Práctica 1. Funcionamiento del aparato respiratorio humano

Universidad Nacional Autónoma de México

Colegio de ciencias y humanidades

Plantel Sur

Profesor: Dra. Ma. Eugenia Tovar Martínez

Autores:

·       Gutiérrez Villeda Guadalupe

·       Guzmán Favila Gabriela

·       Hernández Ramírez Tania Karina

·       Leyte Flores Andrea

·       Ugalde Santos Erandi

Título: FUNCIONAMIENTO DEL APARATO RESPIRATORIO HUMANO

Grupo: 623

Preguntas generadoras

1.    ¿Cuál es la función principal del aparato respiratorio humano?

El aparato respiratorio o sistema respiratorio se encarga de introducir y conducir el oxígeno (O2)  al interior de los pulmones, transferirlo a la sangre y expulsar la sustancia de desecho que es el dióxido de carbono (CO2).

El aparato respiratorio generalmente incluye tubos, como los bronquios, las fosas nasales usadas para cargar aire en los pulmones, donde ocurre el intercambio gaseoso. El diafragma, como todo músculo, puede contraerse y relajarse. En la inhalación, el diafragma se contrae y se allana, y la cavidad torácica se amplía. Esta contracción crea un vacío que succiona el aire hacia los pulmones. En la exhalación, el diafragma se relaja y el aire es expulsado de los pulmones.

2.     ¿Qué relación hay entre la frecuencia respiratoria y el ritmo cardiaco?

La frecuencia respiratoria se define como el número de respiraciones que efectúa un ser vivo por unidad de tiempo, mientras que el ritmo cardíaco es el movimiento del corazón causado por el bombeo constante de sangre, este puede verse afectado por factores como la actividad física o el sedentarismo. El ritmo respiratorio y el ritmo cardíaco están ligados estrechamente, la perturbación de uno altera la función del otro. Así que si podemos controlar nuestra respiración podemos controlar nuestro ritmo cardíaco.

Si aumenta el ritmo cardíaco por la demanda de oxígeno la frecuencia respiratoria también lo hace ya que se necesita más energía que se pueda transportar a todas las células del cuerpo

3.    ¿Qué relación existe entre el aparato respiratorio pulmonar del ser humano y la respiración de las células?

El aparato respiratorio pulmonar es un mecanismo respiratorio por medio del cual se obtiene oxigeno del medio externo y lo transporta a sus células para sus reacciones oxidativas

 El aparato respiratorio es el sistema de nuestro cuerpo que lleva el aire (oxígeno) que respiramos hacia nuestro interior para hacer posible el crecimiento y la actividad. El aire pasa desde la boca y la nariz hasta los pulmones a través de las vías respiratorias (faringe, laringe, tráquea, bronquios, tubos bronquiales, bronquiolos y finalmente los alvéolos) las cuales se van haciendo cada vez más pequeñas al llegar al pulmón.

Las células para llevar a cabo su respiración toman el oxígeno que les lleva la sangre y lo utilizan para quemar los alimentos que han absorbido, allí producen la energía que el cuerpo necesita.

4.     ¿De dónde proviene el CO2 que se produce durante la respiración?

El dióxido de carbono se produce en las células y proviene de la degradación o desdoblamiento de las moléculas de glucosa.

Hipótesis

¿Cómo funciona el aparato respiratorio humano?

Creemos que el ritmo de la respiración y el ritmo cardíaca están vinculados, ya que el aparato respiratorio recoge el oxígeno, el que manda al circulatorio para que este los distribuya al cuerpo. Por lo tanto, mediante el aumento de la actividad física, e ritmo cardíaco y de la respiración se hará más rápido. También aumentara el CO" desechado.

Objetivos

·         Comprobar la relación que existe entre el aparato respiratorio y circulatorio a través del registro de cambios en la frecuencia respiratoria y el ritmo cardíaco ocasionado por la exposición a una actividad física (ejercicio). 

·         Utilizar el sensor de gas CO₂ para determinar los cambios en la concentración de CO₂ debidos a la respiración de un ser humano.

·         Relacionar el mecanismo respiratorio pulmonar del ser humano con la respiración a nivel celular.

·         Reconocer que el dióxido de carbono desechado durante la exhalación es resultado de la respiración individual de las células.

