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Efecto de la respiración forzada sobre el tamaño de los glóbulos rojos

Efecto de la respiración forzada sobre el tamaño de los glóbulos rojos


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Se produce microcitosis, es decir, disminución del tamaño de los glóbulos rojos:

- En la anemia por deficiencia de hierro,

- Durante la respiración forzada prolongada y

- Cuando aumenta la presión osmótica de la sangre.

No puedo entender cómo la respiración forzada resulta en microcitosis.


Mi intento: Creo que la respiración forzada prolongada da como resultado una baja concentración de CO2 en la sangre, lo que conduciría a una baja concentración de iones H +, pero esto conduciría a un plasma hipoósmico, que ciertamente produciría macrocitosis.


Fuente: Libro de texto de fisiología


Respiración forzada, también conocida como hiperventilación, provoca deshidratación hipertónica.

Según Greger y Windhorst, Fisiología humana integral (2014):

La pérdida de más agua que el NaCl conduce a deshidratación hipertónica e hipernatremia. En esta condición, el volumen intracelular está notablemente disminuido, mientras que el volumen extracelular está menos comprometido. Las posibles causas de la deshidratación hipertónica incluyen pérdida excesiva de líquido hipotónico (p. Ej., Sudor) o hiperventilación.

Por tanto, la disminución del tamaño de los glóbulos rojos se debe a la deshidratación que sigue a la hiperventilación.

Fuente:

  • Greger, R. y Windhorst, U. (2014). Fisiología humana integral. Berlín: Springer Berlín.

Efecto de la respiración forzada sobre el tamaño de los glóbulos rojos - Biología

Adaptarse a la gran altitud


Hay dos tipos principales de estrés ambiental para los seres humanos a gran altura. En primer lugar, están los extremos climáticos diarios alternados que a menudo van desde días calurosos y soleados hasta noches heladas. Además, los vientos suelen ser fuertes y la humedad baja, lo que provoca una rápida deshidratación. En segundo lugar, la presión del aire es menor. Este suele ser el factor limitante más importante en las regiones de alta montaña.

Presión del aire
disminuye
como altitud
aumenta

Haga clic aquí para obtener más información sobre la atmósfera terrestre.

El porcentaje de oxígeno en el aire a dos millas (3,2 km) es esencialmente el mismo que al nivel del mar (21%). Sin embargo, la presión del aire es un 30% menor a mayor altitud debido al hecho de que la atmósfera es menos densa, es decir, las moléculas de aire están más separadas.

Cuando respiramos aire al nivel del mar, la presión atmosférica de aproximadamente 14,7 libras por pulgada cuadrada (1,04 kg por cm 2) hace que el oxígeno pase fácilmente a través de las membranas pulmonares selectivamente permeables hacia la sangre. A grandes altitudes, la presión de aire más baja hace que sea más difícil que el oxígeno ingrese a nuestros sistemas vasculares. El resultado es hipoxia o privación de oxígeno. La hipoxia generalmente comienza con la incapacidad para realizar actividades físicas normales, como subir un tramo corto de escaleras sin fatiga. Otros síntomas tempranos del & quot; mal de altura & quot; incluyen falta de apetito, vómitos, dolor de cabeza, visión distorsionada, fatiga y dificultad para memorizar y pensar con claridad. En casos graves, se desarrollan síntomas similares a la neumonía (edema pulmonar) debido a una hemorragia en los pulmones y una acumulación anormal de líquido alrededor del cerebro (edema cerebral). El edema pulmonar y cerebral suele provocar la muerte en unos pocos días si no se recuperan los niveles normales de presión atmosférica. También existe un mayor riesgo de insuficiencia cardíaca debido al estrés adicional que se ejerce sobre los pulmones, el corazón y las arterias a gran altura.

Cuando viajamos a zonas de alta montaña, nuestros cuerpos inicialmente desarrollan respuestas fisiológicas ineficientes. Hay un aumento de la frecuencia cardíaca y respiratoria hasta el doble, incluso en reposo. La frecuencia del pulso y la presión arterial aumentan bruscamente a medida que nuestros corazones bombean más fuerte para llevar más oxígeno a las células. Estos son cambios estresantes, especialmente para personas con corazones débiles.

Inicialmente ineficiente
respuesta a baja
presión de oxígeno

Más tarde, normalmente se desarrolla una respuesta más eficiente a medida que se produce la aclimatación. Se producen glóbulos rojos y capilares adicionales para transportar más oxígeno. Los pulmones aumentan de tamaño para facilitar la ósmosis de oxígeno y dióxido de carbono. También hay un aumento en la red vascular de músculos que mejora la transferencia de gases.

Comienzo de
exitoso
aclimatación
a poco oxígeno
presión

Sin embargo, la aclimatación exitosa rara vez resulta en el mismo nivel de aptitud física y mental que era típico de altitudes cercanas al nivel del mar. Los ejercicios extenuantes y las tareas de memorización siguen siendo más difíciles. Además, la tasa de abortos espontáneos suele ser mayor en altitudes superiores a dos millas porque los fetos reciben menos oxígeno de sus madres.

Aumento de la f idad
nivel después de exitoso
aclimatación a
baja presión de oxígeno

Al regresar al nivel del mar después de una aclimatación exitosa a gran altura, el cuerpo generalmente tiene más glóbulos rojos y una mayor capacidad de expansión pulmonar de la necesaria. Dado que esto les brinda a los atletas de deportes de resistencia una ventaja competitiva, EE. UU. Mantiene un centro de entrenamiento olímpico en las montañas de Colorado. Varias otras naciones también entrenan a sus atletas a gran altura por esta razón. Sin embargo, los cambios fisiológicos que resultan en una mejor forma física son a corto plazo a baja altitud. En cuestión de semanas, el cuerpo vuelve a un nivel normal de condición física.


¿Quiénes son más propensos a sufrir la enfermedad de las alturas?

La mayoría de las personas de las tierras bajas comienzan a desarrollar síntomas de hipoxia a una altitud de 1 a 2 millas. Sin embargo, hay algunos asentamientos permanentes en las montañas de los Andes en América del Sur y las montañas del Himalaya en Asia que se encuentran a altitudes de 3 millas. Los alpinistas han alcanzado picos de más de 5 millas de altura, pero rara vez sin usar tanques de oxígeno para ayudar a respirar. Los picos más altos son demasiado altos para que cualquier humano se aclimate hasta el punto de que podría permanecer allí durante períodos prolongados.

Escaladores en la cima
del monte Logan, Yukon
Territorio, Canadá
(altitud 19,850 pies)

Existe una variabilidad considerable entre individuos y entre poblaciones en su capacidad para adaptarse a las tensiones ambientales de las regiones de alta montaña. Por lo general, las poblaciones que tienen más éxito son aquellas cuyos antepasados ​​han vivido en altitudes elevadas durante miles de años. Este es el caso de algunos de los pueblos indígenas que viven en las montañas de los Andes de Perú y Bolivia, así como de los tibetanos y nepaleses en las montañas del Himalaya. Los antepasados ​​de muchas personas en cada una de estas poblaciones han vivido por encima de los 13.000 pies (ca. 4000 metros) durante al menos 2700 años.

Indio peruano
mujer y
Hombre tibetano
(ambos de
alta altitud
poblaciones)

(Sus mejillas están rojas principalmente debido al aumento
flujo de sangre cerca de la superficie de la piel. Más rojo
las células sanguíneas la ayudan a llevar oxígeno a los tejidos
de su cuerpo.)

