STRUTTURE E ADATTAMENTI Branchie esterne Polmoni Branchie interne Albero repiratorio Gas Exchange - Respiration Trachee Gas Exchange - Respiration

Energia e respirazione Gas Exchange - Respiration Energia e respirazione Fattori che influenzano gli scambi gassosi Fattori fisici Fattori biologici Fattori ambientali Gas Exchange - Respiration Caratteristiche e adattamenti dei sistemi respiratori negli animali

ENERGIA, METABOLISMO E SCAMBI GASSOSI Gas Exchange - Respiration ENERGIA, METABOLISMO E SCAMBI GASSOSI Modi per procurarsi energia: Fermentazione Fotosintesi Respirazione 1 molecola di glucosio Gas Exchange - Respiration anaerobica 2 mol. ATP aerobica 38 mol. ATP

Gas Exchange - Respiration Non può essere trasportato. Ogni cellula deve sintetizzare il suo ATP ATP La maggiore efficienza della respirazione aerobica ha determinato l’evoluzione dei meccanismi di acquisizione e trasporto dell’ossigeno Gas Exchange - Respiration

FATTORI CHE INFLUENZANO GLI SCAMBI GASSOSI Gas Exchange - Respiration FATTORI CHE INFLUENZANO GLI SCAMBI GASSOSI Fattori Fisici O2 e CO2 non possono essere trasportati attivamente nelle cellule: tutti i sistemi respiratori dipendono dalla diffusione Gas Exchange - Respiration Pressione parziale Il passaggio dei gas attraverso le membrane semipermeabili delle cellule può avvenire solo in soluzione acquosa.

Fattori Fisici Gas Exchange - Respiration DIFFUSIONE DEI GAS ATTRAVERSO LE MEMBRANE BIOLOGICHE Area della membrana Differenza tra le pressioni parziali interna ed esterna Spessore della membrana Gas Exchange - Respiration

Fattori Fisici Gas Exchange - Respiration Rendere massimo il tasso di scambio gassoso tra cellule e ambiente Area di diffusione (rapporto superficie/volume) Gradiente di concentrazione / ventilazione tasso di diffusione = area * costante * (concentrazione esterna –concentrazione interna) Gas Exchange - Respiration

Scambio gassoso/termico Scambio in EQUICORRENTE Scambio in CONTROCORRENTE Gas Exchange - Respiration

FATTORI BIOLOGICI Gas Exchange - Respiration 0.06 6.2 22 25 200 497 600 4.000 100.000 100 300 400 500 700 seme Pitone Mitilo radice Uomo Pollo in stato di riposo 4000 100000 Vanessa µlitri/grammo/ora di O2 consumati in piena attività Gas Exchange - Respiration

FATTORI AMBIENTALI Ambiente Terrestre Gas Exchange - Respiration Mantenere l’interfaccia respiratoria umida Regolare la perdita d’acqua nel processo respiratorio Gas Exchange - Respiration

FATTORI AMBIENTALI : temperatura Gas Exchange - Respiration FATTORI AMBIENTALI : temperatura In 1 litro a 15°C Gas Exchange - Respiration acqua (7 ml) aria (210 ml)

Gas Exchange - Respiration Superficie corporea (respirazione cutanea) (Protozoi, Poriferi, Platelminti, Anellidi, Anfibi) Estroflessioni “cutanee” (branchie esterne ed interne) (Pesci, Anfibi, Artropodi) Branchie faringee (fessure branchiali-faringee) (Emicordati, Tunicati, Cefalocordati) Trachee (tubi tracheali), “Tracheobranchie (Artropodi) Gas Exchange - Respiration Polmoni lamellari (a libro) (Artropodi) Polmoni (Vertebrati)

Gas Exchange - Respiration ciglia abfrontali arteria afferente bastoncello di sostegno ciglia laterali ciglia frontali Gas Exchange - Respiration flusso dell'acqua arteria efferente Haliotis (branchie lamellari o ctenidi) (Mollusca, Gastropoda)

Gas Exchange - Respiration

ARTROPODI Gas Exchange - Respiration apparato filtrante valvola Trachea valvola Stigma/ spiracolo Sacco aereo tracheole Gas Exchange - Respiration

RESPIRAZIONE TRACHEALE IN ACQUA tracheobranchie Gas Exchange - Respiration

RESPIRAZIONE TRACHEALE IN ACQUA Larva del coleottero Dineteus Plastron peli idrorepellenti N2 O2 Sifone respiratorio Gas Exchange - Respiration Larva del culicide Culiseta

Polmone lamellare o a “libro” Trachee emolinfa Gas Exchange - Respiration Fessura dello stigma Polmone lamellare o a “libro”

ECHINODERMI ASTEROIDEI

Gas Exchange - Respiration Polmoni acquiferi ECHINODERMI OLOTUROIDEI

Fessure faringee Gas Exchange - Respiration Cefalocordati Tunicati

Branchie PESCI Teleostei Gas Exchange - Respiration Branchie PESCI Teleostei flusso dell'acqua arco branchiale lamelle branchiali Sangue non- ossigenato sangue ossigenato arteria efferente arteria afferente archi branchiali Gas Exchange - Respiration filamenti branchiali flusso dell'acqua

Gas Exchange - Respiration Bocca aperta, opercolo chiuso, cavità opercolare in espansione Bocca chiusa, cavità boccale si contrae, opercolo si apre Gas Exchange - Respiration

ANFIBI RETTILI UCCELLI MAMMIFERI EVOLUZIONE LEGATA A > TAGLIA CORPOREA E TASSO METABOLICO PIU’ ELEVATO

POLMONI =EVAGINAZIONI DAL CANALE DIGERENTE

Gas Exchange - Respiration

Gas Exchange - Respiration Air flow Parabrochus Blood capillaries Air Gas Exchange - Respiration

Contenente ferro, rosa, presente in alcuni invertebrati EMERITRINA: ...Pigmenti Respiratori...molecole proteiche (coniugate contenenti un metallo) capaci di legarsi all’O2 in maniera reversibile… Contenete ferro, rosso, presente in soluzione o in cellule (Ciliati, Elminti, Gasteropodi, Crostacei, Insetti, Oloturie, Vertebrati) EMOGLOBINA: Contenente ferro, rosso, presente nei muscoli di Vertebrati (uccelli migratori, mammiferi e rettili acquatici, anellidi, molluschi) MIOGLOBINA: Contenente ferro, rosa, presente in alcuni invertebrati EMERITRINA: Gas Exchange - Respiration EMOCIANINA Rame e/o zolfo, blu solo quando ossegenato (granchi, aragoste, Cefalopodi, Gasteropodi Polmonati) Ferro, dicromica, rosso in soluzione concentrata, verde in quella diluita (Stelle di mare, Policheti) CLOROCRUORINA

Gas Exchange - Respiration

Gas Exchange - Respiration FINE Gas Exchange - Respiration