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Organización del 
sistema respiratorio 
 
 
Dr. Fernando D. Saraví 
 
Desde tiempos inmemoriales, el acto de respirar 
se ha asociado con la vida. Sin embargo, no fue 
hasta el siglo XVIII que se descubrieron el O2 y 
el CO2, y se demostró que, al igual que ocurre en 
la combustión, la respiración involucra la 
transformación de O2 en CO2. Este proceso, hoy 
llamado respiración interna o fosforilación 
oxidativa, tiene lugar en las mitocondrias. Se 
denomina respiración externa a los procesos 
involucrados en el transporte de O2 desde el 
ambiente hacia las mitocondrias y del CO2 en 
sentido inverso. La respiración externa exige la 
acción conjunta y coordinada de los aparatos 
respiratorio y circulatorio. 
 
TRANSPORTE DE LOS GASES RESPIRATORIOS 
El transporte de los gases respiratorios requiere 
de procesos convectivos acoplados con procesos 
difusivos (Fig. 1). El primer fenómeno 
convectivo ocurre en el aparato respiratorio, que 
cíclicamente recambia por partes el aire alveolar 
con aire ambiental (atmosférico). Este proceso se 
denomina ventilación. En la inspiración se 
incorpora aire ambiental rico en O2 (21 %) y 
virtualmente libre de CO2 (0.03 %) que renueva 
parcialmente el aire alveolar. En la espiración se 
elimina parte del aire alveolar rico en CO2 y 
pobre en O2. La ventilación requiere energía en 
forma de trabajo mecánico de los músculos 
respiratorios. 
En todo momento permanece un volumen 
de aire en los alvéolos que posibilita el 
intercambio continuo de O2 y CO2 con la sangre. 
Este intercambio, llamado hematosis, es de tipo 
difusional y por tanto pasivo, debido a la 
diferencia en las presiones parciales de O2 y CO2 
(pO2 y pCO2) entre el aire alveolar y la sangre 
venosa que llega a los capilares pulmonares. 
La sangre arterial, oxigenada y librada de 
parte de su CO2 (arterializada) es transportada por 
convección circulatoria hacia los tejidos. En este 
caso, la energía mecánica necesaria es provista 
por el trabajo cardíaco. Cuando la sangre llega a 
los capilares tisulares, se produce difusión de O2 
hacia los tejidos y de CO2 desde los tejidos hacia 
el capilar (Ver LA MICROCIRCULACIÓN). La 
sangre venosa, con baja pO2 y alta pCO2 es 
nuevamente transportada hacia los pulmones por 
convección circulatoria. 
La capacidad de transporte de gases 
respiratorios de la sangre es aumentada por la 
presencia de altas concentraciones de 
hemoglobina (Hb) en los eritrocitos. El 97 % del 
O2 se transporta combinado reversiblemente con 
la Hb; el resto es O2 en disolución física. Aunque 
representa sólo 3 % del total presente, el O2 
Fig. 1 
Posgrado-00
Sello
Organización del sistema respiratorio 
Dr. Fernando D. Saraví 
2
disuelto es importante pues es el que ejerce la 
presión parcial del gas, que a su vez determina 
el grado de oxigenación (saturación) de la Hb. 
Los eritrocitos también tienen un papel 
importante en el transporte de CO2, porque 
contiene anhidrasa carbónica, que cataliza la 
formación de HCO3- y H+ a partir de H2O y CO2, 
y porque la Hb amortigua los H+ producidos. 
Además la Hb transporta aprox. 11 % del CO2 en 
forma de compuestos carbamínicos. 
 
CONTROL DE LA VENTILACIÓN 
Mientras que la actividad cardíaca posee un 
marcapasos propio, los pulmones carecen de 
actividad contráctil, de modo que la ventilación 
depende completamente de la expansión cíclica 
de la caja torácica operada por los músculos 
respiratorios, de los cuales el más importante es 
el diafragma. Durante la expansión de la caja 
torácica expande a los pulmones contenidos en 
ella, por lo cual la presión alveolar 
se hace inferior a la atmosférica. 
Esta diferencia de presión impulsa 
el aire ambiental hacia los 
pulmones. Durante la espiración, 
la retracción de la caja torácica 
aumenta la presión alveolar por 
sobre la atmosférica, lo que causa 
la salida de aire de los pulmones 
hacia el ambiente. Los músculos 
respiratorios son de tipo 
esquelético y por tanto son 
controlados por motoneuronas alfa 
bulbares y espinales. 
La actividad de estas 
moto-neuronas es controlada por 
centros respiratorios que se 
encuentran en el tallo cerebral 
(bulbo y protuberancia) y generan 
un ritmo respiratorio básico (Fig. 
2). Dicho ritmo es modulado en forma refleja 
por aferentes provenientes del pulmón, 
propioceptores de los músculos respiratorios y 
quimiorreceptores arteriales (periféricos) y 
centrales. Las influencias superiores 
(hipotálamo, corteza cerebral) también modifican 
la ventilación en diversas situaciones como la 
fonación, la olfación, la ansiedad y el ejercicio 
físico. 
 
