¿Qué es la respiración directa y en qué organismos se da?
La respiración directa es la que se produce entre las células de un ser vivo y el ambiente, sin necesitarse un órgano para respirar; es decir, el intercambio de gases se da a través de una membrana. En estos organismos se produce un transporte de oxígeno por difusión simple; debido a que el oxígeno se encuentra en mayor cantidad en el exterior, se difunde al interior del organismo.
La respiración directa es uno de los distintos tipos de respiración junto a la respiración por difusión sanguínea, respiración traqueal, respiración por medio de agallas y respiración pulmonar. Estas se clasifican en respiración simple o complejas, según los diferentes mecanismo para extraer el oxígeno de su entorno.
La respiración es un proceso involuntario. Su principal función es entregar oxígeno a las células del cuerpo y remover el dióxido de carbono. Todos los seres vivos tienen mecanismos para realizar este proceso.
En todos los casos, este intercambio de gases que ocurre entre un organismo y su medio ambiente se realiza por medio de difusión, proceso físico que permite este intercambio.
En el caso de los humanos la difusión ocurre en los pulmones y en el caso de organismos más simples, como las esponjas o las medusas, ocurre en toda la superficie de sus cuerpos.
Las criaturas más simples, como los organismos unicelulares, dependen por completo de la difusión para el desplazamiento y el intercambio de gases.
A medida que aumenta la complejidad de estos organismos, las células se van alejando de la capa celular donde ocurre el intercambio de gases con el medio ambiente. De esta manera se va haciendo más difícil que se obtengan y eliminen gases por difusión.
Respira directa o respiración por difusión
A pesar de que los organismos especializados tienen una gran variedad de células con diferentes funciones, una estructura es común a todas las células: la membrana celular o membrana plasmática.
Esta membrana forma una especie de barrera alrededor de las células y regula todo lo que entra y sale de ellas.
La estructura de la membrana celular es extremadamente importante. Está compuesta principalmente por dos láminas de fosfolípidos y proteínas que la hacen controlar lo que pasa a través de ella.
El fosfolípido es una molécula constituida por ácidos grasos, alcohol (glicerol) y un grupo fosfato. Estas moléculas están en constante movimiento aleatorio.
La membrana celular es semipermeable, lo que significa que ciertas pequeñas moléculas pueden atravesarla. Como las moléculas de la membrana están siempre en movimiento, permite que se formen aberturas temporales que permiten cruzar a pequeñas moléculas de un lado a otro de la membrana.
Este movimiento constante, y la desproporcionada concentración de las moléculas adentro y afuera de la célula, facilita que se puedan mover por la membrana.
Las sustancias dentro de la célula también contribuyen a determinar el nivel de concentración entre la célula y lo que lo rodea.
Adentro se puede encontrar citosol, compuesto en su mayoría por agua; organelas y varios compuestos como carbohidratos, proteínas y sales, entre otros.
Difusión de oxígeno
Las moléculas se mueven por debajo del nivel de concentración. Es decir, su movimiento va desde un área de mayor concentración a una de menor concentración. Este proceso recibe el nombre de difusión.
Una molécula de oxígeno puede pasar a través de la membrana plasmática de una célula ya que es lo suficientemente pequeña y con las condiciones adecuadas.
La mayoría de los seres vivos usan constantemente oxígeno en las reacciones químicas que ocurren en sus células. Entre estos procesos químicos se encuentran la respiración celular y la producción de energía.
Por lo tanto, la concentración de oxígeno dentro de las células es mucho más baja que la concentración de oxígeno fuera de ellas. Entonces las moléculas se desplazan desde afuera hacia el interior de la célula.
Asimismo, las células también producen más dióxido de carbono que su entorno, así que hay una mayor concentración dentro de la célula que afuera.
Entonces este dióxido de carbono se desplaza de adentro hace el exterior de la célula. Este intercambio de gases es vital para sobrevivir.
Leyes de Fick
Hay organismos que no poseen órganos respiratorios especializados como los humanos. Por eso, tienen que tomar oxígeno y expulsar el dióxido de carbono a través de su piel.
Para que este simple intercambio gaseoso suceda, se necesita de varias condiciones. Las leyes de Fick establecen que proporción de la difusión a través de una membrana depende del área de superficie, diferencia de concentración y distancia.
Por lo tanto, sus cuerpos tienen que ser delgados y largos (de poco volumen pero con mucha superficie). Además, deberían segregar alguna sustancia húmeda y viscosa que facilite el intercambio (como sucede con la mucosidad que se encuentra en los pulmones).
Organismos con respiración directa
Organismos como los oxiuros (nematodos), tenias (platelmintos), medusas (celenterados) y esponjas (poríferos) que respiran por medio de la difusión, no poseen sistema respiratorio, tienden tener formas delgadas y extensas, y siempre segregan fluidos viscosos o mucosidades.
Por la forma y simpleza de estos organismos, cada célula de su cuerpo está muy cerca del medio externo. Sus células se mantienen húmedas para que la difusión de los gases se realice de forma directa.
Las tenias son pequeñas y achatadas. La forma de su cuerpo incrementa la superficie y el área de difusión, garantizando que cada célula dentro del cuerpo esté cerca de la superficie de la membrana exterior para acceder al oxígeno.
Si estos parásitos tuvieran una forma cilíndrica, entonces las células centrales de su cuerpo no serían capaces de obtener el oxígeno.
Por último, cabe destacar que el proceso de difusión que permite la obtención de oxígeno y la expulsión del dióxido de carbono es un proceso pasivo como cualquier otro mecanismo respiratorio. Ningún organismo lo efectúa de manera consiente ni tampoco puede controlarlo.
Respiración por difusión sanguínea
Una forma más compleja de difusión incorpora un sistema circulatorio que permite mayor desplazamiento. Consiste en transportar el oxígeno a través de una capa húmeda de la superficie hasta el torrente sanguíneo.
Una vez que el oxígeno está en la sangre, puede esparcirse por el cuerpo para llegar a todas las células y tejidos. Este sistema lo usan los anfibios, las lombrices y las sanguijuelas, por ejemplo.
Como sucede con las tenias, las lombrices de tierra poseen un cuerpo cilíndrico pero delgado que tiene mucha superficie y poco volumen.
Además, mantienen su cuerpo húmero segregando un moco viscoso en sus glándulas epiteliales que le permite atrapar y disolver el oxígeno del aire.
Referencias
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- Science Encyclopedia (2017).” Respiration – External Respiration”. Recuperado el 05 de junio de 2017 en science.jrank.org.
- Boundless. “The Respiratory System and Direct Diffusion”. Recuperado el 05 de junio de 2017 en boundless.com.