Respirazione – wikipedia electricity projects for 4th graders

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La respirazione è un processo biochimico del metabolismo energetico degli organismi aerobici e anaerobici, attraverso il quale l’ ossidazione dei composti organici si completa con la riduzione, ovvero un’addizione di elettroni all’ ossigeno elementare per quanto riguarda i processi di respirazione aerobica, o ad altro composto o elemento per quanto riguarda i processi di fermentazione e di respirazione anaerobica, per esempio usando come accettori finali di elettroni NO 3 -, SO 4 2- o CO 2 2- [1]

Il metabolismo energetico aerobico consuma ossigeno e produce biossido di carbonio (comunemente detta anidride carbonica). In fisiologia si intende, per respirazione, anche la funzione biologica di scambio dei gas fra organismo e ambiente esterno, con assorbimento dell’ossigeno ed emissione del biossido di carbonio. In proposito si distingue fra respirazione cellulare, che fa riferimento al processo biochimico, e respirazione esterna, che fa invece riferimento alla funzione biologica di scambio dei gas

Anche conosciuta come respirazione addominale, profonda o diaframmatica. Si ha una leggera sporgenza della parete addominale conseguente all’effettiva entrata in funzione del diaframma che, abbassandosi, dà maggiore spazio ai polmoni, consentendone una migliore ossigenazione.

Ci sono numerosi modi per far diffondere l’ossigeno nei tessuti. Lo scambio gassoso può avvenire internamente all’individuo o in prossimità della sua superficie esterna. In genere, più è alto il livello metabolico e la complessità dell’animale più la respirazione tende ad essere interna. Anche le dimensioni giocano un ruolo nel tipo di respirazione, dimensioni più ridotte possono essere associate ad una respirazione epidermica o per diffusione tracheale.

Lo "scambio diretto" è un processo non mediato da strutture particolari per la respirazione, che avviene per via epidermica. Quando l’animale ha dimensioni ridotte l’ossigeno può diffondere liberamente nei tessuti, giungendo a tutte le cellule dell’individuo in tempi molto brevi. Un tipico esempio di animali a scambio diretto sono i platelminti (vermi piatti) oppure i poriferi (spugne).

Il meccanismo respiratorio di perfusione è mediato da un sistema circolatorio, seppure blando. Avviene per via epidermica come lo scambio diretto ma l’ossigeno viene portato più in profondità dal sistema circolatorio che provvede a rifornire tutte le cellule dell’individuo di O 2, scambiandolo con l’anidride carbonica(CO 2).

Lo scambio tramite trachee è una peculiarità degli insetti. È un sistema molto efficiente per la respirazione ma richiede dimensioni molto ridotte per le leggi di diffusione dei gas che limitano le velocità del ricambio gassoso. Gli insetti presentano una serie di aperture sulla loro superficie dette spiracoli. Gli spiracoli posseggono un meccanismo di apertura-chiusura che consentono di non far disperdere all’insetto umidità e calore interno quando non necessario. Quando l’insetto è a riposo gli spiracoli sono chiusi e l’individuo è in uno stato di "apnea". Quando l’insetto è in movimento gli spiracoli sono aperti e lasciano passare l’aria tramite le trachee alle sacche aeree ed alle tracheole. Le trachee penetrano in profondità nell’insetto e diffondono l’ossigeno in tutti i tessuti. Le sacche aeree sono un rudimentale abbozzo di protopolmone, sono disposte linearmente lungo l’insetto ed hanno la stessa funzione delle trachee. Questo tipo di respirazione alternata degli insetti è chiamata "respirazione ciclica".

Tra i tanti, troviamo pesci, crostacei ed alcuni anfibi che respirano con le branchie. Le branchie possono essere esterne i come ad es. in alcuni anfibi neotenici, oppure interne nei crostacei. Composte negli osteitti da arco branchiale e filamenti branchiali estremamente vascolarizzati, le branchie usano un meccanismo di scambio dei gas chiamato "scambio controcorrente". I pesci nuotano tenendo aperta la bocca, facendo scorrere l’acqua attraverso i filamenti branchiali in direzione opposta al verso circolatorio. In questo modo lo scambio gassoso è efficientissimo, consentendo il massimo grado di ossigenazione del sangue. Per quanto riguarda le branchie dei crostacei, non hanno la possibilità di effettuare lo scambio controcorrente. Le branchie interne sono meno efficienti nello scambio gassoso delle branchie esterne in ambiente acquoso, tuttavia consentono una minima respirazione anche in ambiente terrestre.

Questa tipologia di respirazione è tipica di anfibi come le rane. La respirazione polmonare non è ancora sufficientemente efficiente per sopperire totalmente al bisogno d’ossigeno dell’animale e quindi è integrata da una respirazione epiteliale. L’epitelio degli anfibi è altamente vascolarizzato, sottile e ricoperto di muco per favorire la diffusione dell’ossigeno attraverso i tessuti. Per quanto riguarda la respirazione polmonare o a pressione positiva, l’aria è fatta entrare nella cavità boccale e successivamente spinta, mediante innalzamento del palato, nei polmoni. Una volta effettuato lo scambio polmonare, l’anfibio riapre la bocca facendo "sgonfiare" i polmoni e facendo fuoriuscire l’anidride carbonica.

La respirazione a pressione negativa è presente nella maggior parte degli organismi vertebrati come rettili e mammiferi. Essa assicura il rifornimento di aria ricca di O 2 agli alveoli polmonari e l’emissione all’esterno dell’aria ricca di CO 2 mediante l’aumento di volume della gabbia toracica che causa una riduzione della pressione all’interno dei polmoni e l’ingresso di aria per gradiente di pressione.

È un meccanismo respiratorio proprio degli uccelli. La doppia inspirazione è un processo respiratorio che prevede due cicli respiratori. Gli uccelli posseggono un apparato respiratorio formato da una laringe, sacche aeree posteriori, polmoni, sacche aeree anteriori e nuovamente laringe. Il primo ciclo inspiratorio spinge l’aria dalla laringe alle sacche aeree posteriori e successivamente nella parte bassa dei polmoni, dove avvengono i primi scambi gassosi. Il secondo ciclo inspiratorio porta l’aria dalla parte bassa dei polmoni, dove si completano gli scambi gassosi, alla parte alta dei polmoni ed infine alle sacche aeree anteriori. Dalle sacche aeree anteriori l’aria viene infine eliminata all’esterno tramite la laringe, completando il secondo ciclo respiratorio.

• Uno stimolo nervoso sempre presente parte dai centri respiratori situati nel tronco encefalico (bulbo e ponte) che, attraverso vie nervose motorie, induce la contrazione dei muscoli inspiratori (diaframma, scaleni, intercostali esterni), che determinano l’aumento di volume della gabbia toracica e, di conseguenza, una pressione negativa intratoracica;