Introducción

Normalmente con el término respiración se define el intercambio de gases entre el medio ambiente externo y el medio interno. Sin embargo, bajo esta definición tan simple se incluye no solamente el movimiento de aire entre el interior y exterior de los pulmones, sino también el paso de los mismos del interior pulmonar a la sangre; el transporte mediante la vía sanguínea hasta las células y su posterior difusión a través de las membranas celulares. Todos estos pasos permiten a las células el consumo de O2 y la liberación de CO2. Desde un punto de vista más limitado, como es el celular, la respiración (o respiración celular) se refiere al metabolismo oxidativo (oxidación de nutrientes) para la generación de energía metabólica; y en este proceso es dónde se consume el oxígeno y se forma anhídrido carbónico.

Para poder realizar todas las funciones descritas se requiere la participación de otros aparatos además del respiratorio. Así el aparato cardiovascular o la sangre son piezas tan importantes e imprescindibles como el propio aparato respiratorio.

Resultados

        Frecuencia respiratoria y ritmo cardíaco.

¿Porque cuando se realiza algún ejercicio físico vigoroso se incrementa el número de inhalaciones y exhalaciones?

Porque las células comienzan a producir más energía del a que normalmente el cuerpo necesita; lo que llevara a que la frecuencia cardíaca aumente y a su vez que la frecuencia respiratoria también tenga una aceleración.  

¿Para qué debemos respirar más  rápido en esta situación?

Porque al llevarse a cabo la respiración estas tomando oxigeno del medio a través del mecanismo respiratorio que será el encargado de llevarlo hasta las células y estas lo tomaran para que junto con algunos compuestos de los alimentos brinden al cuerpo energía la cual requerirá para realizar las actividades que  dicho ejercicio necesite.

¿Qué sucede con la frecuencia cardíaca y respiratoria durante el ejercicio?

Ambas aumentan dependiendo el ejercicio y la cantidad de este que la persona lleve a cabo.

¿Qué pasa con los niveles de oxígeno en tus pulmones durante el ejercicio?

Aumentan

¿Qué relación hay entre el aumento de la frecuencia cardíaca y el aumento de la frecuencia respiratoria durante la actividad física? 

 La frecuencia cardiaca aumenta porque el corazón debe bombear más sangre y distribuirla más rápido, mientras la respiratoria aumenta para captura el oxígeno.

      Conceptos

1.   Inhalación:Aspiración por parte de una persona o animal de un gas, de un vapor o de una sustancia pulverizada, especialmente si se hace por la nariz

2.    Exhalación: es cuando el aire sale de los pulmones o el fenómeno opuesto a la inspiración, durante el cual el aire que se encuentra en los pulmones sale de éstos. Es una fase pasiva de la respiración, porque el tórax se retrae y disminuyen todos sus diámetros, sin intervención de la contracción muscular, volviendo a recobrar el tórax su forma primitiva. Los músculos puestos en juego, al dilatarse el tórax, se relajan en esta fase; Las costillas vuelven a su posición inicial así como el diafragma.

3.    Pulmones: Los pulmones intervienen en la oxigenación de la sangre, participando así en el ciclo respiratorio humano. Están formados por bronquios unidos por tejido conectivo que se bifurcan hasta la altura de los alvéolos, así como por un sistema vascular paralelo.

4.    Alvéolos: El alveolo es la parte final del árbol respiratorio y actúa como unidad primaria de intercambio gaseoso. La barrera gas-sangre entre el espacio alveolar y los capilares pulmonares es extremadamente fina, permitiendo un rápido intercambio gaseoso. Para alcanzar la sangre, el oxígeno debe difundir a través del epitelio alveolar, el fino espacio intersticial, y el endotelio capilar; el CO2 sigue el camino inverso para llegar al alveolo.

Existen dos tipos de células epiteliales alveolares. Las células tipo I que tienen largas extensiones citoplasmáticas que se distribuyen a lo largo de las paredes alveolares y constituyen el fino epitelio alveolar. Las células tipo II son más compactas y son las responsables de producir surfactante, un fosfolípido que cubre los alveolos y sirve para reducir sensiblemente la tensión superficial a diferentes volúmenes contribuyendo a la estabilidad alveolar.

5.    Difusión de gases: consiste en que al poner en contacto dos gases distintos, las partículas que constituyen éstos se mezclan rápidamente, a una velocidad que es mayor cuanto menor sea la masa de las partículas que constituyen los gases y mayor sea la temperatura.

