Funcion Cardiaca y Sistema Respiratorio

Instituto Nacional Departamento de Biología Coordinación 2º Medio 2009

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GUÍA 1: FUNCIÓN CARDIACA Y SISTEMA RESPIRATORIO Objetivo: Comprender la importancia y el significado del intercambio de gases en animales, y las características de las estructuras especializadas para esta función. Introducción: Los seres vivos están ligados íntimamente a la liberación de energía para desarrollar sus actividades diarias; a su vez, la liberación de energía está ligada a la función respiratoria, que permite a los seres acuáticos y terrestres un continuo y adecuado abastecimiento de O2, gracias al bombeo constante de sangre por parte del corazón. El Oxígeno será utilizado por las células en el proceso de oxidación celular obteniendo, como resultado, energía. Es por esto que, antes que el agua o los alimentos, el oxígeno es lo más importante para la vida. Cuando el abastecimiento de oxígeno se interrumpe la muerte sobreviene rápidamente. Hay dos circuitos principales en el sistema cardiovascular de un vertebrado que respira: el circuito pulmonar y el circuito sistémico. La sangre sale desde el corazón por las arterias grandes, por las que viaja hasta llegar a arterias ramificadas más pequeñas; luego pasa a las arteriolas y, finalmente, a redes de vasos mucho más pequeños, los capilares. Desde los capilares, la sangre pasa nuevamente a venas pequeñas de mayor diámetro las vénulas, luego a venas más grandes y, a través de ellas, retorna al corazón. En el circuito sistémico muchas arterias principales que irrigan diferentes partes del cuerpo se ramifican a partir de la aorta cuando ésta abandona el ventrículo izquierdo. Las primeras dos ramas son las arterias coronarias derecha e izquierda, que llevan sangre oxigenada al propio músculo cardíaco. Otra subdivisión importante de la circulación sistémica irriga el cerebro.


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En el corazón humano, la sangre que retorna de la circulación sistémica a través de las venas cavas superior e inferior entra a la aurícula derecha y pasa al ventrículo derecho, que la impulsa a través de las arterias pulmonares hacia los pulmones, donde se oxigena. La sangre de los pulmones entra a la aurícula izquierda a través de las venas pulmonares, pasa al ventrículo izquierdo y luego es bombeada a través de la aorta a los tejidos del cuerpo. Entre la circulación sistémica se incluyen varios sistemas porta, en los que la sangre fluye a través de dos lechos capilares distintos, conectados "en serie" por venas o por arterias, antes de entrar a las venas que retornan al corazón. Un ejemplo es el sistema porta hepático que permite que los productos de la digestión pueden ser procesados de modo directo por el hígado. Otros sistemas porta desempeñan papeles importantes en el procesamiento químico de la sangre en los riñones y en las funciones de la glándula hipófisis. En el corazón humano, las paredes están constituidas predominantemente por músculo cardíaco, formado por miocitos. La sangre que retorna desde los tejidos corporales constituye el llamado retorno venoso que penetra en la aurícula derecha a través de dos grandes venas, las venas cavas superior e inferior. La sangre que retorna de los pulmones entra en la aurícula izquierda a través de las venas pulmonares. Las aurículas se dilatan cuando reciben la sangre. Luego, ambas aurículas se contraen simultáneamente, haciendo que la sangre penetre en los ventrículos a través de válvulas abiertas. Luego, los ventrículos se contraen simultáneamente, las válvulas que se encuentran entre las aurículas y los ventrículos se cierran por la presión de la sangre en los ventrículos. El ventrículo derecho impulsa la sangre desoxigenada hacia los pulmones mediante las arterias pulmonares; el ventrículo izquierdo impulsa la sangre oxigenada hacia la aorta. Desde la aorta, la sangre se distribuye a los distintos tejidos corporales pero también ingresa, luego de ramificarse, al sistema coronario, que es el circuito vascular que irriga al propio tejido cardíaco. El corazón presenta contracciones rítmicas, el latido cardíaco. En este latido, todos los miocitos responden a los estímulos nerviosos. El estímulo que origina la contracción cardiaca se origina en células especializadas del propio músculo, el marcapasos. El latido de un corazón de mamífero está controlado por una región de tejido muscular de la aurícula derecha el nódulo sinoauricular que impone el ritmo de la frecuencia cardíaca actuando como un marcapasos. Algunos de los nervios que regulan al corazón tienen sus terminaciones en esta región. La excitación se extiende desde el marcapasos a través de las células musculares de la aurícula; así, ambas aurículas se contraen casi simultáneamente. Cuando la excitación alcanza el nódulo auriculoventricular, sus fibras de conducción pasan el estímulo al haz de Hiss, y se contraen casi simultáneamente los ventrículos. Dado que las fibras del nódulo auriculoventricular conducen el estímulo con relativa lentitud, los ventrículos no se contraen hasta haberse completado el latido auricular.Cuando los impulsos del sistema de conducción viajan a través del corazón y producen su contracción, se genera una corriente eléctrica en su superficie. Esta corriente se transmite a los fluidos corporales y, desde allí, parte de ella alcanza la superficie del cuerpo.