La implicación es que la selección natural a lo largo de miles de años da como resultado que algunas poblaciones se adapten genéticamente al estrés a gran altura. Sin embargo, diferentes poblaciones responden fisiológicamente a la baja presión de oxígeno de formas algo diferentes. La principal solución de los indígenas de los valles de alta montaña de Perú y Bolivia ha sido producir más hemoglobina en la sangre y aumentar su capacidad de expansión pulmonar. Ambos resultan en un aumento del oxígeno transportado por la sangre. Por el contrario, la solución común de los tibetanos y nepaleses que viven en altitudes elevadas generalmente ha sido respirar más rápido para absorber más oxígeno y tener arterias y capilares más anchos, lo que permite tasas mucho más altas de flujo sanguíneo y, en consecuencia, mayores cantidades. de oxígeno entregado a sus músculos, a pesar de que tienen niveles de hemoglobina relativamente normales. Un estudio reciente de los aldeanos tibetanos que viven sus vidas a alrededor de 15,000 pies ha demostrado que tienen 10 genes de procesamiento de oxígeno que no se encuentran comúnmente en las poblaciones de las tierras bajas. El gen EPAS1 es particularmente importante para adaptarse a entornos con una presión de oxígeno constantemente baja.

Si experimentará personalmente el mal de altura en el futuro puede ser, al menos en parte, una consecuencia de su herencia genética. Aquellos individuos que tienen bajos niveles de expresión del PDP2 gen generalmente tienen síntomas más graves. Este gen codifica una proteína que ayuda a convertir los alimentos en combustible para nuestro cuerpo. De alguna manera, aparentemente también ayuda en la aclimatación a la baja presión de oxígeno.

NOTICIAS: En la edición del 15 de marzo de 2011 de la Revista de epidemiología y salud comunitaria amp, investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Colorado y la Facultad de Salud Global de Harvard informaron que las personas generalmente viven más tiempo a grandes alturas y tienen un menor riesgo de morir por enfermedad de las arterias coronarias. Este efecto positivo ocurre a menos que las personas tengan problemas respiratorios crónicos. Los investigadores especularon que la hipoxia leve mejora la forma en que funciona el corazón y produce nuevos vasos sanguíneos que aumentan el flujo sanguíneo al corazón. Una explicación alternativa presentada por los autores es que una mayor exposición a la radiación ultravioleta del sol en altitudes más altas aumenta la capacidad del cuerpo para producir vitamina D, que tiene efectos beneficiosos sobre el corazón.

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Hemólisis

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Hemólisis, también deletreado hemólisis, también llamado hematólisis, descomposición o destrucción de los glóbulos rojos de modo que el pigmento hemoglobina que transporta oxígeno contenido se libere al medio circundante.

La hemólisis ocurre normalmente en un pequeño porcentaje de glóbulos rojos como un medio para eliminar las células envejecidas del torrente sanguíneo y liberar el hemo para el reciclaje de hierro. También puede inducirse con el ejercicio.

En la enfermedad, la hemólisis típicamente se asocia con anemia hemolítica, por lo que la hemólisis aumentada o acelerada acorta la vida útil de los glóbulos rojos, lo que hace que mueran más rápidamente de lo que puede reponerlos la médula ósea. La anemia hemolítica puede implicar hemólisis intravascular, en la que se destruyen los glóbulos rojos dentro de la circulación, o hemólisis extravascular, en la que las células se destruyen en el hígado o el bazo. La causa puede ser de naturaleza intrínseca o extrínseca. Las causas de la anemia hemolítica intrínseca incluyen defectos hereditarios en los glóbulos rojos, como esferocitosis hereditaria, anemia de células falciformes y talasemia. La enfermedad extrínseca puede ser causada por anticuerpos que atacan y destruyen los glóbulos rojos, como en la hemoglobinuria paroxística fría (un tipo de anemia hemolítica autoinmune) por enfermedades o infecciones que hacen que el bazo se vuelva hiperactivo (hiperesplenismo) o por otros factores que provocan la destrucción de los glóbulos rojos, incluidos los productos químicos, las infecciones, los traumatismos (como el impacto repetido de los pies al correr), los venenos o los productos tóxicos de los microorganismos. En la eritroblastosis fetal (enfermedad hemolítica del recién nacido), un desajuste en la compatibilidad de anticuerpos entre la sangre fetal y materna da como resultado la destrucción de los glóbulos rojos fetales por los anticuerpos maternos que atraviesan la placenta.

La hemólisis puede producirse en el laboratorio por diversos agentes físicos: calor, congelación, inundación de agua, sonido. En determinadas situaciones, se utiliza como prueba de laboratorio específica para las reacciones antígeno-anticuerpo.


Los glóbulos rojos no tienen núcleo

Mientras que los glóbulos rojos de animales como los peces y las aves tienen núcleos inactivos, los eritrocitos en los seres humanos y varios otros animales no tienen núcleo o núcleo. Esto permite que las células contengan más hemoglobina que participa en el transporte de moléculas de oxígeno.

A diferencia de las otras células del cuerpo, los glóbulos rojos están formados por pigmentos conocidos y hemoglobina (compuesta por 4 hemes (que le da a los eritrocitos el color rojo) y una proteína globina). Aquí, los cuatro hemes se unen a una sola proteína para formar una cadena polipeptídica. Es esta estructura particular la que hace posible que la célula transporte oxígeno y lo transporte a otras células del cuerpo.

* Según un estudio que se llevó a cabo en el Whitehead Institute, se demostró que a medida que los glóbulos rojos de los mamíferos se acercan a la madurez, una forma de división celular provoca la expulsión del núcleo de la célula. Aquí, un anillo de filamento de actina se contrae y finalmente pellizca la parte de la célula que contiene el núcleo. Este segmento de la célula luego es destruido por macrófagos.

* Los glóbulos rojos no tienen núcleo y, por lo tanto, no se reproducen / división celular.

* La hemoglobina en la célula permite que una sola célula transporte 4 moléculas de oxígeno.

* También se ha demostrado que la ausencia de un núcleo reduce el peso total de los glóbulos rojos, lo que a su vez les permite moverse más rápido a medida que transportan oxígeno.

También se ha demostrado que los macrófagos están involucrados en la hematopoyesis donde producen señales que desencadenan la diferenciación y proliferación de progenitores comprometidos.

Después de un promedio de 120 días de circulación, los glóbulos rojos viejos se eliminan de la circulación por la acción de los macrófagos (fagocitosis). Por lo tanto, los macrófagos (del bazo y el hígado) juegan un papel crucial en la vida de los glóbulos rojos desde el momento en que se producen hasta que mueren.

Si bien los glóbulos rojos son incapaces de reproducirse / división celular, se producen hasta 2 millones de células en la médula ósea cada segundo, lo que garantiza que se mantenga un número constante de glóbulos rojos. Al igual que los mastocitos, los eritrocitos también son células de larga vida (en comparación con otras células sanguíneas) con una vida útil de aproximadamente 120 días.

Algunos de los materiales necesarios para la producción de glóbulos rojos incluyen:


1er PUC Biología Respiración e intercambio de gases Preguntas y respuestas del libro de texto NCERT

Pregunta 1.
Definir capacidad vital. Cual es su significado?
Respuesta:
La capacidad vital es el volumen máximo de aire que una persona puede respirar después de una espiración forzada. Es la suma del volumen de reserva inspiratoria (IRV), el volumen de reserva espiratoria (ERV) y el volumen corriente (TV).

La capacidad vital es diferente para cada persona. Es más alto en atletas que en no atletas, en habitantes de las montañas que en personas que viven en las llanuras y en la juventud que en la vejez. Fumar cigarrillos reduce la capacidad vital.

