La respiración celular involucra la degradación de moléculas orgánicas para producir ATP. Un suministro suficiente de oxígeno es necesario para que en el Ciclo de Krebs el sistema de transporte de electrones convierta eficientemente la energía almacenada en energía orgánica atrapada en el ATP. El dióxido de carbono también se genera por el metabolismo celular y se debe quitar de la célula.
Por lo que debe haber un intercambio de gases: dióxido de carbono que sale de la célula hará que entre oxígeno.
Los organismos y la respiración
Los organismos unicelulares intercambian gases directamente a través de su membrana celular. Sin embargo, la tasa de difusión lenta del oxígeno en relación con el dióxido de carbono limita el tamaño de los organismos unicelulares.
Los animales grandes no pueden mantener el intercambio gaseoso por difusión a través de su superficie exterior. Ellos desarrollaron una variedad de superficies respiratorias para tener un incremento de la superficie de intercambio, lo que permite cuerpos más grandes, es aquí donde entra el aparato respiratorio.
Aparato respiratorio
Este aparato incluye los pulmones, las vías aéreas de conexión al entorno exterior, y las estructuras que participan en el tórax para que el aire que se mueva dentro y fuera de los pulmones.
El aire entra al cuerpo por la nariz, se calienta, se filtra y pasa a través de la cavidad nasal. El aire pasa a la laringe, luego a la traquea y por ultimo el aire se mueve por los bronquios hasta los alvéolos pulmonares.
Los bronquios están reforzados para evitar su colapso y están revestidos con epitelio ciliado y células productoras de moco. Se ramifican en tubos más pequeños conocidos como bronquiolos. Los bronquiolos terminan en racimos de uvas conocidos como alvéolos. Los alvéolos están rodeados por una red de capilares de paredes delgadas. Sólo alrededor de 0,2 micras, separan los alvéolos de los capilares debido a las paredes muy delgadas de ambas estructuras. Esto permite el intercambio de aire pulmón-sangre.
Los pulmones son un par de órganos en la cavidad torácica. La pleura separa el interior de la cavidad torácica de la superficie externa de los pulmones. La parte inferior de la cavidad torácica está formada por el diafragma. La ventilación es la mecánica de inhalar y exhalar. Cuando se inhala, los músculos de la pared torácica tiran de los pulmones hacia el exterior. El diafragma en este momento se mueve hacia abajo ampliando la cavidad torácica. La reducida presión de aire en los pulmones hace que el aire entre a los pulmones. Al exhalar se invierten los pasos.
Los alvéolos y el intercambio gaseoso
La difusión es el movimiento de los materiales de una concentración más elevada a una mas baja. Esto es cuando el gas esta suelto sin nada que lo ayude.
Pero los seres humanos tienen la hemoglobina La hemoglobina aumenta la capacidad de transporte de oxígeno de la sangre entre 65 y 70 veces. Cada glóbulo rojo tiene unos 250 millones de moléculas de hemoglobina, y cada mililitro de sangre contiene 1,25 x 1015 moléculas de hemoglobina.
Y el CO2?
El agua en la sangre se combina con el dióxido de carbono para formar bicarbonato. Esto elimina el dióxido de carbono de la sangre, al llegar al pulmón el bicarbonato vuelve a separarse en agua y dióxido de carbono, que se va con la respiración.
Control de la respiración
Los músculos respiratorios son estimulados por los nervios que llevan mensajes de la parte del cerebro que controla la respiración, el bulbo raquídeo. Hay dos sistemas de control de la respiración: una respuesta automática y una respuesta voluntaria. Ambos están implicados.
El sistema de regulación automática de la respiración le permite respirar mientras duerme, todos voluntariamente podemos si queremos respirar más lento o más rápido (al menos por cierto tiempo).