pensant en horitzontal les tràquees estan unides des de davant cap a enrere. Generalment les tràquees anteriors funcionen com espiracles d’entrada i els posteriors com a sortida.
(Entrada cap a l’interior és invaginació, quan és sortida del cos és evaginació. Les brànquies són evaginacions.) Larves o nimfes hi ha entrada passiva i en adults es torna un animal actiu, hi ha moviments musculars que afavoreixen l’aportació d’oxigen als teixits.
En repòs ventilem d’una manera i en activitat d’una altre. Passar de repòs a activitat implica un augment de la freqüència de ventilació. Gràcies a l’activitat muscular que tenen a l’abdomen es genera pressió i afavoreix una circulació d’aire.
Espiracles que es poden obrir i tancar té relació amb un animal que està inactiu tanca espiracles per evitar la pèrdua d’aigua. Si no es necessiten en un moment concret es poden tancar.
13 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL Per posar un exemple, en el cas de la papallona de la seda o gènere Bombix s’estima que el numero de traquèoles és 1 milió i mig.
Concretament, a les llagostes com saltamartins (ortòpters) tenen fins a 10 parells de tràquees (20, on 10 a la dreta i 10 a l’esquerra) i les anteriors funcionen com a entrada i les posteriors per a sortida. Ventilació unidireccional. Entro pel tòrax i surto per l’abdomen. En insectes més petits amb un parell de tràquees estem parlant de ventilació bidireccional i la mateixa traquèola serveix tant per l’entrada com per la sortida. Els conductes longitudinals uneixen les tràquees per dalt i baix i permeten la unidireccionalitat. Si un animal és actiu té més tràquees. Si és més inactiu en té menys.
En el cas d’insectes aquàtics amb un estadi de la seva vida que és aquàtica i després faran metamorfosi i estan a l’aire segueixen tenint respiració traqueal.
Col·loquen els espiracles a la part posterior de l’abdomen i poden tenir o bé pèls hidròfobs o bé gotes de grassa. Si molestem a aquesta larva, aquesta es mourà cap a la profunditat i durant aquest període si no col·loquen una bombolla d’aire estarà fent una apnea. Haurà de tornar a pujar per agafar aire a no ser que alguna espècie col·loqui una bombolla d’aire.
El que fan molts insectes com alguns hemípters del gènere Notonecta. El que fan alguns coleòpters aquàtics. Escarabat aquàtic que no té respiració branquial sinó traqueal. En formes adultes el que fan és que neden i es mouen dins la columna d’aigua pugen a la superfície i s’emporten una bombolla d’aire que incorporen i la tenen prop dels espiracles (entre ales o potes o pèls hidròfobs) i se la emporten en profunditat.
En principi, la situació normal si no hi ha molta activitat extra biològica és que la concentració de gasos a l’aire i l’aigua és igual. Després tenim un gas que no havíem comentat perquè és molt important és el nitrogen. Si el 21% dels gasos a l’atmosfera a nivell del mar és oxigen i el 0,04% és CO2, la resta de gasos que són la majoria el 14 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL 78% del gas de l’atmosfera és nitrogen i és un gas que està a l’aire però no participa.
De la mateixa manera que l’inspirem, l’expirem. Té una certa dificultat per travessar membranes perquè és de difusió més lenta.
Insecte just a la superfície, pot tirar d’aire o bé de la bombolla. Tirem de la bombolla i inicialment a la bombolla tenim la composició que teníem a l’aire. Aquest animal està respirant i està estirant d’oxigen i la pressió parcial d’oxigen va baixant i expulsa CO2.
Hi ha una alta facilitat de travessar el contorn de la bombolla i difon cap a l’aigua ràpidament el CO2. Si estem gastant oxigen el que passarà és que la pressió parcial del medi s’està gastant i tindrem una difusió d’oxigen des de l’aigua cap a l’aire de la bombolla i permet bastant de temps respirar a la superfície. La pressió parcial del nitrogen va pujant respecte la superfície. L’inhalem i l’exhalem però com és de més difícil pas de travessar membranes hi ha una major retenció de nitrogen a la bombolla.
Hi ha una tendència d’expulsar nitrogen i la pressió sempre serà més elevada a la bombolla que no pas a fora.