Pregunta 2.
Indique el volumen de aire que queda en los pulmones después de una respiración normal.
Respuesta:
Capacidad residual funcional.

Pregunta 3.
La difusión de gases se produce únicamente en la región alveolar y no en otras partes del sistema respiratorio. ¿Por qué?
Respuesta:
Solo la región alveolar está formada por epitelio escamoso que es favorable para la difusión de gases.

Pregunta 4.
¿Cuáles son los principales mecanismos de transporte de CO2? Explicar.
Respuesta:
CO2 es transportada por la hemoglobina como carbaminohemoglobina. Esta unión está relacionada con la presión parcial de CO2. Cuando PO2 es baja como en los tejidos y PCO2 es alto, se produce más unión de dióxido de carbono, mientras que cuando PCO2 es baja y PO2 es alto como en los alvéolos, disociación de CO2a partir de carbamino tiene lugar la hemoglobina. Los glóbulos rojos contienen una alta concentración de enzima anhidrasa carbónica que convierte el dióxido de carbono en bicarbonatos y viceversa.

CO2 difunde la sangre y forma iones de bicarbonato. Por lo tanto, CO2 queda atrapado como bicarbonato a nivel del tejido y transportado a los alvéolos y liberado como CO2. Una pequeña cantidad de CO2 se disuelve en el agua de plasma y forma ácido. Al llegar a los pulmones, el ácido carbónico se disocia y libera dióxido de carbono. Entonces, el dióxido de carbono se transporta como carbaminohemoglobina, bicarbonatos y ácido carbónico.

Pregunta 5.
Cual sera el PO2 y PCO2 ¿En el aire atmosférico en comparación con los del aire alveolar?
(i) PO2 menor, PCO2 más alto
(ii) PO2 mayor, PCO2 menor
(iii) PO2 mayor, PCO2 más alto
(iv) PO2 menor, PCO2 menor
Respuesta:
(ii) PO2 mayor, PCO2 menor

Pregunta 6.
Explique el proceso de inspiración en condiciones normales.
Respuesta:
La entrada de aire en los pulmones se conoce como inspiración. La inspiración ocurre cuando la presión dentro de los pulmones es menor que la presión atmosférica. Se inicia por la contracción del diafragma que aumenta el volumen de la cámara torácica en el eje anteroposterior. La contracción de los músculos intercostales externos eleva las costillas y el esternón provocando un aumento del volumen de la cámara torácica en el eje dorsoventral. El aumento general del volumen torácico provoca un aumento similar del volumen pulmonar que disminuye la presión intrapulmonar a menos de la presión atmosférica, lo que obliga al aire del exterior a pasar a los pulmones.

Pregunta 7.
¿Cómo se regula la respiración?
Respuesta:
Un centro especializado presente en la región de la médula del cerebro llamado centro del ritmo respiratorio es el principal responsable de la regulación de la respiración. Otro centro presente en la región de la protuberancia del cerebro llamado centro neumotáxico puede reducir la duración de la inspiración y, por lo tanto, alterar la frecuencia respiratoria.


Un área quimiosensible situada adyacente al centro del ritmo es muy sensible al CO2 e iones de hidrógeno. El aumento de estas sustancias puede activar este centro, que a su vez puede indicarle al centro del ritmo que realice los ajustes necesarios en el proceso respiratorio. Los receptores asociados con el arco aórtico y la arteria carótida también pueden reconocer cambios en el CO2 y concentración de H + y enviar las señales necesarias al centro del ritmo para acciones correctivas.

Pregunta 8.
¿Cuál es el efecto de la PCO?2 sobre el transporte de oxígeno?
Respuesta:
Presión parcial de CO2, la concentración de iones de hidrógeno y la temperatura son los factores que regulan la unión de O2 con hemoglobina para formar oxihemogiobina. En los alvéolos, hay un alto PO2 baja PCO2, menor concentración de H + y menor temperatura que favorece la formación de oxihemogiobina. En los tejidos, hay PO baja2, PCO alto2, alta concentración de H + y mayor temperatura que favorecen la disociación del oxígeno de la oxihemogiobina.

Pregunta 9.
¿Qué sucede con el proceso respiratorio en un hombre que sube una colina?
Respuesta:
Hay una caída de PO2 nivel en altitudes elevadas. Esto reduce la PO alveolar2 y en consecuencia reduce la difusión de oxígeno del aire alveolar a la sangre. Entonces, la oxigenación de la sangre disminuye progresivamente.

Después de un tiempo, la persona afectada se adapta al entorno debido a que se acelera la frecuencia cardíaca, aumenta el recuento de glóbulos rojos en la sangre, el nivel de hemoglobina y la capacidad de transporte de oxígeno también aumentan.

Pregunta 10.
¿Cuál es el sitio del intercambio gaseoso en un insecto?
Respuesta:
Los insectos tienen una red de tubos (tubos traqueales) para transportar aire dentro del cuerpo. El aire entra en los espiráculos durante la inspiración y llega a las traqueolas que contienen fluidos tisulares. El oxígeno del aire se disuelve en esos fluidos y llega a las células.

Pregunta 11.
Defina la curva de disociación de oxígeno. ¿Puede sugerir alguna razón para su patrón sigmoidal?
Respuesta:
La curva en la que el porcentaje de saturación de hemoglobina con O2 se representa frente a la presión parcial de oxígeno (PO2) se denomina curva de disociación del oxígeno. En una orden de compra2 de 100 mm Hg, se produce una saturación del 100% de Hb. La saturación del 90% de la Hb tiene lugar incluso a una P02 de 60 mm Hg. Una caída de PCX, de 100 a 60 mm Hg, provocará solo una disminución del 10% en la saturación de Hb. Por lo tanto, la curva toma la forma de un sigmoide.

Pregunta 12.
¿Has oído hablar de la hipoxia? Trate de recopilar información al respecto y discútalo con sus amigos.
Respuesta:
La hipoxia es la condición en la que existe una deficiencia de oxígeno a nivel de los tejidos.

  • Hipoxia arterial: se debe al bajo nivel de oxígeno en la sangre. Ocurre cuando la atmósfera no contiene suficiente oxígeno y hay obstrucción en las vías respiratorias.
  • Hipoxia anémica: se debe a un nivel muy bajo de hemoglobina en la sangre.
  • Hipoxia estancada: se debe al flujo sanguíneo inadecuado para suministrar oxígeno al tejido.
  • Hipoxia histoxica: se debe a la presencia de sustancias tóxicas en el oxígeno inhalado, por ejemplo: intoxicación por cianuro.

Pregunta 13.
Distinguir entre
(a) IRV y ERV
(b) Capacidad inspiratoria y capacidad espiratoria.
(c) Capacidad vital y capacidad pulmonar total.
Respuesta:
(a) El volumen de reserva inspiratoria (VIR) es un volumen adicional de aire que una persona puede inspirar mediante una inspiración forzada. Tiene un promedio de 2500 ml a 3000 ml. El volumen de reserva espiratoria (ERV) es un volumen adicional de aire que una persona puede expirar mediante una espiración forzada. Esto tiene un promedio de 1000 ml a 1100 ml.

(b) La capacidad inspiratoria (IC) es el volumen total de aire que una persona puede inspirar después de una espiración normal. Es la suma del volumen corriente y el volumen de reserva inspiratorio.
La capacidad espiratoria (CE) es el volumen total de aire que una persona puede expirar después de una inspiración normal. Es la suma del volumen corriente y el volumen de reserva espiratorio.

(c) La capacidad vital es el volumen máximo de aire que una persona puede respirar después de una espiración forzada. Es la suma del volumen corriente, el volumen de reserva espiratorio y el volumen de reserva inspiratorio. También es el volumen máximo de aire que una persona puede exhalar después de una inspiración forzada.

