El sistema respiratorio

Escribe el itinerario que sigue una molécula de oxígeno desde que entra por las fosas nasales hasta que llega a un alvéolo pulmonar, nombrando en orden todas las estructuras que atraviesa.

Observa la imagen del aparato respiratorio. Indica qué número señala la tráquea y cuál señala el diafragma, y describe la función de cada una de estas dos estructuras.

Ordena las siguientes estructuras según el recorrido del aire desde el exterior hasta los alvéolos: bronquios, tráquea, fosas nasales, laringe, bronquiolos, faringe.

Explica por qué se dice que la faringe es un «cruce de caminos» entre el aparato digestivo y el respiratorio, y qué dos tipos de sustancias pasan por ella.

Las vías respiratorias están tapizadas de moco y cilios. Explica qué es cada uno de estos elementos y cómo colaboran en limpiar el aire que respiramos.

Cuando respiramos por la boca de forma habitual, el aire llega a los pulmones más frío, más seco y con más partículas que cuando respiramos por la nariz. A la vista de las estructuras numeradas en la imagen, explica qué le ocurre al aire al atravesar las fosas nasales y por qué es recomendable respirar por la nariz.

Cuando tenemos la nariz congestionada por un resfriado respiramos por la boca y notamos la garganta seca e irritada. Relaciona ese malestar con las funciones que realiza el aire al atravesar las fosas nasales y explica por qué la congestión suele empeorar al acostarnos.

Durante una cena, un comensal habla y ríe mientras mastica y traga. De repente, sufre un ataque violento de tos y se lleva las manos al cuello. Un testigo afirma: «Se ha atragantado porque la epiglotis se ha cerrado a destiempo y ha desviado la comida hacia el esófago».

1. a) Rebate la explicación del testigo: explica la función real de la epiglotis durante la deglución, qué conducto debe proteger y hacia dónde se ha desviado en realidad el alimento.
2. b) Justifica por qué es anatómicamente imposible hablar y tragar a la vez, y explica por qué el reflejo de toser con fuerza es la respuesta protectora más eficaz del aparato respiratorio en esta situación.

Explica con tus palabras qué son los alvéolos pulmonares y por qué son el lugar adecuado para que se produzca el intercambio de gases entre el aire y la sangre.

Indica si estas afirmaciones son verdaderas o falsas y justifica tu respuesta: a) los pulmones son músculos que se contraen para meter el aire; b) los alvéolos están rodeados de capilares sanguíneos; c) el aire espirado contiene más dióxido de carbono que el inspirado.

Las paredes de los alvéolos y de los capilares que los rodean son extremadamente finas. Explica por qué esa finura es imprescindible para el intercambio de gases y razona qué ocurriría si esas paredes fueran gruesas.

Si soplas sobre un cristal frío, se empaña con el aire espirado. Explica qué demuestra ese fenómeno sobre el contenido del aire que expulsamos y relaciónalo con una de las funciones que cumplen las fosas nasales sobre el aire inspirado.

Explica la diferencia entre inspiración y espiración, e indica qué gas captan principalmente los pulmones del aire inspirado y qué gas se expulsa con el aire espirado.

Describe qué les ocurre al diafragma y a las costillas durante la inspiración y durante la espiración, y explica cómo esos movimientos provocan la entrada y la salida del aire de los pulmones.

Un globo dentro de una botella con el fondo elástico es un modelo casero del aparato respiratorio: al jalar la goma del fondo, el globo se infla. Explica qué representan el globo, la botella y la goma del fondo, y señala una limitación importante de este modelo frente al cuerpo humano real.

Al correr, respiramos más rápido y con más profundidad. Explica qué músculos realizan los movimientos de la ventilación y por qué las células musculares necesitan más oxígeno durante el ejercicio.

Explica qué dos movimientos realiza la caja torácica para renovar el aire de los pulmones y qué músculo situado bajo los pulmones es el principal responsable de esos movimientos.

En reposo, una persona inspira unos $0.5\ \text{L}$ de aire en cada respiración y realiza unas $14$ respiraciones por minuto. Calcula el volumen de aire que mueve en una hora. Si al hacer deporte el volumen por respiración sube a $2\ \text{L}$ y la frecuencia a $30$ respiraciones por minuto, calcula cuántas veces mayor es el volumen de aire movido por hora y explica por qué el organismo necesita ese aumento.