 
ESTRUCTURA PULMONAR 
Los pulmones tienen una masa de 300 a 400 g. 
Esto corresponde a sólo aprox. el 10 % del 
volumen pulmonar en reposo (3000 a 3500 mL) 
que es tejido sólido, que incluye el epitelio 
bronquial y alveolar, los vasos sanguíneos y 
linfáticos, los nervios y el tejido conectivo. El 
resto del volumen es sangre (400 a 500 mL) y 
principalmente aire (2300 a 2800 mL). 
Fig. 3 
Fig. 2 
Organización del sistema respiratorio 
Dr. Fernando D. Saraví 
3
VÍAS AÉREAS 
El tracto respiratorio se divide en una porción 
superior que comprende desde la nariz hasta la 
laringe inclusive y una porción inferior, desde la 
tráquea hasta los alveolos pulmonares. Se 
denominan vías aéreas a todas las involucradas en 
la circulación del aire hasta la zona de 
intercambio gaseoso (hematosis) que comprende 
los bronquiolos respiratorios y los alveolos. 
 
Vías aéreas superiores 
El tabique nasal divide a la cavidad en dos 
mitades aproximadamente simétricas, que 
constan cada una de un vestíbulo y una cavidad. 
El vestíbulo nasal tiene una extensión de 1.5 cm. 
Su epitelio es estratificado escamoso y posee 
folículos pilosos. Los pelos sirven para filtrar 
partículas grandes suspendidas en el aire. En la 
cavidad propiamente dicha el epitelio es 
columnar, ciliado, con numerosas células 
caliciformes. En la lámina submucosa hay 
glándulas mucoserosas que son las responsables 
principales de la secreción mucosa nasal. Los 
conductos excretores de estas glándulas 
desembocan en la superficie epitelial. 
El epitelio nasal es inervado por el 
sistema nervioso autónomo. El simpático causa 
vasoconstricción y reducción de la secreción, 
mientras que el parasimpático tiene efectos 
opuestos. En la porción superior y posterior de 
cada fosa nasal se encuentra el epitelio olfatorio, 
órgano receptor del sentido químico del olfato 
(ver OLFACIÓN Y GUSTO). 
La cavidad nasal posee un abundante 
flujo sanguíneo y una gran superficie interna, 
incrementada por los cornetes, que permite el 
entibiamiento y la humidificación del aire que 
ingresa por ellas. Su estructura irregular favorece 
el filtrado del aire y el depósito de partículas 
sobre el epitelio, que luego serán eliminadas con 
la secreción mucosa nasal. 
Las fosas nasales están en comunicación 
con los senos paranasales (frontales, maxilares y 
etmoidales) 
Las fosas nasales desembocan en la 
faringe, estructura tubular muscular que sirve de 
conducto común a los tractos respiratorio y 
digestivo. Posee abundante tejido linfático y se 
subdivide en nasofaringe, orofaringe y 
laringofaringe según su relación con las fosas 
nasales, la cavidad oral y la laringe, 
respectivamente. Está recubierta por epitelio 
escamoso estratificado, excepto en la nasofaringe 
y en las amígdalas faríngeas, donde existe el 
epitelio ciliado propio de las fosas nasales (lo 
mismo ocurre en las trompas de Eustaquio). 
Debido a que la faringe sirve de conducto 
tanto para la deglución como para la respiración, 
durante la deglución se produce una inhibición 
refleja de los movimientos respiratorios y el 
cierre de la laringe al tiempo que los músculos 
faríngeos se contraen de manera secuencial, 
impulsando el bolo alimentario hacia el esófago, 
cuyo esfínter superior se relaja también en forma 
refleja. 
La laringe es una estructura con la forma 
de un cono trunco invertido, de 4 a 5 cm de 
ongitud, que conecta la faringe con la tráquea.Su 
epitelio es en parte columnar y en parte plano 
estratificado. Posee una lámina propia densa y en 
algunas porciones una túnica submucosa laxa 
(ausente en la cara posterior epiglotis y las 
cuerdas vocales). La laringe está formada por 
varios cartilagos. La epiglotis está formada por 
cartilage elástico, pero la mayor parte de los 
demás cartílagos son de tipo hialino. Durante la 
Fig. 4 
Organización del sistema respiratorio 
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4
deglución la epiglotis desciende y contribuye a la 
oclusión de la laringe, aunque no es indispensable 
para esto. Los demás cartílagos son el anterior o 
tiroides (que forma la “nuez de Adán”), el 
inferior o cricoides y tres pares de cartílagos 
pequeños asociados con las cuerdas vocales: 
aritenoides, corniculados y cuneiformes. Las 
cuerdas vocales son láminas de tejido conectivo 
que contribuyen a regular el paso de aire (cuerdas 
vocales falsas) o vibran durante la fonación 
(cuerdas vocales verdaderas). Durante la 
fonación, los músculos aritenoides (tres pares) y 
cricotiroideos controlan la tensión de las cuerdas 
vocales. 
 