Què passa quan aquest insecte baixa 1 metre o 3 de profunditat?  tenim un efecte de la pressió de l’aigua. Com més baixa l’insecte més es comprimeix l’aire per l’acció de la pressió de l’aigua i la bombolla es fa més petita. Inicialment, els gasos incrementen la seva pressió parcial. Igualment, tenim CO2 que difon fàcil i surt cap a l’aigual. La pressió total augmenta. Com la pressió és més alta que la del medi, a un 1 m de profunditat estem considerant que hi ha la mateixa quantitat de gasos i el que succeeix és un pas de oxigen cap al medi de més pressió parcial a menys i amb els altres gasos igual però la diferència és que el nitrogen difon més difícilment.
Al nitrogen li costa sortir i estem passant nitrogen a l’exterior però com està consumint l’oxigen estarà per sota de la del medi. La bombolla s’aguanta per la pressió del nitrogen perquè si no fos per ell es col·lapsaria i es perdria.
Un insecte no pot estar indefinidament a sota de l’aigua depèn de la profunditat que baixa i el gruix de la bombolla. A la llarga, la bombolla queda col·lapsada. El nitrogen va aguantant però com més baixes la importància del nitrogen és més alta i al final la bombolla s’escapa de l’animal i l’animal ha de tornar a pujar.
Si l’animal no està adaptat a la vida aquàtica pot tenir problemes. Al nitrogen li costa travessar membranes però quan volem respirar nitrogen a molta profunditat, a causa de la pressió s’incorpora als teixits i provoca problemes fisiològics.
La majoria tenen respiració traqueal al medi aeri. També poden tenir als medis aquàtics però depenen de la bombolla.
- Pulmons laminars 15 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL Invaginacions o entrades a l’interior del cos de l’animal i estan connectades amb l’exterior per un porus que anomenem estigma i poden presentar diferents parells de pulmons laminars, un parell a les aranyes i dos parells als escorpins.
1 del parell i tenen un al costat dret i un altre al costat esquerre.
Una gran cavitat que s’anomena atri i a l’interior d’aquest trobem conductes o filaments plens d’aire que ingressa via estigma i altres que són bàsicament xarxes capil·lars. Les aranyes, escorpins, tenen xarxes capil·lars a nivell de pulmó laminar i tenen circulatori obert. No hi ha capil·lars a nivell de teixits i tenim hemolimfa que banya els teixits. La hemolimfa circula per les fil·lotràquees.
Les aranyes poden tenir complementàriament parells de tràquees. Alhora dels pulmons laminars poden tenir tràquees.
Pot tenir una aranya estigmes i espiracles?  sí. Pot tenir pulmons laminars i, per tant, estigmes que aporten aire cap a les fil·lotràquees. També pot tenir espiracles perquè incorporen aire cap a les traquèoles que es troben a l’interior de les tràquees.
- Respiració per brànquies Sempre són evaginacions. Poden estar protegides.
POSICIÓ DE LES BRÀNQUIES   Brànquies externes  estan pensades per la ventilació de tipus passiu (animals aquàtics com anèl·lids poliquets) o ventilació activa no direccional Brànquies internes  protegides. El cas més significatiu és el cas dels peixos, tenen evaginacions però estan disposades de tal forma que tenen una protecció.
Evaginacions internes, protegides per l’opercle o fenedures branquials. Això pot representar un problema. Si estan protegides no s’erosionen però hem de fer circular el medi per sobre de les brànquies. Les possibilitats per fer circular en una brànquia interna el medi és el moviment i es pot generar a nivell esquelètic (obrint la boca es mouen i passa l’aigua a través de les brànquies) o estar quiet però generar moviments bucals o bé en el cas d’un crustaci el moviment de les potes els pereiopodes i pleiopodes genera un moviment de l’aigua cap a les brànquies i hi ha una despesa energètica. Ventilació ACTIVA.
GRUPS AMB BRÀNQUIES  vida aquàtica intercanviar gasos des de l’aigua a l’interior del cos.
 Mol·luscs gasteròpodes aquàtics 16 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL Cavitat del mantell disposem internament de forma protegida de les brànquies. Poden ser fins a 6 o 7 parells de brànquies. El medi que s’incorpora a la cavitat del mantell s’ha de renovar i es fa per activitat muscular.
Si aquest és un gasteròpode terrestre les brànquies no són funcionals i tenen una major rugositat de les parets del mantell. Pulmó simple.
