miniatura|dereita|Diagrama do intercambio pulmonar de gases na respiración (en italiano). En fisioloxía, chámase respiración ao proceso mediante o cal os seres vivos intercambian gases co medio externo. Este proceso consiste na entrada de osíxeno ao corpo dun ser vivo e a saída de dióxido de carbono do mesmo e serve para soster a respiración celular, o proceso bioquímico que consome osíxeno e produce dióxido de carbono para xerar enerxía.
A respiración é o transporte de osíxeno desde o ambiente exterior ás células dentro dos tecidos e a eliminación de dióxido de carbono na dirección oposta ao ambiente mediante un sistema respiratorio.
Nos organismos complexos a respiración consiste de varios procesos de transporte de gases entrelazados en serie. No ser humano, os procesos que forman parte da respiración son: a ventilación pulmonar (que transporta gases entre a atmosfera e os pulmóns), a hematose (entre os pulmóns e o sangue), a circulación do sangue, e o intercambio gaseoso interno (entre o sangue e as células). A ventilación pulmonar e tamén a respiración celular adoitan chamarse simplemente "respiración" en moitos contextos.
A definición fisiolóxica de respiración difire da definición bioquímica, que se refire a un proceso metabólico polo cal un organismo obtén enerxía (en forma de ATP e NADPH) oxidando nutrientes e liberando produtos de refugallo. Aínda que a respiración fisiolóxica é necesaria para manter a respiración celular e, polo tanto, a vida nos animais, os procesos son distintos: a respiración celular ten lugar en células individuais do organismo, mentres que a respiración fisiolóxica se refire á difusión e transporte de metabolitos entre o organismo e o ambiente externo.
A intercambio de gases nos pulmóns prodúcese mediante ventilación e perfusión. A ventilación refírese ao movemento de entrada e saída do aire dos pulmóns e a perfusión é a circulación do sangue nos capilares pulmonares. Nos mamíferos, a respiración fisiolóxica implica ciclos respiratorios de inhalacións e exhalacións. A inhalación (inhalar) adoita ser un movemento activo que leva aire aos pulmóns, onde ten lugar o proceso de intercambio de gases entre o aire dos alvéolos e o sangue dos capilares pulmonares. A contracción do músculo diafragmático provoca unha variación da presión, que é igual ás presións causadas polos compoñentes elásticos, resistivos e inerciais do sistema respiratorio. Pola contra, a exhalación (exhalar) adoita ser un proceso pasivo, aínda que hai moitas excepcións: ao xerar unha sobrepresión funcional (falar, cantar, cantaruxar, rir, soprar, bufar, espirrar, toser, levantar pesas); ao exhalar baixo a auga (nadar, mergullarse); a altos niveis de esforzo fisiolóxico (correr, escalar, lanzar) onde se necesita un intercambio de gases máis rápido; ou nalgunhas formas de meditación controlada pola respiración. Falar e cantar nos humanos require un control sostido da respiración que moitos mamíferos non son capaces de realizar.
O proceso de respiración non enche os alvéolos con aire atmosférico durante cada inhalación (uns 350 ml por respiración), senón que o aire inhalado dilúese coidadosamente e mestúrase completamente cun gran volume de gas (uns 2,5 litros en humanos adultos) coñecido como capacidade residual funcional que permanece nos pulmóns despois de cada exhalación e cuxa composición gasosa difire notablemente da do aire ambiente. A respiración fisiolóxica implica os mecanismos que garanten que a composición da capacidade residual funcional se manteña constante e se equilibre cos gases disoltos no sangue capilar pulmonar e, polo tanto, en todo o corpo. Así, no uso preciso, as palabras respiración e ventilación son hipónimos, non sinónimos, de respiración; pero esta prescrición non se segue de forma consistente, mesmo pola maioría dos profesionais sanitarios, porque o termo frecuencia respiratoria (FR) é un termo ben establecido na atención sanitaria, aínda que tería que ser substituído de forma consistente por taxa de ventilación se se seguise o uso preciso. Durante a respiración, os enlaces CH rómpense mediante unha reacción de oxidación-redución e, polo tanto, tamén se producen dióxido de carbono e auga. O proceso de produción de enerxía celular chámase respiración celular.