6.    Diafragma: es el principal músculo de la respiración. Es un músculo largo en forma de domo que se contrae de manera rítmica y continua y, la mayoría del tiempo, de manera involuntaria. En la inhalación, el diafragma se contrae y se allana y la cavidad torácica se amplía. Esta contracción crea un vacío que succiona el aire hacia los pulmones. En la exhalación, el diafragma se relaja y retoma su forma de domo y el aire es expulsado de los pulmones.

7.    Glóbulos rojos: son células con forma de una rodaja circular con doble depresión que carecen de núcleo. . La función principal de los glóbulos rojos es el transporte de oxígeno (O2) y de dióxido de carbono (CO2) entre los pulmones y los órganos.

Análisis de resultados

¿Encontraste diferencias en las concentraciones de CO2? ¿A qué crees que de deban?

Sí encontramos diferencias en la concentración de CO_2, ya que cuando los compañeros corrían respiraban cierta cantidad de oxígeno que cuando estaban en reposo, se encargaban de desechar en forma de CO₂

¿Para qué piensas que se hizo el registro del dispositivo “control”?

Creemos que se hizo para observar como los datos de cada compañero eran diferentes o a veces similares y para poder comparar entre el hombre y la mujer.

¿Hubo alguna diferencia entre el registro de la respiración “en reposo” y “después de un ejercicio?

Si hubo diferencia en los registros de la respiración, y esto se debe a que el cuerpo estaba en reposos y la respiración de los compañeros era normal y no necesitaba de una cantidad mayor de oxígeno a como después de que se realizó la actividad físico la respiración se alteró ya que existía una demanda más alta para obtener oxígeno y así poder obtener la energía que el cuerpo necesita.

Replanteamiento de la hipótesis

El ritmo de la respiración y el ritmo cardíaca están vinculados, ya que el aparato respiratorio recoge el oxígeno, el que manda al circulatorio para que este los distribuya a las células de todo el cuerpo y están lo utilicen para producir energía. Por lo tanto, mediante el aumento de la actividad física, e ritmo cardíaco y de la respiración se hará mas rápido, ya que mediante mayor sea el esfuerzo, las células necesitarán producir más energía. También aumentara el CO" desechado.

Conclusiones

Después de la realización de la práctica, podemos concluir, que la respiración es un proceso por el cual se obtiene energía, este proceso se realiza a nivel celular y consiste en la oxidación de los compuestos orgánicos para poder obtener ATP.

El ritmo cardíaco y la frecuencia respiratoria aumentaran al realizar algún ejercicio, ya que existe un mayor esfuerzo y cantidad de aire, oxígeno y CO2. Pero también será diferente dependiendo del ser mujer u hombre porque son diferentes en peso, fuerza, estatura y condición que tengan.

El oxígeno que nosotros los seres humanos necesitamos para tener energía es capturado por los pulmones y transportado por la hemoglobina hasta las células.

Conceptos clave

Ritmo cardiaco

La frecuencia cardiaca es el número de latidos que se producen en un minuto.

El corazón es capaz de contraerse rítmicamente incluso después de ser extraído totalmente del cuerpo, esto se debe a que el corazón posee propiedades de automatismo (capacidad de auto excitarse) y de ritmicidad (regularidad en la frecuencia), las cuales se deben a la actividad del tejido nodal (nodo senoauricular y nodo auricular ventricular). 

Cavidad torácica

La cavidad torácica, presenta tres grandes regiones ocupadas por órganos que pertenecen a varios sistemas corporales; comunica libremente con el cuello, pero está separada del abdomen por el diafragma.

El diafragma presenta tres grandes orificios que permiten el paso de órganos entre las cavidades torácica y abdominal. El más alto de ellos es el orificio de la vena cava inferior situado en el centro tendinoso del diafragma, a la altura de TVIII. A nivel de TX se encuentra el hiato esofágico atravesado por el esófago y los troncos vagales anterior y posterior y a nivel de TXII se encuentra el hiato aórtico atravesado por la aorta descendente y el conducto torácico (conduce linfa). 

