Il sistema respiratorio

Materie:Riassunto
Categoria:Biologia

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Testo

Sistema respiratorio
In tutti gli organismi lo scambio gassoso di ossigeno e anidride carbonica tra le cellule e l’ambiente circostanze avviene per diffusione (movimento netto di particelle da una zona dove vi è una maggiore concentrazione a una zona di minore concentrazione). Quando si trattano i gas la concentrazione prende il nome di pressione, la pressione parziale dell’ossigeno è così la pressione dell’ossigeno nell’aria. L’ossigeno entra nelle cellule per diffusione e qui si ossida per produrre quell’energia cellulare, che produce anidride carbonica che riesce dalla cellula nuovamente per diffusione. La diffusione però è un passaggio che soddisfa solo gli organismi più piccoli in quanto negli organismi nei quali le cellule sono distanti dall’aria o dall’acqua la diffusione non basta più e per questo motivo va via che con l’evoluzione gli organismi sono cresciuti sempre più in dimensioni si sono sviluppati nuovi apparati respiratori circolatori con metodi di passaggio dell’ossigeno all’interno degli organismi, come il flusso di massa (movimento complessivo di molecole che si muovono tutte insieme in risposta alla pressione o alla gravità). Nei lombrichi o e co2 entrano ed escono per diffusione ma all’interno del sangue scorrono per flusso di massa. Negli insetti l’aria passa nei tessuti attraverso trachee e all’interno la diffusione può essere stimolata anche grazie a movimenti del corpo che spingono l’aria per flusso di massa dentro e fuori gli spiracoli. Le branchie e i polmoni sono strutture atte ad aumentare la superficie respiratoria. Le branchie sono estroflessioni epiteliali direttamente a contatto da una parte con l’ambiente e dall’altra con i vasi sanguigni. Sono costituite perciò da un unico strato di cellule e possono avere una forma pitta, stratificata o a pieghe. Nel corso dell’evoluzione hanno adempito a più compiti in un primo momento hanno avuto la funzione nutritive l’acqua entrava nella bocca, e veniva espulsa dalle fessure branchiali, priva delle sostanze nutritive trattenute dall’organismo in seguito a pressioni selettive che spinsero gli organismi a sviluppare un tegumento più robusto, e a diventare più grossi e veloci e quindi più bisognosi di energia le branchie acquistarono una funzione respiratoria aumentando così la superficie respiratoria e anche il rifornimento di sangue dell’epitelio. Ai giorni nostri le branchie si sono munite anche di un opercolo osseo per proteggersi e ora l’acqua viene pompata nella bocca e fuoriesce dalle branchie dopo aver ceduto ossigeno per diffusione. Il meccanismo dello scambio veloce fa si che l’acqua scorra attraverso le branchie in una direzione e il sangue scorra nella direzione opposta. E ciò comporta che la concentrazione di O disciolto nel sangue in ogni regione delle branchie sia minore della concentrazione di O presente nell’acqua che vi scorre sopra. I polmoni sono cavità interne nelle quali penetra aria ricca di ossigeno rispetto alle branchie poiché un flusso continuo lungo la superficie respiratoria costituisce un sistema più efficiente. Tuttavia l’aria è una fonte di ossigeno di gran lunga migliore dell’acqua. I polmoni non sono essenziali per poter respirare aria tuttavia il loro grande vantaggio è la capacità di rimanere umidi senza una gran perdita di acqua per evaporazione. Gli anfibi e gli invertebrati hanno polmoni semplici, con una superficie respiratoria interna ancora poco sviluppata, e utilizzano ancora la cute per lo scambio di gas. Con l’evoluzione si osserva la nascita della trachee munita di una particolare cartilagine, che è un ottimo meccanismo di controllo, l’epiglottide e delle narici che permettono la respirazione anche a bocca chiusa. Un importante caratteristica è la possibilità di scambiare aria con l’atmosfera per flusso di massa come risultato di un