El sistema respiratorio: partes, funciones y cómo respiramos

Respiración pulmonar y respiración celular

Es conveniente distinguir dos procesos que suelen confundirse. La respiración celular es el proceso que ocurre en las mitocondrias, mediante el cual las células degradan la glucosa en presencia de oxígeno para obtener energía; como resultado se producen dióxido de carbono y agua.

La respiración pulmonar, en cambio, comprende la ventilación (entrada y salida de aire de los pulmones) y el intercambio de gases entre el aire y la sangre. Su finalidad es proveer a las células el oxígeno que requiere la respiración celular y eliminar el dióxido de carbono que esta genera.

Las vías respiratorias

• Fosas nasales: el aire ingresa por la nariz, donde es filtrado por los pelos y el moco, y se calienta y humedece al contacto con la mucosa, que está muy irrigada. Por esta razón, la respiración nasal resulta más adecuada que la bucal.
• Faringe: es un conducto común a los sistemas respiratorio y digestivo.
• Laringe: es un conducto formado por cartílagos que contiene las cuerdas vocales, cuya vibración al paso del aire produce la voz. Durante la deglución, su entrada se cierra mediante la epiglotis.
• Tráquea: es un tubo de unos 12 centímetros reforzado por anillos de cartílago con forma de C, que impiden que se colapse. Su mucosa posee cilios que, junto con el moco, retienen partículas y las desplazan hacia la faringe.
• Bronquios y bronquiolos: la tráquea se divide en dos bronquios principales, uno para cada pulmón, que se ramifican sucesivamente en conductos de menor calibre hasta formar los bronquiolos. Por su forma, este conjunto se denomina árbol bronquial.
• Alvéolos pulmonares: son pequeños sacos de pared muy delgada ubicados en el extremo de los bronquiolos. Los pulmones de una persona adulta contienen alrededor de 300 millones de alvéolos, que en conjunto ofrecen una superficie de intercambio de unos 70 metros cuadrados.

Los pulmones y el intercambio de gases

Los pulmones son dos órganos esponjosos y elásticos ubicados en la cavidad torácica, protegidos por la caja torácica. Están recubiertos por una doble membrana, la pleura, entre cuyas capas existe un líquido que reduce la fricción durante los movimientos respiratorios. El pulmón derecho tiene tres lóbulos y el izquierdo, dos, ya que deja espacio para el corazón.

El intercambio de gases, denominado hematosis, se produce entre los alvéolos y los capilares sanguíneos que los rodean. Ocurre por difusión: cada gas se desplaza desde donde su concentración es mayor hacia donde es menor. Así, el oxígeno pasa del aire alveolar a la sangre, donde se une a la hemoglobina de los glóbulos rojos, y el dióxido de carbono pasa de la sangre al alvéolo para ser eliminado en la espiración.

La eficiencia de este proceso depende de la gran superficie alveolar, de la escasa distancia que separa el aire de la sangre (menos de una milésima de milímetro) y de la abundante irrigación de los pulmones.

La ventilación pulmonar

Los pulmones carecen de musculatura propia; sus cambios de volumen dependen de la acción del diafragma, un músculo con forma de cúpula que separa el tórax del abdomen, y de los músculos intercostales.

• Inspiración: es un proceso activo. El diafragma se contrae y desciende, y los músculos intercostales elevan las costillas. El volumen de la cavidad torácica aumenta, la presión en el interior de los pulmones disminuye y el aire ingresa.
• Espiración: en reposo es un proceso pasivo. El diafragma y los músculos intercostales se relajan, el volumen del tórax disminuye, la presión pulmonar aumenta y el aire sale.

La regulación de la respiración

La frecuencia respiratoria de una persona adulta en reposo es de entre 12 y 20 ciclos por minuto. Está controlada por centros nerviosos del tronco encefálico, principalmente en el bulbo raquídeo, que detectan la concentración de dióxido de carbono en la sangre: cuando aumenta, como ocurre durante la actividad física, se incrementan la frecuencia y la profundidad de la respiración.

Si bien la respiración es involuntaria, puede modificarse de manera consciente durante un tiempo limitado, por ejemplo, al hablar, cantar o contener el aliento.

Cuidado de la salud respiratoria

• Evitar el consumo de tabaco y la exposición al humo ambiental, principal causa evitable de enfermedades respiratorias crónicas.
• Ventilar los ambientes, en especial durante el invierno, y controlar el funcionamiento de estufas y calefones para prevenir la intoxicación por monóxido de carbono.
• Realizar actividad física regular, que mejora la capacidad pulmonar.
• Cubrirse con el pliegue del codo al toser o estornudar y cumplir con el calendario de vacunación para prevenir enfermedades infecciosas.

Propuestas para el aula

• Construcción de un modelo de pulmón con una botella plástica cortada, un globo en su interior (el pulmón) y una membrana de goma en la base (el diafragma), para analizar la relación entre el volumen del tórax y la entrada de aire. Se sugiere discutir también las limitaciones del modelo.
• Registro de la frecuencia respiratoria en reposo y después de una actividad física, con elaboración de una tabla y un gráfico comparativo.
• Para Secundaria: comprobar la presencia de dióxido de carbono en el aire espirado soplando con un sorbete en agua de cal, que se vuelve turbia.
• Elaboración de un diagrama de flujo con el recorrido del aire desde las fosas nasales hasta los alvéolos.
• Repaso del vocabulario específico mediante un juego de palabras desordenadas o una sopa de letras.