Funcionamiento del aparato respiratorio humano
Preguntas generadoras:
1. ¿Cuál es la función principal del aparato respiratorio humano?
2. ¿Qué relación hay entre la frecuencia respiratoria y el ritmo cardiaco?
3. ¿Qué relación existe entre el aparato respiratorio pulmonar del ser humano y la respiración de las células?
4. ¿De dónde proviene el C02 que se produce durante la respiración?
Planteamiento de las hipótesis:
La respiración es un proceso que se lleva a cabo en organismos multicelulares, en los humanos se lleva en los órganos como los pulmones que se encargan de introducir, con la inhalación oxigeno que se encuentra mezclado con el aire para así poder transformar, la glucosa, por medio de procesos catabólicos en energía inmediata, y el oxigeno lo hace transportar por el cuerpo gracias a los glóbulos rojos; en la exhalación se libera CO2 de las células, por el desdoblamiento de la glucosa, y también de los gases que se remueven constantemente en los pulmones. En la práctica al estar agitados por hacer una actividad física, mediremos con el sensor de CO2 que tanto de este se tiene, y además de que entenderemos como es que existe relación con el sistema circulatorio, a medir la frecuencia cardiaca.
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Resultados:
Responde los siguientes cuestionamientos:
¿Porque cuando se realiza algún ejercicio físico vigoroso se incrementa el número de inhalaciones y exhalaciones?
Porque las células demandan más oxígeno para que se pueda llevar a cabo la respiración al tener un mayor gasto de energía.
¿Para qué debemos respirar más rápido en esta situación?
Para que el oxígeno sea distribuido a todo el cuerpo aún cuando hagamos una actividad que consume mucha energía.
Inhalación: En ella los músculos intercostales externos se contraen y suben las costillas y el esternón, y el diafragma desciende. Todo ello aumenta la capacidad de la caja torácica, provocando que los pulmones se dilaten y entre aire rico en O2.
Exhalación: La exhalación o espiración es el fenómeno opuesto a la inspiración, durante el cual el aire que se encuentra en los pulmones sale de éstos.
Pulmones: Órgano o estructura interna del sistema respiratorio típico de los vertebrados superiores (aunque aparece en algunos invertebrados). Constituye una estructura adaptativa al ambiente aeroterrestre en cuyas membranas se produce el intercambio gaseoso y el proceso de hematosis, al permitir la obtención de oxígeno y asegurar la eliminación al exterior del dióxido de carbono.
Alvéolos: Uno de los muchos sacos aéreos pequeños dentro de los pulmones en los que terminan los bronquíolos. Las paredes delgadas de los alvéolos contienen numerosos capilares por donde se produce el intercambio gaseoso entre el aire (que está en los alvéolos) y la sangre.
Difusión de gases: Desplazamiento neto de moléculas desde zonas de mayor concentración hacia las zonas de menor concentración; es el mecanismo principal de movimiento de moléculas en una célula. Este desplazamiento ocurre sin gasto de energía externa.
Diafragma: En los mamíferos, un tejido lamináceo (tendón y músculo) que constituye la separación entre las cavidades abdominal y torácica.
Glóbulos rojos: Glóbulo rojo, también llamado hematíe, el portador de la hemoglobina sanguínea.
Análisis de resultados:
Discusión:
Replanteamiento de las predicciones de los alumnos:
Bibliografía:
Cibergrafía:
http://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20081109175207AAO63Tt
http://carabuxa.wordpress.com/2008/08/30/ciclo-respiratorio/
http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia_respiratoria
http://es.wikipedia.org/wiki/Centro_respiratorio
http://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%B3rax
http://es.wikipedia.org/wiki/Ritmo_card%C3%ADaco
Ritmo cardiaco: Es el período armónico de latidos cardíacos formado por los sonidos de Korotkoff. El corazón late durante la sístole (contracción del corazón para impulsar sangre). Ése es el primer ruido de Korotkoff, y el segundo es durante la diástole (relajación del corazón que permite que se llene de sangre para la sístole). Si estos ruidos no son armónicos (es decir, si no se dan con periodicidad), entonces no hay ritmo cardíaco. A esta pérdida del ritmo cardíaco se le llama arritmia.