 Mol·luscs cefalòpodes Circulació tancada i quan aquesta sang circula passa per una estructura o brànquies amagades a la cavitat del mantell. Sèpies, calamars, pops... tenen un tipus de ventilació bidireccional. Tenen una inspiració o inhalació d’aigua. Parell de brànquies i el cos s’infla, la cavitat del mantell es disposa internament i incrementa el volum però baixa la pressió. Entrada d’aigua a la cavitat del mantell, contracció per activitat muscular, increment de pressió, tanquem les parets per on es produeix l’entrada d’aigua i sortida pel sifó. La sortida es dona per un lloc diferent de l’entrada. La sortida pel sifó és un xorro d’aigua. Permet el moviment dels cefalòpodes.
 Crustacis Els crustacis tenen a nivell del cefalotòrax les brànquies internes (protegides).
Tenim la base de les potes. El medi ric s’ha de fer arribar a les brànquies i aquest animal pot estar quiet o al bentos i genera un moviment amb els potes, genera un moviment d’aigua i aquesta entra per la base de les brànquies i recircula cap a la part anterior. Plataforma que puja i baixa i ajuda amb el moviment de les potes a circular l’aigua. Si les potes no es mouen o no tenen la plataforma faria ventilació passiva però no és el cas. Hi ha ventilació activa.
17 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL  Peixos El cas concret dels peixos, el més conegut i alhora el més complicat. Tenen brànquies i són evaginacions. El que passa que són internes i estan protegides, hem de fer arribar el medi i ens hem de moure.
- Si ets un peix pelàgic i gran nedador a la columna d’aigua, obres la boca i l’opercle i fas circular l’aigua.
Si ets un peix molt bentònic i vida estàtica o poc dinàmica has de fer-ho mitjançant un moviment en dos cavitats: la cavitat bucal i la cavitat opercular. El primer espai entre boca i brànquies és la cavitat bucal. Es generen diferències de pressió i volum entre la cavitat bucal i opercular. Pot baixar i pujar. Només mirem l’estructura de les brànquies. La major part dels peixos tenen 4 arcs branquials a cada banda.
De cada arc branquial surten dues fileres de filaments branquials: Sobre els filaments branquials tenim unes estructures anomenades laminetes secundàries. Un filament i perpendicularment tenim les laminetes. Aquestes lamines són les parts més primes i tenim els capil·lars. Sistema contracorrent. El medi va cap a l’opercle i la sang va cap a endavant.
Darrere els arcs branquials tenim els filaments branquials i a sobre de cada filament tenim les laminetes branquials. Tenim un vas d’entrada i un vas de sorida. L’aigua arriba amb més oxigen i surt amb menys.  PREGUNTA EXAMEN: La superfície d’intercanvi són les laminetes secundaries.
18 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL Cavitat branquial i cavitat opercular (la primera més rica i la segona més pobre en oxigen). Branquiospines són blanques i no tenen funció lligada amb respiració, sinó per filtrar aliment. Les brànquies són vermelles (estan irrigades). Les brànquies també ajuden a filtrar l’aliment però la funció primària és de respiració. La ventilació és activa en peixos.
Peixos estàtics generen moviment ajudat pel sistema de pressió bucal i succió opercular. Ajuden al tancament i obertura de la boca per diferències de pressió, fas desplaçar aigua de la cavitat bucal a la opercular. La bucal està per davant de les brànquies i la opercular per darrere. Si la pressió és més elevada a la boca fem passar aigua per les brànquies.
Vaig obrint i tancant la boca, incorporo aigua renovada cap a la cavitat opercular (que és per on surt l’aigua). El moviment ha de ser sincrònic i ha de permetre que un peix que està quiet pugui respirar perquè hi haurà intercanvi. Les brànquies tenen capil·lars sanguinis i recuperem l’oxigen.
La diferència és que el pelàgic utilitza la musculatura esquelètica i el bentònic utilitza un mecanisme de pujar volum o baixar pressió i a la inversa. Pressió i volum són variables indirectes l’una de l’altre.
 Respiració aèria en peixos 19 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL Aigües pobres en oxigen  capacitat de captar oxigen NO DE L’AIGUA sinó de l’aire. Parlem de respiració aèria. Peix amb respiració pulmonar. L’anguila elèctrica és un peix exòtic però té la particularitat de la cavitat bucal i cavitat faringe molt capil·laritzada. Pot pujar a la superfície i incorporar aire, amb aquest ingrés es pot recuperar oxigen de l’aire. No tenen pulmons. Respiració aèria obligada, no ho pot fer d’una altre manera perquè no té laminetes secundàries desenvolupades. Per respirar ha de pujar a la superfície.
