PHYSIOEX Ejercicio 7, Introducción en español (2016)

Ejercicio Español
Universidad Universidad de Valencia (UV)
Grado Biotecnología - 2º curso
Asignatura Biologia animal
Año del apunte 2016
Páginas 3
Fecha de subida 18/06/2017
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Introducción PHYISIOEX traducida.

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Noelia Joya, 2º Biotecnología Biología animal EJERCICIO 7: MECANISMO DEL SISTEMA RESPIRATORIO Visión general del ejercicio La función fisiológica del sistema respiratorio es esencial para la vida. Si se presentan problemas en la mayoría de los otros sistemas fisiológicos, podemos sobrevivir durante algún tiempo sin hacerles frente.
Pero si se produce un problema persistente en el sistema respiratorio (o en el sistema circulatorio), puede ocasionar la muerte en cuestión de minutos.
La función principal del sistema respiratorio es la de distribuir el oxígeno y eliminar el dióxido de carbono de todas las células del organismo. El sistema respiratorio trabaja junto con el sistema circulatorio para lograrlo. La respiración incluye la ventilación, o movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones (respiración), y el transporte (a través de la sangre) del oxígeno y del dióxido de carbono entre los pulmones y las células del organismo (Figura 7.1). El corazón bombea la sangre desoxigenada a los capilares pulmonares, donde se produce el intercambio de gases entre la sangre y los alveolos (sacos de aire en los pulmones), por lo tanto oxigenando la sangre. El corazón bombea entonces la sangre oxigenada a los tejidos del cuerpo, donde se utiliza el oxígeno para el metabolismo celular. Al mismo tiempo, el dióxido de carbono (un producto de desecho del metabolismo) de los tejidos se difunde hacia la sangre. Esta sangre enriquecida en dióxido de carbono y pobre en oxígeno regresa al corazón, completando el circuito.
La ventilación es el resultado de la contracción de los músculos esqueléticos (Figura 7.2). Cuando el diafragma –un músculo con forma de cúpula que separa las cavidades torácica y abdominal- y los músculos intercostales externos se contraen, aumenta el volumen en la cavidad torácica. Este aumento del volumen torácico reduce la presión de la cavidad, permitiendo que el gas atmosférico entre en los pulmones (proceso conocido como inspiración). Cuando el diafragma y los músculos intercostales externos se relajan, aumenta la presión en la cavidad torácica a medida que disminuye su volumen, forzando al aire a salir de los pulmones (proceso llamado espiración). La inspiración se considera un proceso activo, porque la contracción muscular requiere el uso de ATP, mientras que la espiración generalmente se considera un proceso pasivo, porque los músculos se relajan, en lugar de contraerse. Sin embargo, cuando una persona está corriendo, la espiración se convierte en un proceso activo, como consecuencia de la contracción de los músculos intercostales internos y de los músculos abdominales. En este caso, tanto la inspiración como la espiración se consideran procesos activos, porque en ambas es necesaria la contracción muscular.
La cantidad de aire que fluye dentro y fuera de los pulmones en un minuto es la ventilación pulmonar total (minute ventilation), que se calcula multiplicando la frecuencia de la respiración por el volumen de cada respiración (volumen corriente). La ventilación debe estar regulada en todo momento para mantener el oxígeno en la sangre arterial, y el dióxido de carbono en la sangre venosa, en sus niveles normales; es decir, en sus presiones parciales normales. La presión parcial de un gas es la proporción de la presión que el gas ejerce en una mezcla de gases. Por ejemplo, en la atmósfera a nivel del mar, la presión total es de 760 mm Hg. El oxígeno constituye el 21% del total de la atmósfera y, por tanto, tiene una presión parcial (PO2) de 160 mm Hg (760 mm Hg · 0,21).
Ejercicio 7 19 Noelia Joya, 2º Biotecnología Biología animal El oxígeno y el dióxido de carbono difunden a favor de sus gradientes de presión parcial, desde elevadas presiones parciales a presiones parciales bajas. El oxígeno difunde desde los alveolos pulmonares a la sangre, donde se puede disolver en el plasma y unirse a la hemoglobina, y entonces difunde desde la sangre hacia los tejidos. El dióxido de carbono (producido por las reacciones metabólicas de los tejidos) difunde desde los tejidos a la sangre y luego desde la sangre hasta los alveolos para su salida del organismo.
En este ejercicio investigarás los mecanismos básicos y la regulación del sistema respiratorio. Los conceptos que explorarás con un pulmón simulado te ayudarán a entender el funcionamiento del sistema respiratorio humano con mayor detalle.
Actividad 1: Medida de volúmenes respiratorios y cálculo de capacidades Las dos fases de la ventilación, o respiración, son (1) la inspiración, en la que el aire entra en los pulmones y, (2) la espiración, en la que el aire es expulsado de los pulmones. La inspiración se produce cuando los músculos intercostales externos y el diafragma se contraen. El diafragma, normalmente un músculo en forma de cúpula, se aplana a medida que se mueve hacia abajo, mientras que los músculos intercostales externos, situados entre las costillas, levantan la caja torácica. Estas acciones cooperativas aumentan el volumen torácico. El aire entra en los pulmones porque este aumento en el volumen torácico crea un vacío parcial.