La capacidad pulmonar total es el volumen total de aire alojado en los pulmones al final de una inspiración forzada. Es la suma del volumen residual, el volumen de reserva espiratorio, el volumen corriente y el volumen de reserva inspiratorio.

Pregunta 14.
¿Qué es el volumen corriente? Descubra el volumen corriente (valor aproximado) de un ser humano sano en una hora.
Respuesta:
El volumen corriente es el volumen de aire inspirado o espirado durante una respiración normal. Es aproximadamente 500 ML. Un hombre sano puede inspirar o expirar aproximadamente de 360 ​​L a 480 L de aire cada hora.

Primera PUC Biología Respiración e intercambio de gases Preguntas y respuestas adicionales

Primera PUC Biología Respiración e intercambio de gases Preguntas de un punto

Pregunta 1.
¿Qué es una caducidad?
Respuesta:
El movimiento o la salida de aire de los alvéolos de los pulmones a la atmósfera exterior se llama espiración o espiración.

Pregunta 2.
¿Qué es la ventilación? O ¿Qué es respirar?
Respuesta:
Es un proceso mediante el cual se intercambia aire entre la atmósfera y los alvéolos de los pulmones o la entrada de aire atmosférico en los alvéolos de los pulmones y la salida de aire de los alvéolos a la atmósfera se denomina ventilación pulmonar o respiración.

Pregunta 3.
¿Qué es inhalación o inspiración?
Respuesta:
La entrada de aire en los alvéolos de los pulmones se llama inspiración o inhalación.

Pregunta 4.
¿Qué músculos encuentras en el diafragma?
Respuesta:
Músculos esqueléticos.

Pregunta 5.
¿Qué proceso ayuda a aumentar el tamaño del tórax durante la respiración? (Octubre de 1990, abril de 1995)
Respuesta:
La contracción de los músculos intercostales externos de las costillas y los músculos del diafragma.

Pregunta 6.
Nombra la membrana (cubierta) de los pulmones. (Abril 91, 93, 94)
Respuesta:
Membrana pleural (Pleuron). [La membrana plural (fibrosa externa y serosa interna)]

Pregunta 7.
¿Cómo se llaman las unidades funcionales de los pulmones? (Octubre 92, 99, julio de 2010)
Respuesta:
Los alvéolos.

Pregunta 8.
Mencione el pigmento respiratorio.
Respuesta:
Hemoglobina. (Abril de 98)

Pregunta 9.
¿Qué es el espirómetro? (Abril de 2002)
Respuesta:
El aparato utilizado para medir la cantidad de aire intercambiado durante la respiración y la tasa de ventilación es el espirómetro.

Pregunta 10.
Nombra la última parte del árbol de bronquiolos.
Respuesta:
Alvéolos. (Abril de 2003)

Pregunta 11.
¿Cuál es un pasaje común para el aire y la comida en el hombre? (Julio de 2006)
Respuesta:
Tráquea

Pregunta 12.
Nombra la enzima que actúa sobre el ácido carbónico en las células vivas. (Delhi 2006)
Respuesta:
Anhídrido carbónico.

Pregunta 13.
¿Dónde se encuentra la anhidrasa carbónica en el cuerpo humano? Dar su función.
Respuesta:
La anhidrasa carbónica se encuentra en los glóbulos rojos. Cataliza la formación de ácido carbónico a partir de dióxido de carbono y agua.

Pregunta 14.
¿Cuáles son los dos factores que contribuyen a la disociación de la oxihemoglobina en la sangre arterial para liberar oxígeno molecular en un tejido activo? (Delhi 2000)
Respuesta:
PO baja2, PCO alto2, alta concentración de H + y alta temperatura.

Pregunta 15.
Nombra los órganos respiratorios de
(1) mariposa y
(2) larva de rana. (Toda la India 1996)
Respuesta:

Pregunta 16.
¿Qué es una caja de resonancia?
Respuesta:
La laringe es una caja cartilaginosa que ayuda en la producción de sonido y, por lo tanto, se llama caja de resonancia.

Pregunta 17.
¿Qué son los alvéolos?
Respuesta:
Los alvéolos son una serie de estructuras similares a bolsas vascularizadas, de paredes irregulares y muy delgadas en las que terminan los bronquiolos terminales.

Pregunta 18.
¿Cómo ayuda el diafragma en la inspiración? (Toda la India 998 C)
Respuesta:
Cuando los músculos del diafragma se contraen, se desplazan hacia el abdomen, aumentando el volumen de la cavidad torácica, pero disminuyendo la presión del aire. Entonces, el aire ingresa a los pulmones.

Pregunta 19.
¿Cuál es el número máximo de moléculas de oxígeno que puede transportar una molécula de hemoglobina? (Toda la India 1998 C)
Respuesta:
Cuatro.

Pregunta 20.
¿Qué se forma cuando el CO2 ¿Combina con la globina parte de la hemoglobina reducida? ¿Dónde ocurre? (Toda la India 1998 C)
Respuesta:
Carbamino hemoglobina.
Su formación ocurre en tejidos metabólicamente activos.

Pregunta 21.
¿Qué parte del cerebro controla (movimientos respiratorios?) (Foreign 1997)
Respuesta:
Médula y protuberancia.

Pregunta 22.
Nombra dos animales donde el intercambio de gases ocurre por difusión a través de toda la superficie de su cuerpo.
Respuesta:
Hidra, esponjas, gusanos planos, etc.

Pregunta 23.
¿Cuál es la función del líquido pleural?
Respuesta:
El líquido pleural reduce la fricción en la superficie del pulmón.

Pregunta 24.
Indique la función de la parte de intercambio.
Respuesta:
La parte de intercambio es el sitio real de difusión de oxígeno y dióxido de carbono entre la sangre y la atmósfera.

Pregunta 25.
¿Qué causa el movimiento de aire dentro y fuera de los pulmones?
Respuesta:
Gradiente de presión entre los pulmones y la atmósfera.

Pregunta 26.
Nombra las estructuras que provocan un gradiente de presión entre los pulmones y la atmósfera.
Respuesta:
Diafragma y músculos intercostales.

Pregunta 27.
¿Por qué el intercambio de gases respiratorios continúa ocurriendo en los pulmones incluso después de una espiración máxima?
Respuesta:
Una cierta cantidad de aire, llamada volumen residual, permanece en los pulmones incluso después de una espiración forzada.

Pregunta 28.
Nombra el sitio principal de intercambio de gases respiratorios.
Respuesta:
Alvéolos.

Pregunta 29.
¿Definir presión parcial de un gas?
Respuesta:
La presión ejercida por un gas individual en una mezcla de gases se llama presión parcial.

Pregunta 30.
¿Por qué más CO2 ¿Difundir a través de la membrana respiratoria por unidad de diferencia de presión en comparación con el oxígeno?
Respuesta:
La solubilidad del CO2 es 20-25 veces mayor que la de O2. Entonces más CO2 se difunde a través de la membrana respiratoria.

Pregunta 31.
¿Qué es la oxihemoglobina?
Respuesta:
La oxihemoglobina es un complejo que se forma cuando el oxígeno se combina con la parte Fe 2+ de la hemoglobina.

Pregunta 32.
Cuánto CO2 es transportado por 100 ml de sangre
Respuesta:
Aproximadamente 4 ml.

Pregunta 33.
¿Qué es la carbaminohemoglobina?
Respuesta:
La carbaminohemoglobina es el complejo que se forma cuando el dióxido de carbono se combina con el radical amina de la globina de la hemoglobina.

