L'apparato respiratorio

L'apparato respiratorio umano

I polmoni e gli organi che trasportano l'aria compongono l'apparato respiratorio, il quale inizia col naso.

Da qui, attraverso le narici, entra l'aria che riempie la cavità nasale, la quale, oltre ad essere ricoperta dalla mucosa olfattiva per la percezione degli odori, svolge diverse funzioni: filtra l'aria eliminando particelle dannose per l'organismo grazie all'azione dei peli di cui è rivestita, la riscalda per evitare che entri nelle vie respiratorie aria fredda che le potrebbe danneggiare e, infine, la umidifica per favorire lo scambio dei gas per diffusione.

Dopo la cavità nasale, l'aria entra nella faringe (tratto in comune con l'apparato digerente), poi nella laringe (dove si trovano le corde vocali che, vibrando per mezzo dell'aria che esce dalla laringe, generano la voce) e successivamente nella trachea, tubo che si divide in due bronchi, ossia condotti che penetrano nei polmoni (destro e sinistro) dove si diramano in altri piccoli canali (bronchioli), i quali terminano con sacche (alveoli polmonari) dove avviene lo scambio gassoso tra aria e sangue in quanto le loro pareti sono ricoperte da moltissimi capillari sanguigni.

I polmoni sono avvolti da una membrana chiamata pleura.

Ricorda: tutte le vie respiratorie, tranne i bronchioli, sono rivestite di cellule ciliate, le quali prima trattengono polvere e sostanze nocive presenti nell'aria grazie al muco che le riveste, e poi allontanano queste impurità con l'azione delle ciglia che muovono il muco verso la faringe.

A: 1. Cavità nasale; 2. Faringe; 3.Epiglottide; 4. Laringe;
B: 5. Trachea; 6.Bronco primario; 7.Bronchiolo; 8.Alveoli
C: 9.Coste; 10.Pleura; 11.Lobo superiore; 12. Lobo medio; 13. Lobo inferiore; 14. Tacca cardiaca; 15.Diaframma

La respirazione

La respirazione è l'insieme dei processi che hanno come risultato lo scambio di gas, ossigeno ($$O_2$$) e anidride carbonica ($$CO_2$$), tra l'organismo e l'ambiente e che svolge la funzione di produrre energia attraverso reazioni che avvengono nelle cellule, conosciute complessivamente come respirazione cellulare:  

$$glucosio+O_2\rightarrow CO_2+H_2O+energia$$

I mitocondri, organuli cellulari designati alla respirazione, utilizzano come fonte energetica per svolgere le reazioni i nutrienti assunti mediante l'alimentazione.

Negli umani la respirazione si svolge in più fasi:

1. l'aria, e l'ossigeno contenuto in essa, entra dalla bocca o dal naso e passa ai polmoni attraverso la trachea;
   
2. nei polmoni l'ossigeno entra nelle pareti polmonari e nei capillari sanguigni, quindi passa dall'aria al sangue. Questi passaggi avvengono per diffusione, cioè quel processo in cui molecole gassose immerse in un liquido si spostano da zone a concentrazione maggiore di gas ad altre con concentrazione minore;
3. trasporto dell'ossigeno alle varie cellule del corpo mediante il sangue;
4. l'ossigeno entra nelle cellule e, più specificatamente, nei mitocondri, dove avviene la respirazione cellulare;
5. l'anidride carbonica prodotta dalla respirazione cellulare segue il percorso inverso dell'ossigeno e passa ai polmoni mediante il sangue;
6. l'anidride carbonica viene eliminata dal corpo verso l'ambiente.

Ricorda: la respirazione deve avvenire di continuo perché permette l'ingresso di ossigeno utile alla produzione dell'energia necessaria alle cellule per compiere funzioni vitali.

La diffusione

Il passaggio di $$O_2$$ dall'aria al sangue per diffusione avviene perché la prima ne contiene, inizialmente, più della seconda; quindi l'ossigeno passa dalla zona più concentrata a quella meno concentrata.

La stessa cosa avviene successivamente sia quando l'ossigeno passa dal sangue ai globuli rossi (cellule del sangue che si occupano del suo trasporto) sia nel momento in cui dai globuli rossi passa alle cellule.

Infine, lo stesso meccanismo, seppur inverso, viene seguito dalla $$CO_2$$.​

Ricorda: l'ossigeno, essendo poco solubile in acqua, viene trasportato dall'emoglobina, una proteina che si trova nei globuli rossi. Invece, l'anidride carbonica è solubile in acqua quindi si trova per la maggior parte disciolta in essa.

La ventilazione polmonare

Per ventilazione (o respirazione) polmonare si intende quel meccanismo che consente l'ingresso e l'uscita dell'aria dall'apparato respiratorio e che è fondamentale in quanto permette che nei polmoni entri aria sempre nuova e ricca di ossigeno.

In questo processo risultano fondamentali le contrazioni e le espansioni della cassa toracica (dove sono contenuti i polmoni) permesse da due muscoli: il diaframma, che separa cassa toracica e cavità addominale, e i muscoli intercostali che si trovano tra le costole.

In particolare la ventilazione polmonare comprende due fasi:

1. inspirazione: è la fase in cui l'aria entra con l'allargamento della cassa toracica dopo la contrazione dei muscoli intercostali e l'abbassamento del diaframma. In questo modo aumenta il volume dei polmoni e la conseguente riduzione di pressione esercitata dall'aria sulla parete polmonare permette il risucchio dell'aria verso l'interno;
   
2. espirazione: è la fase in cui l''aria esce per mezzo del restringimento della cassa toracica dopo il rilassamento dei muscoli intercostali e l'innalzamento del diaframma. Diminuisce il volume dei polmoni e il conseguente aumento di pressione esercitata dall'aria sulla parete polmonare permette la fuoriuscita dell'aria.

La capacità polmonare

La capacità polmonare è la quantità d'aria che i polmoni possono contenere, dipende dalla fisicità di un individuo e negli adulti può arrivare anche a $$6$$ litri; tuttavia i polmoni non arrivano mai a piena capacità così come non si svuotano mai completamente (un paio di litri restano sempre all'interno per evitare che svuotandosi avvenga una compressione).

Durante il riposo, il volume d'aria scambiato con l'ambiente esterno è di circa $$\text{0,5}$$ litri, mentre arriva a $$3-4$$ litri nei momenti di sforzo.