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Respirazione polmonare: definizione e fasi
La respirazione polmonare è il processo mediante il quale l'organismo interagisce con l'ambiente esterno catturando l'ossigeno e rilasciando l'anidride carbonica.
Il movimento in entrata dell'ossigeno e in uscita dell'anidride carbonica è definito flusso di massa.
Il flusso di massa è il movimento complessivo e contemporaneo di un gruppo di molecole in una determinata direzione.
Inoltre, lo spostamento di ossigeno e anidride carbonica avviene grazie al fenomeno della diffusione.
La diffusione è lo spostamento delle molecole da una zona in cui sono molto concentrate (zona di alta pressione) a una regione in cui sono poco concentrate (zona di bassa pressione).
La diffusione è un fenomeno che avviene spontaneamente, poiché non richiede l'utilizzo di energia né l'intervento di altre molecole.
Attenzione a non confondere la respirazione polmonare con la respirazione cellulare. La seconda si riferisce al processo mediante il quale le cellule utilizzano ossigeno per produrre l'energia necessaria a svolgere le loro funzioni.
Esaminiamo ora le fasi della respirazione. Come vedremo, il diaframma è fondamentale per la respirazione. Si tratta di un piccolo muscolo che separa la cavità toracica, che contiene cuore, polmoni ed esofago, dalla cavità addominale, che contiene stomaco, fegato e intestino.
Inspirazione
L'inspirazione è quella fase della respirazione polmonare durante la quale il diaframma si contrae e si abbassa, dilatando il torace e permettendo all'ossigeno di entrare nei polmoni.
Come abbiamo visto, l'aria si sposta per diffusione da zone di maggiore concentrazione a zone di minore concentrazione. La dilatazione del torace permette quindi di diminuire la pressione interna e serve a innescare il fenomeno di diffusione delle molecole d'aria, cariche di ossigeno, che entrano così nell'organismo.
Durante l'inspirazione, la pressione interna (pressione alveolare) è minore rispetto alla pressione esterna (pressione atmosferica).
Figura 1. Inspirazione.
Espirazione
L'espirazione è quella fase della respirazione polmonare durante la quale il diaframma si rilassa e si solleva, restringendo il torace e spingendo l'aria contenente anidride carbonica fuori dai polmoni.
L'espirazione è il processo inverso rispetto all'inspirazione. La contrazione del torace permette di aumentare la pressione dell'aria all'interno dei polmoni e dunque serve a innescare il fenomeno di diffusione delle molecole d'aria, cariche di anidride carbonica, che escono così dall'organismo.
Durante l'espirazione, la pressione interna (pressione alveolare) è maggiore rispetto alla pressione esterna (pressione atmosferica).
Controllo della respirazione
La respirazione polmonare è gestita perlopiù involontariamente dai neuroni dei centri respiratori, collocati nel sistema nervoso centrale. Tuttavia, a differenza di quando accade per esempio con il battito cardiaco, possiamo anche controllare volontariamente la respirazione contraendo o rilassando il diaframma. I neuroni respiratori agiscono autonomamente, ma dipendono anche dai segnali provenienti da vari recettori presenti in diverse parti del corpo, tra cui le arterie carotidi. I recettori si attivano a bassi livelli di ossigeno o ad alti livelli di anidride carbonica nel sangue.
Anatomia e fisiologia dell'apparato respiratorio
L'apparato respiratorio è l'insieme di organi e tessuti responsabili della respirazione polmonare, cioè dell'immissione di ossigeno nell'organismo e dell'espulsione di anidride carbonica.
L'apparato respiratorio è formato dalle vie respiratorie (bocca, naso, faringe, laringe e trachea) e dai polmoni (bronchi, bronchioli e alveoli).
Figura 2. Schema dell'apparato respiratorio.
Vie respiratorie: bocca, naso, faringe, laringe e trachea
L'aria in entrata passa per la bocca e/o le cavità nasali, in cui i peli e il muco trattengono le impurità, e arriva alla faringe. Dato che la faringe è collegata sia con l'esofago del sistema digerente, sia con la laringe dell'apparato respiratorio, è fondamentale la presenza di una cartilagine, l'epiglottide, che regola il crocevia. L'epiglottide si chiude al passaggio del cibo, coprendo il canale che va nei polmoni, mentre rimane aperta durante la respirazione. Una volta superata l'epiglottide, l'aria giunge nella laringe e infine nella trachea.
La parte intermedia della laringe è chiamata glottide ed è molto importante perché qui troviamo le corde vocali, ovvero lamine di tessuto elastico. Il passaggio dell'aria provoca la vibrazione di queste lamine con conseguente produzione di suono.
Il pomo d'Adamo non è altro che una parte sporgente della laringe ricoperta da tessuto adiposo il cui spessore varia da persona a persona. Dato che questo parte del corpo è visibile soprattutto nei maschi, in tempi antichi si credeva fosse un pezzo della mela proibita rimasta in gola ad Adamo poco prima della cacciata dal paradiso.