Pregunta 34.
¿Dónde está ubicado el centro de ritmo respiratorio?
Respuesta:
Médula.

Pregunta 35.
¿Cómo altera el centro neumotáxico la frecuencia respiratoria?
Respuesta:
El centro neumotáxico puede reducir la duración de la inspiración y alterar la frecuencia respiratoria.

Pregunta 36.
¿Dónde están los receptores que pueden sentir los cambios en el CO?2 y concentración de H + localizada?
Respuesta:
Los receptores están ubicados en el arco aórtico y la arteria carótida.

Primera PUC Biología Respiración e intercambio de gases Preguntas de dos marcas

Pregunta 1.
Qué es inspiración y expiración.
Respuesta:

  • Inspiración: la entrada de aire en los alvéolos de los pulmones se llama inspiración o inhalación.
  • Expiración: El movimiento o salida de aire de los alvéolos de los pulmones a la atmósfera exterior se llama espiración o exhalación.

Pregunta 2.
Mencione las funciones de la tráquea.
Respuesta:

  • Se llama tubo de aire que ayuda al paso del aire.
  • Los cilios se mueven hacia arriba, hacia la laringe, y este movimiento mantiene fuera las partículas inhaladas de polvo, polen, etc.
  • Los cartílagos que sirven para mantener la tráquea abierta facilitan el paso del aire.

Pregunta 3.
Escribe dos funciones cualesquiera de la laringe.
Respuesta:

  • La laringe se llama laringe. La vibración de las cuerdas vocales produce sonido.
  • Ayuda en el habla.
  • Evita la entrada de alimentos a los pulmones.
    La epiglotis presente en la laringe ayuda a cerrar la laringe durante la deglución.

Pregunta 4.
Mencione cuatro partes conductoras del sistema respiratorio humano. (Abril 83, 92, 99)
Respuesta:

Pregunta 5.
Dibuja un diagrama ordenado y etiquetado de alvéolos.
Respuesta:

Pregunta 6.
Escribe una nota sobre la pleura.
Respuesta:
Los dos pulmones están cubiertos por una membrana de doble capa llamada pleura, con líquido pleural entre ellos. El líquido reduce la fricción en la superficie del pulmón. La membrana pleural externa está en estrecho contacto con el revestimiento torácico, mientras que la membrana pleural interna está en contacto con la superficie del pulmón.

Pregunta 7.
Mencione cuatro funciones de la parte conductora del sistema respiratorio humano.
Respuesta:

  • Transporta el aire a los alvéolos.
  • Limpia el aire de partículas extrañas.
  • Humedece y humedece el aire.
  • Lleva el aire a la temperatura corporal.

Pregunta 8.
Mencione los límites de la cavidad torácica. ¿Para qué sirven?
Respuesta:
La cavidad torácica está formada dorsalmente por la columna vertebral, ventralmente por el esternón, lateralmente por las costillas y en la parte inferior por la cúpula: diafragma en forma. La configuración anatómica de los pulmones en el tórax es tal que cualquier cambio en el volumen de la cavidad torácica se reflejará en la cavidad pulmonar (pulmonar), que es esencial para la respiración, ya que no podemos alterar directamente el volumen pulmonar.

Pregunta 9.
¿Cómo determinan las presiones parciales de los gases respiratorios la difusión de oxígeno desde los capilares sanguíneos hacia los tejidos?
Respuesta:
En los tejidos, PCO2 es alto, PO2 es baja y hay alta concentración de iones H + y alta temperatura. Desde el PO2 es más baja que la de la sangre, la oxihemoglobina se disocia y libera el oxígeno a los tejidos.

Pregunta 10.
¿Cómo se transportan los gases en el cuerpo humano?
Respuesta:
La sangre es el medio de transporte de O2 y compañía2. Aproximadamente el 97% de O2 es transportado por los glóbulos rojos en la sangre. El 3% restante de O2 se transporta en estado disuelto a través del plasma. Casi el 20-25 por ciento de CO2 es transportado por los glóbulos rojos mientras que el 70% se transporta como bicarbonato. Aproximadamente el 7% se transporta en estado disuelto a través del plasma.

Pregunta 11.
Nombra los factores que afectan la unión del oxígeno a la hemoglobina.
Respuesta:
Los factores son:

  • Presión parcial de oxígeno
  • Presión parcial de dióxido de carbono
  • Concentración de iones de hidrógeno (H +)
  • Temperatura.

Pregunta 12.
¿Qué es la anhidrasa carbónica? Enumere las tres formas principales en las que el dióxido de carbono se transporta en la sangre.
Respuesta:
La anhidrasa carbónica es una enzima presente en los glóbulos rojos que cataliza la formación de ácido carbónico a partir de dióxido de carbono y agua. CO2 es transportado

  • En forma disuelta en el plasma.
  • Como bicarbonatos en plasma y glóbulos rojos
  • Como carbamino hemoglobina.

Pregunta 13.
Dar los valores PO2 y PCO2 respectivamente de cada uno de los siguientes
(1) Aire atmosférico
(2) Tejidos del cuerpo
Respuesta:

  1. Aire atmosférico PO2= 159 mm Hg PCO2 = 0,3 mm Hg
  2. Tejidos del cuerpo PO2= 40 mm Hg PCO2 = 40 mm Hg

Pregunta 14.
¿Qué es el enfisema? ¿Cuál es su principal causa?
Respuesta:
El enfisema es un trastorno crómico en el que se dañan las paredes alveolares debido a la disminución de la superficie respiratoria. Una de las principales causas de esto es el tabaquismo.

Pregunta 15.
¿Dónde se encuentra el centro neumotáxico en humanos? ¿Cuál es su significado en la inhalación?
Respuesta:
El centro neumotáxico se encuentra en la región de la protuberancia del cerebro.
La señal neuronal de este centro puede reducir la duración de la inspiración y, por lo tanto, alterar la frecuencia respiratoria.

Pregunta 16.
Nombra las tres capas de membrana de difusión.
Respuesta:

  • Epitelio escamoso de los alvéolos
  • Endotelio de capilares alveolares
  • Sustancia del sótano.

Primera PUC Biología Respiración e intercambio de gases Preguntas de tres puntos

Pregunta 1.
Explica el mecanismo de transporte de oxígeno.
Respuesta:
El oxígeno se une a la hemoglobina de manera reversible para formar oxihemoglobina. Aproximadamente el 97% de O2 se transporta como oxihemoglobina. Cada molécula de hemoglobina puede transportar un máximo de cuatro moléculas de O2. Unión de O2 con la hemoglobina depende principalmente de la presión parcial de oxígeno y también de la presión parcial de dióxido de carbono, la concentración de iones de hidrógeno y la temperatura.

En los alvéolos, donde hay pO alta2, pCO bajo2, menor concentración de H + y menor temperatura, todos los factores son favorables para la formación de oxihemoglobina, mientras que en los tejidos, donde la PO baja2, PCO alto2, existe una alta concentración de H + y una temperatura más alta, las condiciones son favorables para la disociación del oxígeno de la oxihemoglobina. Esto indica que O2 se une a la hemoglobina en la superficie del pulmón y se disocia en los tejidos.

Pregunta 2.
Describe el papel de la hemoglobina en el transporte de gases respiratorios. (Extranjero 2001)
Respuesta:

  • El oxígeno se une a la parte Fe 2+ de la hemoglobina y se transporta como oxihemoglobina a través de los glóbulos rojos de la sangre.
  • Cada molécula de hemoglobina puede transportar un máximo de cuatro moléculas de oxígeno.
  • CO2 combines with the amine radial of haemoglobin to form carbamino haemoglobin and about 20 – 25% of CO2 is transported in this form.

