Actividad experimental 1. Segunda etapa.
Funcionamiento del aparato respiratorio humano
Preguntas generadoras:
1. ¿Cuál es la función
principal del aparato respiratorio humano?
La respiración es una
función general de los seres vivos que consiste en transformar la energía
potencial contenida en las moléculas orgánicas, que proviene de la nutrición heterótrofa
o autótrofa, en energía utilizable por las células. Los productos de desechos
de esta transformación son el dióxido de carbono y el agua.
2. ¿Qué relación hay
entre la frecuencia respiratoria y el ritmo cardiaco?
La frecuencia
respiratoria se produce durante la inhalación y la exhalación. En la inhalación
el diafragma se contrae desplazando las costillas hacia arriba y hacia afuera
con lo que se agranda el tórax permitiendo la entrada de aire a los pulmones y
la consecuente difusión de oxígeno a la sangre.
Mientras se produce la
frecuencia respiratoria también se está llevando a cabo el ritmo cardiaco.
3. ¿Qué relación existe
entre el aparato respiratorio pulmonar del ser humano y la respiración de las
células?
El aparato respiratorio
pulmonar es muy importante para la obtención del oxígeno, el cual es
transportado por medio del sistema circulatorio a todas las células (hay que
recordar que las que respiran son las células) el oxígeno debe llegar a todas
las células para que estas puedan realizar todas sus funciones.
4. ¿De dónde proviene el
C02 que se produce durante la respiración?
El CO2 que se produce
durante la respiración proviene del desdoblamiento de la molécula de glucosa.
Planteamiento
de las hipótesis:
En la práctica veremos la relación que existe en el aparato
respiratorio y el sistema circulatorio,
y como está relacionado con la actividad física que llevemos a cabo.
La frecuencia respiratoria aumentara por que deberá obtener una
mayor cantidad de oxígeno, y la frecuencia cardiaca aumentara porque deberá
transportar oxigeno con mayor rapidez, debido a la demanda de energía por
parte de los músculos.
Introducción
Los humanos estamos equipados para extraer oxígeno del aire
usando nuestro sistema respiratorio adaptado para este propósito. El sistema
respiratorio humano está compuesto de un par de pulmones, una serie de
vías respiratorias y una capa delgada de musculo liso llamada diafragma.
La
inhalación de aire es sólo una parte del proceso de respiración que lleva a
cabo un organismo dependiente del oxígeno. La respiración incluye todos los
mecanismos involucrados en la toma de oxígeno por parte de las células de tu cuerpo
y en la eliminación del dióxido de carbono.
Así mismo la inhalación y la exhalación generan un ciclo básico de
respiración o frecuencia respiratoria, ambas actividades representan sólo una
parte del proceso respiratorio que lleva a cabo un organismo multicelular que
depende del oxígeno para transformar la energía de las moléculas orgánicas en
energía inmediatamente utilizable.
En el hombre como en muchos
animales la respiración de las células individuales depende de los mecanismos
empleados para hacer llegar el oxígeno hasta ellas y de la eliminación del
dióxido de carbono que se produce durante su actividad respiratoria.
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.
Se
tomo la frecuencia cardiaca de dos integrantes del equipo una mujer y un varon
que deben 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.
De cada uno de los compañeros
se toma 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 compañero 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:
|
Javier
|
Poco
|
Mediano
|
Rápido
|
Exceso
|
|
Frecuencia de acenso y descenso
|
Ø
20
Ø
38
Ø
41
|
Ø
49
Ø
50
Ø
51
|
Ø
70
Ø
60
Ø
69
|
Ø
71
Ø
71
Ø
69
|
|
Promedio de frecuencia
|
33
|
50
|
66.33
|
70.33
|
|
Griselda
|
Poco
|
Mediano
|
Rápido
|
Excesivo
|
|
Frecuencia de acenso y descenso
|
Ø
32
Ø
31
Ø
30
|
Ø
38
Ø
39
Ø
38
|
Ø
50
Ø
45
Ø
42
|
Ø
60
Ø
59
Ø
55
|
|
Promedio de
frecuencia
|
31
|
38.33
|
45.66
|
58
|
Pulsaciones
cardiacas
|
Antes de la actividad física (reposo)
|
Griselda
|
Javier
|
|
Pulsaciones
|
v
46
v
49
v
73
|
v
71
v
51
v
71
|
|
Frecuencia
cardiaca
|
54.33
|
64.33
|
|
Griselda
|
|
|
|
|
|
Después de la actividad física
|
Poco
|
Mediano
|
Rápido
|
Excesivo
|
|
Pulsaciones
|
v
95
v
94
v
104
|
v
125
v
125
v
96
|
v
65
v
65
v
95
|
v
117
v
118
v
117
|
|
Frecuencias
cardiaca
|
97.66
|
116
|
75
|
117.5
|
|
Javier
|
|
|
|
|
|
Después de
la actividad física
|
Poco
|
Mediano
|
Rápido
|
Excesivo
|
|
Pulsaciones
|
v
110
v
106
v
110
|
v
164
v
134
v
124
|
v
138
v
138
v
127
|
v
100
v
101
v
99
|
|
Frecuencia
cardiaca
|
108.66
|
130.6
|
134.3
|
100
|
Se compararon los resultados
obtenidos de nuestros dos compañeros.