Polmoni: bronchi, bronchioli e alveoli
La trachea si dirama in due bronchi, canali che conducono ognuno a un polmone. Sia la trachea, sia i bronchi sono rivestiti da anelli cartilaginei che mantengono la loro struttura impedendo ai polmoni di collassare quando la pressione al loro interno diminuisce, ovvero in fase di espirazione. Inoltre, trachea e bronchi sono rivestiti internamente da cellule epiteliali secernenti muco, che intrappola le particelle estranee, e cellule epiteliali dotate di ciglia, per allontanare le particelle estranee dai polmoni facendole risalire verso l'alto. I bronchi si diramano poi in bronchioli, canali sempre più piccoli che terminano in grappoli di alveoli. Proprio a livello degli alveoli avviene l'effettivo scambio di gas con i capillari che li circondano.
Figura 3. Alveoli irrorati da vasi sanguigni.
I polmoni sono ricoperti dalla pleura, un doppio rivestimento contenente un liquido lubrificante e avente funzione di protezione.
Infezioni e patologie dell'apparato respiratorio
Le infezioni dell'apparato respiratorio sono principalmente causate da batteri patogeni che entrano nell'organismo tramite la respirazione. Le principali malattie infiammatorie di questo apparato sono la laringite, la tracheite, la bronchite, la polmonite e la pleurite, che prendono il nome dai rispettivi organi o tessuti colpiti. Gli antibiotici permettono oggigiorno di combattere efficacemente queste malattie.
Il suffisso -ite significa infiammazione e segue il nome dell'organo o del tessuto interessato.
Le patologie dell'apparato respiratorio sono spesso purtroppo non curabili, ma soltanto trattabili. Queste patologie sono in gran parte causate dall'inquinamento atmosferico e dal fumo di sigaretta. Un esempio di patologia che colpisce questo apparato è l'asma, in cui le cellule epiteliali presenti nei polmoni in presenza di allergeni iniziano a secernere quantità eccessive di muco riducendo l'apporto di ossigeno e inducendo nell'individuo un senso di soffocamento.
La fibrosi cistica è invece causata da una mutazione genetica. Anche in questo caso è coinvolto il muco, che è eccessivamente denso e viscoso e porta alla chiusura dei bronchi e, tra gli altri sintomi, a frequenti infezioni respiratorie.
Apparato respiratorio umano - Punti chiave
- L'apparato respiratorio è l'insieme di organi e tessuti responsabili della respirazione polmonare.
- La respirazione polmonare è il processo mediante il quale l'organismo interagisce con l'ambiente esterno catturando l'ossigeno e rilasciando l'anidride carbonica.
- La respirazione polmonare si divide in due fasi: l'inspirazione, durante la quale il torace si dilata, permettendo all'ossigeno di entrare nei polmoni, e l'espirazione, durante la quale il torace si restringe, spingendo l'aria contenente anidride carbonica fuori dai polmoni.
- L'aria in entrata passa per le vie respiratorie, ovvero bocca, naso, faringe, laringe e trachea, dove viene riscaldata e depurata dalle sostanze estranee, e finisce nei polmoni, formati da bronchi, bronchioli e alveoli.
- Lo scambio di sostanze avviene a livello degli alveoli, collocati a stretto contatto con i capillari sanguigni. Gli alveoli cedono per diffusione l'ossigeno al sangue e si caricano di anidride carbonica da espellere.
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Domande frequenti riguardo Apparato respiratorio umano
Come è strutturato l'apparato respiratorio?
L'apparato respiratorio è formato dalle vie respiratorie, che comprendono bocca, cavità nasali, faringe, laringe e trachea, e dai polmoni, che comprendono bronchi, bronchioli e alveoli.
Quali sono le fasi della respirazione?
La respirazione ha due fasi principali: inspirazione ed espirazione. Durante l'inspirazione, il diaframma si contrae e si abbassa, dilatando il torace e permettendo all'ossigeno di entrare nei polmoni. Durante l'espirazione, il diaframma si rilassa e si solleva, restringendo il torace e spingendo l'aria contenente anidride carbonica fuori dai polmoni.
Che cos'è l'apparato respiratorio in breve?
L'apparato respiratorio è l'insieme di organi e tessuti responsabili della respirazione polmonare, cioè dell'immissione di ossigeno nell'organismo e dell'espulsione di anidride carbonica.
Quali sono le funzioni dell'apparato respiratorio?
L'apparato respiratorio permette la respirazione polmonare, ovvero la cattura dell'ossigeno dall'atmosfera e l'espulsione dell'anidride carbonica prodotta dalle cellule dell'organismo.
Quali sono i tre tipi di respirazione?
Ci sono tre tipi di respirazione: la ventilazione polmonare, la respirazione esterna e la respirazione interna. La ventilazione polmonare è lo scambio di gas tra organismo e ambiente esterno ed è costituita da inspirazione ed espirazione. La respirazione esterna avviene nei polmoni e consiste nello scambio di gas tra alveoli, che cedono ossigeno, e capillari, che cedono anidride carbonica. La respirazione interna (o cellulare) si riferisce al processo mediante il quale le cellule utilizzano ossigeno per produrre l'energia necessaria a svolgere le loro funzioni.
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