Pregunta 3.
Draw a neat labelled diagram of human respiratory system showing the mechanism of
(a) inspiration
(b) expiration.
Respuesta:

Pregunta 4.
Explain the process of expiration under normal conditions.
Respuesta:
Expiration takes place when the intra-pulmonary pressure is higher than the atmospheric pressure. The diaphragm and a specialised set of muscles-external and internal intercostals between the ribs, help in generation of such gradients.

Relaxation of the diaphragm and the intercostal muscles returns the diaphragm and sternum to their normal positions after inspiration which reduces the thoracic volume and thereby the pulmonary volume. This leads to an increase in intra-pulmonary pressure to slightly above the atmospheric pressure causing the expulsion of air from the lungs, i.e. expiration.

Pregunta 5.
Give a diagrammatic representation of exchange of gases at the alveolus and the body tissues with blood and transport of oxygen and carbon dioxide.
Respuesta:

Pregunta 6.
Draw a labelled diagram of a section of an alveolus with pulmonary capillary.
Respuesta:

Pregunta 7.
Name and explain few disorders of respiratory system.
Respuesta:

  • Asthma: It is a difficulty in breathing causing wheezing due to inflammation of bronchi and bronchioles.
  • Emphysema: It is a chronic disorder in which alveolar walls are damaged due to which respiratory surface is decreased. This is mainly caused by cigarette smoking.
  • Occupational Respiratory disorders: In certain industries, involving grinding and stone breaking the dust produced results in inflammation leading to fibrosis and this causing serious lung damage.

1st PUC Biology Breathing and Exchange of Gases Five Marks Questions

Pregunta 1.
Draw a neat labelled diagram of human respiratory system.
Respuesta:

Pregunta 2.
Give the five steps that is involved in respiration.
Respuesta:
Respiration involves the following steps:

  1. Breathing or pulmonary ventilation by which atmospheric air is drawn in and CO2 rich alveolar air is released out.
  2. Diffusion of gases (O2 y compañía2 ) across alveolar membrane.
  3. Transport of gases by the blood.
  4. Diffusion of O2 y compañía2 between blood and tissues.
  5. Utilisation of O2 by the cells for catabolic reactions and resultant release of CO2

Pregunta 3.
Define the following:
(a) Inspiratory Reserve volume
(b) Expiratory Reserve volume
(c) Total lung capacity
(d) Residual volume
(e) Functional residual capacity
Respuesta:
(a) Inspiratory Reserve volume (IRV): Additional volume of air, a person can inspire by a forcible inspiration.

(b) Expiratory Reserve volume (ERV): Additional volume of air, a person can expire by a forcible expiration.

(c) Total lung capacity: Total volume of air accommodated in the lungs at the end of a forced inspiration. This includes RV, ERV, TV and IRV.

(d) Residual Volume (RV): Volume of air remaining in the lungs even after a forcible expiration.

(e) Functional residual capacity (FRC): Volume of air that will remain in the lungs after a normal expiration.
This includes ERV + RV.


Effect of forced breathing on RBC size - Biology

Optional Breathing: Activating the Diaphragm
The everyday experiences of breathing for most untrained individuals is much more inconsistent than one would assume. Practices in yoga often first teach individuals to observe their own breathing to ultimately familiarize the student with the sensations of respiration. Thus, one meaningful aspect in learning breathing techniques is the awareness in the difference in smooth, even breathing to erratic breathing. Modifications in respiratory patterns come naturally to some individuals after one lesson, however, it may take up to six months to replace bad habits, and ultimately change the way one breathes (Sovik, 2000). The general rule, often noted in studies, and particularly observed by Gallego et al. (2001) was that if a voluntary act is repeated, “learning occurs, and the neurophysiological and cognitive processes underpinning its control may change.” Gallego et al. continue that while some changes can be made, the need for longer-term studies is warranted to better understand the attention demanding phases involved with these breathing changes.

Although the diaphragm is one of the primary organs responsible for respiration, it is believed by some yogics to be under functioning in many people (Sovik, 2000). Thus, there is often emphasis placed upon diaphragmatic breathing, rather than the use of the overactive chest muscles. Anatomically the diaphragm sits beneath the lungs and is above the organs of the abdomen. It is the separation between cavities of the torso (the upper or thoracic and the lower or abdominal). It is attached at the base of the ribs, the spine, and the sternum. As describe earlier, when the diaphragm contracts the middle fibers, which are formed in a dome shape, descend into the abdomen, causing thoracic volume to increase (and pressure to fall), thus drawing air into the lungs. The practice of proper breathing techniques is aimed at eliminating misused accessory chest muscles, with more emphasis on diaphragmatic breathing.

With diaphragmatic breathing the initial focus of attention is on the expansion of the abdomen, sometimes referred to as abdominal or belly breathing. Have a client place one hand on the abdomen above the navel to feel it being pushed outward during the inhalations. Next, the breathing focus includes the expansion of the rib cage during the inhalation. To help a student learn this, try placing the edge of the hands along side the rib cage (at the level of the sternum) correct diaphragmatic breathing will elicit a noticeable lateral expansion of the rib cage. Diaphragmatic breathing should be practiced in the supine, prone and erect positions, as these are the functional positions of daily life. Finally, the diaphragmatic breathing is integrated with physical movements, asanas, during meditation and during relaxation. Analogous to the seasoned cyclist, who is able to maintain balance effortlessly while cycling, the trained practitioner in diaphragmatic breathing can focus attention on activities of daily life while naturally doing diaphragmatic breathing. To summarize, Sovik suggests the characteristics of optimal breathing (at rest) are that it is diaphragmatic, nasal (inhalation and exhalation), smooth, deep, even, quiet and free of pauses.

Answers to Some Common Questions on Breathing
The following are some answers to common questions about breathing adapted from Repich (2002).
1) How do you take a deep breath?
Although many people feel a deep breath comes solely from expansion of the chest, chest breathing (in of itself) is not the best way to take a deep breath. To get a full deep breath, learn how to breathe from the diaphragm while simultaneously expanding the chest.
2) What happens when you feel breathless?
Breathlessness is often a response of your flight or fight hormone and nervous system triggering the neck and chest muscles to tighten. This makes breathing labored and gives a person that breathless feeling.
3) What is hyperventilation syndrome?
Hyperventilation syndrome is also known as overbreathing. Breathing too frequently causes this phenomenon. Although it feels like a lack of oxygen, this is not the case at all. The overbreathing causes the body to lose considerable carbon dioxide. This loss of carbon dioxide triggers symptoms such as gasping, trembling, choking and the feeling of being smothered. Regrettably, overbreathing often perpetuates more overbreathing, lowering carbon dioxide levels more, and thus become a nasty sequence. Repich (2002) notes that this hyperventilation syndrome is common in 10% of the population. Fortunately, slow, deep breathing readily alleviates it. The deliberate, even deep breaths helps to transition the person to a preferable diaphragmatic breathing pattern.
4) When you feel short of breath, do you need to breathe faster to get more air?
Actually, just the opposite. If you breathe fast, you may start to over breathe and lower your carbon dioxide levels. Once again, slow deep diaphragmatic breathing is recommended.
5) How do you know if you are hyperventilating?
Often times a person does not realize when he/she is hyperventilating. Usually more focus is centered on the anxiety-provoking situation causing the rapid breathing. With hyperventilation there is much more rapid chest breathing, and thus the chest and shoulders will visibly move much more. As well, if you take about 15-17 breaths per minute or more (in a non-exercise situation) then this could be a more quantifiable measure of probable hyperventilating.

