L'apparato respiratorio

La respirazione in biologia assume due significati differenti: 

a livello cellulare si riferisce alle reazioni chimiche che hanno luogo nei mitocondri e portano 

alla produzione di ossigeno,

- a livello di organismo indica il processo di assunzione di ossigeno dall'ambiente esterno e di 

eliminazione di anidride carbonica.

Gli organismi unicellulari assumono l'ossigeno per diffusione. Ovviamente pressioni selettive a favore di mezzi sempre più efficienti di scambio gassoso, per quegli animali la cui superficie corporea è di dimensioni molto maggiori, hanno portato all'evoluzione nei vertebrati di branchie o polmoni

Il meccanismo della respirazione consiste nell' introduzione di aria nelle cavità respiratorie; l'ossigeno così introdotto circola nella corrente sanguigna ed a livello dei singoli tessuti si scambia con l'anidride carbonica, prodotto di rifiuto.

Quest'ultima, sempre attraverso la corrente sanguigna, torna ai polmoni e qui viene rilasciata.

L'apparato respiratorio nell'uomo è costituito da:

naso

faringe

laringe

trachea

bronchi 

polmoni

L' aria entra attraverso le cavità nasali durante l'inspirazione , dove viene riscaldata e depurata, passa poi attraverso la faringe e la trachea, quest'ultima è rinforzata da anelli cartilaginei che ne impediscono il collassamento durante 1'espirazione

La trachea conduce l'aria ai bronchi, suddivisi in bronchioli ed ancora in alveoli.

Gli alveoli hanno pareti molto sottili di soli 0,5 ,un ed è al loro livello che avviene lo scambio dei gas tra aria e sangue. Alcune cellule degli alveoli producono il surfactant ,una sostanza tensioattiva che impedisce il collassamento degli alveoli durante l'espirazione.

Sia la trachea, sia i bronchi e sia i bronchioli hanno pareti rivestite da muco la cui funzione è quella di trattenere le particelle estranee contenute nell'aria.

I polmoni hanno la forma di due coni con le basi che poggiano sul diaframma e gli apici rivolti

verso l'alto. Il sinistro è diviso in due lobi, il destro in tre. Ciascuno dei due polmoni è avvolto da una membrana sierosa detta pleura costituita da due foglietti, tra i quali scorre il liquido pleurico, la cui funzione è quella di facilitare l'atto .

Fisiologia della respirazione

Ogni atto respiratorio è suddiviso in due fasi: l'inspirazione e l'espirazione

Durante l'inspirazione la cassa toracica si allarga ed i muscoli toracici fanno sollevare le costole e lo sterno, i polmoni seguono passivamente tale movimento e si dilatano permettendo all'aria di entrare nelle proprie cavità.

Durante l'espirazione i muscoli costali si rilasciano, il diaframma si innalza a cupola e la cassa toracica riacquista la sua normale capacità, determinando una compressione sui polmoni che possono così espellere l'aria in essi contenuta. Si evince che il movimento respiratorio è un movimento passivo che segue i movimenti toracici.

La composizione chimica dell'aria inspirata ed espirata è alquanto diversa, le modificazioni chimiche avvengono a livello alveolare mediante un processo di diffusione, dovuto alla diversa tensione che ossigeno e anidride carbonica hanno nell'aria atmosferica e nel sangue.

Durante l'inspirazione gli alveoli si riempiono d'aria; la tensione dell'ossigeno negli alveoli è quindi superiore a quella che questo gas ha nel sangue, per cui tende a passare attraverso le pareti dell'endotelio alveolare per unirsi all'emoglobina contenuta nel sangue, formando l'ossiemoglobina

A livello tessutale le basse tensioni dell'ossigeno ivi esistenti, permettono all'ossiemoglobina di liberarsi dell'ossigeno che diffonde quindi nelle cellule.

L'anidride carbonica è trasportata con un meccanismo un po' più complesso; essendo più solubile dell'ossigeno parte di essa è disciolta nel sangue, parte reagisce con l'acqua formando acido carbonico che si dissocia formando bicarbonato e ione idrogeno:

CO₂ + H₂O H₂CO₃ HCO₃ ^- + H⁺

anidride carbonica acqua acjdo carbonico ione bicarbonato ione idrogeno

La reazione presenta le doppie frecce perché può andare in entrambe le direzioni in  relazione alla diversa concentrazione di anidride carbonica.

Nei tessuti  dove la concentrazione di CO₂ è alta si forma bicarbonato ed ione idrogeno, dove invece è bassa, l'acido carbonico si dissocia e forma H₂O ; quest' ultima esce dai polmoni con l'atto espiratorio.

La respirazione è controllata da ormoni posti nel midollo allungato che rispondono a variazioni di concentrazione di nel sangue di CO₂  , di H⁺ e di O_2.

Un importante sistema di controllo è costituito dai glomi aortici e Carotidei

Questi ultimi, localizzati accanto alle carotidi, si trovano in una posizione strategica. Tali arterie infatti forniscono sangue al cervello e possono quindi inviare messaggi chimici ai centri nervosi allorquando avvertono dei cambiamenti nelle concentrazioni dei gas implicati nel processo respiratorio.