Introducción:
La respiración es una función general de los seres vivos que consiste en transformar la energía potencial contenida en las moléculas orgánicas, que provienen de la nutrición heterótrofa o autótrofa, en energía utilizable por las células. Los productos de desecho de esta transformación son el dióxido de carbono y el agua.
El aparato respiratorio de los humanos es el típico de todos los mamíferos. Los órganos que forman este aparato son: la boca, fosas nasales, faringe, laringe, tráquea y pulmones, éstos últimos están formados principalmente por los bronquios y bronquiolos.
La frecuencia de respiración son las veces que hacemos un proceso completo de respiración por minuto, el proceso es la inspiración y la espiración.
Las frecuencias normales de respiración están entre otras causas en función de la edad en situaciones normales se pueden tomar los siguientes valores como normales de respiración
Mediante el aparato circulatorio el oxígeno se distribuye a todas las células del cuerpo, esta es una de sus funciones principales.
La frecuencia cardiaca o ritmo cardiaco (FC) es el número de veces que el corazón se contrae en un minuto, y es importante conocer su comportamiento entre otras razones por su utilidad práctica como un índice de intensidad para dosificar el ejercicio físico ya que las células necesitan más oxigeno cuando se realiza una actividad física como el ejercicio.
Objetivos:
§ Comprobar la relación que existe entre el aparato respiratorio y circulatorio a través del registro de cambios en la frecuencia respiratoria y el ritmo cardiaco ocasionado por la exposición a una actividad física (ejercicio).
§ Utilizar el sensor de gas CO2 para determinar los cambios en la concentración de CO2 debidos a la respiración de un ser humano.
§ Relacionar el mecanismo respiratorio pulmonar del ser humano con la respiración a nivel celular.
§ Reconocer que el dióxido de carbono desechado durante la exhalación es resultado de la respiración individual de las células.
Material:
1 cronómetro
1 lápiz
cuaderno
1 matraz kitazato de 250 ml
1 pinzas Mohr
Masking tape
Equipo:
Sensor de gas CO2
Interfase ULI para el sensor de gas CO2
Lap top
Software Logger Pro
Procedimiento:
A. Frecuencia respiratoria y ritmo cardiaco.
Toma la frecuencia cardiaca de un integrante de tu equipo que debe estar en reposo. Para ello, con los dedos índice y medio localiza en la parte lateral del cuello la carótida y presiona levemente hasta sentir pulsaciones. Cuantifica cuantas pulsaciones se perciben en un minuto y registra este dato en tu cuaderno. Lo normal son 80 pulsaciones por minuto.
Del mismo compañero toma ahora la frecuencia respiratoria, para hacerlo observa los movimientos de su tórax; un ascenso y un descenso del diafragma equivalen a un movimiento respiratorio. Lo normal es de 16 a 20 movimientos por minuto.
Posteriormente el mismo estudiante deberá realizar 20 sentadillas, subir escaleras o ejecutar brevemente algún ejercicio, después de terminar esta actividad física se deberán realizar nuevamente las dos mediciones anteriores.
Registra tus datos en un cuadro como el siguiente:
Cuantificación | Antes de la actividad física | Después de la actividad física |
Pulsaciones / min. | ||
Frecuencia respiratoria Ascensos-descenso/ min. |
Repite la operación al menos con una persona más y compara los datos registrados.