Altre cas el que passa és que a la columna d’aigua, sobretot si hi ha activitat biològica, si hi ha molta activitat (fitoplàncton) pot ser que hi hagi poc oxigen i pot ser que la làmina superficial és la que té més oxigen i els peixos no tenen pulmons i no capten de l’aire sinó que és el pas previ a morir.
Capacitat d’agafar oxigen de la bufeta natatòria  Vinculat a l’equilibri i la flotació. Carregada d’aire i en moments puntuals poden estirar d’aquest aire. Si em penso que part interna de la faringe pot ser vascularitzada interna o des de la bufeta natatòria. Respiració aèria alternada, tenen respiració branquial típica però quan la bassa s’asseca poden estar sense problema fora de l’aigua estirant de la bufeta.
Peixos pulmonars o peixos dipneus  Aquí si tenim una estructura que deriva de la faringe, evaginacions i comença a recordar en un pulmó. El primer gènere té respiració aèria alternativa. Té una brànquia i un pulmó (pot respirar tant fora com dins de l’aigua). Els altres dos tenen dos pulmons i tenen respiració aèria obligada.
Electrophorus no té pulmons però es comporta com els dos últims.
Treballen períodes d’apnea, respires, agafes aire de la superfície, va als capil·lars vinculats als pulmons, aspiren l’oxigen i quan s’empobreixi tornes a la superfície.
Peixos pulmonats o dipneus i una evaginació de la faringe és una part de la faringe.
Pulmó que deriva de la faringe. El nostre pulmó també deriva de la faringe.
 Anatomia pulmonar 20 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL Els pulmons dels cargols gasteròpodes, aranyes, escorpins... són pulmons de difusió i no comporten una despesa d’energia. Passa de més concentració a menys.
Els pulmons de vertebrats (tetràpodes) són pulmons de ventilació i SEMPRE porta associat una despesa d’energia.
Vies de pas de l’aire des de l’exterior (medi) fins la part més interna o alvèols. Arribar aire, ventilar, ventilació bidireccional perquè entrem per les mateixes vies que sortim, tenim boca i nas. La boca i nas passem a la faringe, la faringe es dona dues opcions o la via digestiva o la via respiratòria. Passem a la via respiratòria gràcies a una vàlvula que separa les dues vies i s’anomena glotis i de faringe passem a laringe.
Passem a la tràquea i es bifurca en dues branques que són bronquis principals.
Cada bronqui portarà a un pulmó.
En aquest esquema es veu que els dos pulmons són diferents: - El pulmó esquerre  és més petit i els bronquis principals deriven cap a 2 bronquis lobulars.
Al pulmó dret  té 3 lòbuls principals i aquest pulmó és més gran.
Això és perquè al costat esquerre tenim el cor i necessitem espai que es treu del pulmó esquerre.
Des dels bronquis lobulars passem als bronquis terminals o també coneguts com bronquíols terminals. Entre bronqui i bronquíol la diferència és que el bronqui és conducció i el bronquíol és intercanvi. La part terminal dels bronquis terminals ja pot participar en l’intercanvi. Dels bronquíols terminals passem a bronquíols respiratoris i d’aquests passem als conductes alveolars i aquests desemboquen en un sac alveolar o alvèol.
Fem circular aire ja sigui d’anada o de tornada. Mentre aquest aire només passa per les vies que no pot fer intercanvi s’anomenen vies de conducció o boca nas, faringe, laringe, tràquea, bronquis principals, bronquis lobulars i bronquis terminals.
Estrictament de conducció.
La resta són vies d’intercanvi i es coneixen com ACINO. Són les vies d’intercanvi.
Bronquíols terminals, bronquíols respiratoris, conductes alveolars, sac alveolar i alvèol.
Inicialment les parets són gruixudes i aguanten o suporten (tràquea anellada i feta de cartílag, gruixuda). Analogia amb el sistema circulatori i les artèries i també l’àrea total de secció transversal.
Àrea total de secció transversal és petita l’aire passarà ràpid i on l’àrea sigui gran l’aire passarà lent. Quan inspirem interessa que l’aire arribi ràpid i quan passi pels alvèols l’aire ha de passar lent perquè pugui haver-hi intercanvi.  Per tant, tindrem a nivell d’ACINO molts capil·lars sanguinis.
