7.Fisiologia respiratoria
La fisiologia respiratoria si concentra sullo studio dei processi respiratori, inclusi i meccanismi
della respirazione, lo scambio gassoso nei polmoni e nei tessuti, nonché la regolazione del pH e
dei gas nel sangue.
Meccanismi della respirazione:
Ventilazione polmonare: È il processo attraverso cui l'aria viene inspirata e espirata nei polmoni.
Durante l'inspirazione, i muscoli respiratori si contraggono (come il diaframma) per espandere
la cavità toracica, consentendo all'aria di entrare nei polmoni. Durante l'espirazione, i muscoli si
rilassano e l'aria viene espulsa.
Scambio gassoso nei polmoni: Nei polmoni, l'ossigeno (O2) entra nell'organismo mentre il biossido
di carbonio (CO2) viene eliminato. Questo processo avviene attraverso la diffusione dei gas attraverso
le membrane alveolari, dove avviene lo scambio tra l'aria inspirata e il sangue nei capillari polmonari.
Scambio gassoso nei tessuti: L'ossigeno trasportato dal sangue viene rilasciato nei tessuti per il
metabolismo cellulare, mentre il biossido di carbonio prodotto viene assorbito dal sangue e trasportato
ai polmoni per essere eliminato.
Regolazione del pH e dei gas nel sangue:
Regolazione del pH: Il pH del sangue è regolato da sistemi tampone (come il sistema bicarbonato) che
mantengono l'equilibrio acido-base nel corpo. L'equilibrio acido-base è essenziale per la funzione delle
cellule e degli enzimi.
Regolazione dei gas nel sangue: La concentrazione di ossigeno e di biossido di carbonio nel sangue è
regolata principalmente dal sistema respiratorio. I livelli di CO2 sono controllati dalla respirazione,
mentre l'equilibrio tra ossigeno e CO2 è regolato dal rapporto tra ventilazione e perfusione nei polmoni.
Altri processi respiratori:
Controllo neurologico della respirazione: Il centro respiratorio nel tronco cerebrale regola la respirazione
in risposta ai livelli di ossigeno e CO2 nel sangue. I segnali nervosi provenienti dai chemorecettori
periferici (come quelli dell'arco aortico e del corpo carotideo) influenzano il ritmo e la profondità della
respirazione.
Adattamenti respiratori durante l'esercizio: Durante l'attività fisica, la frequenza e la profondità della
respirazione aumentano per soddisfare il maggior fabbisogno di ossigeno e per eliminare il CO2 prodotto.
La fisiologia respiratoria comprende una serie complessa di processi che consentono allo scambio
di gas vitale per il metabolismo cellulare e il mantenimento dell'equilibrio acido-base nel corpo umano.
ESEMPI
Meccanismi della respirazione:
Ventilazione polmonare: Durante l'inspirazione, il diaframma si contrae e si abbassa, mentre
i muscoli intercostali si contraggono per sollevare le costole. Ciò aumenta il volume della cavità
toracica, creando una pressione negativa che permette all'aria di entrare nei polmoni. Durante
l'espirazione, i muscoli si rilassano, diminuendo il volume toracico e permettendo all'aria di uscire.
Scambio gassoso nei polmoni: Negli alveoli polmonari, l'ossigeno dell'aria inspirata passa attraverso
le membrane alveolari nei capillari sanguigni, dove si lega all'emoglobina per il trasporto. Allo stesso
tempo, il biossido di carbonio presente nel sangue passa dagli alveoli nell'aria espirata.
Scambio gassoso nei tessuti: L'ossigeno trasportato dal sangue viene rilasciato nei tessuti attraverso
la diffusione, dove viene utilizzato per il metabolismo cellulare. Allo stesso tempo, il CO2 prodotto c
ome sottoprodotto del metabolismo viene assorbito dal sangue per essere trasportato ai polmoni e espirato.
Regolazione del pH e dei gas nel sangue:
Sistema bicarbonato: Il sistema tampone bicarbonato nel sangue aiuta a regolare il pH, mantenendo
l'equilibrio tra ioni idrogeno (H+) e bicarbonato (HCO3-). L'equilibrio acido-base è cruciale per la
stabilità del pH nel sangue.