Resultados:
A.
Frecuencia
respiratoria y ritmo cardiaco.
En
la discusión del nuestro equipo analizamos las posibles causas que ocasionan
que haya diferencias en el ritmo cardiaco y la frecuencia respiratoria entre
una persona y otra y decidimos que esto depende de la condición física de la persona y de la resistencia que tenga
al esfuerzo físico.
Análisis de resultados:
Responde
los siguientes cuestionamientos:
¿Porque cuando se realiza
algún ejercicio físico vigoroso se incrementa el número de inhalaciones y
exhalaciones?
Sabemos
que el sistema circulatorio y el respiratorio están íntimamente relacionados la
razón por la que aumenta el ritmo respiratorio es porque a mayor esfuerzo
físico el ritmo cardiaco se acelera porque se necesita mayor numero de
pulsaciones porque las células necesitan respirar y demandan mayor cantidad de
oxigeno para trabajar correctamente.
¿Para qué debemos respirar
más rápido en esta situación?
Como
ya se menciono para satisfacer la demanda de oxigeno de las células que son las
que respiran.
¿Qué
sucede con la frecuencia cardiaca y respiratoria durante el ejercicio?
Aumentan considerablemente
su ritmo dependiendo del esfuerzo requerido en la actividad física, sin embargo
se van a la par sin embargo
Cuando iniciamos un ejercicio físico ligero, nuestros músculos realizan mas contracciones que cuando estamos en reposo, este aumento del número de contracciones significa que demandan mas energía y oxigeno, las pulsaciones también suben y por lo tanto también el gasto cardiaco, para poder ofrecer el oxigeno que extra que demanda el organismo el cuerpo aumenta la frecuencia respiratoria.
Cuando iniciamos un ejercicio físico ligero, nuestros músculos realizan mas contracciones que cuando estamos en reposo, este aumento del número de contracciones significa que demandan mas energía y oxigeno, las pulsaciones también suben y por lo tanto también el gasto cardiaco, para poder ofrecer el oxigeno que extra que demanda el organismo el cuerpo aumenta la frecuencia respiratoria.
¿Qué
pasa con los niveles de oxígeno en tus pulmones durante el ejercicio?
Cuando
aumentamos la intensidad del ejercicio a un nivel
medio, los requisitos de oxígenos son
mayores y la frecuencia respiratoria aumenta considerablemente para poder
oxigenar óptimamente a las células pulmonares.
¿Qué relación hay entre el
aumento de la frecuencia cardiaca y el aumento de la frecuencia respiratoria
durante la actividad física?
A
mayor actividad física el ritmo cardiaco y la frecuencia respiratoria aumentan
por la respiración celular del individuo sometido al esfuerzo físico.
Realiza la caracterización
de los conceptos:
Inhalación: Es un proceso activo que se lleva a cabo
por la contracción de los músculos respiratorios
Exhalación: Es un proceso pasivo que se produce
cuando los músculos respiratorios se relajan disminuyendo las dimensiones del tórax
y el volumen de los pulmones.
Pulmones: Son dos órganos localizados en el tórax,
tienen la forma de un cono, con su vértice superior truncado.
Alvéolos: Son los encargados del intercambio de
gases, entre el aire y la sangre, tienen paredes muy delgadas, rodeadas
por una red de capilares sanguíneos.
Difusión de gases: Es el intercambio de gases, de donde
está en mayor concentración a donde lo está en menor concentración.
Diafragma: Es un músculo largo en forma de domo que
se contrae de forma rítmica de manera involuntaria. Se localiza debajo de los
pulmones.
Glóbulos rojos: Son células de color amarillento, con la
forma de un disco bicóncavo, sin núcleo y contienen un pigmento, la
hemoglobina. Sirven para transportar el oxígeno por medio de la
hemoglobina.
Análisis de resultados:
Analiza
con tu equipo las gráficas que hicieron y respondan las siguientes preguntas:
¿Encontraste
diferencias en las concentraciones de CO2? ¿A qué crees que de
deban?
A
la actividad física.
¿Para
qué piensas que se hizo el registro del dispositivo “control”?