Vías aéreas inferiores 
Las vías aéreas inferiores están formadas por la 
tráquea y los bronquios fuentes (vías 
extrapulmonares), los cuales se subdividen 
reiteradamente. La tráquea posee cartílagos 
discontinuos en forma de “C”, conectados en la 
parte posterior por tejido muscular y conectivo. 
Esta disposición permite la dilatación del esófago 
(que transcurre detrás de la tráquea) durante la 
deglución. Los dos bronquios fuentes, en cambio, 
poseen anillos cartilaginosos continuos. 
De los dos bronquios fuentes salen bronquios 
lobares : tres en el pulmón derecho y dos en el 
izquierdo. Los bronquios lobares originan 
bronquios segmentarios y sus ramificaciones. En 
total hay 23 subdivisiones sucesivas hasta los 
alvéolos. Las primeras 10 generaciones de 
bronquios tienen cartílago, que les da rigidez e 
impide su colapso (Fig. 3). Las generaciones 
posteriores se denominan bronquíolos y carecen 
de cartílago (Fig. 4). Es en ellos que es más 
probable la obstrucción inflamatoria (como en el 
asma). El patrón de flujo de aire se modifica de 
turbulento en la tráquea a un tipo transicional en 
los bronquios y se torna laminar en las vías aéreas 
menores (Fig. 5) debido al aumento del área de 
sección transversal de las sucesivas generaciones 
de bronquios. De hecho, en distancias muy 
próximas a los alvéolos, la velocidad se aproxima 
a cero y el flujo de oxígeno se produce por 
difusión. 
Los bronquios y bronquíolos poseen 
músculo liso, cuya contracción aumenta la 
resistencia de la vía aérea. En las primeras 16 
generaciones no hay intercambio gaseoso con la 
sangre (hematosis). El epitelio simple es cúbico 
y ciliado; presenta además células caliciformes 
productoras de mucus. El mucus forma una 
cubierta protectora contra la desecación, los 
microorganismos y las partículas inhaladas. Es 
barrido hacia las vías aéreas superiores por la 
acción de los cilios. 
Las vías aéreas poseen inervación 
autonómica simpática y parasimpática (vagal). La 
descarga vagal de acetilcolina, actuando sobre 
receptores muscarínicos, produce contracción 
del músculo liso y aumento de las secreciones. 
El simpático libera noradrenalina que actúa 
sobre receptores adrenérgicos β2, cuya 
estimulación relaja el músculo liso y reduce las 
secreciones. 
La secreción electrolítica y mucosa de las 
vías aéreas inferiores, junto con el movimiento de 
las cilias, permite la eliminación de partículas y 
bacterias que ingresan con el aire inspirado. Por 
tanto, estas funciones secretorias y motora son un 
mecanismo importante de la inmunidad innata. 
La secreción de las células ciliadas se 
debe a la activación de canales de Cl- llamados 
CFTR, que son defectuosos en la fibrosis 
quística, razón por la cual esta enfermedad de 
herencia recesiva 
Fig. 5
Fig. 6 
Organización del sistema respiratorio 
Dr. Fernando D. Saraví 
5
se caracteriza por frecuentes infecciones 
respiratorias. Otros canales de Cl- , dependientes 
de Ca2+, también permiten cierta secreción de Cl- 
pero no suficiente. En la Fig. 6 se muestran las 
vías intracelulares que son activadas para 
estimular la secreción, y su defecto en la fibrosis 
quística. El canal CFTR también es activado por 
la secreción de ATP que ocurre durante el batido 
ciliar, que se transforma en AMP. El AMP se liga 
a receptores purinérgicos de la membrana apical, 
cuya activación incrementa el cAMP intacelular y 
contribuye a activar el canal CFTR. 
El canal CFTR no solamente promueve la 
secreción, sino que además inhibe la función del 
canal epitelial de Na+ (ENaC), que cuando se 
activa promueve la reabsorción de Na+ y agua. 
Como consecuencia de esta reabsorción se 
produce un espesamiento del mucus, con parálisis 
de las cilias y bloqueo del aclaramiento 
mucociliar. El espesamiento del mucus impide 
además la difusión de sustancias antibacterianas 
producidas localmente, como lisozima y 
lactoferrina, y dificulta la migración de 
neutrófilos hacia la luz 
bronquial. 
En la submucosa 
de las vías aéreas 
inferiores se encuentran 
numerosas células del 
sistema inmune como 
macrófagos, mastocitos 
linfocitos y eosinófilos, 
cuya función normal es la 
defensa contra las 
infecciones (Fig. 7 A). En 
condiciones anormales, la 
activación excesiva de 
esta división del sistema 
inmune frente a alérgenos 
o irritantes causa un estado inflamatorio con 
secreción de citokinas, derivados del ácido 
araquidónico y otros agentes proinflamatorios 
que causan la contracción del músculo liso 
bronquial característica del asma (Fig. 7 B). 
Desde la 17ª generación, las vías se 
denominan bronquíolos respiratorios, pues 
presentan áreas discontinuas en las cuales hay 
hematosis. Los bronquíolos desembocan en 
ductos alveolares y éstos en alvéolos. Los ductos 
alveolares y los alvéolos son el sitio donde se 
produce la mayor parte de la hematosis. La 
transición desde el epitelio ciliado de las vías 
respiratorias inferiores hasta el epitelio alveolar 
es gradual (Fig. 8). 
 
