La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Copyright © 2006 Zanichelli editore Capitolo 17 La respirazione e gli scambi gassosi 0.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Copyright © 2006 Zanichelli editore Capitolo 17 La respirazione e gli scambi gassosi 0."— Transcript della presentazione:

1 Copyright © 2006 Zanichelli editore Capitolo 17 La respirazione e gli scambi gassosi 0

2 Copyright © 2006 Zanichelli editore 17.1 Gli animali scambiano O 2 e CO 2 attraverso superfici corporee umide Negli animali, lO 2 (ossigeno) diffonde allinterno del corpo e il CO 2 (diossido di carbonio o anidride carbonica) viene liberato nellambiente circostante attraverso una superficie respiratoria. La superficie respiratoria è costituita da cellule vive le cui membrane cellulari devono essere bagnate per poter svolgere la loro funzione. 0 I meccanismi alla base degli scambi gassosi

3 Copyright © 2006 Zanichelli editore 0 Figura 17.1A Piano della sezione Sezione trasversale della superficie respiratoria (la pelle che ricopre il corpo) Capillari CO 2 O2O2 In alcuni animali, come per esempio il lombrico, gli scambi gassosi avvengono a livello di tutta la superficie del corpo.

4 Copyright © 2006 Zanichelli editore 0 Superficie corporea Superficie respiratoria (branchia) Capillari CO 2 O2O2 Superficie corporea Superficie respiratoria (trachee) Cellule del corpo (le trachee non sono a contatto cono i capillari) O2O2 CO 2 Superficie corporea Superficie respiratoria (allinterno del polmone) Capillari CO 2 O2O2 O2O2 Figura 17.1B Figura 17.1C Figura 17.1D Nella maggior parte degli animali alcune parti del corpo si sono trasformate (specializzate) in superfici respiratorie.

5 Copyright © 2006 Zanichelli editore 17.2 Le trachee degli insetti garantiscono uno scambio gassoso diretto tra laria e le cellule del corpo Negli animali terrestri gli scambi gassosi avvengono attraverso laria che viene respirata. Ciò comporta due grossi vantaggi: –laria ha una concentrazione di O 2 molto elevata –è molto leggera e facile da spostare. 0

6 Copyright © 2006 Zanichelli editore 0 Sacche aeree Trachee Stigma LM 250 Cellula del corpo Tracheola Sacca aerea Trachea Rivestimento esterno del corpo CO 2 O2O2 Figura 17.2 Gli insetti hanno un vasto sistema di tubi interni chiamati trachee con molteplici ramificazioni più strette, dette tracheole, che trasportano lO 2 direttamente alle cellule del corpo.

7 Copyright © 2006 Zanichelli editore 17.3 Negli animali vertebrati lo scambio dei gas avviene in tre fasi Le tre fasi dello scambio gassoso: 1 Respirazione O2O2 CO 2 Polmone Sistema circolatorio 2 Trasporto di gas tramite il sistema circolatorio 3 Scambi gassosi tra sangue e tessuti Capillari Cellula CO 2 O2O2 Mitocondri Figura 17.3

8 Copyright © 2006 Zanichelli editore Lo scambio di gas fornisce O 2 per la respirazione cellulare e rimuove il suo principale prodotto di rifiuto, il CO 2. Grazie allO 2, tutte le cellule del corpo possono ottenere energia dalle molecole degli alimenti che lorganismo ha digerito e assorbito. 0

9 Copyright © 2006 Zanichelli editore 17.4 Le branchie sono organi specializzati per gli scambi gassosi nellambiente acquatico Le branchie sono estensioni, o ripiegamenti esterni, della superficie corporea che assorbono lO 2 disciolto nellacqua. Larea della superficie respiratoria delle branchie dei pesci è molto più estesa rispetto al resto della superficie del corpo. 0

10 Copyright © 2006 Zanichelli editore 0 Arco branchiale Direzione del flusso dellacqua Arco branchiale Vasi sanguigni Filamenti branchiali Sangue ricco di ossigeno Sangue povero di ossigeno Lamella 15% 40% 70% 100% 60% 80% 30% 5% % di O 2 nellacqua che fluisce sopra le lamelle % di O 2 nel sangue che fluisce attraverso i capillari allinterno delle lamelle Scambio controcorrente Figura 17.4 In un pesce lo scambio dei gas è intensificato dalla ventilazione e dallo scambio controcorrente tra sangue e acqua che fluiscono luno in senso opposto allaltra.