Para
comparar los resultados después de realizar una actividad física y cuando se
está en reposo.
¿Hubo
alguna diferencia entre el registro de la respiración “en reposo” y “después de
un ejercicio?
Si
y mucha, la respiración después de una actividad física era más agitada y
cuando se estaba reposo tenía una respiración normal.
Realiza
la caracterización de los conceptos:
Degradación de glucosa: En la
glucólisis se convierte la glucosa en ácido pirúvico y en este estado se
transforma a CO2 y a H2O por medio de una oxidación. En este proceso se produce
ATP. Comprende la degradación de los carbohidratos en los organismos vivos
desde glucosa o glucógeno hasta ácido láctico en ausencia de oxígeno para el
caso del músculo, y en aerobiosis hasta pirúvico en la mayoría de los tejidos.
Aire: mezcla homogénea de gases:
nitrógeno (78%), oxígeno (20%) y argón (0,9%) y aerosoles que principalmente se
emiten desde la superficie terrestre o se originan en la fase aérea y
constituyen lo que conocemos como atmósfera.
Respiración pulmonar: La
función del aparato respiratorio consiste en desplazar volúmenes de aire desde
la atmósfera a los pulmones y viceversa. Lo anterior es posible gracias a un proceso
conocido como ventilación.
La ventilación es un proceso cíclico y consta de dos etapas: la inspiración, que es la entrada de aire a los pulmones, y la espiración, que es la salida. La inspiración es un fenómeno activo,
caracterizado por el aumento del volumen torácico que provoca una presión
intrapulmonar negativa y determina el desplazamiento de aire desde el exterior
hacia los pulmones,
Reacción química: proceso
químico en el cual dos o más sustancias (llamadas reactantes), por efecto de un
factor energético, se transforman en otras sustancias llamadas productos. Esas
sustancias pueden ser elementos o compuestos.
Energía: El concepto de
energía está relacionado con la capacidad de poner en movimiento o transformar
algo.
Replanteamiento
de las predicciones de los alumnos:
Con la práctica reiteramos nuestra hipótesis entre la relación del sistema respiratorio
y circulatorio, y la importancia que tienen en el ser humano, ya que ambos son
necesarios para el proceso de respiración.
COMENTARIOS:
GRISELDA:
Yo tuve la oportunidad de
trabajar en la actividad física la cual fue un tanto intensa mi ritmo cardiaco
se aceleraba y podía sentirlo claramente así como mi frecuencia y con eso
concluyo lo importante de la relación de
estas dos funciones simultaneas.
PAOLA:
Gracias a la práctica pude ver
la relación tan grande que existe entre el sistema respiratorio y el
circulatorio, y la relación que hay cuando se realiza una actividad física.
Conceptos
clave:
Ritmo
cardiaco: El corazón es el músculo más importante del cuerpo, pues bombea
la sangre al contraer y relajar sus válvulas. El ritmo cardiaco son los latidos
del corazón, medidos en pulsos por minuto y es un indicador de la condición
física confiable y fácil de medir. Con el podemos saber el nivel de esfuerzo en
nuestro ejercicio.
Cavidad
torácica: La
cavidad torácica es una cavidad ósea que protege y sostiene a los órganos
esenciales de los aparatos circulatorio y respiratorio.
Centro
respiratorio: Está
situado en oblongata de la médula cuál es la parte más baja de vástago de
cerebro. RC recibe las señales que controlan de naturalezas y de controles de
los nervios, químicos y hormonales el índice y la profundidad de los
movimientos respiratorios del diafragma y de otros músculos respiratorios.
Frecuencia
respiratoria: La
frecuencia respiratoria se define como las veces que se respira (ciclo de
respiración: se contraen y se expanden los pulmones) por unidad de tiempo,
normalmente en respiraciones por minuto.
Ciclo
respiratorio: Sucesión
de fenómenos que conforman la ventilación pulmonar y que consisten en una
inspiración seguida de una espiración de aire.
Sensor: Los sensores de respiración
existentes constan de una banda elástica que se estira con el movimiento de
respiración del cuerpo, pero estas bandas con el tiempo tienden a aflojarse y
la medición obtenida ya no es la correcta, además, es molesto para la persona
colocarse estas bandas alrededor del cuerpo.
Sensor
de gas CO2: Con
este sensor se puede explorar los cambios respiratorios en humanos niveles de
CO2 basado en el ejercicio con la gama alta.
Relaciones. Con esta actividad el equipo pudo comenzar a
relacionar el proceso respiratorio con la liberación de la energía que se
requiere para realizar cualquier actividad o trabajo. En este caso fue el
ejerció que realizamos para comprender la importancia de la respiración de las
células.
Bibliografía:
PROGRAMA DE BIOLOGÍA III.
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