La respirazione si riferisce sia allo scambio di gas dovuto all'ispirazione che all'espirazione dell'aria (espulsione dell'anidride carbonica CO 2e assorbimento di ossigeno O 2) e la respirazione cellulare che permette, degradando il glucosio grazie all'ossigeno, di ottenere energia. Lo scambio di gas aiuta la respirazione cellulare fornendo ossigeno e liberandola dall'anidride carbonica prodotta durante il ciclo di Krebs . Tuttavia, la respirazione non si limita, in senso lato, a un rilascio di CO 2e / o assorbimento di O 2. Non appena un organismo effettua scambi gassosi, respira. Ad esempio, molti cosiddetti batteri che riducono il solfato effettuano uno scambio di gas mediante l'assimilazione di ioni solfato e il rilascio di idrogeno solforato .
Anche la respirazione gioca un ruolo chiave nell'equilibrio acido-base nel sangue, un eventuale aumento della ventilazione permette di eliminare più anidride carbonica, che impedisce un abbassamento del pH del sangue in caso di attività metabolica elevata ad esempio, a seguito di uno sforzo fisico sostenuto .
Diverse strategie sono state sviluppate durante l'evoluzione, molto variabili; dai batteri alle balene, piante e funghi. Anche le piante fotosintetiche respirano, ma durante il giorno i loro scambi gassosi netti sono invertiti rispetto a quelli della respirazione per effetto della fotosintesi (rifiuto di O 2, Assorbimento di CO 2).
Una respirazione è una catena di reazioni redox in cui l'accettore finale di elettroni è una sostanza minerale. Si parla di respirazione aerobica se l'accettore finale è l' ossigeno . Negli altri casi ( nitrati , nitriti , anidride carbonica ) si tratta di respirazione anaerobica . La respirazione è uno scambio di gas (azoto e ossigeno, tra gli altri, O 2 viene consumato e viene rilasciata anidride carbonica).
Nell'uomo, la ventilazione polmonare , o respirazione, è il rinnovo dell'aria contenuta nei polmoni per azione dei muscoli respiratori, il principale dei quali è il diaframma. Contribuisce anche alla regolazione termica: quando fa freddo l'aria inalata viene riscaldata nella cavità nasale. Nei climi temperati l'aria viene espirata attraverso la bocca o il naso ad una temperatura media di 34 ° C (per aria ambiente a 23 ° C) e fino a 38 ° C (quando è più calda).
La respirazione è per lo più inconscia, regolata dal sistema nervoso autonomo che fornisce una sintesi tra l'azione del sistema simpatico (riduzione dell'ampiezza e accelerazione della frequenza respiratoria) e l'azione del sistema parasimpatico (aumento della pressione sanguigna). Ampiezza e rallentamento della frequenza respiratoria). Tutti possono esercitare, fino a determinati limiti, il controllo consapevole del ritmo e dell'ampiezza del proprio respiro.
In medicina e in biologia, il termine “respirazione” che designa la produzione di energia da parte delle cellule, è preferito il nome ventilazione polmonare per evitare ogni confusione. Comprende due fasi: l'ingresso di aria nei polmoni durante l'inspirazione e il rilascio di aria durante l'espirazione.
In un adulto, il cuore pompa circa 4,5 L di sangue al minuto a riposo . Il sangue contiene circa il 35% di emoglobina in peso e la densità del sangue è prossima a 1. Il livello di ossiemoglobina è di circa il 95% e infine 1 g di emoglobina è in grado di trasportare circa 1,36 ml di ossigeno, circa 1 mg (una la mole di ossigeno è 32 ge occupa circa 24 L ).
Quindi, questi 4,5 L di sangue pompato al minuto contengono 1,5 kg di emoglobina, ovvero 1,45 kg di ossiemoglobina che trasporta 1,5 g di ossigeno: un adulto a riposo consuma circa 1,5 g di ossigeno al minuto.
Gli scambi possono avvenire direttamente per diffusione attraverso le pareti cellulari ( spugne , cnidari ). Quando gli organismi hanno un certo spessore, non è più possibile una semplice diffusione e un sistema circolatorio con un pigmento respiratorio che fissa O 2è messo in atto. Il sangue può riossigenare a livello del tegumento (negli anellidi e in alcuni anfibi ) ma esistono anche organi con superfici di scambio specializzate:
Una corrente di acqua o aria deve garantire il rinnovo del fluido ricco di O 2 : questa è la ventilazione . Può essere fornito da movimenti muscolari o ciliari. Nell'aria la ventilazione è bidirezionale mentre è unidirezionale in un ambiente acquatico a causa dell'elevata viscosità dell'acqua.
Si noti che alcuni animali hanno diversi organi per lo scambio di gas, che possono utilizzare preferenzialmente a seconda delle circostanze:
Vari campi sono di interesse per la fisiologia della respirazione, tra cui: