Scambi gassosi respiratori

SCAMBI GASSOSI RESPIRATORI

Come si è visto l'ossigeno molecolare è fondamentale per la respirazione cellulare.

In generale la sola diffusione dell'ossigeno attraverso le membrane non è sufficiente per animali il cui diametro è maggiore di 1 mm. e il rapporto fra area della superficie e volume del corpo limita le dimensioni di un animale.

Oltre a rimanere piccoli esistono però altri sistemi (come non essere sferici !!!) che assicurano grandi superfici e minime distanze di diffusione tra i tessuti interni e la superficie esterna; così i Platelminti (Turbellari) hanno una forma appiattita o gli Anellidi una forma sì allungata ma con un diametro ridotto.

Alcuni animali ventilano le superfici del corpo in modo che non si sviluppi uno strato limite privo di ossigeno tra l'ambiente esterno e la cute; la ventilazione è ottenuta con ciglia o flagelli posti sulla cute o dal frequente dimenarsi in acqua (ad es. Nematodi).

Strutture per la respirazione;

Ambienti acquatici:

- Branchie dermali (o papule): sono una delle strutture più semplici e sono presenti negli

echinodermi; ventilate da ciglia agitanti i liquidi ext/int., creando

gradienti di diffusione per il gas.

Parapodi: tipici degli anellidi policheti.Sono estensioni laterali mobili del corpo che aumentano

l'area di superficie per gli scambi.

- Ctenidi: sono delle branchie tipiche dei molluschi (che però respirano anche attraverso

il mantello) che vengono usate anche per alimentarsi per filtrazione.

- Branchie: sono presenti nei pesci e nei crostacei; sono costituite da prolungamenti filamentosi

e piumosi ricchi di capillari e suddivisi in lamelle, dove avvengono gli scambi.

Lo scambio in controcorrente è un grande aiuto nella respirazione branchiale difatti, se il sangue circola in senso opposto rispetto alla direzione dello spostamento dell'acqua sulle branchie l'estrazione dell'ossigeno arriva fino all'80 - 90 %.

Nel caso contrario si arriva al massimo al 50 % perché viene rapidamente raggiunto un equilibrio nel quale non esiste un gradiente di diffusione.

Ambienti terrestri:

- Apparato tracheale: è tipico degli insetti; l'aria entra nell'apparato attraverso gli spiracoli posti

nella parete laterale dell'animale, gli spiracoli si aprono in trachee che si

suddividono in tracheole che terminano in sottili tubuli ciechi pieni

di liquido e distribuiti in tutto il corpo, dove viene sciolto il gas.

Molti insetti hanno sacchi aerei che sono espansioni dell'apparato tracheale,

poste in corrispondenza dei grandi muscoli, che seguono le contrazioni di

quest'ultimi funzionando come una sorta di pompa passiva.

- Pompaggio boccale: è tipico degli anfibi, l'aria entra nella bocca passando dalle narici e venendo

aspirata dal pavimento della bocca che si abbassa, poi l'aria passa nella

trachea attraverso un'apertura detta glottide. Nella realtà negli anfibi è molto

più importante lo scambio gassoso cutaneo.

Esistono tre tipi di polmoni:

1 ) Polmoni di ventilazione: presenti nei vertebrati terrestri, muovono l'aria attraverso un

meccanismo di pompaggio.

2 ) Polmoni di diffusione: scambiano gas solo per diffusione (chiocciole e lumache).

3 ) Polmoni a libro: nella realtà sono un tipo di polmoni di diffusione presenti negli artropodi;

hanno le superfici disposte come le pagine di un libro aperte a ventaglio.

I polmoni lamellari del ragno ad esempio sono siti nell'addome e si aprono verso l'atmosfera sulla superficie ventrale; i polmoni lamellari sono ventilati

esclusivamente dalle correnti d'aria prodotte dai movimenti del corpo

nell'attività generale.

- Polmoni: nei mammiferi l'aria scende lungo la trachea, attraversa la laringe (con le corde vocali),

e giunge nei bronchi (sinistro e destro); nel polmone ciascun bronco si suddivide in

migliaia di bronchioli ciascuno dei quali termina con dei grappoli di alveoli polmonari

dalle pareti molto sottili dove avvengono gli scambi gassosi.

La scala mobile ciliare è una struttura che mantiene sgombre le trachee attraverso la secrezione di muco che risale lungo i bronchi e passa nella faringe per essere poi ingerito.

La ventilazione del polmone è resa possibile dalla contrazione del diaframma che fa aumentare il volume della cassa toracica; i vertebrati terrestri e probabilmente tutti gli animali che respirano aria hanno i surfattanti polmonari che non fanno afflosciare gli alveoli quando sono sgonfi e che riducono la tensione superficiale degli stessi quando si devono gonfiare.Il sistema è bidirezionale (il flusso di gas entra/esce).

- Polmoni: negli uccelli al posto degli alveoli sono presenti dei parabronchi che sono dei canali

paralleli con delle ramificazioni dette capillari aerei; a differenza dei polmoni dei

mammiferi, questi non si dilatano.

Vi sono comprese anche tasche sottili dette sacchi aerei (anteriori e posteriori) che sono deputate all'accumulo dei gas respiratori; il sistema è unidirezionale (flusso di gas

nel verso postero-anteriore).

I pigmenti respiratori;

I pigmenti respiratori sono sostanze che legano l'ossigeno e lo cedono ai tessuti. La grande particolarità dei pigmenti sta nell'equilibrio esistente tra la capacità di catturare ossigeno dall'ambiente e la capacità di cederlo ai tessuti.

- L'emocianina: è disciolta nei liquidi organici dei tessuti di molte specie appartenenti ai Molluschi

ed agli Artropodi. Quando non è ossigenata è incolore, mentre quando lo è diventa

di un colore blu pallido.

- Le emoglobine: sono i pigmenti respiratori più studiati e si trovano nei vertebrati, in alcuni                          molluschi, negli anellidi e negli insetti.

- La mioglobina: è presente nei muscoli scheletrici rossi e nel muscolo cardiaco di alcuni anellidi,

molluschi e vertebrati. E' proprio questa proteina che conferisce il colore rosso.