FUNCIONAMIENTO DEL APARATO RESPIRATORIO HUMANO

1. Funcionamiento del aparato respiratorio humano
Preguntas generadoras:
1. ¿Cuál es la función principal del aparato respiratorio humano?
La función del sistema respiratorio es la de tomar el oxígeno del aire,
necesario para las funciones celulares, y eliminar hacia el exterior el dióxido
de carbono producto de esas funciones.
2. ¿Qué relación hay entre la frecuencia respiratoria y el ritmo cardiaco?
Estas dos funciones están relacionadas por completo ya que si el ritmo
cardiaco aumenta la respiración los hará igual ya que se necesita más
energía para llevar el aire al órgano necesario.
3. ¿Qué relación existe entre el aparato respiratorio pulmonar del ser humano y
la respiración de las células?
La respiración pulmonar y la celular están relacionadas muy estrechamente.
Los pulmones incorporan el O2 del aire y lo pasan al torrente sanguíneo, el
cual lleva el O2 a las células. Las mitocondrias de las células utilizan ese O2
en la respiración celular, obteniendo la energía. El torrente sanguíneo y los
pulmones también llevan a cabo la función vital de desechar el CO2
producido por la respiración celular.
En la respiración pulmonar, los pulmones intercambian CO2 y O2 entre el
organismo y la atmósfera. En la respiración celular, las células consumen ese
O2 al extraer la energía del alimento y liberan CO2 como un producto de
desecho.
4. ¿De dónde proviene el C02 que se produce durante la respiración?
Se produce de la degradación de la glucosa
Planteamiento de las hipótesis:
La respiración aumentara conforme al ritmo cardiaco que tengamos ya que se
produce un nivel de energía alto, al tranquilizarnos se ira calmando ya que la
respiración y el pulso se irán estabilizando a su punto de origen.
Introducción
El aparato respiratorio humano se integra por un grupo de órganos encargados
de introducir el oxígeno al cuerpo y conducirlo hasta los glóbulos rojos, así como

2. de recoger y desechar el dióxido de carbono (CO2) que se produce en las células
durante la degradación de la glucosa.
El proceso por el cual se introduce aire, y por tanto el oxígeno disuelto en él, se
conoce como inhalación. Durante esta actividad 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 del
oxígeno a la sangre. Otro proceso sucede cuando se expulsa el CO2: la
exhalación. En este caso el diafragma se relaja desplazando las costillas hacia
abajo y hacia adentro disminuyendo la cavidad torácica con lo que se facilita la
salida de este gas. La inhalación y la exhalación generan un ciclo básico de
respiración o frecuencia respiratoria, en un ciclo respiratorio normal se presentan
de 10 a 16 inhalaciones y exhalaciones por minuto, aunque pueden llegar a
presentarse hasta 20.
Aunque la inhalación y la exhalación de aire son fases importantes de la
respiración, 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.
La respiración incluye todos los mecanismos involucrados en la toma de oxígeno,
su difusión en la sangre y transporte a todas las células del cuerpo donde
participa en las reacciones químicas que desdoblan las moléculas orgánicas, así
como la eliminación del dióxido de carbono que se produce durante este proceso.
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. En este sentido los pulmones juegan un papel relevante en el
proceso respiratorio de los seres humanos ya que se encargan de remover
continuamente los gases que se introducen o desechan durante esta función.
La respiración de un ser humano se puede medir cuantificando la cantidad de
oxígeno o dióxido de carbono que se consume y desecha durante este proceso.
El dióxido de carbono producido durante el desdoblamiento de glucosa en las
células puede ser determinado empleando un sensor de gas, instrumento
altamente preciso que puede registrar pequeños cambios en la concentración de

3. dióxido de carbono disuelto en la atmósfera como los producidos por ejemplo
durante la exhalación de aire en la respiración.
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
30 cm de manguera de hule nueva
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.
Toma la frecuencia cardiaca de un integrante de tu equipo que debe 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.

4. Del mismo compañero toma ahora 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 estudiante 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:
Cuantificación Antes de la
actividad
Física
(reposo)
Actividad
Física
(Baja)
Actividad
Física
(Media)
Actividad
Física
(Alta)
Pulsaciones / min.
M 86.6 94.3 115.6 125
H 68 76.3 101.6 124.3
Frecuencia respiratoria
Ascensos-descenso/
min.
M 15.6 33 32 45
H 14.6 26.3 35.3 56.3
0
50
100
150
200
250
300
Reposo Baja Media Alta
PULSACIONES
Mujer Hombre Column1