11 Copyright © 2006 Zanichelli editore 17.5 Nei vertebrati terrestri si evolvono polmoni sempre più complessi ed efficienti I rettili, gli uccelli, i mammiferi e molti anfibi utilizzano i polmoni per effettuare gli scambi gassosi. I polmoni occupano una zona limitata del corpo dellanimale e sono collegati a un sistema circolatorio che trasporta i gas al resto del corpo. Le dimensioni e la complessità dei polmoni sono correlate alla velocità del metabolismo dellanimale (quindi al suo fabbisogno di ossigeno).

12 Copyright © 2006 Zanichelli editore 17.6 Il sistema respiratorio umano è costituito dalle vie respiratorie e dai polmoni Nel sistema respiratorio umano laria è inalata attraverso le narici, passa attraverso la faringe e la laringe nella trachea, nei bronchi e nei bronchioli. 0 (Cuore) Diaframma Bronchiolo Bronco Polmone destro Trachea Laringe (Esofago) Faringe Cavità nasale Polmone sinistro Figura 17.6A Il sistema respiratorio umano

13 Copyright © 2006 Zanichelli editore I bronchioli terminano in sacche aeree, dette alveoli, riunite in grappoli. Ogni alveolo è costituito da un sottile strato di cellule epiteliali attraverso cui avvengono gli scambi gassosi. 0 Colonizzato SEM 6200 Sangue ricco di ossigeno Bronchiolo Sangue povero di ossigeno Alveoli Capillari sanguigni Figura 17.6B, C

14 Copyright © 2006 Zanichelli editore 17.7 Come avviene la ventilazione polmonare La respirazione polmonare è lalternarsi di inspirazioni ed espirazioni. Grazie alla ventilazione dei nostri polmoni, sulla superficie di scambio dei gas respiratori viene mantenuta alta la concentrazione di O 2 e bassa la concentrazione di CO 2. 0

15 Copyright © 2006 Zanichelli editore 0 La cassa toracica si espande quando i muscoli intercostali si contraggono Aria inspirata La cassa toracica si contrae quando i muscoli intercostali si rilassano Aria espirata Polmone Diaframma Il diaframma si rilassa (si alza)Il diaframma si contrae (si abbassa) Inspirazione Espirazione Figura 17.7A Respirazione a pressione negativa: la contrazione dei muscoli intercostali e del diaframma fa aumentare il volume della cavità toracica e riduce la pressione dellaria negli alveoli.

16 Copyright © 2006 Zanichelli editore Il massimo volume di aria che possiamo inspirare ed espirare è chiamato capacità vitale. I polmoni contengono più aria rispetto alla capacità vitale: nei polmoni rimane sempre un volume residuo di aria che impedisce agli alveoli di collassare. 0

17 Copyright © 2006 Zanichelli editore 0 Aria Sacche aeree anteriori Sacche aeree posteriori Trachea Polmoni Tubi dove passa laria 1 mm Espirazione: Sacche aeree vuote; polmoni pieni daria Inspirazione: sacche aeree piene daria Figura 17.7B Nel sistema respiratorio degli uccelli laria scorre in una sola direzione.

18 Copyright © 2006 Zanichelli editore 17.8 Il controllo della respirazione è involontario I centri di controllo della respirazione, situati nellencefalo, regolano il ritmo respiratorio in base alle esigenze dellorganismo e monitorando la concentrazione di CO 2 nel sangue. 0 Cervello Liquido cerebrospinale Ponte Midollo allungato Segnali nervosi che inducono la contrazione dei muscoli Centri di controllo della respirazione stimolati da: Aumento di CO 2 = diminuzione del pH nel sangue Segnale nervoso che rileva i livelli di CO 2 e O 2 Sensore per CO 2 e O 2 nellaorta Diaframma Muscoli intercostali Figura 17.8

