Sistema Respiratorio
El sistema respiratorio es el sistema de órganos que introduce oxígeno al cuerpo y elimina el dióxido de carbono, principalmente a través de los pulmones.
Definition
El sistema respiratorio es el conjunto de partes del cuerpo que te permiten respirar: el aire entra por tu nariz o boca, baja por tu tráquea y llega a tus pulmones, donde el oxígeno entra a tu sangre y el dióxido de carbono sale. Está formado por la nariz, la faringe, la laringe, la tráquea, los bronquios, los bronquiolos y los pulmones, además del diafragma y los músculos de las costillas que mueven el aire, y su función es el intercambio de gases, con el oxígeno difundiéndose desde unos pequeños sacos llamados alvéolos hacia la sangre y el dióxido de carbono difundiéndose en sentido contrario para ser exhalado. La ventilación funciona según la ley de Boyle: expandir el volumen torácico reduce la presión intrapulmonar por debajo de la atmosférica, así que el aire fluye hacia adentro. El intercambio de gases a través de la membrana alveolocapilar, de menos de $1\ \mu\text{m}$ de espesor, sigue la ley de difusión de Fick impulsada por gradientes de presión parcial; el oxígeno es transportado principalmente por la hemoglobina, mientras que el $CO_2$ viaja sobre todo como bicarbonato formado por la anhidrasa carbónica en los glóbulos rojos. La frecuencia de la ventilación está determinada por centros del tronco encefálico que responden principalmente al $CO_2$ y al pH de la sangre, no al oxígeno.
Example
Toma una respiración profunda: tu pecho se expande, el aire entra de golpe, y el oxígeno de ese aire está en tu sangre en cuestión de segundos, en camino hacia tus músculos y tu cerebro. El aire inhalado es cerca del $21$ por ciento oxígeno y $0.04$ por ciento dióxido de carbono, el aire exhalado es cerca del $16$ por ciento oxígeno y $4$ por ciento dióxido de carbono, y los pulmones humanos contienen aproximadamente entre $300$ y $500$ millones de alvéolos con un área de superficie total de unos $70\ \text{m}^2$. La presión parcial de oxígeno alveolar es de unos $100\ \text{mmHg}$ mientras que la sangre venosa llega con unos $40\ \text{mmHg}$, así que el oxígeno se difunde hacia la sangre, y el $CO_2$ se mueve en sentido contrario, de unos $46$ a $40\ \text{mmHg}$; en reposo, un adulto mueve unos $6\ \text{L}$ de aire por minuto, elevándose a más de $100\ \text{L}$ por minuto durante ejercicio intenso.
Key Insight
Exhalas dióxido de carbono, no solo 'aire usado', y ese dióxido de carbono se produjo dentro de tus células cuando liberaron energía del alimento. Respirar y la respiración celular son cosas diferentes: respirar mueve los gases hacia adentro y hacia afuera de los pulmones, mientras que la respiración celular es la reacción química dentro de las células que usa el oxígeno. La necesidad de respirar viene del aumento del $CO_2$, que baja el pH de la sangre, y no de la falta de oxígeno, razón por la cual contener la respiración se vuelve insoportable mucho antes de que el oxígeno realmente escasee, y por la cual hiperventilar antes de una inmersión es peligroso.