5. B. Empleo del sensor de gas CO2 para determinar la concentración de
dióxido de carbono producido durante la respiración.
Conecta la interfase a la lap top y al sensor de gas CO2. Después enciende la
computadora y la interfase.
Abre el programa Logger Pro y activa el sensor de gas CO2.
Ajusta las variables con las que se va a trabajar: partes por millón (ppm) para
determinar la concentración de CO2 y minutos para medir el tiempo (5 minutos
en intervalos de seis registros por minuto).
En la boca del matraz kitazato acomoda cuidadosamente el sensor. En la
abertura lateral del matraz coloca el trozo de manguera, dóblala por la parte final
y ajusta fuertemente este doblez con las pinzas Mohr. Coloca masking tape
alrededor de la abertura para evitar fugas.
Espera 5 minutos para que se estabilice la concentración de CO2 que hay dentro
del matraz, después de este tiempo comienza a colectar los datos de esta
concentración haciendo click en el botón “collect”, registra los datos durante
cinco minutos en intervalos de 6 registros por minuto. Esta primera muestra
corresponde a tu control.
Después de transcurridos los cinco minutos asegúrate de que se haya detenido
el registro de datos. En un disco de 3 1/2 “guarda” esta información en un archivo
al que llamarás “control”.
0
20
40
60
80
100
120
Reposo Baja Media Alta
FRECUENCIAS RESPIRATORIAS
Mujer Hombre Series 3

6. Asegura nuevamente el sensor de gas CO2 a la boca del matraz, ten cuidado de
que no se estén colectando datos cuando te encuentres preparando el
dispositivo.
Cuando el dispositivo este listo retira de la manguera la pinza que sujeta su
extremo final. Rápidamente tú o algún compañero de equipo deberán de Inhalar
y exhalar normalmente 5 veces sin interrupción, el aire producido durante las
exhalaciones deberá ser desechado al matraz kitazato a través de la manguera,
cada vez que repitan esta operación procuren mantener cerrada al exterior la
manguera, para hacerlo pueden presionar fuertemente con las manos el extremo
final de ésta. Inmediatamente después de la última exhalación comienza a
registrar los datos sobre la concentración de CO2 haciendo “click" otra vez en el
botón “collect” (recuerda que los registros se deben hacer durante cinco minutos
en intervalos de 6 mediciones por minuto). Este registro corresponderá a la
respiración en “reposo”, guarda los datos en un archivo independiente.
Posteriormente la misma persona de quien se recabaron los datos anteriores
deberá realizar algún tipo de ejercicio con el fin de aumentar su frecuencia
respiratoria. Después del ejercicio deberá inhalar y exhalar nuevamente
siguiendo las instrucciones mencionadas en el punto número ocho. El registro
de estos datos corresponderá a la respiración “después de un ejercicio”, crea un
archivo nuevo para guardarlos.
Repite el mismo procedimiento con una persona más con el fin de realizar
comparaciones.
Resultados:
A. Frecuencia respiratoria y ritmo cardiaco.
Discute con tus compañeros los resultados que observaron. Analicen las
posibles causas que ocasionan que haya diferencias en el ritmo cardiaco y la
frecuencia respiratoria entre una persona y otra. Análisis de resultados:
Responde los siguientes cuestionamientos:
1. ¿Porque cuando se realiza algún ejercicio físico vigoroso se incrementa
el número de inhalaciones y exhalaciones?
Porque la respiración es acelerada pues el organismo debe producir más
energía en forma de moléculas de ATP para lograr una
resistencia y poder regular el ritmo cardíaco.
2. ¿Para qué debemos respirar más rápido en esta situación?

7. Porque se necesita más energía para que el aire pueda llegar a los
pulmones
3. ¿Qué sucede con la frecuencia cardiaca y respiratoria durante el
ejercicio?
Como estos dos puntos se relacionan totalmente, si la frecuencia cardiaca
está muy elevada lo estará igual la respiración, al igual que si esta calma
la respiración el pulso estará despacio.
4. ¿Qué pasa con los niveles de oxígeno en tus pulmones durante el
ejercicio?
Se libera más CO2
5. ¿Qué relación hay entre el aumento de la frecuencia cardiaca y el
aumento de la frecuencia respiratoria durante la actividad física?
La relación es que entre más se acelere la respiración por la necesidad
de energía, el ritmo cardiaco debe trasladar con mayor velocidad el
oxígeno que se ha obtenido de la inhalación y que ayudará a las células a
extraer la energía.
Realiza la caracterización de los conceptos:
Inhalación: La inhalación es la aspiración por parte de una persona o animal de
un gas, de un vapor o de una sustancia pulverizada, especialmente si se hace
por la nariz: la inhalación de gas butano puede provocar la muerte. En medicina,
tomar una medicación aspirándola en gas o vapor, o en forma de aerosol:
inhalador. La inhalación es un proceso consistente en respirar aire que pasa a
los pulmones por la boca y/o la nariz.
Exhalación: Emisión de un gas, vapor u olor.
Pulmones: Los pulmones son los órganos en los cuales la sangre recibe
oxígeno procedente del aire y a su vez la sangre se desprende del dióxido de
carbono el cual pasa al aire
Alvéolos: Los alvéolos pulmonares son los divertículos terminales del árbol
bronquial, en los que tiene lugar el intercambio gaseoso entre el aire inspirado y
la sangre.
Difusión de gases: En la difusión a través de una lamina de tejido, la cantidad
de gas transferido es directamente proporcional a la superficie, a una constante
de difusión y la diferencia de presión parcial, e inversamente proporcional al

