APPARATO RESPIRATORIO
NEI VERTEBRATI
A CURA DI COLOMBO ROSSANA
DA PROPORRE IN CLASSE
II LICEO CLASSICO
1
BIBLIOGRAFIA
TESTI UNIVERSITARI CONSULTATI
• Kent G.C., Anatomia comparata dei vertebrati Seconda edizione Italiana, Piccin, 1997
• Maci, Cappelletti, Vismara, Atlante di anatomia
microscopica comparata dei vertebrati, Edizioni
Unicopli, 1996
• Campbell, Reece, Biologia, Zanichelli, 2004
• Rosati, Colombo, La cellula, EdiErmes, 1999
TESTI PER LA SCUOLA SECONDARIA DI SECONDO GRADO
• Purves, Orians, Heller, Corso di Biologia, Zanichelli,
1995
• Thibodeau, Anatomia e fisiologia, Casa Editrice
Ambrosiana, 1991
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PREREQUISITI
- I tessuti
- Il sistema scheletrico
- Il sistema circolatorio (capillari,sangue, cuore)
Sapere cosa si intende per:
• respirazione cellulare
• diffusione
• pressione parziale
• tensione superficiale
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OBIETTIVI
• CONOSCERE LA FUNZIONE DELL’APPARATO
RESPIRATORIO
• RELATIVAMENTE ALL’APPARATO RESPIRATORIO
NELL’UOMO, SAPER DESCRIVERE:
- GLI ORGANI E LA LORO FUNZIONE
- LA MECCANICA RESPIRATORIA
- COME AVVENGONO GLI SCAMBI GASSOSI
• CONFRONTARE L’APPARATO RESPIRATORIO DEI
MAMMIFERI CON QUELLO DEGLI ALTRI
VERTEBRATI: PESCI, ANFIBI, RETTILI, UCCELLI
SONO PREVISTE 3 LEZIONI
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L’APPARATO RESPIRATORIO
E’ COSTITUITO
DA UN INSIEME DI STRUTTURE
CHE RENDONO POSSIBILI GLI SCAMBI GASSOSI:
 ASSUNZIONE DI OSSIGENO DALL’AMBIENTE
 ELIMINAZIONE DI ANIDRIDE CARBONICA
DALL’ORGANISMO
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NEI VERTEBRATI
RESPIRAZIONE:
-CUTANEA
-BRANCHIALE:
BRANCHIE ACQUA
-POLMONARE:
FUNZIONE RESPIRATORIA
SAVOLTA DA:
EPITELIO
POLMONE ARIA
BRONCOALVEOLARE
RESPIRATORIO
MONOSTRATIFICATO
UOMO
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APPARATO RESPIRATORIO
NELL’UOMO
Cavità nasale
Faringe
(Esofago)
Laringe
Polmone sinistro
Trachea
Polmone destro
Bronco
Bronchiolo
Diaframma
(Cuore)
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Le vie respiratorie partono dal NASO (o bocca se vie nasali
sono ostruite)
Flusso dell’aria:
- narici (possono dilatarsi - muscoli mimici)
- Vestibolo (vibrisse)
- simultaneamente meati superiore, medio, inferiore
- simultaneamente recessi sfenoetmoidali e coane
- MUCOSA nella cavità nasale:
cellule cilindriche con CIGLIA: esse eliminano il
pulviscolo dell’aria e CELLULE MUCIPARE
è molto vascolarizzata: ciò permette di riscaldare l’aria
Attraverso le COANE il naso comunica con la FARINGE
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seno
cornetto
faringe
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SENI PARANASALI
SENI FRONTALI
CELLETTE ETMOIDALI
SENI SFENOIDALI
SENI MASCELLARI
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SENI PARANASALI
• Sono spazi contenenti aria che si aprono
nella cavità nasale
• nome da ossa del cranio entro le quali
sono collocati
• rivestiti da mucosa di tipo
respiratoriosecreto mucoso
• anche per alleggerire il cranio
• camere di risonanza della voce
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FARINGE
• FARINGE: organo comune all’apparato digerente.
Fonazione: la sua forma timbro della voce.
