apparato respiratorio 1 liceo scientifico statale leonardo da vinci di firenze corso sperimentale f...
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APPARATO RESPIRATORIO 1
LICEO SCIENTIFICO STATALE“LEONARDO da VINCI” di FIRENZE
CORSO SPERIMENTALE FDOCENTE Prof. Enrico Campolmi
APPARATO RESPIRATORIO
APPARATO RESPIRATORIO 2
L’apparato respiratorio ha il compito di assicurare gli scambi gassosi tra l’aria ed il nostro organismo
In biologia il termine respirazione ha due significati differenti:
Respirazione “polmonare”: scambi gassosi effettuati dall’apparato respiratorio
I due fenomeni sono in effetti associati, perché i gas respiratori scambiati dall’apparato respiratorio, e veicolati dal sangue, vengono utilizzati e prodotti proprio nella respirazione cellulare
Respirazione “cellulare”: produzione di energia all’interno dei mitocondri delle cellule
C6H12O6 + 6O2→ 6CO2 + 6H2O + ENERGIA
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O2
CO2
Polmone
Sistema circolatorio
2 Trasporto di gas tramite il sistema circolatorio
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Scambi gassosi tra sangue e tessuti
Capillari
Cellula
CO2
O2
Mitocondri
1 Scambi gassosi tra aria e sangue
Nei vertebrati lo scambio dei gas avviene quindi in tre fasi:
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Gli scambi gassosi tra aria e fluidi corporei avvengono attraverso superfici umide
Gli animali terrestri debbono mettere a disposizione degli scambi grandi superfici che debbono rimanere umide senza troppo dispendio di acqua
VIE RESPIRATORIE
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Nelle cavità nasali l’aria viene filtrata, umidificata e riscaldata
L’olfatto controlla la composizione chimica dei gas e dei vapori inalati
Nella faringe le corde vocali sono gli organi della fonazione
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Dopo la faringe e la laringe le vie respiratorie proseguono nella trachea e quindi nei bronchi e nei bronchioli all’interno dei polmoni
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Sangue ricco di ossigeno
Bronchiolo
Sangue povero di ossigeno
AlveoliCapillari sanguigni
I bronchioli terminano in sacche aeree riunite in grappoli, dette alveoli.
Ogni alveolo è costituito da un sottile strato di cellule epiteliali attraverso cui avvengono gli scambi gassosi.
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Le vie respiratorie sono rivestite di muco con funzione protettiva
L’epitelio ciliato alla superficie delle mucose allontana il muco verso l’alto
I danni prodotti dal fumo a carico delle ciglia originano la tosse del fumatore
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Espirazione: la cassa toracica si contrae, la pressione interna aumenta, l’aria viene espirata
L’alternanza di inspirazione ed espirazione consente di ventilare i polmoni
MECCANICA RESPIRATORIA
Legge di Boyle PV=K
Inspirazione: la cassa toracica si espande, la pressione interna cala, l’aria viene inspirata
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SCAMBI GASSOSI
La presenza nei polmoni delle numerosissime cavità alveolari porta la superficie di scambio tra aria e sangue a circa 70 m2
L’enfisema, provocando la fusione di alveoli adiacenti, riduce la superficie respiratoria, rendendo la respirazione meno efficiente
Nei polmoni gli scambi gassosi tra aria e sangue avvengono attraverso la superficie interna umida e vascolarizzata
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L’aria è ricca di O2 (21%) e povera di CO2 (0,03%)
Il sangue venoso, che arriva ai polmoni dai tessuti, è invece ricco di CO2 e povero di O2
Per diffusione semplice quindi l’ossigeno passa dall’aria al sangue, mentre la CO2 passa dal sangue all’aria
Aria nei polmoni
Molto O2
Poca CO2
Sangue nei capillari
Poco O2
Molta CO2
La ventilazione polmonare mantiene sulla superficie respiratoria i gradienti di concentrazione che garantiscono gli scambi gassosi
Nel sangue l’ossigeno si lega all’emoglobina all’interno dei globuli rossi
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L’ossigeno si lega all’emoglobina con una forza direttamente proporzionale alla concentrazione dell’ossigeno stesso
Il monossido di carbonio (CO) si lega invece all’emoglobina in modo permanente, esercitando così la sua azione tossica
La maggior parte della CO2 è trasportata nel plasma sanguigno; solo una piccola percentuale si lega all’emoglobina (ma in un sito differente dall’O2)
CO2+H2O H2CO3 H+ + HCO3–
La concentrazione plasmatica della CO2 influenza il pH del sangue
I tessuti sono ricchi di CO2 e poveri di O2
Il sangue arterioso, che arriva ai tessuti, è invece ricco di O2 e povero di CO2
Tessuti
Poco O2
Molta CO2
Sangue nei capillari
Molto O2
Poca CO2
Per diffusione semplice quindi l’ossigeno passa dal sangue ai tessuti, mentre la CO2 passa dai tessuti al sangue
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Cervello
Ponte
Midollo allungato
Segnali nervosi che inducono la contrazione dei muscoli
Centri di controllo della respirazione
Aumento di CO2
Segnale nervoso che rileva i livelli di CO2 e O2
Sensore per CO2 e O2 nell’aorta
Diaframma
Muscoli intercostali
Il controllo della respirazione è involontario
I centri di controllo della respirazione, situati nell’encefalo, regolano il ritmo respiratorio in base alle esigenze dell’organismo ed alla concentrazione di CO2 nel sangue.
Aria espirata Aria inspirata
Spazi alveolari
CO2 O2
CO 2 O2
Sangue povero di O2 e ricco di CO2
Sangue ricco di O2 e povero di CO2
Cuore
Capillari tessutaliCO
2
O 2
Liquido interstiziale
CO2 O2
Cellule tessutali di tutto il corpo
Capillari alveolari del polmone
Polmoni
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TABAGISMO
Abbiamo già visto che il fumo di tabacco provoca:
Danni all’epitelio ciliato → maggiore frequenza, gravità e durata di infezioni ed altre patologie respiratorie (ad es. tosse e/o bronchite ricorrente e cronica)
Enfisema polmonare → difficoltà respiratorie di entità variabile
Inattivazione dell’emoglobina da parte del CO, → minor efficienza nel trasporto dell’ossigeno, con difficoltà respiratorie ed affaticamento del cuore
A ciò va aggiunto:
Tumore del polmone: circa 35.000 decessi all’anno in Italia, di cui circa il 90% è legato al tabagismo
Tumori in sedi diverse dal polmone: tra cui bocca, faringe, esofago, stomaco e vescica
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Irritazione delle mucose (si somma ai danni all’epitelio ciliati) → maggiore frequenza, gravità e durata di infezioni ed altre patologie respiratorie
Danni all’apparato circolatorio (danni all’endotelio vasale, aumento della pressione, aumento del colesterolo) → maggiore frequenza di malattie cardiovascolari
Il fumo è un miscuglio eterogeneo costituito da circa 5.000 composti solidi, liquidi, vapori e gas che prende il nome di aerosol.
La sostanza responsabile della dipendenza del fumatore è la nicotina
Secondo alcune stime ogni anno in Italia circa 80.000 persone morirebbero in seguito ai danni del fumo di tabacco