19 Copyright © 2006 Zanichelli editore Il principale segnale che indica un aumento della concentrazione di CO 2 nel sangue è rappresentato da lievi cambiamenti nel pH del sangue e del liquido che bagna lencefalo. Quando nel sangue aumenta la concentrazione di CO 2, il pH diminuisce e aumentano il numero e la profondità degli atti respiratori. 0

20 Copyright © 2006 Zanichelli editore 17.9 Gli scambi gassosi tra sangue e tessuti seguono un gradiente di pressione Una parte del cuore pompa sangue povero di ossigeno ai polmoni dove lega O 2 e libera CO 2. Una parte del cuore pompa il sangue ricco di ossigeno alle cellule del corpo dove libera O 2 e lega CO 2. 0

21 Copyright © 2006 Zanichelli editore 0 Aria espirataAria inspirata Spazi alveolari Cellule epiteliali degli alveoli CO 2 O2O2 O2O2 Sangue povero di CO 2 e ricco di O 2 Sangue ricco di O 2 e povero di CO 2 Cuore Capillari tessutali CO 2 O2O2 Liquido interstiziale CO 2 O2O2 Cellule tessutali di tutto il corpo Capillari alveolari del polmone Figura 17.9 Scambio e trasporto dei gas nel corpo:

22 Copyright © 2006 Zanichelli editore Lo scambio dei gas tra i capillari e le cellule circostanti avviene per diffusione, secondo un gradiente di pressione. Ciascuno dei gas presenti in una miscela è responsabile di una parte, detta pressione parziale, della pressione totale della miscela. Un gas diffonde da una regione con pressione parziale maggiore a una con pressione parziale minore. 0

23 Copyright © 2006 Zanichelli editore Lemoglobina contribuisce al trasporto di O 2 e CO 2 e a regolare il pH del sangue Lemoglobina trasporta lossigeno (legandolo o rilasciandolo, a seconda della situazione), contribuisce al trasporto del diossido di carbonio nel sangue e regola il pH ematico, impedendone bruschi cambiamenti. 0 Atomo di ferro Gruppo eme Ossigeno prelevato nei polmoni Ossigeno liberato nei tessuti Catena polipeptidica Figura 17.10

24 Copyright © 2006 Zanichelli editore La maggior parte del CO 2 nel sangue è trasportato nel plasma come ione bicarbonato. Il CO 2 reagisce con lacqua formando acido carbonico (H 2 CO 3 ). Le molecole di H 2 CO 3 si dissociano in ioni idrogeno e ioni bicarbonato. 0 CO 2 + H2OH2OH 2 CO 3 H+H+ + HCO 3 – diossido di carbonio acquaacido carbonico ione idrogeno ione bicarbonato

25 Copyright © 2006 Zanichelli editore COLLEGAMENTI Gli scambi gassosi nel feto avvengono attraverso la circolazione materna Un feto umano scambia gas con il sangue materno attraverso la placenta. 0 Placenta, contenente vasi sanguigni materni e capillari del feto Cordone ombelicale, contenente vasi sanguigni del feto Liquido amniotico Utero Figura 17.11

26 Copyright © 2006 Zanichelli editore La molecola che trasporta lossigeno dal sangue materno al feto prende il nome di emoglobina fetale. Alla nascita, laumento di CO 2 nel sangue del bambino causa una drastica caduta del pH che stimola i centri di controllo della respirazione. 0

27 Copyright © 2006 Zanichelli editore COLLEGAMENTI Alcune patologie del sistema respiratorio Le infezioni acute delle vie respiratorie sono patologie molto frequenti. Si tratta di malattie virali o batteriche, ad andamento stagionale. Le affezioni croniche del sistema respiratorio sono legate soprattutto a fattori irritanti: fumo di sigaretta, inquinamento atmosferico. 0

28 Copyright © 2006 Zanichelli editore 0 Polmone Cuore Figura – Polmoni sani (sinistra) e polmoni colpiti da cancro (destra). Il fumo irrita le cellule che rivestono i bronchi, inibisce i movimenti delle ciglia e distrugge i macrofagi (speciali globuli bianchi che inglobano particelle e microrganismi).


Scaricare ppt "Copyright © 2006 Zanichelli editore Capitolo 17 La respirazione e gli scambi gassosi 0."

Presentazioni simili


Annunci Google