Sistema respiratorio animal: estructura y función

1. ¿Para qué respirar? La fábrica de energía

• Cada célula necesita energía para moverse, crecer y vivir.
• La respiración celular es el proceso dentro de la célula que usa $O_2$ para obtener energía del alimento.
• Reacción:

$$C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + ATP$$

• Glucosa ($C_6H_{12}O_6$): azúcar que sirve de alimento.
• ATP: moneda de energía que la célula sí puede gastar.
• Desecho: $C{O}_{}$.

2. Las 3 reglas de toda superficie respiratoria

1. Gran superficie: más área = más $O_2$ entra a la vez.
2. Pared muy delgada y húmeda: los gases solo cruzan si la pared es fina y está mojada. Seca no funciona.
3. Renovación constante: algo debe renovar el aire o el agua. Si no, el $O_2$ se agota alrededor y todo se detiene.

3. Los 4 diseños de la naturaleza

1. Difusión directa por la piel

• Quién lo usa: lombriz y animales muy pequeños.
• Dónde: toda la piel húmeda.
• Cómo se ventila: el animal se mueve o el ambiente se mueve.
• Por qué funciona: solo sirve si el animal es pequeño o alargado, porque tiene mucha piel para poco cuerpo.

2. Branquias

• Quién las usa: peces, cangrejos, renacuajos.
• Branquia: lámina delgada llena de sangre que saca el $O_2$ disuelto en el agua.
• Cómo se ventila: el agua pasa continuamente sobre ellas. Los peces abren y cierran la boca para bombear agua.
• Por qué: el agua tiene poco $O_2$, así que se necesita mucha superficie y flujo siempre.

3. Sistema traqueal

• Quién lo usa: insectos, arañas.
• Espiráculos: pequeños agujeros a los lados del cuerpo por donde entra el aire.
• Tráqueas: tubitos de aire que se ramifican como raíces hasta casi cada célula.
• Cómo funciona: el $O_2$ viaja por aire directo, no por sangre.
• Límite: funciona genial en pequeño, pero no en grande.

4. Pulmones

• Quién los usa: mamíferos, aves, reptiles, anfibios adultos.
• Pulmón: bolsa interna, húmeda y muy plegada donde se guarda aire.
• Camino en humanos:
  • nariz y boca > tráquea: tubo principal que lleva aire > bronquios: dos ramas grandes, una a cada pulmón > bronquiolos: ramitas cada vez más finas > alvéolos: saquitos microscópicos rodeados de sangre donde ocurre el intercambio.
• Analogía: racimo de uvas al revés. Tráquea es el tallo, bronquios y bronquiolos son las ramitas, alvéolos son las uvas.
• Cada alvéolo es diminuto, pero entre millones suman una superficie enorme.
• Ventilación pulmonar:
  • Diafragma: músculo plano bajo los pulmones que funciona como un émbolo.
  • Inspiración: el diafragma se contrae y baja, entra aire rico en $O_2$.
  • Espiración: el diafragma se relaja, sale aire cargado de $CO_2$.

4. Conceptos clave para el examen

• Respiración celular, ventilación, intercambio gaseoso, difusión
• Gran superficie, pared delgada y húmeda, ventilación
• Piel por difusión, branquias, sistema traqueal con espiráculos y tráqueas, pulmones con alvéolos
• Tráquea > bronquios > bronquiolos > alvéolos
• Diafragma, inspiración, espiración

En resumen

• Todos los animales toman $O_2$ y sueltan $CO_2$ para obtener ATP con la respiración celular.
• Toda superficie respiratoria debe ser grande, delgada, húmeda y estar ventilada.
• Existen 4 soluciones: piel por difusión, branquias para el agua, tráqueas directas en insectos y pulmones con alvéolos en vertebrados terrestres.
• En humanos el intercambio final ocurre en los alvéolos por difusión con la sangre.