Resumo - Respiração

Resumo - Respiração

Energia e Nutrientes II: Respiração

A respiração a eventos de nível celular significa o processo pelo qual as células quebram (oxidam) moléculas e extraem energia, em organismos multicelulares, respiração basicamente significa o processo pelo qual o oxigênio é tomado e o gás carbônico eliminado. No inicio de tudo, antes que se acumulasse oxigênio na atmosfera, as únicas formas de vida eram organismos unicelulares, na transição para uma atmosfera com oxigênio livre, tornou-se possível as gigantescas etapas da evolução.

O ar é uma fonte muito melhor de oxigênio do que a água, a respiração na água implica não na necessidade de processar muito mais água, mas também o fato de que a água pesa muito mais que o ar. Um peixe gasta de 20% de sua energia no movimento muscular associado com a respiração, enquanto o animal que respira ar gasta apenas de 1 a 2% nessa atividade. Todos os vertebrados superiores, aves e mamíferos, respiram ar, mesmo quando vivem na água.

Ar sob pressão

Ao nível do mar, o ar exerce sobre nossa pele uma pressão da ordem de 1 Kg/cm². A pressão atmosférica costuma ser medida em termos de altura de mercúrio, apenas porque o mercúrio é relativamente pesado, de modo que a coluna não se torna longa demais, e porque o ar não se dissolve no mercúrio, essa medição é feita por meio de um barômetro de mercúrio.

Estamos tão acostumados à pressão que o ar exerce sobre nós, que não temos consciência da sua presença ou dos seus efeitos. Um exemplo das consequências da pressão atmosférica elevada são os mergulhadores em profundidade, uma vez que eles ainda não tinham conhecimento dos efeitos da pressão atmosférica e praticavam mergulho em altas profundidades, e voltavam do fundo com muita rapidez apresentavam perturbações, sempre dolorosas e, às vezes, mortais..

Evolução da brânquia

A brânquia do vertebrado deve ter surgido primordialmente como aparelho de alimentação. Os vertebrados primitivos respiravam principalmente pela pele. Com o tempo, numerosas pressões de seleção, principalmente as implicadas na predação, entraram em jogo. Consequência disso foi a tendência ao espessamento progressivo da pele, inclusive a aquisição de pele escamosa e protegida por placas. A brânquia moderna é o resultado desse processo evolutivo.

Na maioria dos peixes, a água (que tem oxigênio dissolvido) é bombeada para dentro, ao nível da boca, por oscilações da cobertura óssea da brânquia, e flui para fora, através das brânquias. O peixe pode regular a velocidade de fluxo e, às vezes, a aumenta, abrindo e fechando a boca.

Evolução do pulmão

Alguns peixes primitivos (talvez todos) tiveram pulmões e brânquias, embora os pulmões fossem pouco eficazes, e não passando de estruturas acessórias, onde eram usados na água doce (na qual os vertebrados devem ter surgido), a qual, ao contrario da água do mar, pode ficar estagnada e, por força da decomposição de matéria orgânica ou de intenso desenvolvimento de algas, tornar-se pobre de oxigênio (eutrofização).

Os pulmões dos peixes dipnóicos desenvolveram-se diretamente da faringe, a porção posterior da cavidade oral, que leva ao tracto digestivo. Nos anfíbios, repteis e outros vertebrados de respiração aérea, assistimos à evolução do canudo de ar, ou traquéia, protegido por um mecanismo de válvula, a glote, e pelas narinas, que possibilitam ao animal respirar com a boca fechada. Uma característica importante dos pulmões de vertebrados é que a troca de ar com a atmosfera ocorre como resultado da mudanças de volume pulmonar, esses pulmões são chamados de pulmões de ventilação.