Pensamientos finales
The research is very clear that breathing exercises (e.g. pranayama breathing) can enhance parasympathetic (inhibit neural responses) tone, decrease sympathetic (excitatory) nervous activity, improve respiratory and cardiovascular function, decrease the effects of stress, and improve physical and mental health (Pal, Velkumary, and Madanmohan, 2004). Health and fitness professionals can utilize this knowledge and regularly incorporate proper slow breathing exercises with their students and clients in their classes and training sessions.

Side Bar 1. What is Asthma? And Five Common Myths Associated with it?
The word "asthma" is derived from the Greek word meaning "to puff or pant.” Typical symptoms of asthma include wheezing, shortness of breath, chest tightness, and a persistent cough. Asthma attacks develop from an involuntary response to a trigger, such as house dust, pollen, tobacco, smoke, furnace air, and animal fur.
Asthma provokes an inflammatory response in the lungs. Airway linings swell up, the smooth muscle surrounding them contracts and excess mucus is produced. Airflow is now limited, making it hard for oxygen to get through to the alveoli and into the bloodstream. The severity of an asthma attack is determined by how restricted the airways become. When an asthmatic's airways become chronically inflamed it takes only a slight trigger to cause a major reaction in the airways. Oxygen levels can become low and even life threatening. Below are some of the common myths about asthma.
Myth 1) Asthma is a mental disease
Because asthma sufferers often have attacks when facing emotional stress, some people have identified it as a psychosomatic condition. Asthma is a real physiological condition. However, emotional stimuli can act as an asthma trigger, worsening an asthma flare up.
Myth 2) Asthma is not a serious health condition
Quite the contrary! Asthma attacks may last several minutes or go on for hours. With extended asthma agitation one’s health is increasingly threatened. Indeed, if an airway obstruction becomes severe, the sufferer may experience respiratory failure, leading to fainting and possible death.
Myth 3) Children will grow out of asthma as they mature to adulthood
The majority of asthma sufferers will have it for life, although some people do appear to grow out of it.
Myth 4) Asthmatics shouldn’t exercise
Asthmatics can and should exercise. Importantly they should find the types of exercise they feel most comfortable w ith as well as the best place and time to do the exercise.
Myth 5) Not that many people are affected by asthma
According to National Center for Health Statistics (2002), 20 million people suffer from asthma in the U.S. Asthma can be life threatening as it took the lives of approximately 4,261 deaths in 2002. Researchers are unclear if this is due to improper preventative care, chronic overuse of asthma medications, or a combination of both factors.
Fin

Referencias:
Collins, C. (1998). Yoga: Intuition, preventive medicine, and treatment. Journal of Obstetric, Gynecologic, and Neonatal Nursing, 27 (5) 563-568.

Gallego, J., Nsegbe, E. and Durand, E. (2001). Learning in respiratory control. Behavior Modification, 25 (4) 495-512.

Guz, A. (1997). Brain, breathing and breathlessness. Respiration Physiology. 109, 197-204.

Jerath, R., Edry J.W, Barnes, V.A., and Jerath, V. (2006). Physiology of long pranayamic breathing: Neural respiratory elements may provide a mechanism that explains how slow deep breathing shifts the autonomic nervous system. Medical Hypothesis, 67, 566-571.

National Center for Health Statistics. (2002). Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU. Centros de Control y Prevención de Enfermedades.
http://www.cdc.gov/nchs/products/pubs/pubd/hestats/asthma/asthma.htm

Pal, G.K. Velkumary, S. and Madanmohan. (2004). Effect of short-term practice of breathing exercises on autonomic functions in normal human volunteers. Indian Journal of Medical Research, 120, 115-121.

Repich, D. (2002). Overcoming concerns about breathing. National Institute of Anxiety and Stress, Inc.

Ritz, T. and Roth, W.T. (2003). Behavioral intervention in asthma. Behavior Modification. 27 (5), 710-730.

Sovik, R. (2000). The science of breathing – The yogic view. Progress in Brain Research, 122 (Chapter 34), 491-505.


Biology 260 LAB TEST #2

b) pulse sites=
1. Common carotid artery (@side of neck)
2. Temporal artery (anterior to ear in temporal region)
3. Facial artery ( clench teeth, anterior to masseter)
4. Brachial artery (in the antecubital fossa where it branches off into radial and ulnar arteries)
5. Radial artery (lateral part of wrist)
6. Femoral artery (in the groin)
7. Popliteal artery (back of the knee)
8. Posterior tibial artery (above medial malleolus)
9. Dorsalis pedis artery (on back of foot)

c) BP and HR of posture, exercise and cold
1. equipment: sphygmomanometer= used to obtain BP readings by ausculatory method
2. results:
a) posture:
-sitting= normal BP and P/ HR
-reclining= decrease in BP and HR
- quickly standing= decrease BP and P/ HR
- standing 3min= increase BP and P/ HR

b) exercise:
1) well-conditioned= low BP and high P (will initially go up and then plateau)
2) poor-conditioned= high BP and low P

c) cold:
1) Bad conditioned= initially goes up then Down
2) Well conditioned= initially goes up then Down


Resultados

Hct values obtained during forced diving showed a significant increase over resting values for dive min 5 and 6. Hct had returned to resting by postdive min 10 (ANOVA, F(3,8)= 11.01, PAG = 0.003 Tukey–Kramer HSD, PAG = 0,05). Values show a trend toward a continued increase for the duration of the dive (Fig. 1). The highest values were observed at postdive min 2 (62.7 ± 1.58%).

Hct values obtained from northern elephant seal pups during forced diving (norte = 3). Diving Hct is significantly different from predive Hct in min 5 and 6. A trend toward a continued increase in Hct during the dive is observed and values returned to predive levels by postdive (PD) min 10 (ANOVA, F(3,8) = 11.01, PAG = 0.003 Tukey–Kramer HSD, PAG = 0.05).

Mean resting splenic volume was 3,141.34 ml ± 68.01 ml SD, whereas end dive splenic volume (min 7) was 513.10 ml ± 87.12 ml SD. For the purpose of calculating splenic mass, the total volume of the splenic reservoir is assumed to be 100% RBCs (2,628 ml × 1.07 g/ml = 2812.22 g). Resting splenic mass was 3,325.31 g, or 3.54% of body mass (splenic blood reservoir mass + end dive spleen mass). In all animals, splenic contraction was initiated immediately upon facial immersion (Fig. 2) and no further significant reduction was observed after dive min 2 (Fig. 3 ANOVA F(6,28)= 34.10, PAG < 0.0001 Tukey–Kramer HSD, no significant decrease in volume after min 2, PAG = 0,05). Concomitantly, an increase in hepatic sinus volume also was observed, suggesting a direct shift of blood from the spleen to the sinus (PAG < 0.0001, R 2 = 0.97). The combined volume of the spleen and hepatic sinus did not differ significantly from resting splenic volume at any time during the dive (Fig. 4 sinus volume + spleen volume is not significantly different from resting splenic volume ANOVA, F(7,32) = 0.24, PAG = 0.97 comparison to baseline, Dunnett's method, PAG = 0,05). Once dilated, the hepatic sinus volume remained constant throughout the dive (no significant change in volume after min 1 ANOVA, F(7,32)= 12.94, PAG < 0.0001, Tukey–Kramer HSD, PAG = 0,05). As the dive progressed, a loss of signal intensity from the region of the hepatic sinus was observed (Fig. 5).

Thoracic images of a northern elephant seal during rest and simulated diving. (Izquierda) Images are from the region immediately caudal to the diaphragm. (Right) Images are 12 cm caudal to the diaphragm. Rapid contraction of the spleen and simultaneous filling of the hepatic sinus are observed.