E’ una struttura tubolare che si divide in tre settori:
- Rinofaringe (con adenoidi)
- Orofaringe (con tonsille palatine e tonsilla linguale)
- Faringe laringea
Alla faringe seguono:
• LARINGE
• TRACHEA
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LARINGE
• e’ un organo dotato di motilità, può compiere movimenti
e modificando la forma della sua cavità partecipa ai
processi della fonazione.
• è situata nella regione anteriore del collo, davanti
all’esofago.
• È costituita da una serie di strutture cartilaginee,
collegate da legamenti e formazioni muscolari.
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LA LARINGE
COSTITUISCE IL PRIMO TRATTO DELLE VIE AEREE
(CORDE VOCALI)
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VISTA POSTERIORE DELLA LARINGE CON I MUSCOLI
ATTI A MODIFICARE LA FORMA
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LARINGE
La laringe è un breve tratto delle vie aeree dei Tetrapodi tra
la glottide e l’inizio della trachea;
- Lo scheletro della laringe è formato da nove cartilagini:
- 3 impari: tiroidea (pomo d’Adamo), epiglottide (si veda oltre),
cricoidea
- Pari: 2 aritenoidi (punto di attacco per corde vocali), 2
corniculate, 2 cuneiformi
- Ai lati della camera laringea nei Mammiferi si trovano ,
disposte trasversalmente e più o meno tese, le pieghe
vocali = corde vocali conferiscono capacità di
comunicare tramite suoni.
16
LARINGE E CORDE VOCALI
•
•
•
•
•
•
•
•
non usate per la fonazione sono rilassate e consentono all’aria di
passare con flusso costante senza vibrazioni di frequenza sonora.
più o meno tese  possono vibrare variazioni del flusso d’aria
danno origine ai suoni.
Durante la fonazione i muscoli intrinseci della laringe modificano in
continuazione la posizione delle cartilagini tiroidee rispetto alle
aritenoidee, regolando quindi la tensione delle corde.
La frequenza delle vibrazioni della colonna d’aria in uscita è
funzione del grado di tensione delle corde vocali.
18 mesi bambini
E’ la posizione definitiva della laringe nell’adulto che ci consente di
parlare.
Ippopotami non hanno le corde vocali.
Le scimmie urlatrici hanno cartilagini tiroidee enormemente
sviluppate (e anche l’osso ioide).
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LARINGE: EPIGLOTTIDE, CORDE VOCALI
Nell’uomo l’atto della deglutizione spinge la laringe verso
l’alto contro l’epiglottide: così viene bloccato l’accesso alla
laringe stessa, alla trachea ed ai polmoni.
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TRACHEA
• Connette la laringe ai bronchi con funzione
essenzialmente passiva di conduzione dell’aria.
• Lunga 11- 13 cm decorre sul piano mediano, davanti
all’esofago, nella parte inferiore del collo e del torace.
• Il suo scheletro è formato da 16-20 anelli cartilaginei a
forma di C, regolarmente sovrapposti. Posteriormente,
dove le cartilagini sono interrotte, la parete è completata
da un muscolo liscio che, contraendosi può modificare il
raggio di curvatura delle cartilagini e il lume della
trachea.
• E’ rivestita da un epitelio con cellule dotate di ciglia
vibratili, capaci di veicolare all’esterno il muco secreto in
cui è intrappolato il pulviscolo atmosferico.
19
LA TRACHEA
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MUCOSA TRACHEALE UMANA
• Fotografia al
microscopio
elettronico a
scansione della
superficie della
mucosa tracheale
umana.
• Oltre alle cellule
cigliate si
osservano anche
delle cellule
mucipare.
•
(Pag. 263 La cellula -RosatiColombo)
21
ALBERO BRONCHIALE
• Trachea
• Bronco primario
– Bronchi secondari
– Terziari
anelli irregolari
– Bronchioli no anelli cartilaginei
– Dotti alveolari
– Alveoli
( metafora peduncolo-acino)
singolo strato di tessuto epiteliale pavimentoso
semplice
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ALBERO BRONCHIALE
POLMONE DESTRO
POLMONE SINISTRO
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BRONCHIOLI- DOTTI ALVEOLARI- ALVEOLI
24
GLI ALVEOLI
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ALVEOLI
• Un sottile velo umido riveste la superficie degli alveoli e
rappresenta il medium nel quale l’ossigeno transita
prima di raggiungere la parete alveolare.