Los fumadores destruyen con los años parte de las paredes de sus alvéolos (enfisema pulmonar), de modo que los alvéolos se fusionan en cavidades más grandes y con menos superficie total. Razona, a partir de cómo se produce el intercambio de gases, por qué estas personas se ahogan al hacer ejercicio aunque sus pulmones sigan llenándose de aire.

La siguiente tabla muestra la evolución de dos parámetros en la sangre de un ciclista durante su preparación deportiva:

1. a) Interpreta los datos: justifica por qué su organismo aumentó la producción de glóbulos rojos en la montaña, relacionándolo con la menor presión de oxígeno en el aire y la difusión en los alvéolos.
2. b) Predice en qué momento (justo al bajar de la montaña o al cabo de cuatro semanas) obtendrá mayor ventaja competitiva en una carrera a nivel del mar y explica por qué esa mejora fisiológica desaparece con el tiempo.

En una consulta de neumología se realiza una espirometría a dos adolescentes que practican deporte:

• Paciente 1 (sano): Expulsa $3.6\ \text{L}$ de aire en el primer segundo de una espiración forzada.

• Paciente 2 (durante una crisis de dificultad respiratoria): Solo consigue expulsar $1.5\ \text{L}$ en el primer segundo, pero tras inhalar un fármaco broncodilatador su valor sube a $3.3\ \text{L}$.

1. a) Interpreta los datos del paciente 2: deduce qué cambio físico ocurrió en el diámetro de sus bronquios y bronquiolos durante la crisis y qué efecto ha tenido el fármaco sobre la musculatura de dichos conductos.
2. b) Un familiar del paciente 2 afirma: «Si los alvéolos no están dañados, el intercambio de oxígeno con la sangre debería ser completamente normal durante la crisis». Rebate esta afirmación justificando por qué un fallo en la ventilación bronquial puede reducir el intercambio de oxígeno aunque los alvéolos estén sanos.

En un cuarto de urgencias ingresan dos pacientes con problemas de oxigenación:

• Paciente 1: Sufre una crisis asmática severa; le cuesta ventilar y el aire apenas entra en sus pulmones.

• Paciente 2: Ha inhalado monóxido de carbono de un brasero defectuoso. Su frecuencia y volumen respiratorios son normales y el aire entra sin dificultad hasta sus alvéolos.

Un estudiante en prácticas afirma que el paciente 2 no corre peligro vital porque «sus pulmones introducen aire y ventilan con total normalidad».

1. a) Rebate la conclusión del estudiante: identifica en qué fase de la función respiratoria (ventilación pulmonar, difusión en los alvéolos, transporte en la sangre o respiración celular) se produce el fallo en cada paciente.
2. b) Explica por qué, a pesar de que el paciente 2 llena bien sus pulmones de aire, sus células están en riesgo inminente de morir por falta de oxígeno.

En el servicio de urgencias se atienden dos casos de atragantamiento con cuerpos extraños que obstruyen las vías respiratorias:

• Caso A: Un trozo de comida ha quedado encajado en la laringe, bloqueando la glotis.

• Caso B: Una pieza de un juguete ha descendido más allá de la tráquea y se ha encajado firmemente en el bronquio principal derecho.

El equipo médico se plantea realizar una traqueotomía de urgencia (apertura artificial en la parte delantera de la tráquea).

1. a) Predice y justifica en cuál de los dos casos la traqueotomía solucionará la asfixia permitiendo la llegada de aire a ambos pulmones, y por qué en el otro caso esa intervención no resolverá el problema.
2. b) En el caso en el que la traqueotomía no sea eficaz, explica qué consecuencia tendrá la obstrucción en el intercambio de gases de cada pulmón y razona si el paciente puede sobrevivir temporalmente con un solo pulmón funcional.

El aire inspirado contiene unos $21\ \%$ de oxígeno y un $0.04\ \%$ de dióxido de carbono; el aire espirado, unos $16\ \%$ de oxígeno y un $4\ \%$ de dióxido de carbono. Compara ambas composiciones, explica qué han hecho los pulmones con el aire y razona, a la vista de los datos, por qué el aire espirado todavía puede aprovecharse en la reanimación boca a boca.