La respiración es el proceso biológico realizado por todos los seres vivos que usan gases para obtener energía. En general, la respiración proporciona el oxígeno a las células y elimina el dióxido de carbono que se produce en el interior de las mismas.
Existen diferentes tipos de respiración dependiendo de cómo los seres vivos tomamos el oxígeno, cómo llega a las células y cómo la célula obtiene energía de ese oxígeno.
Respiración externa
La respiración externa es el intercambio de gases entre los animales y el medio ambiente. Todos los animales, desde las lombrices hasta los mamíferos necesitan un mecanismo que pueda proporcionar el oxígeno para que su cuerpo funcione.
La respiración externa puede ser de diferentes tipos dependiendo de los órganos involucrados en captar el oxígeno del ambiente.
Respiración pulmonar
La respiración pulmonar, también llamada ventilación pulmonar, se refiere a la entrada y salida del aire por las vías respiratorias hasta los pulmones. Se presenta en todos los animales mamíferos, como los seres humanos y los conejos, en las aves, los reptiles y en los anfibios adultos.
Los pulmones son los órganos donde se realiza el intercambio de oxígeno del aire por dióxido de carbono que se produce por el metabolismo celular.
La respiración pulmonar comprende dos procesos: inspiración y espiración. La inspiración es cuando el aire entra y pasa por la nariz, la tráquea y los bronquios hasta llegar a los pulmones. La espiración es cuando se expulsa el dióxido de carbono contenido en los pulmones hacia el exterior.
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Respiración cutánea
La respiración tegumentaria o cutánea se realiza por la capa superficial que envuelve el animal, que vendría a ser su piel. Esta es la forma de captar oxígeno de los sapos, las salamandras, las estrellas de mar y las lombrices.
Las lombrices tienen unas redes capilares debajo del tegumento desde donde se produce el intercambio de gases con los espacios de aire entre las partículas del suelo.
Es importante en estos animales mantenerse en habientes húmedos, para que el oxígeno del aire pueda penetrar al interior del cuerpo, mientras sale el dióxido de carbono.
Respiración traqueal
La respiración traqueal se produce a través de una red de tubos conocida como tráquea, que se abren en la superficie del animal. No debe confundirse con la tráquea del sistema respiratorio humano.
La tráquea se abre al exterior del cuerpo a través de espiráculos, que usualmente tienen algún dispositivo de cierre para prevenir la pérdida de agua.
Los animales que respiran de esta forma son los insectos, los ácaros, las arañas, las garrapatas y los ciempiés.
Respiración branquial
La respiración branquial es la forma en que los peces toman el oxígeno disuelto en el agua y expulsan el dióxido de carbono. Esto se produce en las branquias, una estructura que se encuentra en la cabeza del pez. También los camarones, langostas y otros crustáceos respiran a través de branquias.
Cuando el pez abre la boca, se abre la tapa de las branquias, dejando entrar el agua. El oxígeno del agua se difunde dentro de los capilares de las branquias, al mismo tiempo que se difunde el dióxido de carbono desde la sangre hacia el agua.
Las larvas de anfibios y algunos anfibios adultos respiran usando branquias.
Respiración bimodal
La respiración bimodal es la capacidad de un organismo para intercambiar gases simultáneamente a partir del aire o del agua. Un organismo bimodal como las salamandras, cangrejos, percebes, almejas, mejillones y los peces pulmonados usan las branquias para respirar en el agua y pulmones para respirar aire.
La respiración bimodal fue una adaptación clave para ser posible la transición de la vida acuática a los hábitats terrestres.
Respiración interna
La respiración interna o tisular es el intercambio de gases que se produce en el interior de los organismos. Este proceso ocurre en organismos multicelulares y se produce por difusión de los gases por los líquidos entre las células o unido a moléculas transportadoras.
