Unità 4 RESPIRAZIONE L'apparato respiratorio 1 Perché respiriamo?  Dove va l’aria che respiriamo?  Come sono fatti i polmoni?    Il nostro organismo ha incessantemente (O ) per “bruciare” le sostanze nutritive provenienti dagli alimenti, in modo da ricavare l’energia necessaria allo svolgimento delle funzioni vitali. Con altrettanta continuità e rapidità (CO ), prodotta come sostanza di scarto dalle reazioni chimiche che avvengono nelle cellule. Respirare significa proprio questo: rifornire l’organismo di ossigeno atmosferico sempre nuovo ed espellere l’anidride carbonica. bisogno di ossigeno 2 deve liberarsi dell’anidride carbonica 2 RESPIRAZIONE POLMONARE E CELLULARE . Si tratta di un’azione ben visibile, anche se lo scambio tra ossigeno e anidride carbonica che avviene all’interno dei polmoni non è direttamente osservabile. Contemporaneamente alla respirazione polmonare, o esterna, un numero enorme di altri processi di respirazione hanno luogo su scala microscopica in tutte le cellule dell’organismo: in ognuna di esse, infatti,   Il processo attraverso il quale l’aria, ricca di ossigeno, entra dal naso, percorre una serie di cavità e di canali e giunge ai polmoni, seguita da altra aria ricca di anidride carbonica che fa il percorso inverso, è detto respirazione polmonare l’ossigeno portato dal sangue è necessario per trasformare l’energia fornita dagli zuccheri in una forma di energia utilizzabile dalla cellula per compiere le diverse funzioni.     io studio   La ( ) è il processo attraverso cui l’aria, ricca di ossigeno, entra nei polmoni e ne fuoriesce ricca di anidride carbonica. respirazione polmonare breathing L’aria che respiriamo, e che quindi entra nei nostri polmoni, è l’aria atmosferica: è composta non solo da ossigeno, ma anche da azoto, anidride carbonica e altri gas (freccia azzurro chiaro).  Se analizziamo la composizione dell’aria che buttiamo fuori dal nostro corpo, notiamo che la quantità dei gas presenti è variata: l’ossigeno è diminuito, mentre sono aumentati anidride carbonica e vapore acqueo (freccia blu).  L’ossigeno, infatti, è stato trattenuto dal nostro organismo perché serve alle cellule per la respirazione cellulare.   › pagina 69   È questa il “motore” del nostro organismo. , cioè l’insieme di cavità e canali che l’aria, a partire dal naso, deve percorrere per raggiungere i polmoni. Con l’apparato respiratorio cooperano strettamente il sistema scheletrico-muscolare, che permette l’espansione dei polmoni, il sistema circolatorio, che ha il compito di portare l’ossigeno alle cellule e di raccogliere l’anidride carbonica, e il sistema nervoso autonomo, che tiene sotto controllo l’intero processo. respirazione cellulare A occuparsi dell’indispensabile scambio di gas tra il nostro corpo e l’ambiente esterno è l’ , formato dai e dalle apparato respiratorio polmoni vie respiratorie LE VIE RESPIRATORIE E I POLMONI L’aria entra nel naso attraverso le e giunge alle , due canali coperti di peli, irrorati da una fitta rete di capillari sanguigni e rivestiti di muco. Peli e muco filtrano l’aria, trattenendo le impurità; i capillari sanguigni la riscaldano portandola alla temperatura corporea. L’aria che entra dalla bocca, invece, non viene filtrata: è importante quindi inspirare l’aria (ossia farla entrare) dal naso. Depurata, umidificata e riscaldata, l’aria passa dalle cavità nasali alla , un canale che comunica con la bocca e che fa parte anche dell’apparato digerente.  narici cavità nasali (1) faringe Da qui scende nella , un organo mobile a forma di imbuto rovesciato, costituito da cartilagini e legamenti, che serve per la respirazione ma anche alla produzione di suoni (qui si trovano infatti le corde vocali) e alla deglutizione. Dalla laringe l’aria passa nella , un tubo elastico lungo circa 12 cm, tenuto sempre ben aperto da una serie di anelli di cartilagine sovrapposti; questi anelli sono a forma di “C”, aperti posteriormente in modo da permettere all’esofago di dilatarsi per consentire il passaggio del cibo. Nella trachea l’aria viene ulteriormente filtrata dal muco e dalle ciglia del tessuto epiteliale da cui è rivestita internamente. Nella sua parte terminale la trachea si biforca in due rami, i , ciascuno dei quali forma un polmone. laringe (2) trachea bronchi (2) Laringe, trachea e bronchi Gli elementi cartilaginei della laringe sporgono, soprattutto nell’uomo, a formare il cosiddetto pomo d’Adamo.   io studio   La respirazione cellulare ( cellular respiration ) è il processo che avviene nelle cellule, in presenza di ossigeno, tramite il quale l’energia fornita dagli zuccheri assorbiti viene trasformata in energia disponibile per svolgere le funzioni vitali.   L’ ( ), formato dai polmoni e dalle vie respiratorie, provvede alla respirazione, cioè rifornisce l’organismo di ossigeno ed espelle l’anidride carbonica. apparato respiratorio respiratory system (1) L’intreccio di capillari che ricopre le cavità nasali e riscalda l’aria in entrata.   › pagina 70   I bronchi si ramificano a loro volta in canalini sempre più piccoli e sottili fino a formare i , i quali possono avere un diametro di appena 1 mm. I bronchioli hanno una parete sottilissima e terminano in un grappolo di , strutture simili a piccoli palloncini. . L’uomo possiede due polmoni (destro e sinistro), uno per ciascuno dei due bronchi principali in cui si suddivide la trachea. In mezzo ai polmoni si trova il cuore; poiché il cuore è leggermente spostato a sinistra, il polmone sinistro, per fargli spazio, è un po’ più piccolo del destro (è suddiviso in due parti, o lobi, invece che in tre come il destro). bronchioli alveoli L’insieme degli alveoli costituisce il polmone (3) (3) Bronchioli, alveoli e polmoni Trachea, bronchi e bronchioli disegnano una forma che sembra quella di un albero capovolto. Gli alveoli sono riuniti a formare dei grappoli (i singoli alveoli corrispondono agli “acini”); ogni grappolo rappresenta la terminazione di un bronchiolo.     io studio   I ( ) sono gli organi principali dell’apparato respiratorio, all’interno dei quali avvengono gli scambi di gas. polmoni lungs L’epitelio bronchiale è formato da cellule dotate di cilia, che muovendosi tengono “puliti” i bronchi spingendo verso l’esterno batteri e particelle estranee. L’immagine a raggi X del cosiddetto “albero bronchiale” mostra come i due bronchi principali si ramificano per formare i polmoni.   › pagina 71   Essendo costituiti da centinaia di milioni di alveoli – in un polmone umano se ne contano oltre 300 milioni – i polmoni hanno un aspetto spugnoso . Ciascuno di essi è avvolto da una membrana, la , che è formata da due sottili strati (detti foglietti) separati da uno spazio ripieno di un liquido lubrificante , il ; . (4) pleura (5) liquido pleurico la pleura e il liquido pleurico permettono ai polmoni di dilatarsi senza creare attrito con la cassa toracica che li contiene (4) L’aspetto spugnoso dei polmoni, formati da milioni di alveoli (i buchi più piccoli nella foto; la cavità centrale più grossa è un bronco). (5) Le pleure polmonari viste in sezione di fronte e dall’alto.   Uso le domande guida   Che cosa significa respirare? Qual è la differenza tra la respirazione polmonare e quella cellulare? Quali sono le vie respiratorie? Da che cosa sono costituiti i polmoni?     La parola passa... per la laringe!   SCIENZE +   L’importanza delle vie aeree è legata anche al loro ruolo nella , ossia nell’articolazione di suoni e parole. Un ruolo essenziale è svolto dalla laringe, nella cui cavità interna sono situate due lamine, o pieghe, di tessuto elastico, collegate a cartilagini e a muscoli che ne regolano la tensione: sono le , che si separano quando respiriamo , e si avvicinano andando in tensione quando parliamo . I suoni emessi, più o meno intensi a seconda della pressione della corrente d’aria che esce dai polmoni, sono tanto più acuti quanto più le estremità delle corde vocali sono ravvicinate.  fonazione corde vocali (a) (b) Ad articolare i suoni e a trasformarli in parole provvedono poi le posizioni delle , della lingua e del palato, mentre la faringe funziona da “cassa di risonanza”. La lunghezza, lo spessore, il grado di tensione delle corde vocali e la conformazione generale delle vie aeree determinano il , cioè la qualità della voce dei singoli individui. labbra timbro