Durante la espiración tranquila, los músculos inspiratorios se relajan, haciendo que el diafragma ascienda y la pared torácica se mueva hacia dentro. Por lo tanto, el tórax vuelve a su forma normal, debido a las propiedades elásticas de los pulmones y de la pared torácica. Como en un globo que se deshincha, la presión en los pulmones se eleva forzando el aire fuera de los pulmones y las vías respiratorias. Aunque la espiración es normalmente un proceso pasivo, los músculos de la pared abdominal y los músculos intercostales internos también se pueden contraer durante la espiración para forzar a que salga más aire de los pulmones. Dicha inspiración forzada se produce, por ejemplo, cuando haces ejercicio, hinchas un globo, toses o estornudas.
Los movimientos normales de la respiración en reposo mueven alrededor de 500 ml (0,5 litros) de aire (el volumen corriente) dentro y fuera de los pulmones con cada respiración, pero esa cantidad puede variar según el tamaño, sexo, edad, condición física y necesidades respiratorias inmediatas de la persona. En esta actividad medirás los siguientes volúmenes respiratorios (los valores para hombres y mujeres adultos normales son aproximados).
Volumen corriente (TV, Tidal Volume). Cantidad de aire inspirado, y a continuación espirado, con cada respiración en condiciones de reposo (500 ml).
Volumen inspiratorio de reserva (IRV, Inspiratory Reserve Volume). Cantidad de aire que se puede inspirar a la fuerza después de una inspiración ormal del volumen corriente (hombres, 3.100 ml; mujeres, 1.900 ml).
Volumen espiratorio de reserva (ERV, Expiratory Reserve Volume). Cantidad de aire que se puede espirar a la fuerza después de una espiración normal del volumen corriente (hombres, 1.200 ml; mujeres, 700 ml).
Volumen residual (RV, Residual Volume). Cantidad de aire que queda en los pulmones después de una espiración fuerte y completa (hombres, 1.200 ml; mujeres, 1.100 ml).
Las capacidades respiratorias se calculan a partir de los volúmenes respiratorios. En esta actividad, calcularás las siguientes: Capacidad pulmonar total (TLC, Total Lung Capacity). Cantidad máxima de aire contenida en los pulmones después de un esfuerzo isnpiratorio máximo: TLC = TV + IRV + ERV + RV (hombres, 6.000 ml; mujeres, 4.200 ml).
Capacidad vital (VC, Vital Capacity). Cantidad máxima de aire que se puede inspirar y luego espirar con un esfuerzo máximo: VC = TV + IRV + ERV (hombres, 4.800 ml; mujeres, 3.100 ml).
Capacidad vital máxima (FCV, Forced Vital Capacity). Cantidad de aire que se puede expulsar cuando el sujeto realiza la inspiración más profunda posible y espira con toda la fuerza posible y tan rápido como puede.
Volumen espiratorio máximo (FEV, Forced Expiratory Volume). Mide el porcentaje de la capacidad vital que es espirado durante un segundo de la prueba FVC (normalmente entre el 75% y el 85% de la capacidad vital.
20 Ejercicio 7 Noelia Joya, 2º Biotecnología Biología animal Actividad 3: Efecto del agente tensioactivo y de la presión intrapleural sobre la respiración En cualquier límite entre un gas y un líquido, las moléculas del líquido se atraen más fuertemente entre sí que lo hacen a las moléculas de gas. Esta atracción desigual produce tensión en la superficie del líquido, llamada tensión superficial. Debido a que la tensión superficial se opone a cualquier fuerza que tienda a aumentar la superficie de los límites gas-líquido, actúa disminuyendo el tamaño de los espacios huecos, como los alveolos, o espacios microscópicos de aire dentro de los pulmones.
Si la película de revestimiento de los espacios aéreos en el pulmón fuera agua pura, sería muy difícil, si no imposible, hinchar los pulmones. Sin embargo, la película acuosa que recubre la superficie alveolar contiene agente tensioactivo, una mezcla de lípidos y proteínas, similar a un detergente, que disminuye la tensión superficial, al reducir la atracción de las moléculas de agua entre sí. En esta actividad explorarás la importancia del tensioactivo.
Entre respiraciones, la presión en la cavidad pleural, la presión intrapleural, es menor que la presión en los alveolos. Dos fuerzas originan este estado de presión negativa: (1) la tendencia de los pulmones a retroceder, debido a sus propiedades elásticas y a la tensión superficial del fluido alveolar y (2) la tendencia de la pared del pecho comprimido a retroceder y ensancharse hacia fuera. Estas dos fuerzas de tracción alejan a los pulmones de la pared torácica, creando un vacío parcial en la cavidad pleural.
Debido a que la presión en el espacio intrapleural es inferior a la presión atmosférica, cualquier abertura de la membrana pleural iguala la presión intrapleural con la atmosférica, al permitir que entre aire en la cavidad pleural, una situación conocida como neumotórax. Un neumotórax puede, por tanto, llevar al colapso pulmonar, una afección denominada atelectasia. En esta actividad, el espacio intrapleural es el espacio entre la pared de la campana de cristal y la pared externa del pulmón que contiene.
Ejercicio 7 21 ...