O sistema respiratório humano

No homem, a inspiração e a expiração geralmente ocorrem pelo nariz. As cavidades nasais são revestidas com pelos e também com cílios, ambos capazes de reter pó e outras partículas estranhas. Das narinas, o ar vai para a faringe e dai para a laringe, localizada na parte superior frontal do pescoço, ao longo da laringe, estão dispostas as cordas vocais, que são dois ligamentos esticados sobre o lúmen do tracto respiratório. As vibrações dessas cordas, produzidas pelo ar expirado, geram o som usado para a linguagem. Da laringe, o ar inspirado viaja através da traquéia, a traquéia leva aos brônquios, que se subdividem em passagens cada vez menores, os bronquíolos.

A troca de gás propriamente dita ocorre em pequenos sacos aéreos, os alvéolos, que se agrupam em cachos, como uvas, em torno das extremidades dos bronquíolos. As paredes dos capilares e dos alvéolos consistem, cada qual, de uma única camada de células achatadas, firmemente ligadas uma a outra, assim, a barreira entre um alvéolo e os capilares subjacentes é de somente 0,3 milímetro. Os gases são trocados entre o ar nos alvéolos e o sangue nos capilares por difusão.

Os pulmões estão circundados por fina membrana e a cavidade torácica é revestida por membranas semelhantes. Essas membranas são chamadas de pleuras. Elas secretam uma pequena quantidade de fluido, que as lubrifica, de modo que deslizam uma contra outra durante a expansão e a contração dos pulmões.

Troca de gases

Oxigênio

Entre os alvéolos e os capilares subjacentes são trocados gases por difusão. O oxigênio, cuja solubilidade na água não passa de moderada, é transportado por moléculas de hemoglobina, dispostas dentro de glóbulos vermelhos, os eritrócitos. Cada molécula de hemoglobina combina-se com quatro de oxigênio, a quantidade de oxigênio transportado pelas moléculas de hemoglobina no sangue esta relacionada com sua pressão parcial (pO2) sanguínea. Enquanto as moléculas de hemoglobina seguem na corrente sanguínea, a pO2 cai e, à medida que isso ocorre, o oxigênio das moléculas de hemoglobina é cedido. A pO2 do sangue nos capilares est normalmente em torno de 40mmHg. Por isso, quando o sangue deixa os capilares sua hemoglobina esta ainda 70% saturada.

A mioglobina e sua função

A mioglobina é uma molécula de proteína ligada a um grupo que ferro (heme). A mioglobina é encontrada no musculo esquelético. Tem afinalidade muito maior por oxigênio do que a hemoglobina e só começa a ceder quantidade significativa de oxigênio quando a pO2 cai a menos de 20mmHg.

Dióxido de carbono

Pequena quantidade de dióxido de carbono é transportada no sangue na forma de CO2 dissolvido. O dióxido de carbono não se combina com as unidades heme da molécula de hemoglobina, como faz o oxigênio, mas sim com os grupos amina da molécula de hemoglobina. À medida que mais dióxido de carbono é tomada pelo sangue, este vai aumentando sua acidez.

A mecânica da respiração

A inspiração e a expiração resultam de modificações no volume da cavidade torácica, modificações essas produzidas pela contração e pelo relaxamento dos músculos intercostais (“entre as costelas”) e pelo musculo diafragma, que separa as cavidades torácica e abdominal.

As baleias e outros mamíferos aquáticos de grande porte ficam sufocados na terra por causa da incapacidade de seus músculos intercostais, quando essa expansão é desfavorecida pela gravidade.

Controle da respiração

O ritmo e a profundidade da respiração são controlados por um centro respiratório situado na base do encéfalo. Esse centro, que esta na medula oblonga, responde pela respiração normal, que é rítmica e involuntária. Em consequência da ação de diversos tecidos, moléculas e mecanismos de controle, altamente especializados para trocas gasosas eficientes, cada molécula do corpo tem assegurado, em condições normais, fornecimento continuo de oxigênio sanguíneo. O oxigênio é posto à disposição das células individuais para a oxidação da glicose e outras moléculas orgânicas que cedem energia. Esse processo – a respiração celular- é um meio pelo qual as células e, portanto, os organismos, conseguem sua energia para trabalho químico e mecânico e para a produção de calor.

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