Regolazione dei gas nel sangue: Durante l'iperventilazione, la respirazione accelerata e profonda può
abbassare i livelli di CO2 nel sangue, portando a un aumento del pH (alcalosi respiratoria). Al contrario,
durante l'ipoventilazione, la respirazione lenta può aumentare i livelli di CO2, portando a un
abbassamento del pH (acidosi respiratoria).
Altri processi respiratori:
Controllo neurologico della respirazione: Durante l'ipossia (basso livello di ossigeno), i chemorecettori
nel corpo carotideo e nell'arco aortico inviano segnali al centro respiratorio nel tronco cerebrale,
aumentando il ritmo e la profondità della respirazione per aumentare l'apporto di ossigeno.
Adattamenti respiratori all'esercizio: Durante l'esercizio fisico, il corpo aumenta la frequenza respiratoria
e il volume di ventilazione polmonare per soddisfare il fabbisogno di ossigeno dei muscoli attivi e per
espellere il CO2 prodotto.
Questi esempi mostrano come la fisiologia respiratoria sia coinvolta nei processi di respirazione,
scambio gassoso e regolazione dell'equilibrio acido-base nel corpo umano, garantendo un adeguato
apporto di ossigeno ai tessuti e l'eliminazione del biossido di carbonio.
TEST
Qual è il principale muscolo coinvolto nell'inspirazione durante la respirazione?
a) Diaframma
b) Muscolo pettorale
c) Muscolo addominale
d) Muscolo trapezio
Dove avviene principalmente lo scambio gassoso tra aria e sangue negli esseri umani?
a) Bronchi
b) Alveoli polmonari
c) Trachea
d) Bronchioli
Cosa trasporta principalmente l'ossigeno nel sangue?
a) Globuli bianchi
b) Emoglobina
c) Piastrine
d) Plasma
Qual è il processo attraverso il quale l'ossigeno passa dai capillari polmonari al sangue?
a) Diffusione
b) Osmosi
c) Filtrazione
d) Assorbimento
Cosa causa l'aumento della frequenza respiratoria durante l'ipossia?
a) Diminuzione del CO2 nel sangue
b) Aumento dell'ossigeno nel sangue
c) Segnali dai chemorecettori
d) Riduzione della pressione sanguigna
Qual è la funzione principale del sistema tampone bicarbonato nel sangue?
a) Regolare la frequenza respiratoria
b) Mantenere l'equilibrio acido-base
c) Aumentare la pressione sanguigna
d) Migliorare la funzione cardiaca
Cosa rappresenta l'acidosi respiratoria?
a) Aumento del pH del sangue
b) Diminuzione del pH del sangue
c) Aumento della frequenza respiratoria
d) Riduzione della concentrazione di CO2 nel sangue
Dove si trovano i chemorecettori che regolano principalmente la respirazione in risposta ai
cambiamenti dei livelli di ossigeno e CO2?
a) Nel tronco cerebrale
b) Nel midollo spinale
c) Nei polmoni
d) Nella milza
Cosa causa l'alcalosi respiratoria?
a) Aumento del pH del sangue
b) Diminuzione del pH del sangue
c) Aumento della frequenza respiratoria
d) Riduzione della concentrazione di ossigeno nel sangue
Quale delle seguenti affermazioni sulla ventilazione polmonare è corretta?
a) È il processo attraverso cui l'ossigeno entra nei polmoni
b) È il processo attraverso cui l'aria esce dai polmoni
c) Coinvolge principalmente la contrazione dei muscoli intercostali
d) Coinvolge principalmente la contrazione del muscolo diaframma
Risposte:
a) Diaframma
b) Alveoli polmonari
b) Emoglobina
a) Diffusione
c) Segnali dai chemorecettori
b) Mantenere l'equilibrio acido-base
b) Diminuzione del pH del sangue
a) Nel tronco cerebrale
a) Aumento del pH del sangue
d) Coinvolge principalmente la contrazione del muscolo diaframma
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