A respiración é indispensable para a vida dos organismos aeróbicos. Dependendo do tipo de órgano encargado do proceso, a respiración pode ser pulmonar, como nos mamíferos; traqueal, nos artrópodos; branquial, nos peixes; ou cutánea, nos anélidos. O intercambio pode producirse co aire atmosférico, como ocorre nas aves e mamíferos, ou ter lugar no medio acuático que tamén contén osíxeno e dióxido de carbono disolto.Gases sanguíneos, fisiología de la respiración e insuficiencia respiratoria aguda. Autores: José F. Patiño Restrepo, Édgar Celis Rodríguez, Juan Carlos Díaz Cortés. Editorial Médica Panamericana. O sistema respiratorio xunto co cardiovascular é un elemento integral do traballo armonioso e interrelacionado de todos os órganos e sistemas do organismo,mantendo a constancia da composición #gaseoso do aire alveolar, a circulación da sangue e o fluído tisular. Características Segundo os distintos hábitats, os distintos seres vivos aerobios desenvolveron diferentes sistemas de intercambio de gases: cutáneo, traqueal, branquial, pulmonar. Consiste nun intercambio gasoso osmótico (ou por difusión) co seu ambiente no que se capta osíxeno, necesario para a respiración celular, e refúgase dióxido de carbono, como subproduto do metabolismo enerxético.
Plantas e animais, o mesmo que outros organismos de metabolismo equivalente, relaciónanse a nivel macroecolóxico pola dinámica que existe entre respiración e fotosíntese. Na respiración utilízanse o osíxeno do aire, que á súa vez é un produto da fotosíntese osixénica, e refúgase dióxido de carbono; na fotosíntese utilízase o dióxido de carbono e prodúcese o osíxeno, necesario logo para a respiración aeróbica.
A reacción química global da respiración é a seguinte: C6 H12 O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + enerxía (ATP)
Na respiración dos mamíferos hai unha fase inicial de respiración pulmonar, na cal o aire entra e sae dos pulmóns e prodúcese o intercambio de gases co sangue dos alvéolos. Despois intervén o sistema circulatorio, que transporta por vía sanguínea os gases desde os pulmóns ao corpo (o osíxeno) e desde o corpo aos pulmóns (o dióxido de carbono). Prodúcese o intercambio de gases entre sangue e células, no que as células captan osíxeno e ceden o dióxido de carbono. Finalmente ten lugar a fase bioquímica nas mitocondrias, que é a chamada respiración celular aerobia, na que se produce a enerxía que necesita a célula e o osíxeno respirado funciona como aceptor de electróns da cadea de transporte de electróns mitocondrial. Nos insectos o aire chega directamente ás células mediante o seu sistema traqueal, polo que non intervén o sangue como transportador de gases. Fisioloxía xeral da respiración A respiración é un proceso que ten lugar fundamentalmente a nivel celular. Os órganos e mecanismos respiratorios que capturan e transportan gases cara a ou desde as células son adaptacións á crecente complexidade dos organismos destinadas a manter a continuidade da comunicación co ambiente externo.. .
Así, a ventilación pulmonar, que aparece nos humanos como a expresión inmediatamente visible da respiración, constitúe só a fase máis externa do fenómeno.
O proceso bioquímico consiste nunha sucesión de reaccións que resultan na síntese de adenosín trifosfato (ATP), xeralmente a través da descomposición completa da glicosa. A respiración aeróbica con absorción de osíxeno (O2) e liberación de dióxido de carbono CO2) é o modelo máis estendido na biosfera na actualidade, pero tamén existen respiracións anaeróbicas.