Del cor anem als teixits i anem als pulmons. Arterial puges amb poc oxigen als pulmons i tornes amb molt oxigen a nivell venós. Als teixits és a l’inrevés, passem a molt oxigen en artèries i tornem amb poc oxigen a les venes. Al CO2 és tot lo contrari.
21 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL En humans hi ha uns 300 milions d’alvèols.
Un aspecte interessant és que aquests pulmons estan associats a la cavitat toràcica. Aquesta cavitat té un límit que són els costelles. Permeten una certa expansió dels pulmons però no podem passar del límit i tenim les pleures (membranes). La pleura parietal a la cara interna de la cavitat toràcica i a la part externa dels pulmons tenim una altre pleura que és la pleura visceral.
Els pulmons externament tenen la pleura visceral i aquesta està per sota de la parietal (la interna de la cavitat toràcica) i entre mig es genera un espai que s’anomena espai interpleural.
Als pulmons tenim aire i en aquest espai interpleural tenim sèrum que és un líquid proteínic (no es pot comprimir) i és protector perquè amortigua el moviment de la cavitat toràcica. Si incremento o faig una cavitat toràcica gran els pulmons la segueixen i es fan grans. Si fem la cavitat petita els pulmons es fan petits. Això passa perquè l’espai interpleural està carregat de líquid i es complementen les dinàmiques.
Si incorporem aire a la cavitat interpleural, què passa?  Hi ha persones que tenen problemes per acció d’una ferida o perforació, una lesió a la costella i et perfori la cavitat entre les pleures i això s’anomena pneurotòrax. Si això passa, el seguiment no es dóna i desemboca en dolor al respirar perquè no ventila bé. S’ha de treure l’aire i s’ha de segellar aquest forat.
A nivell de ones de conducció hi ha glàndules submucoses que alliberen un moc sobre superfícies com la tràquea, laringe, faringe i bronquis terminals que no siguin ACINS. Glàndules ciliades carregades de moc i arrosseguen partícules indesitjades.
No pots der arribar als acins partícules de menjar. El moc ha de tenir tendència a anar cap a fora de les vies respiratòries.
A nivell d’acins tenim molts capil·lars sanguinis i aquests estan més o menys intercalats entre l’ací. Endoteli o paret prima del capil·lar i epiteli que també és prim a nivell d’ací. A nivell del capil·lar tenim un alvèol i l’epiteli alveolar. Es posen de costat i és aquí on hi ha l’intercanvi. Aquest només succeeix a l’ací i això és així perquè les parets que han de travessar són membranes primes. Els conus de Kohn han de 22 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL permetre el pas de gasos entre alvèols o acins adjacents. Poden intercanviar gasos i enganxen l’epiteli alveolar (de l’ací) amb l’epiteli de l’ací. Entre epiteli de l’ací i endoteli del capil·lar.  L’objectiu és fer arribar aire ric en oxigen a l’ací.
 Respiració pulmonar Quan un animal respira de forma normal, es parla de que aquest animal fa una EUPNEA. Una respiració normal, per exemple la que pertoca al repòs. Moviments de ventilació, inhalem o exhalem de forma successiva.
Quan no hi ha moviments ventilatoris parlem de APNEA. Ens posem en un medi que no és el nostre i fem una immersió puntual sota l’aigua.
Quan hi ha ventilació dificultosa (per la causa que sigui) entres en DISNEA. Pot passar per un exercici prolongat intens, per pneumotòrax... inspiració i expiració desacompassades.
Quan un animal passa de repòs a exercici entra en HIPERPNEA i passa de menys a més. Això no és una respiració dificultosa, és normal però incrementant la freqüència de ventilació (per la mateixa quantitat de temps fer més moviments). Augmenta el volum corrent.
Quan passem d’exercici a repòs fem HIPOPNEA. Passem de més a menys. Baixa la freqüència de ventilació. Baixar el volum corrent.
- - Espai mort anatòmic  és constant per un mateix animal, espècie. Volum d’aire que tenim en les vies NO ACINO, és a dir, en les vies de conducció. Boca nas fins a bronquis terminals. MAI PODEN SER ACINO. En el cas dels humans són 150 mL. És més o menys constant.
