La función del sistema respiratorio es inhalar oxígeno y exhalar dióxido de carbono. Esto se conoce como respiración. Las células del cuerpo utilizan el oxígeno para realizar las funciones que nos mantienen vivos. El producto de desecho creado por las células una vez que han realizado estas funciones es el dióxido de carbono. El sistema respiratorio ayuda a proporcionar la voz. También colabora con el sentido del olfato y del gusto.
El sistema respiratorio está formado por la nariz, la boca, la garganta, la tráquea y los pulmones. El diafragma es el principal músculo respiratorio del cuerpo. Los músculos respiratorios accesorios ayudan al diafragma y están formados por:
Cuando el diafragma y los músculos accesorios se contraen, el tórax se expande y lleva el aire a los pulmones; esto es la inhalación. Cuando los músculos se relajan, el espacio dentro del pecho se hace más pequeño y está sometido a más presión, y el aire es expulsado de los pulmones; esto es la exhalación, similar a la salida del aire de un globo.
Las células del cuerpo utilizan el oxígeno para producir energía. El oxígeno es transportado por la hemoglobina de los glóbulos rojos. Los vasos sanguíneos de los pulmones llevan la sangre oxigenada al corazón. A continuación, el corazón la bombea a las células del cuerpo. El producto de desecho de este proceso es el dióxido de carbono. La hemoglobina devuelve el dióxido de carbono a los pulmones, donde se exhala.
Al inhalar (inspirar), el aire entra en los pulmones y el oxígeno de ese aire pasa a la sangre. Al mismo tiempo, el dióxido de carbono, un gas de desecho, pasa de la sangre a los pulmones y se exhala. Este proceso, llamado intercambio de gases, es esencial para la vida.
Los pulmones son la pieza central del sistema respiratorio. El sistema respiratorio también incluye la tráquea, los músculos de la pared torácica y el diafragma, los vasos sanguíneos y otros tejidos. Todas estas partes hacen posible la respiración y el intercambio de gases. El cerebro controla la frecuencia respiratoria (la rapidez o lentitud con que se respira), detectando la necesidad del cuerpo de obtener oxígeno y también de eliminar el dióxido de carbono.
El aire entra en el sistema respiratorio a través de la nariz o la boca. Si entra por las fosas nasales (también llamadas narinas), el aire se calienta y se humedece. Unos pelos diminutos llamados cilios protegen las vías nasales y otras partes del aparato respiratorio, filtrando el polvo y otras partículas que entran en la nariz a través del aire respirado.
Las dos aberturas de las vías respiratorias (la cavidad nasal y la boca) se unen en la faringe, o garganta, en la parte posterior de la nariz y la boca. La faringe forma parte del sistema digestivo y del sistema respiratorio porque transporta tanto alimentos como aire.
En la parte inferior de la faringe, esta vía se divide en dos, una para los alimentos -el esófago, que lleva al estómago- y otra para el aire. La epiglotis, un pequeño colgajo de tejido, cubre el conducto de aire cuando tragamos, impidiendo que los alimentos y los líquidos pasen a los pulmones.
En su extremo inferior, la tráquea se divide en tubos de aire izquierdo y derecho llamados bronquios, que se conectan con los pulmones. Dentro de los pulmones, los bronquios se ramifican en bronquios más pequeños y tubos aún más pequeños llamados bronquiolos. Los bronquiolos terminan en pequeños sacos de aire llamados alvéolos, donde se produce el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono. Cada persona tiene cientos de millones de alvéolos en sus pulmones. Esta red de alvéolos, bronquiolos y bronquios se conoce como árbol bronquial.
La ventilación pulmonar es el acto de respirar, que puede describirse como el movimiento de entrada y salida de aire de los pulmones. Los principales mecanismos que impulsan la ventilación pulmonar son la presión atmosférica (Patm); la presión del aire dentro de los alvéolos, denominada presión alveolar (Palv); y la presión dentro de la cavidad pleural, denominada presión intrapleural (Pip).
Las presiones alveolar e intrapleural dependen de ciertas características físicas del pulmón. Sin embargo, la capacidad de respirar -que el aire entre en los pulmones durante la inspiración y salga de ellos durante la espiración- depende de la presión atmosférica y de la presión del aire dentro de los pulmones.
La inspiración (o inhalación) y la espiración (o exhalación) dependen de las diferencias de presión entre la atmósfera y los pulmones. En un gas, la presión es una fuerza creada por el movimiento de las moléculas de gas que están confinadas. Por ejemplo, un cierto número de moléculas de gas en un recipiente de dos litros tiene más espacio que el mismo número de moléculas de gas en un recipiente de un litro. En este caso, la fuerza ejercida por el movimiento de las moléculas de gas contra las paredes del recipiente de dos litros es menor que la fuerza ejercida por las moléculas de gas en el recipiente de un litro. Por tanto, la presión es menor en el recipiente de dos litros y mayor en el de uno. A una temperatura constante, el cambio del volumen ocupado por el gas modifica la presión, al igual que el cambio del número de moléculas de gas. La ley de Boyle describe la relación entre el volumen y la presión de un gas a temperatura constante. Boyle descubrió que la presión de un gas es inversamente proporcional a su volumen: Si el volumen aumenta, la presión disminuye. Del mismo modo, si el volumen disminuye, la presión aumenta. La presión y el volumen están inversamente relacionados [latex]|left(P=\frac{k}{V}\right)[/latex]. Por lo tanto, la presión en el recipiente de un litro (la mitad del volumen del recipiente de dos litros) sería el doble de la presión en el recipiente de dos litros. La ley de Boyle se expresa con la siguiente fórmula: