Los alvéolos: el intercambio de gases
Lo que vas a aprender
- Describir qué pasa en los alvéolos con el oxígeno y con el dióxido de carbono.
- Explicar en qué se diferencia el aire que entra del aire que sale.
- Relacionar las paredes delgadas y los muchos alvéolos con un intercambio rápido.
- Explicar para qué necesitan las células el oxígeno que pasa a la sangre.
Para qué
¿Para qué sirve esto?
Echa tu aliento sobre un espejo frío o sobre el vidrio de una ventana. Se empaña. Ahora mira el mismo vidrio sin echarle aliento: no se empaña. Entonces el aire que sale de tu cuerpo no es igual al aire que entra.
¿Qué le pasa al aire dentro de los pulmones? Hoy vas a ver el final del camino del aire, unos saquitos diminutos donde el aire y la sangre se encuentran.
Explicación
Al final del camino: los alvéolos
En la lección anterior viste que los bronquios se ramifican dentro de los pulmones, como las ramas de un árbol. Al final de las ramitas más delgadas hay unos saquitos llenos de aire, agrupados como un racimo de uvas. Se llaman alvéolos.
Los alvéolos son diminutos: no los verías sin microscopio. Pero son muchísimos, tantos que no podrías contarlos. Por eso el pulmón parece una esponja.
Cada alvéolo está envuelto en una red de vasos sanguíneos finísimos, los capilares. Así, el aire de adentro del alvéolo y la sangre de los capilares quedan separados solo por dos paredes muy delgadas. En la unidad 4 viste que hay células planas que forman capas delgadas: así son las paredes del alvéolo y del capilar.
El intercambio de gases
Intercambiar es dar una cosa y recibir otra, como cambiar láminas del álbum en el recreo. En el alvéolo pasan dos cosas al mismo tiempo:
- El oxígeno del aire atraviesa las paredes y pasa a la sangre.
- El dióxido de carbono que trae la sangre atraviesa las paredes y pasa al aire del alvéolo.
La sangre que llega a los pulmones viene del resto del cuerpo: trae menos oxígeno y más dióxido de carbono. La sangre que sale de los pulmones lleva más oxígeno. Y el aire que sale de los alvéolos lleva más dióxido de carbono que el que entró. Luego lo exhalas por la nariz o por la boca.
Un alvéolo envuelto por un capilar. El oxígeno (flecha verde) pasa del aire a la sangre; el dióxido de carbono (flecha morada) pasa de la sangre al aire, que luego sale por los bronquios.
No respiramos solo oxígeno
Mucha gente cree que inhalamos solo oxígeno y botamos solo dióxido de carbono. No es así. El aire es una mezcla de gases. Tiene oxígeno, pero tiene todavía más de otro gas, el nitrógeno, que el cuerpo no usa: entra y sale igual. Tiene también un poquito de dióxido de carbono y algo de vapor de agua.
- Entra aire.
- Sale aire, pero cambiado: con menos oxígeno, con más dióxido de carbono y con más vapor de agua.
El aire que sale todavía lleva oxígeno, porque los pulmones no alcanzan a tomarlo todo. Y el vapor de agua que sale es el que empaña el espejo.
¿Para qué quieren las células el oxígeno?
La sangre que sale de los pulmones con oxígeno llega al corazón, y el corazón la empuja a todo el cuerpo. Cada célula toma oxígeno de la sangre, y también los nutrientes que llegaron del intestino delgado.
La célula combina los nutrientes con el oxígeno y así obtiene la energía que necesita para trabajar: para que el músculo hale, para que el cerebro piense, para que el corazón lata. Al hacerlo sobran dióxido de carbono y agua. La sangre recoge el dióxido de carbono y lo lleva de vuelta a los pulmones para que salga con el aire.
Por eso la respiración y la circulación no son dos cosas separadas: los pulmones toman el oxígeno, pero es la sangre la que lo lleva a las células. Y la sangre necesita pasar por los pulmones para dejar el dióxido de carbono.
Muchos saquitos y paredes delgadas
¿Por qué los pulmones tienen tantos alvéolos pequeños y no una sola bolsa grande? Por la misma razón que el intestino delgado tiene pliegues: para tener mucha pared. Entre más pared tocan el aire y la sangre, más oxígeno pasa al mismo tiempo. Y como la pared es tan delgada, los gases la atraviesan rápido.
Lo puedes ver en el cuaderno cuadriculado. Dibuja un cuadrado de 6 por 6 cuadritos y, al lado, cuatro cuadros de 3 por 3. Tienen el mismo papel, pero el borde de los cuatro pequeños es más largo. El borde hace de pared.
El mismo papel, de dos maneras: un cuadrado de 6 por 6 cuadritos y cuatro cuadros de 3 por 3. Los dos tienen 36 cuadritos, pero el borde de los cuatro pequeños es el doble.
Ejemplo resuelto
¿Cuánto borde tiene cada dibujo?
Un cuadrado de 6 por 6 cuadritos y cuatro cuadros de 3 por 3. Cuenta los lados de cuadrito que forman el borde de cada dibujo. ¿Cuántas veces más borde tienen los cuatro cuadros pequeños?
Ver la solución paso a paso
El cuadrado grande tiene 4 lados, y cada lado mide 6 cuadritos: $4 \times 6$
Su borde mide $24$ lados de cuadrito.
Cada cuadro pequeño tiene 4 lados de 3 cuadritos: $4 \times 3$
Cada cuadro pequeño tiene un borde de $12$ lados.
Son cuatro cuadros pequeños: $4 \times 12$
Entre los cuatro suman $48$ lados de borde.
Para comparar con el cuadrado grande dividimos: $48 \div 24$
Los cuatro cuadros pequeños tienen $2$ veces el borde del grande: el doble. Con muchos alvéolos pequeños pasa lo mismo: hay mucha más pared para el intercambio.
Respuesta: El cuadrado grande tiene un borde de 24 lados y los cuatro pequeños, de 48: el doble.
Ejemplo resuelto
¿Creció el papel?
Felipe dice: «Los cuatro cuadros pequeños tienen más borde porque tienen más papel». ¿Tiene razón?
Ver la solución paso a paso
Contamos los cuadritos del grande: 6 filas de 6. Y los de los cuatro pequeños: cada uno tiene 3 filas de 3. Comparamos: $6 \times 6 = 4 \times \left(3 \times 3\right)$
Los dos dibujos tienen los mismos cuadritos. El papel no creció: lo que creció fue el borde.
Con los pulmones pasa igual: no ocupan más espacio en el pecho por tener muchos alvéolos, pero así tienen muchísima más pared.
Respuesta: No: los dos dibujos tienen 36 cuadritos. Partir en pedazos pequeños no agrega papel, agrega borde.
Para hacer en el salón: el espejo empañado
El docente reparte a cada grupo un espejo pequeño de plástico o una cuchara de metal. Si hace calor, antes los enfría un rato en agua con hielo y los seca. Cada estudiante acerca el espejo a la boca, sin tocarlo con los labios, y echa el aliento despacio. Luego lo compara con el espejo sin aliento.
El espejo se empaña: es el vapor de agua del aire que sale, que se vuelve gotitas al tocar algo frío. Es una prueba de que el aire que sale está cambiado. El oxígeno y el dióxido de carbono no se ven, pero también cambian.
Cuidados: nadie se mete el espejo ni la cuchara a la boca, y se limpian con un pañito antes de pasarlos a otro compañero. Nadie respira rápido ni hondo muchas veces seguidas a propósito, porque eso marea.
Práctica
¿Qué pasa en los alvéolos?
En el alvéolo, el aire y la sangre de los capilares solo están separados por paredes muy delgadas. El oxígeno entra a la sangre y el dióxido de carbono sale al aire.
Laura dice: «Inhalamos solo oxígeno y exhalamos solo dióxido de carbono». ¿Qué es lo correcto?
El aire es una mezcla de gases. Sale cambiado: con menos oxígeno, más dióxido de carbono y más vapor de agua, pero sigue siendo aire.
¿Para qué necesitan oxígeno las células del músculo de la pierna?
La sangre lleva el oxígeno a cada célula. Allí se combina con los nutrientes y se libera energía; sobra dióxido de carbono, que la sangre lleva a los pulmones.
¿Por qué ayuda que los pulmones tengan muchísimos alvéolos de paredes muy delgadas?
Como en los cuadros partidos, muchos saquitos pequeños tienen más pared que una bolsa grande, y una pared delgada se atraviesa rápido.
En el cuaderno, Daniela dibuja un cuadrado de 8 por 8 cuadritos. ¿Cuántos lados de cuadrito tiene su borde?
Un cuadrado tiene 4 lados iguales: 4 × 8 = 32.