Resultados:
A. Frecuencia respiratoria y ritmo cardiaco.
Mujer (Diana)
Hombre (Victor):
Mujer (Diana)
Cuantificación | Antes de la actividad física | Después de la actividad física |
Pulsaciones / min. | 54/min 59/min 60/min | 80/min 103/min 108/min |
Frecuencia respiratoria Ascensos-descenso/ min. | 15/min 20/min 24/min | 23/min 30/min 36/min |
Cuantificación | Antes de la actividad física | Después de la actividad física |
Pulsaciones / min. | 60/min | 89/min 105/min 112/min |
Frecuencia respiratoria Ascensos-descenso/ min. | 17/min | 24/min 33/min 38/min |
Discute con tus compañeros los resultados que observaron. Analicen las posibles causas que ocasionan que haya diferencias en el ritmo cardiaco y la frecuencia respiratoria entre una persona y otra. Análisis de resultados:
Responde los siguientes cuestionamientos:
¿Porque cuando se realiza algún ejercicio físico vigoroso se incrementa el número de inhalaciones y exhalaciones?
Porque las células demandan más oxígeno para que se pueda llevar a cabo la respiración al tener un mayor gasto de energía.
¿Para qué debemos respirar más rápido en esta situación?
Para que el oxígeno sea distribuido a todo el cuerpo aún cuando hagamos una actividad que consume mucha energía.
¿Qué sucede con la frecuencia cardiaca y respiratoria durante el ejercicio?
Ambas aumentan su frecuencia.
Ambas aumentan su frecuencia.
¿Qué pasa con los niveles de oxígeno en tus pulmones durante el ejercicio?
Tienen que aumentar su velocidad de trabajo para que el oxígeno requerido sea distribuido a todas las células del cuerpo a tiempo, ya que por medio de difusión a través de los alveolos el oxígeno se va con los globulos rojos.
Tienen que aumentar su velocidad de trabajo para que el oxígeno requerido sea distribuido a todas las células del cuerpo a tiempo, ya que por medio de difusión a través de los alveolos el oxígeno se va con los globulos rojos.
¿Qué relación hay entre el aumento de la frecuencia cardiaca y el aumento de la frecuencia respiratoria durante la actividad física?
Ambos están estrechamente ligados, ya que el mecanismo respiratorio humano es el encargado de capturar el oxígeno y el aparato circulatorio es el que lo distribuye a todas las células del cuerpo, entonces tienen que "trabajar en conjunto" para que se pueda llevar acabo la respiración, es decir, la obtención de energía del alimento.
Realiza la caracterización de los conceptos: Ambos están estrechamente ligados, ya que el mecanismo respiratorio humano es el encargado de capturar el oxígeno y el aparato circulatorio es el que lo distribuye a todas las células del cuerpo, entonces tienen que "trabajar en conjunto" para que se pueda llevar acabo la respiración, es decir, la obtención de energía del alimento.
Inhalación: En ella los músculos intercostales externos se contraen y suben las costillas y el esternón, y el diafragma desciende. Todo ello aumenta la capacidad de la caja torácica, provocando que los pulmones se dilaten y entre aire rico en O2.
Exhalación: La exhalación o espiración es el fenómeno opuesto a la inspiración, durante el cual el aire que se encuentra en los pulmones sale de éstos.
Pulmones: Órgano o estructura interna del sistema respiratorio típico de los vertebrados superiores (aunque aparece en algunos invertebrados). Constituye una estructura adaptativa al ambiente aeroterrestre en cuyas membranas se produce el intercambio gaseoso y el proceso de hematosis, al permitir la obtención de oxígeno y asegurar la eliminación al exterior del dióxido de carbono.
Alvéolos: Uno de los muchos sacos aéreos pequeños dentro de los pulmones en los que terminan los bronquíolos. Las paredes delgadas de los alvéolos contienen numerosos capilares por donde se produce el intercambio gaseoso entre el aire (que está en los alvéolos) y la sangre.
Difusión de gases: Desplazamiento neto de moléculas desde zonas de mayor concentración hacia las zonas de menor concentración; es el mecanismo principal de movimiento de moléculas en una célula. Este desplazamiento ocurre sin gasto de energía externa.