 Centro respiratorio

La respiración está controlada por diversas zonas del tronco del encéfalo quese conocen con el nombre de centros respiratorios y que son:

 1.    Los centros bulbares inspiratorios se localizan en la región ventrolateral y constituyen el grupo respiratorio dorsal (GRD). Los centros bulbares espiratorios se denominan grupo respiratorio ventral (GRV). Ambos centros son pares y de localización bilateral, con comunicaciones cruzadas lo que les permite actuar sincrónicamente para obtener movimientos respiratorios simétricos, es decir, si uno se activa el otro se inhibe, y viceversa, coordinando el proceso respiratorio.

2-3.       El centro apnéustico se sitúa en la región inferior de la protuberancia, estimula el grupo respiratorio dorsal o centro inspiratorio bulbar, e induce una inspiración prolongada o apneusis. En condiciones de respiración normal, este centro se encuentra inhibido por el centro neumotáxico situado en la región superior de la protuberancia, que es estimulado por el grupo respiratorio dorsal o centro inspiratorio bulbar.

4.     La corteza cerebral modifica la actividad de los centros bulbares y constituye la actividad voluntaria de la respiración, induciendo la hiperventilación o la hipoventilación. La corteza también coordina la actividad contráctil alternada de los músculos inspiratorios y espiratorios para que actúen coordinadamente. El sistema límbico y el hipotálamo influyen.

Frecuencia respiratoria

La frecuencia respiratoria es el número de ciclos respiratorios (inspiración o toma de aire –espiración o expulsión de aire) que una persona realiza en un minuto.

Se observa:

-        - Frecuencia: número de respiraciones por minuto.

-      - Profundidad: volumen de aire que se inhala o exhala en cada respiración (profunda o hiperpnea – superficial o hipopnea)

-         - Ritmo: regularidad de las inspiraciones y espiraciones (regular o irregular).

·         frecuencia respiratoria normal, en adultos: 12 a 20 respiraciones por minuto. Los recién nacidos y los niños presentan frecuencias respiratorias más elevadas.

• taquipnea: sobre 20 respiraciones por minuto (en adultos).
• bradipnea: menos de 12 respiraciones por minuto (en adultos). 

Ciclo respiratorio

Sensor

Un transductor es un dispositivo que convierte energía de tipo calórica, lumínica, acústica, presión, movimiento, caudal, etc. A otra generalmente eléctrica para poder medirla y eventualmente controlarla en forma relativamente fácil.

Sensor de gas CO₂

Con este sensor, es fácil controlar los niveles de CO₂  que ocurren en la respiración en el rango del organismo humano. Con el aditamento de la sonda se pueden controlar los experimentos con pequeñas plantas y animales.

·         En el nivel bajo, se puede explorar los cambios en la respiración humana según los niveles de CO2 basados en la respiración.

·         En el nivel alto, se ofrece más sensibilidad y un intervalo más amplio para el estudio de la respiración celular.

Cibergrafia

•     Sin firma “Inhalación” (3 de febrero de 2015) recuperado de http://es.thefreedictionary.com/inhalaci%C3%B3n
•      Sin firma “Exalación” (3 de febrero de 2015) recuperado de  http://es.wikipedia.org/wiki/Exhalaci%C3%B3n
•      Sin firma “anatomía del pulmón”  (3 de febrero de 2015) recuperado de  http://www.onmeda.es/anatomia/anatomia_pulmon.html
•      Sin firma “Alveolos”  (3 de febrero de 2015) recuperado de    https://www.uam.es/departamentos/medicina/anesnet/gasbonee/lectures/edu42/encyclopedia/alveoli/alveoli.html
•       Sin firma “Difusión”  (3 de febrero de 2015) recuperado de   http://www.deciencias.net/simulaciones/quimica/materia/difusion.htm
•     Sin firma “diafragma y pulmones”  (3 de febrero de 2015) recuperado de   http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/esp_imagepages/19380.htm
•       Sin firma “glóbulos rojos”  (3 de febrero de 2015) recuperado de   http://www.onmeda.es/valores_analitica/componentes_de_la_sangre-globulos-rojos-%28eritrocitos%29-1228-2.html
•      UNAM y PAPIME. Programa de biología III: ELABORACIÓN DE UN MODELO CONSTRUCTIVISTA DE ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE BASADAS EN IDEAS PREVIAS PARA LA ENSEÑANZA DE LOS CONCEPTOS BÁSICOS DE LAS ASIGNATURA DE BIOLOGÍA III.