Gli animali ricavano energia dall'ossidazione di composti di carbonio e per fare ciò si ha necessità dell'ossigeno (che si trova nell'acqua e nell'aria ed entra nel corpo attraverso la diffusione, ossia da una regione con pressione parziale maggiore a una regione con pressione parziale minore) e si libera anidride carbonica. Gli animali respirano attraverso le branchie (estroflessioni epiteliali formate da uno strato di cellule e aventi una superficie piatta, stratificata o a pieghe. L'acqua entra dalla bocca ed esce dalle branchie dopo aver liberato ossigeno per diffusione; così l'acqua scorre in una direzione e il sangue in un'altra e ciò comporta la concentrazione di ossigeno presente nel sangue minore dell'ossigeno presente nell'acqua: tale fenomeno è chiamato scambio controcorrente.) o i polmoni (cavità interne presenti nei vertebrati che favoriscono lo scambio dell'aria con l'atmosfera attraverso la contrazione e il rilassamento dei muscoli: si ha la ventilazione polmonare).

Negli esseri umani l'aria entra dalle cavità nasali, poi passa attraverso la faringe e la laringe (qui vengono prodotti i suoni attraverso le pieghe della mucosa chiamate corde vocali) e arriva nella trachea che termina con i bronchi e i bronchioli (questi ultimi terminano in sacchi d'aria chiamati alveoli che hanno diametro di 0,1-0,2 millimetri e sono circondati da capillari sanguigni). Infine l'aria (depurata da particelle estranee grazie al muco e alle ciglia che le spingono verso la faringe. Il muco e le ciglia rivestono internamente la trachea, i bronchi e i bronchioli) arriva ai polmoni che sono avvolti da una membrana sottile chiamata pleura che è formata da 2 strati: uno riveste la cavità toracica e l'altro il polmone. L'aria entra ed esce dai polmoni se la pressione dell'aria contenuta negli alveoli è maggiore della pressione atmosferica: si ha così l'espirazione, in caso contrario si ha
l'inspirazione. Tra le malattie che colpiscono il sistema respiratorio ci sono la laringite, la tracheite, la bronchite, la pleurite o polmonite (si possono curare grazie alla penicillina scoperta da Alexander Fleming nel 1928), l'asma (infiammazione delle vie bronchiali curabile con antistaminici e cortisone) e l'enfisema polmonare (deterioramento dei bronchioli che porta alla produzione di muco eccessivo ed è causato sopratutto dall'aria inquinata).

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