El oxígeno, que se obtiene a través de la respiración externa, se transporta internamente unido a unos compuestos orgánicos llamados pigmentos respiratorios. Estos pigmentos tienen cobre o hierro que sirven para unirse al oxígeno. Los cuatro pigmentos respiratorios son: la hemoglobina, la hemocianina, la hemeritrina y la clorocruorina
Respiración celular
La respiración celular es el proceso por el que las células obtienen su energía a partir de compuestos orgánicos, como la glucosa. Las células necesitan de energía para realizar sus actividades. Esta energía se almacena en una molécula conocida como ATP o adenosintrifosfato.
La respiración celular se lleva a cabo tanto en células eucariotas como procariotas. Dependiendo del proceso de producción de ATP, la respiración celular puede ser aeróbica o anaeróbica.
Respiración aeróbica
Es la respiración celular donde se usa el oxígeno para metabolizar el azúcar. El resultado es agua, dióxido de carbono y ATP. Los animales y las plantas realizan la respiración aeróbica en las mitocondrias. En las células procariotas se produce en la membrana plasmática.
Si hay oxígeno en una célula, la glucosa puede liberar una cantidad de energía mucho mayor que en la respiración celular sin oxígeno.
Respiración anaeróbica
En la respiración anaeróbica se produce la descomposición del azúcar sin usar oxígeno. Esta es útil para los seres que viven en ambientes con bajo contenido de oxígeno o cuando la célula agota su nivel de oxígeno y necesita de ATP de forma rápida.
En los seres humanos y los animales, la glucosa se transforma en ácido láctico. En las levaduras y las plantas, la glucosa se transforma en etanol y dióxido de carbono.
En algunas bacterias o arqueas, el resultado de la respiración anaeróbica depende del compuesto utilizado. Por ejemplo, si el aceptor es el sulfato, se forma hidrógeno de azufre; si el aceptor es el dióxido de carbono se forma metano.
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Respiración humana
La respiración externa humana es del tipo pulmonar a través del sistema respiratorio, que se encarga de introducir oxígeno en los pulmones y expulsar el dióxido de carbono.
La respiración interna humana cuenta con el apoyo del sistema circulatorio y la sangre. Los glóbulos rojos son las células encargadas de transportar el oxígeno captado en los pulmones y distribuirlo por todos los tejidos. Al soltar el oxígeno, los glóbulos rojos recogen el dióxido de carbono para botarlo en la respiración externa.
En los seres humanos predomina la respiración celular aeróbica, donde la glucosa produce entre 36 y 38 moléculas de ATP en las mitocondrias.
A veces los seres humanos tenemos que recurrir a la respiración celular anaeróbica en los músculos. Por ejemplo, cuando se quiere hacer un ejercicio exhaustivo como levantar pesas o correr muy rápido, la respiración anaeróbica suministra ATP de forma rápida e inmediata. Sin embargo, esto sólo funciona por un tiempo muy corto, porque en el proceso se acumula ácido láctico.
Respiración en las plantas
Las plantas también realizan la respiración, absorbiendo oxígeno del aire y liberando el dióxido de carbono al medio ambiente. En este caso, la respiración sería el proceso reverso a la fotosíntesis. Esto les permite obtener energía cuando no tienen disponible luz del Sol, o durante el invierno.
La respiración en las plantas también es importante para obtener bloques de construcción de otras moléculas a partir de la glucosa. Las semillas también obtienen su energía por la respiración, anaeróbica o aeróbica de pendiendo de la disponibilidad de oxígeno.
El oxígeno y el dióxido de carbono entran o salen de las hojas por los estomas. Estas estructuras forman poros en la superficie del reverso de las hojas.
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Referencias
Allot, A., Mindorff, D., Azcue, J. (2015) Biología. Oxford University Press.
Mauseth, J.D. (2017) Botany An Introduction to plant biology. 6th ed. Jones & Bartlett learning. Burlington, MA.
Miller, S.A., Harley, J.P. (2001) Zoology. 5ta ed. McGraw-Hill.
