Al di sotto della laringe cominciano le vie respiratorie inferiori, a partire dalla trachea. All’estremità inferiore questa si divide in due rami principali, i bronchi, che terminano nel polmone destro e nel polmone sinistro. I bronchi si suddividono ulteriormente formando un sistema di tubicini sottili con numerose ramificazioni simili a quelle di un albero (bronchioli). Le ramificazioni più sottili terminano negli alveoli polmonari. Il polmone è formato da un gran numero di questi microscopici alveoli in cui si svolge lo scambio gassoso, ovvero l’ossigeno viene assorbito nel sangue e l’anidride carbonica viene ceduta all’aria. Con l’espirazione l’anidride carbonica viene espulsa dall’organismo seguendo il percorso all’indietro. Show
 Risorse sull’argomento L’apparato respiratorio inizia a livello del naso e della bocca e prosegue attraverso le vie aeree fino ai polmoni. L’aria penetra nell’apparato respiratorio attraverso naso e bocca, passa nella gola (faringe) e attraverso le corde vocali nella laringe. L’ingresso dell’aria nella laringe è possibile grazie ad un
piccolo frammento di tessuto (epiglottide), che si chiude automaticamente durante la deglutizione, evitando in questo modo che cibo o bevande passino nelle vie aeree. La trachea è la via respiratoria di maggior calibro e si divide in due rami più piccoli, il bronco destro e il bronco sinistro, che raggiungono ciascun polmone. Ogni polmone è diviso in sezioni (lobi), tre nel polmone destro e due in quello sinistro. Il polmone sinistro è leggermente più piccolo rispetto
a quello destro perché condivide lo spazio sinistro del torace con il cuore. I bronchi a loro volta si ramificano diverse volte in vie aeree di dimensioni inferiori, terminanti in quelle che sono le più piccole in assoluto (bronchioli), di diametro pari a mezzo millimetro. Le grandi vie aeree ricordano un albero rovesciato e per tale motivo questa parte dell’apparato respiratorio viene spesso definita albero bronchiale. Le vie aeree sono mantenute aperte grazie a un tessuto connettivo fibroso flessibile, definito cartilagine. Quelle più piccole sono sostenute dal tessuto polmonare che le riveste aderendovi. Le pareti di queste vie aeree presentano uno strato muscolare liscio sottile, di forma circolare. I muscoli respiratori possono rilassarsi o contrarsi, variando l’entità del flusso aereo. All’estremità di ogni bronchiolo sono presenti migliaia di piccole sacche d’aria (alveoli). Insieme, i milioni di alveoli polmonari coprono complessivamente una superficie di oltre 100 metri quadrati. All’interno delle pareti alveolari è presente una fitta rete di sottili vasi sanguigni, definiti capillari. La barriera estremamente sottile tra aria e capillari permette all’ossigeno di passare dagli alveoli al sangue e fa sì che l’anidride carbonica sia trasferita dal sangue capillare all’aria contenuta negli alveoli. La pleura è una membrana scivolosa che riveste i polmoni e la parte interna della parete toracica. Essa facilita l’espansione dei polmoni durante la respirazione e i movimenti. In genere, tra i due foglietti pleurici è presente solo una piccola quantità di liquido lubrificante. I due strati scorrono l’uno sull’altro, quando i polmoni variano di forma e dimensione. per accedere alla Versione per i professionisti Copyright © 2022 Merck & Co., Inc., Rahway, NJ, USA e sue affiliate. Tutti i diritti riservati. Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