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Esta corriente puede ser registrada en un electrocardiograma que permite establecer la capacidad del corazón de iniciar y transmitir los impulsos. En cada latido, el corazón eyecta un determinado volumen de sangre. El volumen total de sangre bombeada por el corazón por minuto se llama gasto cardíaco. El gasto cardíaco se relaciona con el volumen de sangre que el corazón es capaz de movilizar y, por lo tanto, con la cantidad de energía química necesaria para realizar ese trabajo y con el consumo de oxígeno necesario para disponer de esa energía química. Un cambio del gasto cardíaco puede deberse a cambios de la frecuencia del latido, del volumen de eyección o a ambos. Frente a variaciones en las necesidades orgánicas de aporte sanguíneo a los tejidos (por ejemplo, durante el ejercicio), el gasto cardíaco puede modificarse por acción nerviosa, por acción de hormonas o por un control intrínseco del corazón ligado al retorno venoso. La regulación nerviosa es ejercida por el sistema nervioso autónomo fundamentalmente a través de la modificación de la frecuencia de latido. Finalmente, el corazón muestra una notable capacidad para autorregular la cantidad de sangre que eyecta, independientemente de factores nerviosos u hormonales. Las fibras simpáticas estimulan el nódulo sinoauricular, mientras que las fibras parasimpáticas, contenidas en el nervio vago, lo inhiben. Como consecuencia, ante un aumento de la estimulación del sistema nervioso parasimpático, la frecuencia cardiaca disminuye y, ante un aumento de la estimulación del sistema nervioso simpático, la frecuencia cardiaca aumenta. Actividades: A. Rotule el siguiente esquema

B. Responda Qué nombre reciben las cavidades superiores del corazón…………………………............................

Qué nombre reciben las cavidades inferiores del corazón……………………………...........................

Qué válvula se encuentra entre aurícula y ventrículo derecho ………………………...........................

Qué válvula se encuentra entre aurícula y ventrículo izquierdo …………………….........................…

Qué vasos sanguíneos llegan al corazón…………………………………………...........................…

Qué vasos sanguíneos salen de el corazón………………………………….........................………….

Qué vasos sanguíneos ingresan a la aurícula derecha ……………………………......................……

Qué vasos sanguíneos salen del ventrículo derecho…………………………........................…………

Qué vasos sanguíneos ingresan a la aurícula izquierda ……………………….......................……….

Qué vasos sanguíneos salen del ventrículo izquierdo……………………………......................……..


