RESPIRATÓRIO 1

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Fisiologia	
  do	
  Sistema	
  Respiratório	
  
Prof.	
  Glauber	
  S.	
  F.	
  da	
  Silva	
  
(glauber@icb.ufmg.br)	
  
06/11	
   AT	
   RESPIRATÓRIO	
  
09/11	
   AT	
   RESPIRATÓRIO	
  
13/11	
   AT	
   RESPIRATÓRIO	
  
20/11	
   AT	
  (GD)	
   RESPIRATÓRIO	
  
23/11	
   PV	
   RESPIRATÓRIO	
  
CRONOGRAMA	
  
CONTEÚDO	
  DO	
  MÓDULO:	
  INVERTEBRADOS	
  x	
  VERTEBRADOS	
  
PROVA	
  SEGUNDA	
  CHAMADA:	
  QUESTÕES	
  (ABERTAS)	
  –	
  PROVA	
  ESCRITA.	
  
ATIVIDADE	
  DO	
  	
  “GD”	
  SERÁ	
  ENVIADA	
  VIA	
  MOODLE.	
  
OXIGÊNIO – DA ATMOSFERA À CELULA 
CONVECÇÃO	
  
DIFUSÃO	
  
CONVECÇÃO	
  
DIFUSÃO	
  
História:	
  
Entre	
  os	
  gregos,	
  Anaximenes	
  (570	
  A.C.)	
  –	
  preocupado	
  com	
  
respiração	
  –	
  essencial	
  para	
  vida;	
  
Empédocles	
  (495-­‐435	
  A.C.)	
  -­‐	
  Estudava	
  fluxo	
  sanguíneo	
  -­‐	
  	
  
Respiração	
  ocorria	
  não	
  somente	
  no	
  pulmão,	
  mas	
  ao	
  longo	
  de	
  
todo	
  tegumento	
  	
  	
  	
  
Hipócrates	
  (460	
  –	
  360	
  A.C.)	
  –	
  Sugeriu	
  que	
  o	
  sistema	
  vascular	
  
carregava	
  (transportava)	
  o	
  “pneuma”	
  (ar)	
  -­‐	
  	
  E	
  o	
  coração	
  era	
  a	
  
fonte	
  de	
  calor.	
  A	
  respiração	
  era	
  para	
  resfria-­‐lo.	
  	
  
	
  
	
  Erasistratus	
  (∼304-­‐240	
  B.C.)	
  –	
  Artéria	
  con_nha	
  “pneuma”	
  (ar)	
  e	
  
veias	
  o	
  sangue.	
  Cortar	
  uma	
  artéria	
  causava	
  sangramento	
  pois	
  o	
  
“pneuma”escapava.	
  
	
  
	
  
Galéno	
  (130-­‐200	
  D.C.)	
  –	
  Escreveu	
  livros	
  
de	
  anatomia	
  e	
  fisiologia	
  que	
  foram	
  
referência	
  por	
  mais	
  de	
  1400	
  anos.	
  
História:	
  
Alguma	
  coisa	
  no	
  ar	
  “spiritus”	
  era	
  
necessário	
  para	
  vida.	
  
Era	
  adicionado	
  ao	
  sangue	
  e	
  passava	
  entre	
  os	
  
ventrículos	
  esquerdo	
  e	
  direito	
  (Vital	
  Spirit).	
  	
  
	
  
	
  
	
  O	
  “animal	
  spirit”	
  vinha	
  do	
  cérebro.	
  
Leonardo	
  da	
  Vinci	
  (1452-­‐1519	
  D.C.)	
  –	
  realizou	
  experimentos	
  
em	
  animais	
  –	
  alguns	
  incluindo	
  a	
  expansão	
  dos	
  pulmões	
  pelos	
  
músculos	
  intercostais.	
  Sugeriu	
  que	
  era	
  impossível	
  o	
  ar	
  
alcançar	
  o	
  coração	
  como	
  Galéno	
  (e	
  outros)	
  sugeriram.	
  	
  
±	
  1520	
  D.C.	
  -­‐	
  Descrição	
  da	
  circulação	
  pulmonar	
  e	
  estruturas	
  
das	
  vias	
  áreas	
  –	
  brônquios	
  e	
  bronquíolos.	
  	
