Componenti Sistema Respiratorio: Strutture, Pigmenti, Enzimi e Controllo

I materiali respiratori comprendono le strutture anatomiche, il macchinario molecolare e i sistemi regolatori che abilitano scambio gassoso e respirazione cellulare attraverso gli organismi.

1. Superfici Respiratorie (Scambio Gas)

• Mammiferi: Alveoli (pneumociti tipo I) — sottili, vasta superficie (~70 m²), fitta rete capillare, surfattante.
• Pesci: Branchie — scambio controcorrente, filamenti/lamelle.
• Insetti: Trachee — tubi pieni d'aria consegnano O₂ direttamente a tessuti.
• Anfibi: Cute (cutanea), polmoni, cavità buccale.
• Piante: Stomi, lenticelle.

Caratteristiche universali: Sottili (<1 µm), umidi, altamente vascolarizzati/perfusi.

2. Pigmenti Respiratori (Trasporto O₂)

• Emoglobina (Hb): Tetramero (α₂β₂), eme-Fe²⁺ lega 4 O₂. Legame cooperativo (curva sigmoidale). Vertebrati, alcuni invertebrati.
• Mioglobina: Monomero, affinità O₂ più alta. Riserva O₂ muscolare.
• Emocianina: Cu²⁺-basata, blu quando ossigenata. Molluschi, artropodi.
• Emeritrina, Clorocruorina: Altri pigmenti invertebrati.

3. Enzimi Respiratori (Respirazione Cellulare)

• Glicolisi: Esokinasi, PFK-1, piruvato chinasi.
• Complesso piruvato deidrogenasi: Collega glicolisi → ciclo Krebs.
• Ciclo Krebs: Citrato sintasi, isocitrato deidrogenasi, α-KGDH, malato deidrogenasi.
• Catena trasporto elettroni / Fosforilazione ossidativa: Complessi I–IV (citocromo c ossidasi = Complesso IV), ATP sintasi (Complesso V).
• Lattato deidrogenasi (LDH): Anaerobico piruvato → lattato (rigenerazione NAD⁺).

4. Muscoli Respiratori (Ventilazione)

• Primari: Diaframma (75% volume corrente), intercostali esterni.
• Accessori (ispirazione): Scaleni, SCM, piccolo pettorale, dentato anteriore.
• Espirazione (forzata): Intercostali interni, addominali (retto, obliqui, trasverso).

5. Vie Aeree (Zone Conduttive + Respiratorie)

Naso → faringe → laringe → trachea → bronchi → bronchioli → bronchioli terminali (fine conduttive) → bronchioli respiratori → dotti alveolari → alveoli.

6. Centri Controllo Respiratorio

• Midollo: Gruppo respiratorio dorsale (ispirazione), gruppo respiratorio ventrale (espirazione/ispirazione forzata).
• Ponte: Pneumotassico (limita ispirazione), apneustico (promuove ispirazione).
• Chemorecettori: Centrali (midollo, pH/CO₂), periferici (corpi carotidei/aortici, PO₂/pH/CO₂).

7. Modulatori Respiratori

• Stimolanti: Caffeina (antagonista adenosina), nicotina (nAChR), anfetamine, progesterone, ipossia.
• Depressivi: Oppioidi (μ-recettore → ↓ sensibilità CO₂), benzodiazepine, alcol, barbiturici, anestetici.

Questo sistema integrato sostiene la vita aerobica dalla molecola all'organismo.