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Organización anatómica del sistema respiratorio: La parte esencial del sistema respiratorio humano son los pulmones, órganos alojados en la cavidad toráxica. Allí se realiza el intercambio entre el aire y la sangre: el O2 difunde desde el aire a la sangre y el dióxido de carbono desde la sangre hacia el aire. Los pulmones se comunican al exterior por las vías respiratorias. El término respiración se refiere a dos procesos diferentes: El que ocurre a nivel del sistema respiratorio, la ventilación pulmonar, que consiste en el proceso mediante el cual ingresa y sale aire de los pulmones para oxigenar la sangre constantemente. La respiración que ocurre dentro de las células, “respiración celular”, que forma parte del metabolismo y que permite liberar la energía contenida en los nutrientes. El sistema respiratorio humano lo forman: Las vías respiratorias: Pulmones : Fosas nasales Alvéolos Faringe Laringe Tráquea Bronquios Bronquíolos Rotula el siguiente esquema identificando los componentes del sistema respiratorio:

MECÁNICA RESPIRATORIA

La entrada y salida de aire de los pulmones forman parte de un sistema mecánico: la inspiración y la espiración. La caja torácica es una cavidad totalmente cerrada por paredes de naturaleza muscular. Para que el aire se mueva en los pulmones debemos modificar el volumen de la caja torácica. Los pulmones están revestidos por las pleuras, una membrana compuesta de dos capas. La capa interna adherida a los pulmones es la visceral, la capa externa tapiza las paredes del tórax es la parietal. Ambas capas dejan una cavidad virtual de presión ligeramente menor en relación con la presión atmosférica, el espacio intrapleural. Entre las dos capas, las pleuras secretan un líquido que lubrica cada movimiento respiratorio. El piso del tórax está formado por el diafragma, tabique muscular – tendinoso que separa la cavidad torácica de la abdominal. Además, la pared torácica incluye, por detrás, vértebras dorsales, por delante, el esternón y ,por los lados, las costillas, dispuestas en un arco y dirigidas oblicuamente de atrás hacia delante y hacia abajo. Los principales músculos son los intercostales, cuyas fibras se insertan en los bordes de las costillas vecinas.


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Completa el siguiente cuadro identificando los sucesos que se llevan a cabo durante la inspiración y la espiración: Acontecimientos Inspiración Acción del diafragma y de los músculos intercostales

Dirección y sentido del aire

Volumen del tórax

Presión intrapulmonar

Presión intrapleural

Volúmenes pulmonares. La cantidad de aire que penetra a los pulmones con cada inspiración, se llama volumen de ventilación pulmonar. El aire inspirado con un esfuerzo inspiratorio máximo que excede al de ventilación pulmonar es el volumen inspiratorio de reserva. El volumen expelido por un esfuerzo espiratorio activo después de la espiración pasiva es el volumen espiratorio de reserva y el aire que queda en los pulmones es el volumen residual. La cantidad de aire inspirado por minuto o volumen respiratorio, normalmente es de 6 litros. No todo el aire circulante llega a los alvéolos donde se produce el intercambio de gases ya que en una parte importante queda llenado el llamado espacio muerto constituido por los conductos aéreos. La capacidad pulmonar de una persona está determinada por los volúmenes de aire que permanecen o transitan por el sistema respiratorio. La capacidad vital, es la suma de los volúmenes de reserva inspiratoria más el volumen de ventilación pulmonar y el volumen de reserva espiratoria aproximadamente 4.800 ml.

Acontecimientos Espiración Acción del diafragma y de los músculos intercostales

Dirección y sentido del aire

Volumen del tórax

Presión intrapulmonar

Presión intrapleural


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El esquema anterior ilustra los volúmenes respiratorios humanos medidos con un espirómetro. El volumen corriente alcanza a 500 ml y corresponde al volumen que se intercambia en cada ciclo respiratorio. La frecuencia respiratoria en reposo alcanza a 13 ciclos por minuto por lo que el volumen respiratorio minuto alcanza a 6.5 litros (frecuencia x volumen corriente) Volumen de ventilación pulmonar = 500 ml. Volumen de espacio muerto = 150 ml. Volumen de reserva inspiratoria = 2.000 ml- Volumen de reserva espiratoria = 1.500 ml. Volumen residual = 1.000 ml. Capacidad vital = 4.800 ml. Completa: 1. Cada ciclo respiratorio está formado por una............................................. y una ............................ 2. Después de una inspiración forzada queda una cierta cantidad de aire en los pulmones y se denomina volumen ................................, tal volumen evita que los pulmones colapsen.