ZONA DE HEMATOSIS 
La unidad funcional del pulmón es el acino 
pulmonar, que incluye todas las estructuras 
desde el bronquiolo respiratorio hasta los 
alvéolos, incluidos los vasos (Fig. 8). 
El diámetro promedio del acino es de 
0.75 mm. Los pulmones del adulto tienen 20 000 
Fig. 7 
Fig. 8 
Fig. 7 
Organización del sistema respiratorio 
Dr. Fernando D. Saraví 
6
acinos y 600 millones de alvéolos, con una 
superficie de 75 m2, con una distancia entre el 
aire alveolar y la sangre inferior a 1 μm, que 
facilita la difusión de gases (Fig. 9). 
El epitelio de la zona de intercambio 
consta de dos tipos principales de células. Los 
pneumocitos tipo I son el 40 % de las células 
pero por ser muy aplanados cubren 95 % de la 
superficie alveolar. Es a través de ellos que se 
transfieren los gases. El 60 % del epitelio alveolar 
está formado por pneumocitos tipo II, que son 
redondeados y sólo cubren el 5 % de la 
superficie; sin embargo, son muy importantes 
pues producen el surfactante pulmonar (ver LA 
INTERFASE ALVEOLAR). Ambos tipos de 
neumocitos son capaces de reabsorción neta de 
NaCl, hecho importante para la resolución del 
edema pulmonar (Fig. 10). Dicha función es 
estimulada por agonistas β2-adrenérgicos. 
Además del epitelio hay en los alvéolos 
cierto número de macrófagos, importantes en la 
defensa contra microorganismos y para la 
depuración de partículas inhaladas que lleguen 
hasta los alvéolos. 
Además de los componentes 
mencionados, el tejido pulmonar tiene un 
estroma con fibroblastos que producen fibras 
elásticas y colágenas. Estas fibras forman una 
red que contribuye a determinar las propiedades 
elásticas de los pulmones. 
 
 PUNTOS CLAVES 
• La respiración 
externa exige 
convección 
ventilatoria, 
difusión pulmonar 
(hematosis), 
convección 
circulatoria y 
difusión tisular. 
• La ventilación 
requiere trabajo 
mecánico y es 
controlada por el 
SNC.• La estructura del 
pulmón 
proporciona una 
Fig. 9 
Fig. 10 
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7
gran superficie de intercambio. 
• La hematosis es un proceso difusional 
continuo. 
• La sangre posee gran capacidad para el 
transporte de oxígeno y dióxido de 
carbono. 
 