Espai mort fisiològic  és una mica canviant i està entre 155 i 160 mL. És aquell espai que des del punt de vista fisiològic no anatòmic en algun moment no funciona en el intercanvi gasós (anatòmic). Anatòmic + una petita part d’ACINO (523 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL - - 10 mL). Això passa en alvèols que no són funcionals perquè no els hi ha arribat aire.
Volum corrent  varia en funció de l’activitat. Va des de 500 mL fins a gairebé 5000 mL. Això és un volum corrent en repòs (mig litre) i el volum corrent és la quantitat d’aire que ingressem en les vies respiratòries en una inspiració. Si fem una inspiració forçada perquè estem fent exercici s’incrementa el volum corrent. No parlem de la freqüència de ventilació. Si fas una inspiració normal és mig litre però si és més forçada agafes més volum. Màxim volum corrent  CAPACITAT VITAL Capacitat vital  pot ser més elevada quan vius a gran alçada. La capacitat vital és constant per una persona i és el màxim volum corrent.
Volum ventilatori pulmonar  és el volum corrent menys l’espai mort anatòmic.
VVP = VC – EMA. El VVP serà gran quan tinguem volum corrent gran.
Si el volum corrent és de 500 mL (repòs) i li resto els 150 mL de espai mort anatòmic queda un volum ventilatori pulmonar de 350. És aquell aire que tenim a l’ACINO. El espai mort anatòmic té molt pes quan estem en repòs. 33% VVP se l’emporta el EMA. En canvi, si estem en exercici tenim un VVP 4850. El pes del espai anatòmic mort és petit en comparació de repòs i exercici.
Hi ha animals que tenen vies de conducció molt grans com les girafes o els cignes.
Tenen tràquees molt grans i no poden estar per sobre del volum corrent. Si tenen el espai anatòmic mort gran incrementen el volum corrent.
- Volum residual  part d’aire que es manté de forma residual als pulmons. Tot i intentar treure tot l’aire en expiració forçada no es pot treure aquest litre Capacitat pulmonar total  volum total (volum residual + capacitat vital).
No estem parlant de freqüència de ventilació, només de la capacitat que tenen els pulmons de fer-se més grans o més petits.
Si estic molt lluny de la boca haure de passar encara més de pressa per arribar al ACINO i necessito un volum corrent gran.
Quan fem una expiració màxima podríem pensar que als pulmons no queda aire però queda 1 litre d’aire = volum residual.
Quan sumem el volum residual + la capacitat vital = capacitat pulmonar total Si tenim un volum corrent elevat tenim un volum inspiratori de reserva petit i un volum expiratori de reserva petit. Si el volum corrent és petit els volums inspiratori i expiratori de reserva són elevats. Un espai que encara ens queda és el de reserva.
Quan fem exercici no tenim gaire volum de reserva però quan estem en repòs si tenim més de reserva.
Més volum corrent, menys reserva. Menys volum corrent, més reserva.
Sumem el volum corrent + inspiratori de reserva i expiratori de reserva = capacitat vital Màxima expiració o màxima inspiració no tenim reserva ni de inspiració ni d’expiració.
24 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL Depèn de quan els teixits necessiten més oxigen, incrementem el volum corrent i també incrementem la freqüència de respiració (per unitat de temps ho fem més ràpidament i ingressem més volum d’aire).
Si hem de parlar entre diferents espècies, la tendència és que com més petit és l’animal més freqüència de ventilació té i més volum corrent en relació al volum corporal té. Això en unes mateixes condicions, per exemple repòs. (Això lliga amb la despesa metabòlica).
 Mecanismes de ventilació en mamífers Plec muscular que s’anomena diafragma (com una bòveda). Especialment en repòs, quan inspirem el que fem és pujar les costelles, tirar el pit endavant i el diafragma baixa. El plec queda més aplanat. Incrementem el volum toràcic i els pulmons, com segueixen la cavitat toràcica (líquid interpleural) i baixem la pressió, generem una succió des de la cavitat toràcica i l’aire entra cap a dins.
La expiració és tot just lo contrari. Els pulmons són més grans i estan plens d’aire. El plec tira cap amunt i hi ha més bòveda al diafragma. El pit tira cap a enrere i les costelles baixen. Incrementem la pressió i disminueix el volum de la capacitat toràcica.
Els pulmons es desinflen.
La musculatura intercostal externa és qui realitza el moviment de les costelles amb l’ajuda del diafragma que s’aplana. Això és actiu, hi ha una despesa d’energia en la inspiració. En canvi, l’expiració és passiva en repòs.