HEMATOSIS ( Intercambio gaseoso)

El real intercambio gaseoso tiene lugar en los alvéolos pulmonares, que están rodeados por capilares. Tanto los capilares como los alvéolos están formados por una sola capa de células, la barrera entre ambos es de 0,3 a 0,1 micrón, aproximadamente, Existe una gran superficie de contacto y una diferencia de presiones lo que permite la difusión rápida del O2 y del CO2.

Durante la ventilación pulmonar, el aire que ingresa a los pulmones tiene una composición diferente del que sale: Componente Aire

inspirado Aire espirado

Motivo de la diferencia

Oxígeno 21% 16%

El oxígeno es absorbido a través de la superficie respiratoria y después es usado en las células para la respiración celular.

Dióxido de Carbono 0,03% 4%

El dióxido de carbono es producido por las células como producto de deshecho de la respiración y es liberado a través de la superficie respiratoria.

Nitrógeno 78% 78% El gas nitrógeno no es usado por las células.

Agua Variable Siempre más alta

La superficie respiratoria debe mantenerse húmeda. Parte de este líquido se elimina o se evapora al espirar el aire.

Temperatura Variable Siempre más alta

El aire es temperado al pasar por las vías respiratorias.


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Presiones parciales de O2 y CO2 en alvéolos y capilares Gases Alvéolo Capilar Oxígeno 100 mmHg 40 mmHg Dióxido de Carbono 40 mmHg 46 mmHg En relación al intercambio gaseoso responde:

Intercambio a nivel de tejido (ej: músculo) Intercambio a nivel de alvéolos 1. Explica brevemente cada uno de los esquemas indicando la salida de O2 y CO2 entre tejido muscular y alveolar. .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 2. Señala que factores facilitan el intercambio de gases ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 3. Mediante que proceso se realiza el intercambio gaseoso ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Transporte de gases

En todos los vertebrados la sangre contiene un pigmento llamado hemoglobina, la cual es un eficiente medio de transporte para el oxígeno; puede combinarse con varias moléculas de oxígeno al mismo tiempo, cuando la presión parcial del oxígeno es alta y se disocia fácilmente de ellas cuando la presión parcial del oxígeno es baja. El transporte del CO2 desde los tejidos a los pulmones es un proceso más complicado, ya que una pequeña cantidad se disuelve en el agua del plasma (8%). Un 25% se combina con la hemoglobina y el 67% restante lo hace en forma de iones bicarbonato.

Hemoglobina + O2

Presión alta de O2 Oxihemoglobina

Hemoglobina + O2 Presión baja de O2 Oxihemoglobina

En los Pulmones

En los tejidos


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Responde: 1. Indica la diferencia entre oxihemoglobina, carbaminohemoglobina y carboxihemoglobina ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 2. ¿Qué es la anhidrasa cabónica, dónde se encuentra y cuál es su función? ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... Curva de saturación de la hemoglobina:

El gráfico ilustra que la máxima presión parcial de oxígeno se alcanza en los alvéolos y que a nivel de los tejidos es de 40 mm de Hg. Por debajo de 60 mm de Hg el oxígeno se desprende rápidamente de la hemoglobina Observa el siguiente grafico y explica como varia la saturación de la hemoglobina a diferentes temperaturas y pH

Respiración celular La vida es un conjunto de reacciones químicas que ocurren en el protoplasma y que, en conjunto, hemos conocido como metabolismo. El grupo de reacciones químicas que producen degradación de moléculas grandes a más chicas, con el objeto de liberar energía, son exergónicas y se llaman catabólicas. El ejemplo más típico es la degradación de la glucosa, llamada “ respiración celular”, el organelo que se preocupa por excelencia de la obtención de energía es la mitocondria.