Diafragma: En los mamíferos, un tejido lamináceo (tendón y músculo) que constituye la separación entre las cavidades abdominal y torácica.
Glóbulos rojos: Glóbulo rojo, también llamado hematíe, el portador de la hemoglobina sanguínea.
Análisis de resultados:
Analiza con tu equipo las gráficas que hicieron y respondan las siguientes preguntas:
¿Hubo alguna diferencia entre el registro de la respiración “en reposo” y “después de un ejercicio?
Si, debido a que las frecuencias después de un ejercicio aumentaron considerablemente.
¿Hubo alguna diferencia entre el registro de la respiración “en reposo” y “después de un ejercicio?
Si, debido a que las frecuencias después de un ejercicio aumentaron considerablemente.
Realiza la caracterización de los conceptos:
Degradación de glucosa: Glucólisis quiere decir "quiebre" o rompimiento (lisis) de la glucosa. Es la ruta bioquímica principal (secuencia específica de reacciones catalizadas por enzimas que transforman un compuesto en otro) para la descomposición de la glucosa en sus componentes más simples dentro de las células del organismo. La glucólisis se caracteriza porque, si está disponible, puede utilizar oxígeno (ruta aerobia) o, si es necesario, puede continuar en ausencia de éste (ruta anaerobia), aunque a costa de producir menos energía.Aire: Se denomina aire a la mezcla de gases que constituye la atmósfera terrestre, que permanecen alrededor de la Tierra por acción de la fuerza de gravedad.
Respiración pulmonar: Es un mecanismo respiratorio para capturar aire donde sus órganos principales son los pulmones. Los pulmones son órganos huecos (en los anfibios) o Esponjosos (en reptiles, aves y mamíferos) a los cuales llega el aire a través de órganos conductores: faringe, laringe, tráquea y bronquios. Dentro de los Pulmones existen cavidades llamadas sacos alveolares, que presentan paredes muy delgadas y permeables. A través de esas paredes se produce el paso del O2 desde el pulmón a la sangre y el pasaje de CO2 desde la sangre hacia el pulmón para su eliminación, mediante el proceso de hematosis o intercambio gaseoso a nivel de los alvéolos pulmonares.
Reacción química: Una reacción química o cambio químico es todo proceso químico en el cual una o más sustancias (llamadas reactivos), por efecto de un factor energético, se transforman en otras sustancias llamadas productos. Esas sustancias pueden ser elementos o compuestos.
Energía: La energía es la capacidad de producir un trabajo en potencia o en acto.
Degradación de glucosa: Glucólisis quiere decir "quiebre" o rompimiento (lisis) de la glucosa. Es la ruta bioquímica principal (secuencia específica de reacciones catalizadas por enzimas que transforman un compuesto en otro) para la descomposición de la glucosa en sus componentes más simples dentro de las células del organismo. La glucólisis se caracteriza porque, si está disponible, puede utilizar oxígeno (ruta aerobia) o, si es necesario, puede continuar en ausencia de éste (ruta anaerobia), aunque a costa de producir menos energía.Aire: Se denomina aire a la mezcla de gases que constituye la atmósfera terrestre, que permanecen alrededor de la Tierra por acción de la fuerza de gravedad.
Respiración pulmonar: Es un mecanismo respiratorio para capturar aire donde sus órganos principales son los pulmones. Los pulmones son órganos huecos (en los anfibios) o Esponjosos (en reptiles, aves y mamíferos) a los cuales llega el aire a través de órganos conductores: faringe, laringe, tráquea y bronquios. Dentro de los Pulmones existen cavidades llamadas sacos alveolares, que presentan paredes muy delgadas y permeables. A través de esas paredes se produce el paso del O2 desde el pulmón a la sangre y el pasaje de CO2 desde la sangre hacia el pulmón para su eliminación, mediante el proceso de hematosis o intercambio gaseoso a nivel de los alvéolos pulmonares.