A intercambio de gases asegúrase por varios mecanismos. Nos animais pulmonares, prodúcese por inspiracións e expiracións alternadas: ventilación pulmonar, e despois por transporte de gases no sangue Tamén pode levarse a cabo a través de branquias (como nos peixes), traqueas (como nos insectos), estomas ou lenticelas (nas plantas terrestres), a través da pel ou directamente a través das membranas celulares. Os gases poden atoparse en estado libre ou disoltos na auga.
miniatura|centre|upright|A respiración é unha vía metabólica herdada dos procariotas; os organismos complexos desenvolveron diversas estratexias de acceso que poden implicar un mecanismo ventilatorio, un mecanismo circulatorio ou ambos sucesivamente.
Tipos de respiración Os seres vivos aeróbicos desenvolveron varios sistemas de intercambio #gaseoso co medio no que viven: cutáneo, traqueal, branquial e pulmonar. Mediante calquera destes sistemas incorporan osíxeno procedente do medio exterior e refugan dióxido de carbono e vapor de auga, como produto do proceso do metabolismo enerxético. O ser humano e os mamíferos presentan unicamente respiración pulmonar, pero algúns organismos como os anfibios utilizan varios sistemas simultaneamente e teñen respiración cutánea e pulmonar.
miniatura|upright|Intercambio de gases no alvéolo pulmonar Respiración pulmonar Ten lugar na maior parte dos vertebrados terrestres: anfibios, réptiles, aves e mamíferos incluíndo o home. O aparello respiratorio de tipo pulmonar está formado por uns orificios respiratorios situados na cabeza que comunican cun conduto que se chama larinxe o cal desemboca a través da traquea nos pulmóns. Os pulmóns constan dun conxunto de alvéolos rodeados de capilares sanguíneos. Nos alvéolos é onde se produce o intercambio de gases co sangue. A sangue oxigenada é distribuída por todo o organismo mediante o aparello circulatorio.Principios de anatomía y fisiología. Gerard J. Tortora, Bryan Derrickson, 2013.
Respiración traqueal A respiración traqueal ten lugar en moitos invertebrados, incluíndo os insectos, miriápodos e algúns arácnidos. Estes animais dispoñen dunha serie de orificios ao longo do seu corpo chamados estigmas polos cales se introduce o aire da atmosfera. Os estigmas dan lugar a uns condutos que reciben o nome de traqueas que se ramifican no interior do seu organismo para permitir o intercambio gaseoso.Environmental Physiology of Animals. Autores: Graham Stone, Ian Johnston, Pat Willmer. Consultado o 2 de marzo de 2018.
Respiración branquial Os animais acuáticos deben obter o osíxeno para os seus funcións vitais da auga, onde a súa concentración adoita ser bastante baixa. Na auga debaixo da superficie, a súa concentración típica é de aproximadamente 5 ml/l, ou 0,0005%, en comparación con 20% na atmosfera. Os animais de maior tamaño, como os peixes, desenvolveron estruturas especiais chamadas branquias ou agallas, e formas de aumentar o fluxo de auga a través deste tipo de estruturas. As branquias están formadas por un conxunto de láminas moi finas rodeadas de vasos sanguíneos. Cando a auga cargada de osíxeno pasa entre as branquias, prodúcese o intercambio gaseoso co sangue.
miniatura|upright|Os anélidos como a lombriga de terra non teñen pulmóns, respiran a través da pel (respiración cutánea) Respiración cutánea Nalgúns animais a respiración prodúcese directamente a través da pel. Para que iso sexa posible, a pel debe ser moi fina e non estar recuberta por estruturas córneas como as escamas. Entre os animais que posúen respiración cutánea atópanse os anélidos. A respiración cutánea pode ser responsable de até o 20 % do intercambio de gases nalgúns réptiles e unha porcentaxe maior nos anfibios.Fisiología Animal. Autores: Hill, Wyse, Anderson. Consultado o 2 de marzo de 2018 Ademais dos animais pequenos, os fungos, as plantas non vasculares, e os microorganismos tamén respiran por difusión superficial. Respiración animal Invertebrados Os organismos de pequenas dimensións, como o plancto, reciben suficiente osíxeno por difusión a través dos seus delgados tegumentos. Así respiran as esponxas, as medusas, e os platelmintos sen aparato circulatorio nin respiratorio.