L'apparato respiratorio è una struttura anatomica adatta alla respirazione, presente sia nelle piante che negli animali. Negli animali terrestri la superficie respiratoria è situata all'interno, ed è costituita, in particolar modo nei tetrapodi, dalle vie aeree, dai polmoni e da eventuali annessi come i sacchi aeriferi.[1] L'apparato respiratorio permette gli scambi gassosi di ossigeno ed anidride carbonica attraverso l'emoglobina negli eritrociti del sangue secondo un processo chiamato ematosi. Lo scambio dei gas avviene in piccoli sacchi cavi detti alveoli, nei mammiferi e nei rettili, e atri negli uccelli.[2] Nella maggior parte dei pesci e in molti altri animali acquatici (sia vertebrati che invertebrati) l'apparato respiratorio è costituito da branchie, che sono organi parzialmente o completamente esterni, immersi nell'ambiente acquoso. Altri animali, come gli insetti, hanno sistemi respiratori con caratteristiche anatomiche molto semplici; negli anfibi anche la pelle gioca un ruolo importante nello scambio di gas. Le piante hanno sistemi respiratori, ma la direzione dello scambio gassoso può essere opposta a quella negli animali. L'apparato respiratorio nelle piante comprende caratteristiche anatomiche come gli stomi.[3] Mammiferi[modifica | modifica wikitesto]Anatomia[modifica | modifica wikitesto]Nell'uomo e in altri mammiferi, l'anatomia di un tipico sistema respiratorio è costituito da differenti parti che sono:
Ad essi vanno ad aggiungersi eventuali organi ausiliari, tra cui:
Il tratto respiratorio può essere diviso in un tratto superiore e inferiore. Il tratto superiore comprende il naso e le cavità nasali, i seni paranasali, la faringe e la parte della laringe al di sopra delle corde vocali. Il tratto inferiore invece comprende la parte inferiore della laringe, la trachea, i bronchi, i bronchioli e gli alveoli. Le vie respiratorie del tratto inferiore vengono spesso definite albero tracheobronchiale.[4] La trachea e i bronchi, così come i bronchioli più grandi hanno la funzione di portare l'aria ai bronchioli respiratori, ai dotti alveolari e agli alveoli, dove avviene lo scambio di gas.[5][6] I primi bronchi a ramificarsi dalla trachea sono i bronchi principali di destra e di sinistra. I bronchi entrano nei polmoni tramite l'ilo,[5] dove si diramano in bronchi secondari più stretti detti bronchi lobulari, che a loro volta si diramano in bronchi segmentali. In media il numero di diramazioni dell'albero respiratorio nell'uomo adulto sono 23, mentre il topo ne ha solo 13. Gli alveoli sono la parte finale dell'albero, a fondo cieco, perciò l'aria che li penetra deve uscire attraverso lo stesso percorso. Mammiferi particolari[modifica | modifica wikitesto]I cavalli sono respiratori nasali obbligati, quindi differiscono da molti altri mammiferi che hanno la possibilità di respirare attraverso la bocca. L'elefante è l'unico mammifero noto per non avere uno spazio pleurico. La pleura parietale e viscerale sono composte da tessuto connettivo denso e unite tra loro tramite tessuto connettivo lasso.[7] Si ritiene che la mancanza dello spazio pleurico, insieme al diaframma insolitamente spesso, siano adattamenti evolutivi che permettono all'elefante di rimanere sott'acqua per lunghi periodi di tempo.[8] Nell'elefante i polmoni sono attaccati al diaframma e la respirazione si basa principalmente sul diaframma piuttosto che sull'espansione della gabbia toracica.[9] Umani[modifica | modifica wikitesto]Dal punto di vista della struttura l'apparato respiratorio umano è costituito da:
Vie aeree[modifica | modifica wikitesto]Le vie aeree sono formate da organi cavi in cui le sostanze gassose vengono trasportate da o verso i polmoni. I polmoni devono essere mantenuti costantemente liberi, motivo per cui sono sostenuti esternamente da una struttura ossea, cartilaginea e muscolare. Pur essendo in continuità tra di loro, le vie aeree vengono suddivise in vie aeree superiori e inferiori, in base ad aspetti organogenetici e clinici.
Polmoni[modifica | modifica wikitesto]
Il polmone è l'organo essenziale per la respirazione dei vertebrati. La sua principale funzione è di trasportare l'ossigeno dall'atmosfera al sangue e di espellere l'anidride carbonica dal sangue verso l'ambiente esterno. I polmoni possono funzionare indipendentemente l'uno dall'altro, sia per il nutrimento che per la vascolarizzazione. Sono rivestiti da una membrana chiamata pleura viscerale, che a sua volta si continua in una pleura parietale che riveste la cavità toracica. Il sottile spazio tra le due membrane, spazio pleurico, è ripieno di un liquido che riduce l'attrito tra polmone e parete toracica e aiuta a creare una pressione negativa tra le due membrane, impedendo il collasso dei polmoni e la chiusura delle vie aeree inferiori. La trachea si biforca in due bronchi, ciascuno dei quali conduce ad un polmone. All'interno dei polmoni, i bronchi si ramificano ripetutamente in tubi sempre più sottili chiamati bronchioli, i quali terminano in grappoli di sacche aeree chiamate alveoli. Quest'ultimi cedono al sangue l'ossigeno appena inalato, scambiandolo con l'anidride carbonica, che lo stesso sangue ha trasportato da tutto l'organismo. Fisiologia[modifica | modifica wikitesto]Inspirazione ed espirazione[modifica | modifica wikitesto]L'atto respiratorio si divide in due fasi: inspirazione ed espirazione. L'inspirazione avviene grazie alla contrazione dei muscoli intercostali e del diaframma, che provoca un aumento di volume polmonare e una diminuzione della pressione intrapleurica: ne consegue un'aspirazione dell'aria nei polmoni. L'espirazione solitamente è passiva, determinata dal rilascio della forza elastica del parenchima polmonare. Il volume toracico diminuisce, i polmoni vengono compressi e l'aria espulsa. In un uomo adulto con un'inspirazione normale vengono introdotti circa 0.5 litri di aria, mentre con un'inspirazione forzata si arriva a circa 3 litri di aria introdotta. Con un'espirazione forzata si espellono circa 1.1 litri di aria. Il totale di tutta questa aria è di circa 4.8 litri d'aria, e viene detta capacità vitale. Nei polmoni rimane sempre un volume residuo d'aria di 1,2 litri. La capacità polmonare totale è di 5.8 litri.[10] A livello alveolare vi è uno scambio dei gas tra aria e sangue: l'ossigeno passa dall'alveolo al sangue e l'anidride carbonica dal sangue all'alveolo per diffusione o secondo gradiente di concentrazione (passaggio passivo). Anche a livello cellulare l'ossigeno passa da sangue a cellula e l'anidride carbonica da cellula a sangue per diffusione. Entrambi i gas vengono portati in tutto il corpo attraverso il circolo ematico. L'ossigeno si lega all'atomo di ferro dell'eme, gruppo prostetico dell'emoglobina contenuta all'interno dei globuli rossi, per essere trasportato ai tessuti; l'anidride carbonica si lega invece all'acqua presente nel sangue. Patologie[modifica | modifica wikitesto]Le vie respiratorie e i polmoni sono bersaglio di malattie gravi provocate da batteri, virus e sostanze tossiche (gas, polveri ecc.), nonché da tumori: i primi possono penetrare con facilità nell'apparato respiratorio insieme all'aria inspirata. I disturbi del sistema respiratorio possono essere classificati in diversi gruppi generali:
Uccelli[modifica | modifica wikitesto]L'apparato respiratorio degli uccelli differisce significativamente da quello dei mammiferi. Gli uccelli hanno polmoni rigidi che non si espandono e si contraggono durante il ciclo respiratorio. Sono dotati di un ampio sistema di sacchi aeriferi distribuiti nel corpo che agiscono come un soffietto: aspirano l'aria ambientale nelle sacche e la espellono dopo che è passata attraverso i polmoni.[11] Gli uccelli non hanno diaframma o cavità pleuriche. L'inalazione e l'espirazione sono effettuate aumentando e diminuendo il volume dell'intera cavità toracico-addominale usando i muscoli addominali e costali.[12][13][14] I polmoni degli uccelli sono più piccoli di quelli di mammiferi di uguali dimensioni, mentre le sacche d'aria rappresentano il 15% del volume totale del corpo.[15] Durante l'inspirazione i muscoli attaccati alle costole vertebrali si contraggono in avanti e verso l'esterno, aumentando sia il diametro verticale che trasversale della porzione toracica del tronco.[12] L'aumento di volume dell'intera cavità del tronco riduce la pressione dell'aria in tutti i sacchi toracico-addominali, facendoli riempire d'aria. Durante l'espirazione il muscolo obliquo esterno inverte il movimento inalatorio: comprime il contenuto addominale, aumentando la pressione in tutte le sacche d'aria. L'aria viene quindi espulsa dall'apparato respiratorio e avviene l'espirazione.[12] Durante l'inalazione l'aria entra nella trachea, attraverso le narici e la bocca e continua fino alla siringe, dove la trachea si dirama in due bronchi, che continuano fino al polmone. Le estremità dei bronchi intrapolmonari scaricano aria nelle sacche d'aria posteriori all'estremità caudale dell'uccello.[12] Rettili[modifica | modifica wikitesto]La struttura anatomica dei polmoni dei rettili è meno complessa che nei mammiferi. I rettili infatti sono privi di una struttura ampia e complessa delle vie aeree come quella presente nei polmoni dei mammiferi. Lo scambio di gas nei rettili avviene negli alveoli.[11] I rettili non possiedono un diaframma, quindi, la respirazione avviene attraverso il cambiamento del volume della cavità corporea, controllato dalla contrazione dei muscoli intercostali. Fanno eccezione le tartarughe, dove la contrazione di specifiche coppie di muscoli laterali governa sia l'inspirazione che l'espirazione.[16] Anfibi[modifica | modifica wikitesto]Negli anfibi sia i polmoni che la pelle fungono da organi respiratori. La ventilazione dei polmoni anfibi è a pressione positiva: i muscoli abbassano il pavimento della cavità orale, ampliandola e aspirando aria attraverso le narici. Il pavimento della cavità orale viene sollevato con la chiusura delle narici e della bocca, forzando l'aria lungo la trachea fino ai polmoni. La pelle di questi animali è molto vascolarizzata e umida, grazie alla secrezione di muco da cellule specializzate, ed è coinvolta nella respirazione cutanea. I polmoni sono gli organi principali per quanto riguarda lo scambio di gas tra il sangue e l'aria ambientale (fuori dall'acqua), le proprietà uniche della pelle invece aiutano lo scambio dei gas quando gli anfibi sono immersi in acqua.[17] Alcuni anfibi hanno branchie, sia nelle prime fasi del loro sviluppo (ad esempio nei girini), mentre altri li mantengono nell'età adulta (ad esempio alcune salamandre).[11] Pesci[modifica | modifica wikitesto]L'ossigeno è scarsamente solubile in acqua, per questo i pesci hanno sviluppato le branchie, organi specializzati contenenti filamenti che si dividono ulteriormente in lamelle. Le lamelle contengono una rete capillare dotata di pareti sottili e fitte che fa sì che una grande superficie di scambio venga messa a contatto con i grandi volumi di acqua circostante.[18] Le branchie usano un sistema di scambio controcorrente che aumenta l'efficienza di assorbimento dell'ossigeno dall'acqua.[19][20][21] L'acqua ossigenata fresca introdotta attraverso la bocca viene pompata ininterrottamente attraverso le branchie in una direzione, mentre il sangue delle lamelle scorre nella direzione opposta, creando un flusso controcorrente di sangue e acqua.[21] L'acqua viene aspirata attraverso l'apertura della bocca e la chiusura dell'opercolo (copertura della branchia). Contemporaneamente le camere branchiali si allargano, producendo una pressione inferiore rispetto a quella della bocca, facendo scorrere l'acqua sulle branchie.[21] Nel mentre, nella cavità orale vengono chiuse le valvole orali passive, che impediscono il reflusso di acqua dalla bocca.[21][22] L'acqua dalla bocca passa nelle camere branchiali, che si contraggono svuotandosi attraverso le aperture opercolari. Il sangue nei capillari lamellari scorre nella direzione opposta a quella dell'acqua, e perciò il flusso controcorrente mantiene un gradiente di concentrazione costante per l'ossigeno e l'anidride carbonica lungo l'intera lunghezza di ciascun capillare. L'ossigeno è quindi in grado di diffondersi continuamente nel sangue, secondo il suo gradiente, mentre l'anidride carbonica viene rilasciata nell'acqua.[20] Invertebrati[modifica | modifica wikitesto]Artropodi[modifica | modifica wikitesto]Alcune specie di granchio usano un organo respiratorio chiamato branchiostego.