El cuadrado de 6 por 6 también se puede partir en nueve cuadros de 2 por 2. ¿Cuántos lados de cuadrito suma el borde de los nueve?
Cada cuadro de 2 por 2 tiene 8 lados de borde: 9 × 8 = 72. El 36 son los cuadritos de papel, que no cambian.
¿Verdadero o falso? Partido en cuatro cuadros de 3 por 3, el borde total es el doble del borde del cuadrado de 6 por 6: $4 \times \left(4 \times 3\right) = 2 \times \left(4 \times 6\right)$
Los cuatro cuadros suman 4 × 12 = 48 lados y el cuadrado grande tiene 24. Como 2 × 24 = 48, es el doble.
Los nueve cuadros de 2 por 2, ¿cuántas veces más borde tienen que el cuadrado de 6 por 6?
Los nueve suman 72 lados y el cuadrado grande, 24: 72 ÷ 24 = 3. Entre más pedazos pequeños, más borde.
Reto
Une cada palabra con lo que hace o lo que es.
Piensa en el final del camino del aire: el saquito, el vaso que lo envuelve y los gases que pasan.
Reto
Completa lo que pasa en los alvéolos.
Elige la palabra que completa cada espacio.
Cierre
En resumen
Al final de los bronquios están los alvéolos, saquitos diminutos y muchísimos, envueltos en capilares.
En los alvéolos el oxígeno pasa del aire a la sangre y el dióxido de carbono pasa de la sangre al aire.
Inhalamos aire y exhalamos aire con menos oxígeno, más dióxido de carbono y más vapor de agua.
Las células combinan el oxígeno con los nutrientes para obtener energía; por eso la respiración y la circulación trabajan juntas.
Muchos alvéolos pequeños dan mucha pared, y su pared delgada deja pasar los gases rápido.
Vocabulario
- Alvéolo
Saquito de aire, diminuto, al final de los bronquios más delgados. Tiene la pared muy delgada.
- Capilar
El vaso sanguíneo más fino. Una red de capilares envuelve cada alvéolo.
- Oxígeno
Un gas del aire que las células necesitan para sacar energía de los nutrientes.
- Dióxido de carbono
Un gas que sobra cuando las células sacan energía de los nutrientes. La sangre lo lleva a los pulmones y sale con el aire.
- Intercambio de gases
En los alvéolos, el oxígeno pasa del aire a la sangre y, al mismo tiempo, el dióxido de carbono pasa de la sangre al aire.
Guía para el docente
Tiempos
- Inicio · 5 min — Pregunte qué gas inhalamos y cuál exhalamos. Anote las respuestas: aparecerá «solo oxígeno» y «solo dióxido de carbono».
- Explicación · 15 min — Los alvéolos con la figura y un racimo de uvas si lo consigue; el intercambio como cambiar láminas; el aire que sale todavía es aire. Una el oxígeno con la energía de las células.
- Práctica · 20 min — El espejo empañado con espejos de plástico o cucharas frías, limpiándolos entre estudiantes y sin respirar rápido a propósito. Luego dibujan en el cuaderno cuadriculado el cuadrado de 6 por 6 y los cuatro de 3 por 3, cuentan el borde y resuelven preguntas y retos.
- Cierre · 5 min — Vuelva a las respuestas del inicio y corríjalas entre todos: entra aire, sale aire cambiado.
Preguntas para el salón
- Si el aire que sale todavía tiene oxígeno, ¿por qué no lo aprovechamos todo?
- ¿En qué se parecen los alvéolos y los pliegues del intestino delgado?
- ¿Qué pasaría si la pared del alvéolo fuera gruesa como la de un balón?
Errores típicos
- Creer que respiramos solo oxígeno y botamos solo dióxido de carbono. Insista en que entra aire y sale aire; el espejo empañado muestra que sale también vapor de agua.
- Creer que el oxígeno se queda en los pulmones. Pregunte cómo llega el oxígeno a una célula del pie. Sin la sangre no llegaría.
- Creer que el dióxido de carbono se forma en los pulmones. Recuerde que sobra en las células al obtener energía; la sangre solo lo lleva a los pulmones.
- Pensar que partir el cuadro agrega papel. Que cuenten los cuadritos de los dos dibujos: son 36 en ambos.
Tarea sugerida
Con un adulto, echar el aliento sobre el vidrio de una ventana o sobre un espejo de la casa, observar lo que pasa y escribir qué prueba eso sobre el aire que sale.