Respiración (fisiología)

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En fisiología, la respiración es el movimiento de oxígeno desde el ambiente exterior a las células dentro de los tejidos, y la eliminación del dióxido de carbono en la dirección opuesta al ambiente.

La definición fisiológica de respiración difiere de la definición bioquímica, que se refiere a un proceso metabólico mediante el cual un organismo obtiene energía (en forma de ATP y NADPH) oxidando nutrientes y liberando productos de desecho. Aunque la respiración fisiológica es necesaria para sostener la respiración celular y, por tanto, la vida en los animales, los procesos son distintos: la respiración celular tiene lugar en células individuales del organismo, mientras que la respiración fisiológica se ocupa de la difusión y el transporte de metabolitos entre el organismo y el ambiente externo.

El intercambio de gases en el pulmón se produce mediante ventilación y perfusión. La ventilación se refiere al movimiento de entrada y salida del aire de los pulmones y la perfusión es la circulación de la sangre en los capilares pulmonares. En los mamíferos, la respiración fisiológica implica ciclos respiratorios de inhalación y exhalación. La inhalación (inhalar) suele ser un movimiento activo que lleva aire a los pulmones, donde tiene lugar el proceso de intercambio de gases entre el aire de los alvéolos y la sangre de los capilares pulmonares. La contracción del músculo diafragma provoca una variación de presión, que es igual a las presiones provocadas por los componentes elásticos, resistivos e inerciales del sistema respiratorio. Por el contrario, la exhalación (exhalar) suele ser un proceso pasivo, aunque hay muchas excepciones: cuando se genera una sobrepresión funcional (hablar, cantar, tararear, reír, soplar, resoplar, estornudar, toser, levantar pesas); al exhalar bajo el agua (nadar, bucear); a niveles elevados de esfuerzo fisiológico (correr, trepar, lanzar) donde se necesita un intercambio de gases más rápido; o en algunas formas de meditación controlada por la respiración. Hablar y cantar en humanos requiere un control sostenido de la respiración que muchos mamíferos no son capaces de realizar.

El proceso de respiración no llena los alvéolos con aire atmosférico durante cada inhalación (aproximadamente 350 ml por respiración), sino que el aire inhalado se diluye cuidadosamente y se mezcla completamente con un gran volumen de gas (aproximadamente 2,5 litros en humanos adultos). Se conoce como capacidad residual funcional que queda en los pulmones después de cada exhalación, y cuya composición gaseosa difiere notablemente de la del aire ambiente. La respiración fisiológica involucra los mecanismos que aseguran que la composición de la capacidad residual funcional se mantenga constante y se equilibre con los gases disueltos en la sangre capilar pulmonar y, por tanto, en todo el cuerpo. Así, en un uso preciso, las palabras respiración y ventilación son hipónimos, no sinónimos, de respiración; pero esta prescripción no es seguida sistemáticamente, ni siquiera por la mayoría de los proveedores de atención sanitaria, porque el término frecuencia respiratoria (RR) es un término bien establecido en la atención sanitaria, aunque sería necesario sustituirlo sistemáticamente por tasa de ventilación si se siguiera el uso preciso. Durante la respiración, los enlaces C-H se rompen mediante una reacción de oxidación-reducción y, por lo tanto, también se producen dióxido de carbono y agua. El proceso de producción de energía celular se llama respiración celular.