  Porém	
  a	
  função	
  do	
  
pulmão	
  não	
  era	
  conhecida.	
  
	
  
Até	
  este	
  momento,	
  a	
  real	
  função	
  da	
  respiração	
  não	
  era	
  
entendida.	
  Isso	
  se	
  deu,	
  principalmente,	
  por	
  causa	
  da	
  
falta	
  de	
  conhecimento	
  sobre	
  o	
  O2	
  e	
  CO2	
  e	
  da	
  anatomia	
  
microscópica	
  do	
  pulmão.	
  
História:	
  
-­‐	
  Descoberto	
  dióxido	
  de	
  carbono	
  -­‐	
  1752	
  
-­‐	
  Descoberta	
  do	
  oxigênio	
  -­‐	
  1774	
  	
  
No	
  final	
  do	
  século	
  XVIII	
  –	
  eram	
  conhecidos	
  os	
  gases:	
  O2	
  e	
  CO2	
  
Lazzaro	
  Spallanzani	
  (1729-­‐1799	
  A.D.)	
  –	
  concluiu	
  que	
  oxidação	
  
e	
  produção	
  de	
  calor	
  ocorre	
  nos	
  tecidos.	
  	
  
Eduard	
  F.W.	
  Pflüger	
  (1829-­‐1910	
  A.D.)	
  –	
  melhorou	
  os	
  
métodos	
  de	
  análise	
  dos	
  gases	
  e	
  confimou	
  as	
  observações	
  
de	
  Spallanzani.	
  E	
  sugeriu	
  que	
  a	
  oxidação	
  no	
  tecido	
  ocorre	
  
de	
  acordo	
  com	
  a	
  demanda	
  do	
  tecido.	
  	
  
História:	
  
História:	
  
Unicelulares - Trocas diretas com o ambiente 
•  O2 
• CO2 
Multicelulares (organismos complexos) 
 – Trocas com o meio interno 
•  O2 
• CO2 
Sistema respiratório é fundamentalmente 
integrado ao sistema cardiovascular 
Trocas com o meio interno: O2 e CO2 
TODO TRANSPORTE DE O2 E CO2 = PASSIVO 
(CONVECÇÃO E DIFUSÃO) 
De todas as trocas de substâncias entre um animal e seu 
ambiente, a troca dos gases respiratórios é normalmente 
a mais urgente. 
A necessidade de eliminar CO2, em geral, não é tão 
urgente quanto a necessidade de captar O2. 
 
Entretanto, liberar CO2 é uma preocupação constante 
(acúmulo de ácido no organismo – animais respiração aérea) 
A maioria dos animais usam uma das três 
principais estratégias respiratórias: 
1- Circulação do meio externo (ar ou água) ao longo do corpo; 
2- Difusão dos gases através de toda ou da maior parte da 
superfície corporal (acompanhada por transporte de gases – 
circulatório); 
3- Difusão dos gases através de superfície respiratória 
especializada (acompanhada por transporte de gases – 
circulatório). 
1- Esponjas e cnidários e muitos artrópodes terrestres; 
2- Invertebrados aquáticos, vermes anelídeos terrestres e alguns 
vertebrados: 
ü  salamandras sem pulmões – apenas respiração cutânea 
ü  ovos das aves representam um caso especial desta estratégia 
3- Grande maioria dos vertebrados (brânquias e pulmões) 
ESTRATÉGIAS RESPIRATÓRIAS DOS ANIMAIS 
(LIVRO: MOYES; CAP 9) 
TODO TRANSPORTE DE O2 E CO2 É PASSIVO 
TRÊS TIPOS DE ESTRUTURAS RESPIRATÓRIAS 
ESPECIALIZADAS 
(LIVRO: HILL CAP 22) 
N2 = 79,04% 
 O2 = 20,93% 
CO2 = 0,03% 
Ar Atmosférico... 
Ar Atmosférico... 
Comprehensive Physiology 3:849-915, 2013 
Conceitos importantes: 
LEI DE DALTON – PRESSÃO PARCIAL 
 
LEI DE HENRY – GASES EM SOLUÇÃO AQUOSA 
 
LEI DE BOYLE – PRESSÃO E VOLUME 
Conceito de Pressão Parcial 
Pressão Parcial – é a pressão que um determinado gás exerce em uma 
mistura gasosa (Lei de Dalton; John Dalton: 1766-1844) 
 
A pressão total de uma mistura gasosa é a soma da pressão de cada gás 
Conceito de Pressão Parcial 
Pressão atmosférica: = PO2 + PCO2+ PN2 
Exemplo: 
Patm: 760 mmHg (nível do mar) 
PO2 = (760 – 47) x (21/100) = 149.73 mmHg 
PN2 = (760 – 47) x (79/100) = 563.27 mmHg 
N2 = 79.04% 
O2 = 20.93% 
CO2 = 0.03% 
Atmosfera 
Pressão Parcial – é a pressão que um determinado gás exerce em uma 
mistura gasosa (Lei de Dalton; John Dalton: 1766-1844) 
 
A pressão total de uma mistura gasosa é a soma da pressão de cada gás 
PO2 = (Patm ) x Concentração (%) / 100 
PO2 = (760) x (21/100) = 159,6 mmHg 
PO2 no pico do Monte Everest 
Nível do mar: PO2 = (760 – 47) x (21/100) = 149.73 mmHg 
Altitude: PO2 = (253 – 47) x (21/100) = 43.26 mmHg 
PiO2 = (PB – PH2O) x FO2 
Nível Mar: PiO2 = (760 – 47) x 0,2090 
PiO2 = 149 mmHg 
 
Altitude Limite (19.200m): 
PiO2 = (47 – 47) x 0,2090 
PiO2 = 0 
 
GASES EM SOLUÇÃO AQUOSA: 
A pressão parcial de um gás dissolvido em uma solução aquosa é 
definida como sendo igua à pressão parcial do gás na fase gasosa 
com a qual a solução está em equilíbrio. 
GASES EM SOLUÇÃO AQUOSA: 
Lei de Henry descreve como os gases dissolvem em líquidos 
A quantidade dissolvida é proporcional à pressão parcial 
[O2] = Po2 x Solubilidade do O2 
PROPRIEDADES FÍSICAS DO AR E ÁGUA: 
Efeitos nos gases respiratórios 
PROPRIEDADE AR ÁGUA AR:ÁGUA 
Coef. Difusão O2 (m2 x 10-9) 20.300 2,1 ~ 1:10.000 
Coef. Difusão CO2 (m2 x 10-9) 16.000 1,8 ~ 1:10.000 
Solubilidade do O2 (mL / L) 1.000 33,1 1:30 
Solubilidade do CO2 (mL / L) 1.000 930 ~1 
Concentração de O2 (mM a 1 atm) 8,7 0,3 1:30 
Concentração de CO2 (mM a 1 atm) 0,01 0,01 ~1 
Densidade (kg/m3) 1,2 998 ~800:1 
Viscosidade (Poisex10-2) 0,02 1 ~50:1 
Para detalhes, consultar o texto e tabela 9.1. Livro: Principios de Fisiologia Animal. 2ed. – Moyes. Página 415. 
Flutuações diárias nos níveis O2: 
ü  Maior ambiente aquático; 
ü  Em condições regulares, é ausente em ambiente aéreo. 
O transporte de Oxigênio (O2) em vertebrados ocorre em quatro etapas: 
1.  Convecção do ar (ou água) para os órgãos de troca gasosa; 
2.  Difusão dos gases para o sangue; 
3.  Transporte dos gases no sangue 
4.  Difusão do sangue para os tecidos. 
Animais de respiração aquática vs respiração aérea 
Propriedades físicas do ambiente aquático e aéreo 
Consequências para o sistema respiratório: 
Aquática: Alto fluxo p/ suprir as 
demandas de O2. Eficaz eliminação do 
CO2. O2 é importante estímulo p/ 
ventilação. Ventilação branquial não 
tem um papel importante na 
regulação do equilíbrio ácido-base. 
Aérea: Possuem regulação 
respiratória do equilíbrio ácido-
base. 
CO2 estímulo importante para 
ventilação 
LEI DE BOYLE : P1 x V1 = P2 x V2 
(Moyes & Schulte, pag. 415-416) 
Conceitos importantes: 
LEI DE DALTON – PRESSÃO PARCIAL 
 
LEI DE HENRY – GASES EM SOLUÇÃO AQUOSA 
 
LEI DE BOYLE – PRESSÃO E VOLUME