Reacción química: Una reacción química o cambio químico es todo proceso químico en el cual una o más sustancias (llamadas reactivos), por efecto de un factor energético, se transforman en otras sustancias llamadas productos. Esas sustancias pueden ser elementos o compuestos.
Energía: La energía es la capacidad de producir un trabajo en potencia o en acto.
Discusión:
Replanteamiento de las predicciones de los alumnos:
El aparato respiratorio humano es un mecanismo respiratorio pulmonar que esta encargado de capturar el oxígeno al cuerpo y conducirlo a los glóbulos rojos por medio de difusión a todas las células del cuerpo y desechar el CO2, que resulta después de la degradación de la glucosa para la obtención de energía.
El ritmo cardiaco y la frecuencia respiratoria aumentara al realizar algún ejercicio, ya que existe un mayor esfuerzo y cantidad de aire, oxígeno y CO2. Pero también será diferente dependiendo del ser mujer u hombre por ser diferentes en peso, fuerza y estatura.
Conclusiones:
El ritmo cardiaco y la frecuencia respiratoria aumentara al realizar algún ejercicio, ya que existe un mayor esfuerzo y cantidad de aire, oxígeno y CO2. Pero también será diferente dependiendo del ser mujer u hombre por ser diferentes en peso, fuerza y estatura.
Conclusiones:
Bibliografía:
Cibergrafía:
http://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20081109175207AAO63Tt
http://carabuxa.wordpress.com/2008/08/30/ciclo-respiratorio/
http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia_respiratoria
http://es.wikipedia.org/wiki/Centro_respiratorio
http://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%B3rax
http://es.wikipedia.org/wiki/Ritmo_card%C3%ADaco
Conceptos clave:
Ritmo cardiaco: Es el período armónico de latidos cardíacos formado por los sonidos de Korotkoff. El corazón late durante la sístole (contracción del corazón para impulsar sangre). Ése es el primer ruido de Korotkoff, y el segundo es durante la diástole (relajación del corazón que permite que se llene de sangre para la sístole). Si estos ruidos no son armónicos (es decir, si no se dan con periodicidad), entonces no hay ritmo cardíaco. A esta pérdida del ritmo cardíaco se le llama arritmia.
Cavidad torácica: El tórax es la parte del cuerpo humano que está entre la base del cuello y el diafragma. Contiene a los pulmones, al corazón, a grandes vasos sanguíneos como la arteria aorta (ascendente, arco y descendente), a la vena cava inferior, a la cadena ganglionar simpática de donde salen los esplácnicos, la vena ácigos mayor y menor, al esófago, conducto torácico y su división es el mediastino.
Centro respiratorio: El centro respiratorio (CR) se encuentra en el bulbo raquídeo que es la parte más baja del tronco del encéfalo. El CR recibe señales de control de sustancias químicas, neuronales y hormonales y controla la velocidad y la profundidad de los movimientos respiratorios del diafragma y otros músculos respiratorios
Frecuencia respiratoria: La frecuencia respiratoria es el número de respiraciones que efectúa un ser vivo en un lapso específico (suele expresarse en respiraciones por minuto). Movimiento rítmico entre sístole y diástole, está regulado por el sistema nervioso.
Ciclo respiratorio: La mecánica del ciclo respiratorio consite en procesos alternados de inspiración y espiración.
Relaciones. Con esta sencilla actividad los alumnos podrán comenzar a relacionar el proceso respiratorio con la liberación de la energía que se requiere para realizar cualquier actividad o trabajo. Además se da apertura a la concepción de la respiración como un proceso que se realiza a nivel celular.
Por otro lado involucra a los alumnos en el uso de equipos poco convencionales para comprender fenómenos biológicos y les permite aplicar conocimientos de otras disciplinas para interpretar los resultados que obtuvieron del monitoreo.