Quan entrem en exercici, l’expiració passa a ser activa. La inspiració i l’expiració són actives en aquest cas. Fem servir la musculatura intercostal interna a més a més del efecte rebot del diafragma i la musculatura intercostal externa).
Això passa perquè tenim líquid al interior de la cavitat toràcica (seguiment del diafragma i els pulmons).
25 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL o  SURFACTANTS PULMONARS o SUBSTÀNCIES TENSOACTIVES Respiració en amfibis, rèptils i aus ALTRES GRUPS AMB PULMONS  Amfibis Pulmons simples. Poden ser 1 o dos pulmons. Estan en contacte amb la cavitat bucofaringe. Delimita amb el pulmó mitjançant una vàlvula anomenada glotis.
L’animal pot obrir i tancar els orificis i la glotis. Aquesta cavitat bucofaringe és la que permet el pas d’aire i es fa gran o petita.
Si expulso aire dels pulmons ho faig perquè els pulmons estaven inflats d’un pas previ (enviar aire cap als pulmons). Tinc una cavitat, tanco la glotis mentres tinc els pulmons inflats i faig un moviment bucofaringe. Renoven, treuren, renoven aire i això té funció respiratòria. També tenen capil·lars a la cavitat bucofaringe i tenen un bombeig amb funció respiratòria. Els rèptils o tortugues fan servir això per detectar partícules de l’ambient.
Arriba un moment que faig la cavitat bucofaringe gran i surt l’aire dels pulmons cap a l’exterior per l’obertura de la glotis.
Puc tenir un període d’APNEA fins que torni a entrar aire cap als pulmons. Quan genero pressió entro l’aire cap als pulmons i tanco glotis.
Els amfibis també tenen un volum residual.
 Rèptils “no ocells” Les costelles delimiten el pulmó i hi ha musculatura intercostal que permet ventilar.
Tenim succió des dels pulmons, no tinc cavitat bucofaringe. Tenim una cavitat 26 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL toràcica que es fa gran (permet entrada d’aire) o petita (permet la sortida d’aire). La inspiració és activa i la expiració acostuma a ser passiva excepte en tortugues.
Aquestes tenen la cavitat toràcica molt estable perquè les costelles estan unides a la closca. Tenen un metabolisme baix, poques necessitats d’oxigen i ho solucionen amb l’activitat abdominal i el moviment de les potes. Ventilació poc efectiva però suficient per les tortugues. El paladar s’ha descrit.
La diferència en rèptils és que hi ha bombeig bucofaringe amb funció olfactiva excepte en tortugues aquàtiques que també té funció respiratòria.
 “Ocells” Els ocells tenen un parell de pulmons que estan associats a sacs aeris. Aquests són com manxes, no participen directament a l’intercanvi i on tenim capil·lars és als pulmons. Aquests sacs aeris es fan grans i permeten l’entrada d’aire i quan es fan petits permeten la sortida d’aire. No tenen musculatura però externament hi ha musculatura toràcica que permet que aquests sacs aeris s’eixamplin o no.
Hi ha 9 sacs aeris en ocells, 1 és compartit pels dos pulmons i correspon al intraclavicular i després tenim 2 cervicals, 2 pretoràcics, 2 posttoràcics i 2 abdominals.
Els 5 primers es coneixen com a sacs aeris anteriors i els 4 últims es coneixen com a sacs aeris posteriors.
El primer és compartir i els altres són 2, un per cada pulmó.
Lo important és pensar que el volum dels sacs aeris no permeten millorar la lleugeresa o flotabilitat a l’aire però sí estan lligats a la respiració.
Els anteriors es coneixen com a cranials i els posteriors com a caudals.
Comencem amb tràquea i derivem cap a dos conductes. Mesobronquis (2). De cada mesobronqui o bronquis primaris passo o a dorsobronquis o ventrobronquis (que corresponen a bronquis secundaris). També tenim bronquis terciaris que s’anomenen parabronquis i uneixen els ventro amb els dorsobronquis.
Semblant a un capil·lar, és un conducte carregat d’aire. Tenim capil·lars aeris (capil·lars carregats d’aire) i estan envoltats de capil·lars sanguinis. El ACINO dels ocells es troben als parabronqui i als capil·lars aeris associats al parabronqui.