• Negli alveoli è presente il surfactante, che riduce la
tensione superficiale in corrispondenza della faccia
interna degli alveoli;
• in assenza di questo prodotto si rende necessario un
grande sforzo inspiratorio per distendere la parete
alveolare e per ventilare le superfici di scambio gassoso
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POLMONI
Parenchimatosi (spugnosi, non cavi)
Occupano la cavità toracica delimitando uno spazio
centrale detto MEDIASTINO in cui ha sede il cuore
Polmone destro: tre lobi
Polmone sinistro: due lobi
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PROIEZIONE DEI POLMONI E DELLA TRACHEA IN RAPPORTO
ALLA GABBIA TORACICA E ALLE CLAVICOLE
POSIZIONE DELLE CUPOLE DEL
DIAFRAMMA AL TERMINE
DELL’ESPIRAZIONE
11 E 12 COSTA
NON VISIBILI DA
QUESTA
PROIEZIONE
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PLEURA PARIETALE, VISCERALE E LIQUIDO
PLEURICO
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INSPIRAZIONE ED ESPIRAZIONE
La cassa toracica
si espande quando
i muscoli intercostali
si contraggono
Aria
inspirata
La cassa toracica
si contrae quando
i muscoli intercostali
si rilassano
Aria espirata
Polmone
Diaframma
Il diaframma si contrae (si abbassa)
Il diaframma si rilassa (si alza)
Inspirazione
Espirazione
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INSPIRAZIONE
31
ESPIRAZIONE
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VENTILAZIONE POLMONARE NELL’UOMO
CAPACITA’ POLMONARE TOTALE =
VOLUME CORRENTE: volume d’aria mobilitato in
condizioni di riposo (500 ml di aria)
+ VOLUME DI RISERVA INSPIRATORIA: aria inalata con
respirazione profonda
+ VOLUME DI RISERVA ESPIRATORIA: massa d’aria
esalata in eccesso
+ VOLUME RESIDUO: volume di aria non mobilitabile
SPAZIO MORTO: volume non
ventilato dall’aria inalata
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DIFFUSIONE DEI GAS NEI POLMONI E
NEGLI ALTRI ORGANI
• Un gas diffonde sempre
da una regione a pressione parziale più alta
verso una caratterizzata da una pressione parziale più
bassa.
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ASSUNZIONE E RILASCIO DI OSSIGENO
ARIA INSPIRATA: OSSIGENO 160 mmHg
RAGGIUNGE GLI ALVEOLI: 104 mmHg
CAPILLARI PORTANO NEGLI ALVEOLI
SANGUE CON: OSSIGENO 40 mmHg
QUINDI L’OSSIGENO
DIFFONDE NEL SANGUE
IL SANGUE CHE LASCIA I CAPILLARI
ALVEOLARI HA OSSIGENO: 104 mmHg
IL SANGUE: 100 mmHg
RAGGIUNGE CUORE
POMPATO
I TESSUTI HANNO OSSIGENO: <40 mm
Hg
QUINDI L’OSSIGENO DIFFONDE
NEI TESSUTI
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SCAMBI DI ANIDRIDE CARBONICA
Nelle cellule del tessuto anidride
carbonica: > 45mmHg
Sangue ossigenato che raggiunge i
tessuti ha anidride carbonica: 40 mmHg
Quindi l’anidride
carbonica diffonde
nei capillari
Sangue nei capillari che lasciano i tessuti
ha anidride carbonica: 45 mmHg
Raggiunge il cuore
Pompato
Raggiunge i polmoni
Negli alveoli l’aria inspirata ha
anidride carbonica: 40 mm Hg
Quindi l’anidride
carbonica diffonde
negli alveoli (poi
espirazione)
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CENNI SUL TRASPORTO DI OSSIGENO E
ANIDRIDE CARBONICA
• OSSIGENO: viene
trasportato
dall’emoglobina: essa
lega l’ossigeno in
maniera reversibile:
viene legato in
corrispondenza dei
polmoni e ceduto in
corrispondenza dei
capillari sistemici.
