El sistema respiratorio provee a los organismos multicelulares de una extensa superficie de intercambio gaseoso que permite la oxigenación de todas las células que los constituyen, como así también la expulsión del dióxido de carbono generado como resultado del metabolismo celular, en un tiempo que sea compatible con la vida.
En los vertebrados, dicho intercambio gaseoso ocurre gracias a superficies especializadas de determinados órganos del sistema respiratorio que permiten la difusión de los gases entre el aire y la sangre.
Órganos del sistema respiratorio del cuerpo humano y sus funciones
Los órganos del sistema respiratorio incluyen a las vías respiratorias y a los pulmones. Entre las vías respiratorias, podemos mencionar:
– Nariz: Está formada por dos cavidades; una externa, más pequeña, y una interna de mayor tamaño. La cavidad externa es la que sobresale de la cara y es por donde ingresa el aire inspirado. La cavidad interna se ubica sobre el paladar y tiene la función de filtrar las partículas de polvo, impurezas o microorganismos que se encuentran en el aire, y calentarlo y humedecerlo antes de que pase a la faringe.
– Faringe: Se trata de un tubo de aproximadamente 14 centímetros de longitud compartido entre el sistema respiratorio y el sistema digestivo. Por él transcurre el aire inspirado por la nariz y también el que ingresa por la boca, como así también los alimentos ingeridos, que luego pasan al esófago. El aire, en cambio, pasa a la laringe.
– Laringe: En el ingreso a la laringe hay una válvula, llamada epiglotis, que evita que el alimento ingerido pase al sistema respiratorio. Cuando el sistema falla el organismo reacciona produciendo tos con la finalidad de expulsar cualquier partícula de alimento que pudiera obstruir las vías respiratorias. En la laringe se encuentran las cuerdas vocales que permiten la generación de sonidos y el habla. A continuación de la laringe, continúa la tráquea.
– Tráquea: Se trata de un tubo que tiene aproximadamente 11 centímetros de longitud, y una consistencia elástica. En la parte inferior, ingresando a los pulmones, se divide en dos formando los bronquios.
Por su parte, los pulmones son los órganos en los que efectivamente se produce el intercambio de gases entre el aire y la sangre. Esto ocurre en pequeñas cámaras llamadas alvéolos pulmonares, que se producen a partir de la ramificación sucesiva de los bronquios a bronquiolos, y de éstos a los alvéolos dentro de cada uno de los dos pulmones.
Los alvéolos son pequeñas cámaras dispuestas en forma de racimos dentro de los pulmones. Poseen una pared muy delgada que se encuentra en estrecha relación con los capilares sanguíneos que se ramifican a partir de la arteria pulmonar. Ésta llega desde el corazón transportando sangre con alto contenido de dióxido de carbono y bajo contenido de oxígeno. Así, el oxígeno que llega a los alvéolos a través del aire inhalado pasa por difusión hacia la sangre de los capilares sanguíneos y es captado por la hemoglobina libre para ser transportado primero hacia el corazón, a través de la vena pulmonar, y luego desde éste hacia todas las células del organismo. Por su parte, el dióxido de carbono de la sangre pasa hacia el alvéolo para ser expulsado a través de la exhalación atravesando las vías respiratorias en el camino inverso que el aire inhalado.
Mecanismo y regulación de la ventilación pulmonar
La ventilación pulmonar es el proceso mediante el cual el aire entra y sale de los pulmones. A estos fenómenos se los denomina inspiración o inhalación, y espiración o exhalación, respectivamente.
Dado que los pulmones no cuentan con musculatura propia para que puedan expandirse y contraerse, la inhalación y la exhalación ocurren gracias a la contracción del diafragma y de los músculos intercostales que permiten en movimiento de las costillas. Esto provoca modificaciones en la presión de los pulmones al producirse cambios de volumen en la cavidad torácica que los alberga.
El diafragma es un músculo con forma de domo sobre el cual se apoyan los pulmones, y separa la cavidad torácica de la cavidad abdominal.
Cuando el diafragma sube y bajan las costillas, el pulmón suelta el aire (exhalación). Por otro lado, cuando el diafragma baja y las costillas se abren tiran de los pulmones haciendo que se expandan y se llenen de aire (inhalación).
Aunque la ventilación pulmonar puede realizarse de forma consciente haciendo exhalaciones e inhalaciones forzadas, en general, es un proceso inconsciente que se produce involuntariamente a través de la acción de terminaciones nerviosas provenientes de una zona del encéfalo llamada bulbo raquídeo. Para determinar el ritmo de la ventilación pulmonar, esta zona monitorea los niveles de oxígeno y dióxido de carbono en la sangre.
Por otra parte, cuando queremos realizar la ventilación voluntaria, es decir, forzar conscientemente la inhalación y exhalación, entra en juego la corteza cerebral. Esto significa que las vías involuntaria y voluntaria son controladas por terminaciones nerviosas diferentes.
Diversidad de sistemas respiratorios
En las secciones anteriores se describe el sistema respiratorio típico del cuerpo humano, que es muy similar a los de muchos otros vertebrados. Sin embargo, en el mundo animal existe una variedad de tipos de sistemas respiratorios.
Así, mientras que algunos invertebrados terrestres como los caracoles y los vertebrados poseen pulmones, algunos anfibios, en cambio, presentan branquias externas; los peces tienen branquias internas; y los insectos y artrópodos poseen tráqueas.
Las branquias son superficies que se repliegan de forma evaginada (es decir, hacia afuera), al contrario de los pulmones que lo suelen hacer de forma invaginada (hacia adentro formando cavidades).
Las tráqueas, por su parte, son tubos muy finos que se ramifican a través de todo el organismo penetrando en todos los tejidos, comunicándolos con el exterior a través de unos pequeños orificios que se encuentran en la superficie corporal y se denominan espiráculos. Así, el intercambio gaseoso se produce directamente en estos tubos desde el aire a las células de todo el cuerpo. Este tipo de sistema respiratorio es posible únicamente en animales pequeños como los insectos.
Importancia del sistema respiratorio
Además de nutrientes, todas las células del organismo necesitan oxígeno para poder producir energía y metabolizar los alimentos. Además, como producto de dicho metabolismo, se produce dióxido de carbono como sustancia de desecho.
Sin el sistema respiratorio, los organismos multicelulares no tendrían la posibilidad de hacer llegar el oxígeno del aire a todas las células del cuerpo, y el dióxido de carbono se acumularía hasta un punto incompatible con la vida. Allí radica la importancia del sistema respiratorio, constituyendo un sistema vital para todos los organismos acuáticos y terrestres con cierto grado de complejidad.
Referencias bibliográficas
• Didáctica, Enciclopedia Temática Ilustrada. Tomo 2, ‘’El Hombre’’. Editorial Oriente S.A.• Suárez, H. & Espinoza, A. M. (2002). ‘’Nutrición’’. En ‘’Biología | Polimodal - El organismo humano: funciones de nutrición, relación y control’’ (Libro 2) Buenos Aires: Longseller.
• Curtis, H. y Cols. (2015). ‘’Invitación a la Biología en contexto social’’. Séptima edición. Buenos Aires: Médica Panamericana.
Autora
Escrito por Tatiana Bengochea para la Edición #110 de Enciclopedia Asigna, en 03/2022. Tatiana es Lic. en Ciencias Biológicas y Prof. en Biología. Graduada en la UBA, Arg.