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La respiración celular obtiene energía en forma de moléculas de ATP y la inmensa mayoría de organismos vivos, (procariontes y eucariontes), las obtienen de la degradación de la glucosa. Existen dos vías para la obtención de la energía: La vía aeróbica: que corresponde a la respiración celular y comprende la degradación escalonada de la glucosa. Ocurre en presencia de O2 y sus productos finales son CO2, H2O y la producción de ATP. Consta de tres etapas: Glicolisis El ciclo de Krebs Cadenas transportadoras de electrones. La vía anaeróbica: Se caracteriza porque la glucosa es degradada en ausencia de O2. Las principales reacciones anaeróbicas son la fermentación alcohólica y la fermentación láctica. La fermentación alcohólica ocurre en ausencia de O2. Por ejemplo, las levaduras pueden crecer en ausencia de O2 o con él. En el caso de la uva, sin O2 el ácido pirúvico será transformado en alcohol etílico con liberación de CO2. Esta es la base de la formación del vino a partir de la uva y también de otras bebidas alcohólicas. La fermentación láctica: Ocurre en varios microorganismos y también en células animales cuando escasea el O2. A partir del ácido pirúvico producto de la degradación de la glucosa (glicolisis) se forma el ácido láctico. El ejemplo más común es el del músculo , el cual, cuando es exigido excesivamente y no puede oxigenarse bién porque está muy contraído y los vasos sanguíneos se han colapsado , forma ácido láctico Este ácido es el causante del dolor posterior a un ejercicio fuerte y prolongado. Con la oxigenación posterior el ácido láctico se transforma en ácido pirúvico y continúa una vía aeróbica.

Observa, analiza y describe el esquema .........................................................................................................................................................................

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Observa el siguiente esquema y plantea una conclusión de la importancia de la nutrición para los seres vivos ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... Adaptación del organismo al esfuerzo. Analiza las siguientes tablas de datos e intenta dar una explicación a los resultados que ellas presentan


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Tabaquismo:

El fumar es la causa más frecuente de muertes que pueden evitarse. Según los últimos informes, cientos de miles de personas mueren anualmente de forma prematura debido al tabaco. Estudios recientes indican que la exposición al humo de los cigarrillos fumados por otra gente y otros productos del tabaco, producen al año la muerte de miles de personas que no fuman Pese a estas estadísticas y a numerosos avisos sobre los peligros de fumar, millones de adultos y adolescentes siguen fumando. De todos modos se están haciendo progresos: cada día son más las personas que dejan de fumar. La nicotina es sólo uno más de los cuatro mil componentes del humo del tabaco. El humo derivado del tabaco contiene, entre otras, las siguientes sustancias nocivas:

- Amoníaco - Benzopireno - Cianuro de hidrógeno - Dióxido de carbono - Monóxido de carbono - Restos de plomo o arsénico

Los dañinos efectos de estas sustancias incluyen:

- Aumento del nivel de monóxido de carbono en la sangre y reducción de la cantidad de oxígeno disponible para el cerebro y otros órganos.

- Menopausia prematura y mayor riesgo de osteoporosis en mujeres mayores. - Envejecimiento prematuro de la piel en mujeres. - Mayor riesgo de abortos, muerte súbita del bebé y poco peso al nacer en bebés de

madres fumadores. - Daño a los pulmones y aumento de riesgo de cáncer de pulmón, enfisema y bronquitis

crónica. - El riesgo de ataque cardiaco aumenta de 2 a 4 veces. - Aumento del riesgo de cáncer de laringe, boca, esófago, vejiga, riñones y páncreas.

¿Qué opinas de la Ley Antitabaco que entró en vigencia el 14 de Agosto de 2006 en Chile? ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. De qué manera tú evitarías el consumo de tabaco ......................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................


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