• ANIDRIDE
CARBONICA:
• Il 70% viene trasportato
nel sangue sotto forma di
ioni bicarbonato
• Il 23% si lega ai gruppi
aminoacidici
dell’emoglobina
• 7% viene trasportato
disciolto nel plasma
sanguigno
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RESPIRAZIONE NEI
VERTEBRATI:
-CUTANEA
-BRANCHIALE:
BRANCHIE: INTERNE
ESTERNE
-POLMONARE:
POLMONE:
BRONCOALVEOLARE
SACCIFORME
PARABRONCHIALE
MAMMIFERI
ANFIBI E
RETTILI
UCCELLI
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RESPIRAZIONE BRANCHIALE: ACQUA
• Le branchie non possono funzionare nell’ambiente aereo
perché il loro epitelio respiratorio, organizzato in lamelle
e filamenti, richiede il supporto meccanico fornito
dall’acqua!
• All’asciutto le lamelle branchiali collassano e si verificano
fenomeni di adesione tra ampie aree di epitelio
respiratorio adiacenti.
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LE BRANCHIE DEI PESCI OSSEI
• L’OPERCOLO protegge le branchie e concorre alla loro
ventilazione
• Da ognuno degli archi branchiali emanano lamelle di
primo ordine in duplice serie.
• Da ognuna di esse prendono a loro volta origine le
lamelle di secondo ordine, che rappresentano le strutture
respiratorie.
• In loro corrispondenza si sviluppano due flussi in
controcorrente: quello del sangue e quello dell’aria.
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I PESCI:
opercolo
OSTEITTI
Lamelle
secondarie
branchie
Lamelle
primarie
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PESCI: SCAMBIO CONTROCORRENTE
Arco branchiale
Sangue povero
di ossigeno
Direzione
del flusso
dell’acqua
Lamella
Sangue ricco
di ossigeno
Arco
branchiale
15%
Vasi
sanguigni
% di O2 nell’acqua
che fluisce sopra
le lamelle
% di O2 nel sangue che fluisce
attraverso i capillari all’interno
Filamenti
delle lamelle
branchiali
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ANFIBI
• CORDE VOCALI: i maschi degli anuri presentano anche
i sacchi vocali grazie ai quali emettono gracidii
-Respirazione
branchiale
- Cutanea
- Polmonare
(polmone non
parenchimatoso,
cavo)
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RETTILI
• Nei loricati (coccodrilli) i polmoni hanno una consistenza
parzialmente spugnosa e sono definiti
semiparenchimatosi.
• Anfibi e rettili ventilano i polmoni con un meccanismo
semplice, deglutendo l’aria a piccoli bocconi ed
emettendola in un solo atto espiratorio.
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IL SISTEMA RESPIRATORIO DEGLI UCCELLI
• Privi di corde vocali, presentano la siringe,
organo vocale situato alla base della trachea.
• Complesso sviluppo di dotti aerei interconnessi
• Dalla biforcazione della trachea, i bronchi
penetrano nel polmone costituendo il
mesobronco, da cui per successive
ramificazioni, originano bronchi secondari e
terziari o parabronchi.
• I parabronchi terminano nei sacchi aerei.
• I sacchi aerei, compressi dai muscoli che li
circondano, agiscono come mantici.
• I sacchi aerei funzionano come “deposito d’aria”.
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IL SISTEMA RESPIRATORIO DEGLI UCCELLI
L’aria inspirata va direttamente nei sacchi aerei, le cui
estroflessioni si portano in tutto il corpo, anche nelle ossa;
in seguito l’aria si dirige ai polmoni.
Sacche aeree anteriori
Aria
Sacchi aerei
posteriori
Aria
Trachea
Polmoni
Condotti
aerei nei
polmoni
Inspirazione:
Espirazione:
sacchi aerei
piene d’aria
Sacchi aerei vuote;
polmoni pieni d’aria
1 mm
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