Northern elephant seal spleen volume during rest (min 0) and diving (min 1–7) was obtained by using MR imaging techniques (norte = 5). Each animal had four dives. Splenic volume does not decrease significantly after min 2 (ANOVA, F(6,28) = 33.94, PAG & lt 0,0001). Error bars indicate 95% confidence interval (bootstrap analysis, 10,000 repeats).

Graph of northern elephant seal splenic volume and hepatic sinus volume at each min of a 7-min dive (norte = 5). Combined spleen and hepatic sinus volume does not differ significantly from spleen volume at rest (ANOVA, F(7,32) = 0.24, PAG = 0.97 comparison to baseline, Dunnett's method, PAG = 0.05).

Axial images of a northern elephant seal pup during forced diving. The hepatic sinus dilates rapidly upon submergence and remains dilated throughout the dive. Loss of hepatic sinus signal intensity is observed as the dive progresses. Axial images were obtained from the thoracic region immediately caudal to the diaphragm. Dark crescent shape in the upper left quadrant of the image is the spleen the margins of the hepatic sinus are outlined in white.

In the postdive period, the spleen gradually dilated, achieving its maximum volume at 18–22 min after the dive. Immediately after the dive, increased respiratory motion and diaphragm movement hampered quantification of the hepatic sinus volume. However, tachypnea had subsided by postdive min 4 and no evidence of hepatic sinus dilation or vena caval distension was observed.


Interactive resources for schools

Respiración celular

Breaking down glucose (food) without oxygen to provide available energy for the cells. The glucose reacts with oxygen to produce energy in the form of ATP with carbon dioxide and water as waste products

Gaseous exchange

The exchange of gases between two areas eg the air in the alveoli of the lungs and the blood, the blood and the cells of the body

Breathing system

The system of organs including the nose, mouth, trachea, bronchi, bronchioles and alveoli through which air is taken into the body

Las células rojas de la sangre

Carry oxygen in the blood. They are also known as erythrocytes.

Respiración

The biochemical process by which the cells in the body releases energy

Glosario

Una lista de palabras a menudo difíciles o especializadas con sus definiciones.

Asma

A condition where the airways of the lungs narrow in response to an environmental or internal trigger making it difficult to breathe

Unidad básica a partir de la cual se construyen todos los organismos vivos, que consta de una membrana celular que rodea el citoplasma y un núcleo.

What is the breathing system and why is it so important?

Cellular respiration takes place in all of the cells of your body, providing the energy they need. The breathing system moves air in and out of your body, delivering the oxygen needed by the cells for respiration and removing waste carbon dioxide. In conditions such as asthma the breathing system cannot work efficiently and scientists and doctors have to find ways to enable sufferers to breathe easily again.

Contenido

From the moment you are born until the time when you die, you will breathe air in and out of your body. Why is breathing so important for life? The cells of your body need a constant supply of oxygen for cellular respiration to provide the energy needed for all of the reactions of the body. Poisonous carbon dioxide is a waste product of these reactions and it needs to be removed.

The breathing system is contained in the chest. Air is breathed into the lungs. Oxygen from the air moves into the red blood cells and carbon dioxide from the blood moves into the air by diffusion.This process is known as gaseous exchange.

The muscles between the ribs and the muscular diaphragm bring about changes in the volume of the chest which move the air in and out of the lungs.

Asthma is a common condition which affects the airways and makes it difficult to move air in and out of the lungs. Other diseases of the lungs also affect gaseous exchange. Sometimes our own behaviour contributes to problems with the breathing system – for example smoking is known to increase the risk of many respiratory conditions. Different medicines enable doctors to cure or control many diseases of the breathing system.


How the Dive Reflex Extends Breath-Holding

Floating motionless atop a tank of water in 2009, French diver Stéphane Mifsud claimed a world record for static apnea (stationary breath holding) of 11 minutes and 35 seconds. In 2010, another record setter, Ricardo da Gama Bahia of Brazil, flooded his body with oxygen for more than 20 minutes and then held his breath underwater for 20 minutes and 21 seconds. Both those achievements and many earlier records put to shame the breath-holding efforts of most people on dry land, who may nonetheless find that they, too, can hold out much longer than usual while swimming. The explanation, many say, is partly rooted in an evolved physiological response that helps seals, whales, otters and other aquatic mammals stay underwater for half an hour or more at a time: the diving reflex.

When a mammal&rsquos face submerges in cold water and its airway snaps shut, other changes triggered in the cardiovascular system collectively help the animal make the most of the oxygen in its blood and lungs. First, the heart rate slows significantly&mdashby roughly 90 percent in some marine mammals. In humans, the reduction is relatively paltry: a 1978 study by Dexter F. Speck, now at the University of Kentucky College of Medicine, and David S. Bruce of Wheaton College found that the diving reflex can lower people&rsquos heart rates by 10 percent or more. Still, that change is enough to extend break point: the moment one feels forced to take a breath.

Second, the diving reflex makes capillaries in the skin and limbs constrict, redirecting blood away from the body&rsquos surface and toward the vital organs. This shift saves more oxygen for the brain and heart, but to a degree it also seems to fortify the torso against the crushing effects of water pressure at great depth. Moreover, it helps to preserve the body&rsquos core temperature in icy water. A disadvantageous consequence, however, is that the muscles in the limbs must then rely more on anaerobic energy metabolism to keep working, so they build up lactic acid and tire more rapidly than they would from comparable exercise at the surface.

Although the diving reflex is involuntary, a 2000 study by Erika Schagatay, then at Lund University in Sweden, and her colleagues found that with experience, human divers could significantly increase the magnitude of some of these changes and delay the point at which they have to take a breath. Such training no doubt contributed to the amazing breath-holding feats of the underwater record holders.


Respiratory muscle function

The diaphragm is the most important respiratory muscle and plays an essential role during inspiration. Exact measurement of diaphragmatic strength can only be done in vivo. There is very little information on the effect of aging on the contractile properties of the diaphragm. Respiratory muscle strength can be measured by transdiaphragmatic pressure (Pdi), maximum voluntary ventilation (MVV), and maximum inspiratory pressure (MIP). MIP is an index of strength of the diaphragm measured using a mechanical pressure gauge with a closed valve at the mouth during an inspiration. MIP is an indicator of inspiratory muscle strength and a determinant of vital capacity. Decline in MIP can lead to inadequate ventilation and impaired clearance of airway secretions, as seen in patients with neuromuscular disease. Studies measuring MIP have been cross-sectional, and their primary objective has been to establish reference values rather than to evaluate the longitudinal impact of age on diaphragmatic function. MIP is 30% higher in men compared with women at all age groups and decreases by 0.8 cm to 2.7 cm of H20/year between the ages of 65 and 85 years, with larger age-related declines seen in men ( Enright et al 1994 ). Tolep et al (1995) showed a 25% lower Pdi measured using Mueller maneuver in healthy older subjects (age 65�, n=10) compared with young healthy adults (age 19�, n=9). Similar results were seen in a study by Polkey et al (1997) . The degree of reduction in Pdi in healthy older compared with healthy young controls was less (13%) in the latter study, partly explained by different measurement techniques (Table ​ (Table1). 1 ). Maximum voluntary ventilation is also reduced with age, and one longitudinal study showed a 12% decline over 6 years in older trained athletes ( McClaran et al 1995 ). Likely explanation for reduced diaphragmatic strength with age is related to muscle atrophy and age-related decrease in fast twitch fibers, responsible for generating higher peak tensions. This age-related decline in diaphragmatic strength may predispose older individuals to diaphragmatic fatigue and ventilatory failure during increased ventilatory load on the respiratory system.


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