Respirazione

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August 15, 2022

La respirazione (nella fisiologia della ventilazione /) è il processo di scambio di gas, in particolare ossigeno e anidride carbonica, tra il corpo e il suo ambiente esterno. La manifestazione di questo processo è il respiro. La respirazione è una cascata di reazioni chimiche nelle cellule chiamate respirazione cellulare, l'uso dell'ossigeno per ossidare le molecole organiche e produrre ATP. La respirazione è un processo tipico degli organismi aerobici. L'ossidazione anaerobica è quindi la fermentazione, meno efficace, la fonte dell'ossigeno è l'ambiente esterno, detto anche mezzo respiratorio. Il mezzo respiratorio può essere l'aria (negli animali terrestri, la maggior parte delle piante e dei funghi) o l'acqua (negli animali acquatici). Il termine respirazione non va confuso con la respirazione cellulare, in cui all'ingresso del glucosio avvengono reazioni biochimiche per ottenere energia.

Apparato respiratorio

Il luogo in cui avviene lo scambio di gas è la cosiddetta superficie respiratoria. Il meccanismo di trasferimento del gas è sempre la diffusione, la cui velocità è direttamente proporzionale alla superficie attraverso la quale avviene lo scambio e indirettamente proporzionale al quadrato della distanza per la quale avviene la diffusione. Nei protozoi e in altri organismi unicellulari, la respirazione avviene su tutta la superficie del corpo (cellule). Anche negli anemoni e nei platelminti non sono stati sviluppati meccanismi di respirazione specializzati e la respirazione avviene su tutta la superficie del corpo (oltre che nei lombrichi). In altri animali multicellulari si sviluppano organi specializzati che di solito hanno un'ampia superficie. I tre organi respiratori più comuni sono i polmoni, le branchie e le vie aeree. Questi organi formano un sistema di organi specifico chiamato sistema respiratorio. Distinguiamo tra diversi sistemi respiratori specializzati in diverse condizioni di vita. Mentre le branchie si trovano principalmente negli organismi acquatici, i polmoni si sono evoluti negli organismi terrestri. Tuttavia, il meccanismo di funzionamento è simile in tutti i sistemi respiratori.

Il processo della respirazione

Durante la respirazione, si verifica la cosiddetta ventilazione, grazie alla quale l'aria fresca è ancora in contatto con la superficie dell'organo respiratorio. In pratica, nei vertebrati terrestri, ciò significa che l'aria nuova entra nei polmoni attraverso l'inspirazione e l'espirazione rimuove l'aria usata. Tuttavia, diversi meccanismi di ventilazione respiratoria si sono sviluppati in diversi gruppi di organismi. L'ossigeno è distribuito in tutto il corpo sia attraverso sistemi a "tubo" (vie aeree degli insetti) o più spesso disciolto nel sangue. Nel sangue sono presenti pigmenti respiratori come l'emocianina (alcuni artropodi, molluschi) o l'emoglobina (vertebrati).

Meccanismo respiratorio nei vertebrati terrestri

Inspirazione ed espirazione

I movimenti respiratori dei vertebrati sono assicurati dai muscoli respiratori e da alcuni altri organi. L'aria fresca può entrare nei polmoni in diversi modi. Ad esempio, le rane respirano sotto pressione positiva. Ciò significa che prima dell'inalazione, abbassano il fondo della cavità orale, aspirano aria nelle narici, comprimono la cavità orale e quindi spingono l'aria nella trachea. Gli esseri umani e altri mammiferi hanno sviluppato una respirazione a pressione negativa. Ciò significa che la pressione intratoracica è negativa per la pressione atmosferica durante l'inspirazione e l'espirazione (può essere positiva durante l'espirazione contro resistenza). I valori specifici nell'uomo sono circa -0,8 kPa quando inalato e -0,33 kPa quando espirato. L'aria viene quindi aspirata nei polmoni di una persona, non spinta. La differenza tra la capacità inspiratoria massima e la capacità espiratoria massima è chiamata capacità vitale.

Muscoli respiratori dei mammiferi

I muscoli respiratori cambiano il volume del torace, dopo di che i polmoni si espandono. Il gas si sposta sempre dal punto di pressione superiore a quello di pressione inferiore, per cui l'aria viene aspirata nei polmoni. Al contrario, durante l'espirazione, il volume dei polmoni diminuisce e l'aria viene espulsa. I muscoli respiratori si dividono in inspiratorio (inspiratorio) ed espiratorio (espirazione)