Introducción
Sube tres pisos corriendo y fíjate en tu respiración: va más deprisa y es más profunda. Tus músculos están gastando más energía y necesitan más oxígeno. A la vez producen más dióxido de carbono, que hay que expulsar. El aparato respiratorio se encarga de ese intercambio con el aire. Pero cuidado con una confusión frecuente: respirar con los pulmones no es lo mismo que la respiración que hacen tus células.
Explicación
Dos significados de "respiración"
- Ventilación pulmonar: la entrada y salida de aire en los pulmones. La hace el aparato respiratorio.
- Respiración celular: el proceso que ocurre en las mitocondrias de cada célula, en el que los nutrientes se combinan con el oxígeno para liberar energía y se produce dióxido de carbono.
El aparato respiratorio existe para abastecer a la respiración celular.
Partes del aparato respiratorio
Vías respiratorias (conducen el aire):
- Fosas nasales: calientan, humedecen y filtran el aire con pelos y mucosidad.
- Faringe: conducto compartido con el aparato digestivo.
- Laringe: contiene las cuerdas vocales. La epiglotis la cierra al tragar.
- Tráquea: tubo reforzado con anillos de cartílago que la mantienen abierta.
- Bronquios: dos tubos, uno para cada pulmón, que se ramifican en tubos cada vez más finos, los bronquiolos.
Pulmones: dos órganos esponjosos dentro de la caja torácica. Los bronquiolos terminan en millones de saquitos, los alvéolos pulmonares, rodeados de capilares sanguíneos. Hay unos 300 millones de alvéolos. Extendidos, ocuparían entre 50 y 100 m², la superficie de un aula grande o más.
Cómo entra y sale el aire
- Inspiración: el diafragma, un músculo bajo los pulmones, se contrae y baja. Los músculos intercostales elevan las costillas. El volumen del tórax aumenta, la presión dentro de los pulmones baja y el aire entra.
- Espiración: el diafragma y los intercostales se relajan. El tórax recupera su volumen, la presión aumenta y el aire sale. En reposo, la espiración no necesita esfuerzo muscular.
En reposo respiras unas 12 a 20 veces por minuto.
El intercambio de gases
En los alvéolos, el aire y la sangre están separados solo por dos capas de células muy finas. Los gases pasan por difusión, siempre desde donde hay más concentración hacia donde hay menos:
- El oxígeno pasa del aire del alvéolo a la sangre.
- El dióxido de carbono pasa de la sangre al aire del alvéolo.
| Gas | Aire inspirado | Aire espirado |
|---|---|---|
| Oxígeno | 21 % | unos 16 % |
| Dióxido de carbono | 0,04 % | unos 4 % |
| Nitrógeno | 78 % | 78 % |
El nitrógeno entra y sale sin usarse. Y el aire espirado sigue teniendo bastante oxígeno: por eso funciona la respiración boca a boca.
Salud respiratoria
El humo del tabaco y el aerosol de los vapeadores irritan las vías respiratorias, paralizan los cilios que limpian la mucosidad y, a largo plazo, dañan los alvéolos. El tabaco es la principal causa de cáncer de pulmón y de la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC).
Ejemplos
Ejemplo 1: Maqueta del diafragma
Material: una botella de plástico de 1,5 L cortada por la mitad (el corte lo hace el profesor o la profesora), un globo pequeño, una pajita, plastilina y, para el diafragma, un globo grande cortado o un guante de látex.
Montaje: el globo pequeño, atado a la pajita, va dentro de la botella y representa un pulmón. La pajita sale por el tapón, sellado con plastilina, y es la tráquea. La boca abierta de la botella se cierra con el globo grande cortado o con el guante, bien tensos y sujetos con cinta: es el diafragma.
Resultado: al tirar del "diafragma" hacia abajo, el volumen de la botella aumenta, baja la presión y el globo se infla: es la inspiración. Al soltar, el globo se desinfla.
Límite del modelo: tus pulmones no son un globo dentro de un hueco vacío, y las costillas también se mueven. Todo modelo simplifica.
Seguridad: los bordes cortados de la botella pueden cortar. Cúbrelos con cinta adhesiva antes de usarla. Si tienes alergia al látex, usa un globo sin látex o una bolsa de plástico.
Ejemplo 2: Calcular el aire que respiras En reposo, en cada inspiración entra medio litro de aire y respiras 15 veces por minuto:
Recuerda
El aparato respiratorio está formado por las vías respiratorias y los pulmones. En los alvéolos, el oxígeno pasa a la sangre y el dióxido de carbono pasa al aire por difusión. La ventilación pulmonar abastece la respiración celular de las mitocondrias.
Ejercicios
Básicos
- Ordena el recorrido del aire desde la nariz hasta los alvéolos.
- ¿Qué músculo es el principal responsable de la inspiración? ¿Qué hace?
- Explica la diferencia entre ventilación pulmonar y respiración celular.
Avanzados
- ¿Por qué es mejor respirar por la nariz que por la boca?
- Explica con la tabla de gases por qué el aire espirado enturbia el agua de cal y el inspirado casi no.
- ¿Qué ventaja tiene que los pulmones tengan millones de alvéolos en lugar de una sola bolsa grande?
Reto
- Durante un ejercicio intenso respiras 40 veces por minuto con 2 L por inspiración. Calcula el aire por minuto y compáralo con el reposo del ejemplo 2.
- Explica por qué una persona que fuma desde hace años se cansa antes al subir escaleras.
Soluciones
- Fosas nasales, faringe, laringe, tráquea, bronquios, bronquiolos, alvéolos.
- El diafragma. Se contrae y baja, con lo que aumenta el volumen del tórax y entra el aire.
- La ventilación es la entrada y salida de aire en los pulmones. La respiración celular ocurre en las mitocondrias: los nutrientes reaccionan con el oxígeno y se libera energía.
- Porque la nariz calienta, humedece y filtra el aire antes de que llegue a los pulmones.
- El agua de cal se enturbia con el dióxido de carbono. El aire espirado tiene unas 100 veces más (4 % frente a 0,04 %).
- Aumentan muchísimo la superficie de intercambio. Con más superficie pasan más gases en el mismo tiempo.
- L por minuto, unas 10 veces más que en reposo (7,5 L).
- El tabaco ha dañado los alvéolos y las vías respiratorias. Hay menos superficie de intercambio, entra menos oxígeno a la sangre y los músculos reciben menos del que necesitan durante el esfuerzo.