APÉNDICE: LEYES DE LOS GASES 
Las siguientes leyes se aplican estrictamente a 
gases ideales. En condiciones fisiológicas, el 
comportamiento de los gases respiratorios es 
suficientemente próximo al de gases ideales 
como para considerar adecuada esta formulación. 
 
1. Ecuación general del estado gaseoso 
 
P.V = nRT 
 
Donde P es la presión , V el volumen, n el 
número de moles, T la temperatura absoluta y R 
la constante 8.3 J.mol-1.K-1 si la presión se 
expresa en pascal y el volumen en m3. Si P se da 
en mmHg y V en litros, R = 62.3 mmHg.L. mol-
1.K-1. De la ecuación general del estado gaseoso 
se puede deducir que: 
A temperatura constante: 
P1.V1 = P2.V2 (ley de Boyle y Mariotte) 
 
A presión constante: 
V1/T1 = V2/T2 (ley de Gay-Lussac y Charles) 
 
2. Principio de Avogadro 
Establece que un mol de cualquier sustancia (en 
este caso un gas) contiene el mismo número de 
partículas (aprox. 6.02 . 1023). Un mol de gas a 1 
atmósfera de presión y 0 ºC ocupa un volumen de 
22.4 L (el CO2 se aparta levemente de esta regla, 
ya que un mol ocupa 22.26 L a 1 atmósfera de 
presión). 
 
3. Ley de Dalton de las presiones parciales 
Dice que la presión que ejerce un gas en una 
mezcla gaseosa es la misma que ejercería si 
estuviera solo ocupando igual volumen. Si una 
mezcla está formada por los gases A, B y C, la 
presión total es la suma de las presiones ejercidas 
por A, B y C: 
PTOTAL = PA + PB + PC 
 
La presión parcial de cada uno de los gases es 
igual a la presión total por la fracción (F) de cada 
gas. Por ejemplo, el aire tiene aprox. 21 % de 
oxígeno (F = 0.21). Por tanto, su presión parcial 
(PO2) en el aire seco a nivel del mar es: 
0.21 x 760 mmHg = 159.6 mmHg 
 
Si la mezcla no es seca, la presión de vapor debe 
sustraerse de la presión total antes de calcular la 
presión parcial de cada gas. El aire que ingresa a 
las vías aéreas se satura inmediatamente de vapor 
de agua. La presión de vapor de agua a 37 ºC es 
de 47 mmHg, por lo cual la PO2 en el aire 
inhalado es, a nivel del mar: 
 
0.21 . (760 – 47) = 149.73 mmHg 
 
Por convención, para la ventilación 
pulmonar (L/min) el volumen se expresa en las 
condiciones de temperatura corporal y presión 
ambiental, saturado de vapor de agua (BTPS en 
inglés: Body Temperature and Pressure, 
Saturated). Por el contrario, el oxígeno 
consumido o el dióxido de carbono producido se 
expresan como gas seco en la condición estándar 
de 0 ºC (= 273 K) y una atmósfera de presión 
(101 kPa), llamada STPD (Standard Temperature 
and Pressure, Dry). Luego, 
 
 
 
 
Donde PB es la presión barométrica. A nivel del 
mar, PB = 760 mmHg y 
 
VSTPD = VBTPS . 0.826 
 
4. Ley de Henry de los gases en disolución 
Cuando un gas se disuelve en un líquido 
físicamente (sin combinarse químicamente) 
ejerce una presión parcial, que debe considerarse 
una medida de la tendencia del gas a escapar 
hacia la fase gaseosa. La presión parcial del gas 
en el líquido es igual a la presión parcial de la 
fase gaseosa a la cual la concentración del gas 
disuelto permanece constante (no hay pérdida ni 
disolución neta). 
 Según la ley de Henry, la cantidad de un 
gas que se disuelve en un líquido es directamente 
proporcional a su presión parcial y a un 
coeficiente de solubilidad s que depende del gas y 
del líquido, y varía con la temperatura (en general 
de manera inversa). Además, la solubilidad de un 
gas es independiente de la de otros gases 
disueltos en el líquido. Para un gas “x”: 
 
Vx = sx.Px 
 
A 37 ºC, para el oxígeno s = 0.03 mL.L-1.mmHg-1 
y para el dióxido de carbono, que es mucho más 
soluble, s = 0.69 mL.L-1.mmHg-1. 
760
47.
310
273 −
= BBTPSSTPD
PVV