8. espesor, donde la constante es proporcional a la solubilidad del gas, pero inversa
a la raíz cuadrada de su peso molecular.
Diafragma: Es un tejido músculo tendinoso encargado de la respiración.
Cuando se inhala, el diafragma se contrae y agranda el espacio disponible en la
cavidad torácica. Los músculos externos intercostales también ayudan a
agrandar la cavidad torácica, permitiendo que el aire entre dentro de los
pulmones. Después de la inhalación, el diafragma se relaja y el aire es exhalado
por la contracción de los pulmones y de los tejidos.
Glóbulos rojos: Célula de la sangre cuya función es transportar el oxígeno
desde los pulmones hasta las células de todos los tejidos corporales. Para ello
utiliza una proteína llamada hemoglobina, que contiene hierro y trasporta
oxígeno.
B. El empleo de sensores para medir la concentración de CO2
Observa en la computadora la forma de las gráficas en las tres distintas
situaciones. Comenta con tus compañeros de equipo estas observaciones y
escriban en sus cuadernos las conclusiones a las que llegaron para cada una de
las situaciones.
Anota en tu cuaderno los datos que se obtuvieron en cada una de las tres
situaciones en las que se registró la concentración de CO2 (control, respiración
en reposo, respiración después de hacer ejercicio), arregla estos datos en tres
tablas distintas y grafícalos en papel milimétrico.
Análisis de resultados:
Analiza con tu equipo las gráficas que hicieron y respondan las siguientes
preguntas:
 ¿Para qué piensas que se hizo el registro del dispositivo “control”?
Para comparar los cuerpos de cada sexo y ver cuáles eran sus diferencias al
estar en actividad o en reposo.
 ¿Hubo alguna diferencia entre el registro de la respiración “en reposo” y
“después de un ejercicio?
Hubo mucha diferencia entre ambos registros ya que al estar en reposo
la respiración y el pulso era “normales”, en comparación cuando estaban
después del ejercicio porque a pesar de que ya estaban más relajados
seguía el pulso acelerado.

9.  ¿Qué opinas del uso de estos instrumentos para trabajar en clase?
Estuvo bien por que pudimos observar claramente las acciones que se
producen al realizar estos ejercicios.
Realiza la caracterización de los conceptos:
Aire: Sustancia gaseosa, transparente, inodora e insípida que envuelve la Tierra
y forma la atmósfera; está constituida principalmente por oxígeno y nitrógeno, y
por cantidades variables de argón, vapor de agua y anhídrido carbónico.
Respiración pulmonar: La respiración pulmonar es el proceso de intercambio
de gases que ocurre en el interior de los pulmones, donde se le suministra al
organismo el oxígeno necesario directamente en la sangre y le libera del dióxido
de carbono.
Reacción química: Es aquel proceso químico en el cual dos sustancias o más,
denominados reactivos, por la acción de un factor energético, se convierten en
otras sustancias designadas como productos.
Energía: Capacidad que tiene la materia de producir trabajo en forma de
movimiento, luz, calor, etc.
Conceptos clave: Ritmo cardiaco, cavidad torácica, centro respiratorio,
frecuencia respiratoria, ciclo respiratorio, sensor, sensor de gas CO2.
Relaciones. Con esta sencilla actividad los alumnos podrán comenzar a
relacionar el proceso respiratorio con la liberación de la energía que se requiere
para realizar cualquier actividad o trabajo. Además se da apertura a la
concepción de la respiración como un proceso que se realiza a nivel celular.
Por otro lado involucra a los alumnos en el uso de equipos poco convencionales
para comprender fenómenos biológicos y les permite aplicar conocimientos de
otras disciplinas para interpretar los resultados que obtuvieron del monitoreo.
BIBLIOGRAFIA
 https://www.blogdebiologia.com/la-relacion-entre-la-respiracion-
pulmonar-y-la-celular.html

10.  https://www.biodic.net/palabra/inhalacion/#.Wuu0z4gvzIU