cambiamento di volume dei polmoni generato per mezzo della contrazione e del rilassamento di particolari muscoli; questo processo è detto ventilazione polmonare. Le molecole di O si muovono tra l’ambiente esterno e i tessuti metabolicamente attivi sia per diffusione sia per flusso di massa attraverso 4 tappe: 1)movimento per flusso di massa di aria o acqua contenenti ossigeno verso un sottile epitelio umido posto vicino ai capillari dei polmoni o delle branchie 2) diffusione dell’ossigeno nel sangue attraverso l’epitelio 3)movimento per flusso di massa del sangue contenente ossigeno in soluzione verso i tessuti dove sarà utilizzato 4) diffusione dell’ossigeno dal sangue nei liquidi interstiziali da dove diffonde nelle singole cellule l’anidride carbonica segue il percorso inverso per essere eliminata dal corpo. L’aria entra nelle cavità nasali dove si riscalda e dove le impurità vengono trattenute passa dalla faringe e arriva alla trachea le cui pareti sono rinforzate da anelli cartilaginei al fine di non permettere un collasso durante l’inspirazione arriva così ai bronchi che si ramificano sempre più in bronchioli che sono circondati da un sottile strato di tessuto muscolare liscio le cui contrazioni e rilassamenti modificano la resistenza al flusso d’aria. Trachea bronchi e bronchioli sono adibiti al trasporto dell’aria per flusso di massa da e verso gli alveoli, piccoli sacchi d’aria intorno alle estremità dei bronchioli più piccoli, che sono rivestiti internamente da cellule epiteliali che possono o secernere muco al fine di trattenere le particelle estranee o essere cellule cigliate che spingono muco e particelle verso la faringe dove poi vengono inghiottite. Gli alveoli sono circondati da capillari sanguigni le pareti dei capirai e degli alveoli sono divisi da un unico strato di cellule epiteliali appiattite separate le une dalle altre da una sottile membrana basale. Lo scambio dei gas tra aria e sangue avviene per diffusione. I polmoni sono avvolti dalla Pleura sottile membrana sierosa costituita da due foglietti uno che riveste la cavità toracica e l’altro che aderisce alla superficie del polmone tra i due strati pleurici tra loro continui si trova un velo di liquido che garantisce lo scorrimento reciproco. Le infezioni sono dovute a diversi batteri patogeni che causano infiammazioni nelle diverse sezioni dell’apparato respiratorio: laringite, tracheite, bronchite, polmonite, pleurite che un tempo potevano portare alla setticemia, un’elevata concentrazione di microbi che attaccavano molti organi ora, in seguito alla scoperta della penicillina avvenuta nel 1928 ad opera di Fleming si dispone di numerosi antibiotici per guarirle. I bronchi sono rivestiti da una muscolatura liscia che controllata dal sna regola il flusso d’aria a seconda delle richieste ciò nonostante per diverse patologie i bronchi possono avere diversi spasmi che rendono problematico lo scambio dell’ossigeno e dell’anidride carbonica. L’asma è una reazione infiammatoria delle vie bronchiali che si verifica per agenti allergizzanti i casi acuti nei casi acuti l membrane mucose dei bronchi secernono troppo muco e ciò provoca respiro affannoso forte ansia per senso di soffocamento i sintomi ora come ora possono essere combattuti con diversi farmaci antinfiammatori come cortisone e antistaminici nel 2002 però Volgate ha scoperto il Adam33 il gene che provoca una contrazione eccessiva dei bronchi e ciò potrebbe portare alla produzione di farmaci contro le cause e non più gli effetti della patologia. L’enfisema è una malattia cronica determinata dai bronchioli che perdono elasticità producendo una gran quantità di muco le cause sono svariate, l’inquinamento rima tra tutte, e può portare a gravi insufficienze respiratorie. Meccanica respiratoria. L’aria entra ed esce Dai polmoni quando la pressione degli alveoli è diversa da quella dell’aria esterna la pressione alveolare è maggiore con espirazione e