27 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL Tenim només parabronqui en la unió ventro-dorso bronqui?  No. També hi ha els que uneixen els sacs aeris anteriors amb el dorso o bé directament amb el mesobronqui.
Els ocells que tenen més activitat tenen parabronquis que lliguen els sacs aeris posteriors amb els dorsobronquis i sacs aeris que s’uneixen amb els mesobronquis.
Una part del pulmó que anomenem neopulmó i la resta tenen paleopulmó.
La dinàmica de l’aire quan entra dins del pulmó per l’acció de increment o disminució de pressió als sacs aeris. Els ocells tenen la particularitat d’intercanviar aire mentre inspiren i intercanviar aire també quan expiren, no han d’arribar a omplir els sacs aeris. Als sacs aeris no tenen capil·lars. Quan inspiren l’aire està fent que s’inflin els 28 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL sacs aeris, entrem per la tràquea, mesobronqui, una part d’aire passa pels parabronquis i la major part de cops puja pels dorso, travessa els para, baixa pel ventro i es col·loca al sac aeri anterior. Una part va directament als sacs aeris posteriors. Inspiro, omplo sacs aeris però travesso parabronquis.
Aquest ocell quan expira, els sacs aeris es fan petits (increment de pressió i surt l’aire).
Surt l’aire o bé pels parabronquis (intercanvi) o bé mesobronqui directament. Molt poc recula pel mesobronqui, la majoria puja pels dorso, travessa els para i baixa pels ventro.
S’ha aprofitat majoritàriament per la inspiració. L’aire dels sacs aeris posteriors no s’ha aprofitat a la inspiració però es pot acabar d’aprofitar a la expiració. Podem filtrar pel paleopulmó o bé pel neopulmó.
Els ocells poden volar a alçades que nosaltres no podem suportar perquè tenen un sistema respiratori molt més eficient que no pas el que tenim els mamífers.
Si mirem que tenim a l’entrada. Tenim un aire més ric en oxigen que no pas el que acabarem expulsant. Tinc una inspiració i una expiració que totes dues em permeten aprofitar l’aire. Àrees de conducció són parabronquis i capil·lars aeris.
PREGUNTA  quines són les parts dels pulmons dels ocells que participen en l’intercanvi gasós?  Els sacs aeris NO. L’aire que inspira l’ocell seria igual que el que expiraria si no existissin parabronquis.
Els capil·lars han d’estar associats al ACINO.
Epiteli a sobre de l’endoteli tots dos són prims a nivell de mamífers serveis a nivell anatòmic pels ocells. Aquests vasos en aquest cas són massa gruixuts.
 Control de la respiració: regulació química i nerviosa 29 Natalia Mingorance García 3r Biologia – UdG UNYBOOK: nattymg23 FISIOLOGIA ANIMAL Tenim dues maneres de controlar la ventilació o respiració. La primera manera és la que especialment en repòs (molt aparent aquí però la fem sempre) és la ritmicitat. El control d’aquesta es dóna des de dues àrees: - Àrees del bulb raquidi Àrees pontines (des de la protuberància) Control de l’activitat respiratòria on hem de controlar la freqüència de ventilació, volum corrent a les necessitats que tens i es fa des de: - Receptors o quimioreceptors (receptors de gasos, especialment de CO2 que circula per aquests vasos). Des d’aquí arriba informació a les àrees bulbars i des d’aquí es transmet informació per incrementar la freqüència o tenir un volum corrent més elevat. Passa molt CO2 per la sang i aquesta informació des del bulb raquidi ha de passar a la musculatura del diafragma i a la musculatura intercostal.
Podem tenir poc CO2 i, per tant, significa que els teixits gasten poc O2 (ens han donat poc i no gastem tant) i baixem la freqüència o disminuïm el volum corrent.
La hipòxia provoca la producció d’eritropoietina (producció més eritròcits, més hematòcrit, més transport d’oxigen).  resposta d’una aclimatació (2-4 setmanes) Adaptació  poblacions que viuen a 5000 m d’alçada i tenim persones que han viscut durant generacions. Cossos petits, cavitat toràcica gran i cor més gran. Pulmons més grans. Hemoglobina més afí que la d’una persona no adaptada i tenen més pigment, més hemoglobina. Per unitat de temps un cor pot bombejar més sang inhalen i exhalen més volum d’aire en relació al volum corporal. Això no es pot aconseguir aclimatant-te.
30 ...

Tags:
Comprar Previsualizar