[23] La sua struttura simile a branchia aumenta la superficie utile per lo scambio dei gas, fatto utile per catturare l'ossigeno dall'acqua. Alcuni piccoli ragni e acari possono respirare semplicemente scambiando gas attraverso la superficie corporea. I ragni più grandi, gli scorpioni e altri artropodi usano un polmone primitivo. Insetti[modifica | modifica wikitesto]La maggior parte degli insetti respira passivamente attraverso aperture nell'esoscheletro, dette stigmi. L'aria raggiunge ogni parte del corpo per mezzo di una serie di piccoli canali dette trachee che vanno assottigliandosi fino ad entrare in contatto con le singole cellule dell'organismo.[11] La diffusione dei gas è efficace sulle piccole distanze ma non su quelle più grandi, questo è uno dei motivi per cui gli insetti hanno solitamente dimensioni ridotte. Gli insetti che non hanno stigmi e trachee, come alcuni collemboli, respirano direttamente attraverso la pelle, per diffusione di gas.[24] Il numero di stigmi di un insetto è variabile tra le specie, ma si trovano sempre in coppia, uno su ciascun lato del corpo. Alcuni ne hanno undici. La maggior parte degli insetti più antichi, come le libellule e le cavallette, hanno due stigmi toracici e otto addominali. Nella restante parte degli insetti ce ne sono meno. Alcuni piccoli insetti non mostrano movimenti respiratori e possono non avere controllo muscolare sugli spiracoli. Altri invece utilizzano la contrazione muscolare del ventre, insieme alla contrazione coordinata e il rilassamento degli stigmi, per ridurre la perdita di acqua nell'atmosfera.[25] Molluschi[modifica | modifica wikitesto]I molluschi sono generalmente dotati di branchie che consentono lo scambio di gas tra l'ambiente acquoso e i loro sistemi circolatori. Questi animali possiedono anche un cuore che pompa il sangue contenente emocianina.[11] I molluschi hanno quindi un sistema respiratorio simile a quello dei pesci vertebrati. L'apparato respiratorio dei gasteropodi può includere anche branchie o polmoni. Piante[modifica | modifica wikitesto]La respirazione delle piante è limitata dal processo di diffusione. Le piante usano il diossido di carbonio nel processo di fotosintesi ed eliminano l'ossigeno gassoso come rifiuto. La fotosintesi usa gli elettroni degli atomi di carbonio per depositare l'energia ottenuta dalla luce solare.[26] Le piante assorbono anidride carbonica attraverso dei buchi, detti stomi, che possono aprirsi e chiudersi e che si trovano sulla parte inferiore delle loro foglie o su altre parti della pianta. La maggior parte delle piante richiede ossigeno per i processi catabolici. Note[modifica | modifica wikitesto]
Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]
Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]
Quali sono le vie respiratorie superiori e inferiori?Al tratto respiratorio superiore, appartengono il naso con le sue cavità nasali, la bocca, la faringe, la nasofaringe e la laringe; al tratto respiratorio inferiore, invece, la trachea, i bronchi, i bronchioli, i polmoni e i muscoli della respirazione diaframma e intercostali.
Cosa divide le vie aeree superiori da quelle inferiori?Tra di loro risultano separati da uno spazio compreso tra la colonna vertebrale e lo sterno, il mediastino, che comprende al suo interno il cuore, l'esofago, la trachea, i bronchi, il timo e i grossi vasi.
Quali sono le prime vie aeree superiori?Quando si parla di alte (o prime) vie aeree, dal punto di vista strettamente anatomico si fa riferimento a quella parte dell'apparato respiratorio che comprende le narici, le cavità nasali, la faringe, la laringe e che garantisce il passaggio dell'aria verso la trachea, i bronchi e i polmoni.
Cosa si intende per vie aeree superiori?L'apparato respiratorio è composto dalle vie aeree superiori costituite da organi esterni al torace (cavità nasali, paranasali, faringe e laringe) e da vie aeree inferiori che comprendono organi collocati all'interno della gabbia toracica (trachea, bronchi e polmoni).
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Apparato respiratorio vie aeree superiori e inferiori
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