minore con l’insipirazione la pressione dei polmoni è diversa a seconda del volume della cavità toracica determinata dalle contrazione del diaframma e dei muscoli intercostali nell’inspirazione il diaframma si contrae e si abbassa, i muscoli intercostali si contraggono ampliando la cavità toracica quindi non sono i polmoni che si allargano ma ciò lo attua la cavità toracica. Con una pressione intratoracica minore l’aria di conseguenza entra. L’espirazione avviene per il rilassamento del diaframma e dei muscoli intercostali e il minore volume della cavità toracica porta a una maggior pressione e perciò l’aria fuori esce se per un trauma entra dell’aria direttamente nel polmone la pressione intratoracica diviene uguale alla pressione esterna il polmone si gonfia e non avviene così l’inspirazione, causando un pneumotorace. L’ossigeno è insolubile nel sangue che lo trasporta ai polmoni grazie ance all’aiuto delle molecole proteiche trasportatrici, pigmenti respiratori, che ne aumentano notevolmente le capacità di trasporto. La principale nell’uomo è l’emoglobina, pigmento rosso che rende il sangue brillante in seguito all’ossigenazione, negli invertebrati è liberata direttamente nel sangue mentre nei vertebrati è inglobata nei globuli rossi. Essa è costituita da 4 sub unità, ognuna contiene una catena polipeptidica e un’unità Eme, quest’ultima con una struttura ad anello costituita da un azoto e un atomo di ferro, si combina con una molecola di ossigeno perciò ogni emoglobina trasporta una molecola di ossigeno. L’emoglobina si combina con l’ossigeno per la pressione del plasma circostante nei capillari alveolari maggior pressione parziale dell’ossigeno porta alla combinazione con l’ossigeno, nei capillari, la minor pressione porta a cedere ossigeno ai tessuti. Quindi nel momento di maggior sforzo fisico quando vi è una maggior richiesta, la pressione diminuisce e si libera un numero maggiore di molecole di ossigeno. L’anidride carbonica è solubile e perciò è combinata con il plasma, e l’acqua, catalizzato dall’enzima contenuto nel plasma l’anidrasi forma l’acido carbonico, e anche ioni bicarbonato e ioni idrogeno. Nei tessuti dove la pressione dell’anidride carbonica è maggiore innesta diverse reazioni nei polmoni dove la pressione è minore invece iniziando le dissociazioni del acido carbonico che ricreano anidride carbonica e acqua. L’anidride è poi liberata tramite l’espirazione che la fa passare dal plasma agli alveoli e poi all’esterno. La respirazione è controllata ne tronco celebrali, parte del sistema nervoso centrale che controlla diverse funzioni vitali nel midollo spianale, dai neuroni respiratori, che spontaneamente attivano i neuroni motori contenuti nel midollo spinale che poi stimolano per l’inspirazione la contrazione del diaframma e dei muscoli intercostali. I neuroni respiratori ricevano poi segnali da recettori sensibili all’anidride carbonica, all’ossigeno, agli ioni idrogeno h+, all’estensione dei polmoni, per l’aumento o la diminuzione della respirazione a seconda quindi di diversi fattori questi recettori sensibili sono cellule chemiorecettrici che costituiscono il corpo carotideo nelle arterie carotidi che appunto segnalano da una parte la diminuzione della concentrazione di ossigeno nel sangue e contemporaneamente viene rilevata dai centri del tronco celebrale a anche dai chemiorecettori presenti nelle carotidi la concentrazione di anidride e ioni disciolti. L’avvelenamento da farmaci come la morfina e i barbiturici possono portare a una depressione delle cellule del tronco celebrale sensibili ala presenzi di ioni d’idrogeno e perciò avviene un calo della respirazione e a una minore presenza di ossigeno nel sangue che se non arriva per più di tre minuti al cervello porta alla morte, e ciò sottolinea la necessità di un costante rifornimento ininterrotto di ossigeno in tutte le cellule del corpo.

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