Fisiologia 2

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FISIOLOGIA HUMANA 
AULA 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof.ª Patrícia Carla de Oliveira 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
Representado por estruturas capazes de carregar o ar em direção aos 
pulmões, o sistema respiratório apresenta a importante função de troca de gases 
entre a atmosfera e o sangue (hematose), garantindo o suprimento de gás 
oxigênio (O2) necessário à produção de ATP nos tecidos e à liberação do gás 
carbônico (CO2) resultante da respiração celular. Além disso, esse sistema 
auxilia na manutenção do pH plasmático por meio da eliminação do ácido 
carbônico sob a forma de CO2; participa do equilíbrio térmico através da 
eliminação de calor e água na ventilação pulmonar; promove proteção contra 
patógenos e substâncias irritantes inaladas, visto que seu epitélio de 
revestimento aprisiona e destrói substâncias potencialmente nocivas; e auxilia 
no controle dos vasos sanguíneos por meio de enzimas produzidas pelo 
endotélio, capazes de modificar substâncias vasoativas. 
Dessa forma, com a finalidade de entender os principais mecanismos 
fisiológicos envolvidos na respiração, esta abordagem tem os seguintes 
objetivos: 
• Retomar as principais características anatômicas do trato respiratório 
superior, trato respiratório inferior e alvéolos pulmonares; 
• Compreender os processos mecânicos envolvidos na entrada e saída do 
ar dos pulmões, por meio dos movimentos realizados pelos músculos 
respiratórios e consequente alteração na pressão intrapleural; 
• Descrever os volumes e as capacidades pulmonares em diferentes 
situações relacionadas à respiração, bem como a importância da 
ventilação alveolar para a efetividade das trocas gasosas; 
• Relacionar a hematose pulmonar às diferenças nas pressões do oxigênio 
e do gás carbônico dentro dos alvéolos e nos capilares pulmonares, o que 
possibilita a difusão dos gases respiratórios; 
• Entender como os centros nervosos de controle da respiração recebem 
informações a respeito das concentrações de oxigênio e gás carbônico 
para que os padrões respiratórios possam ser alterados por meio desse 
controle. 
 
 
 
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TEMA 1 – ORGANIZAÇÃO DO SISTEMA RESPIRATÓRIO 
O sistema respiratório é dividido em duas partes: trato respiratório 
superior, que consiste em cavidades nasais, faringe e laringe, e trato respiratório 
inferior, que é formado pela traqueia, brônquios principais, suas ramificações e 
pelos pulmões (Figura 1). As cavidades nasais possuem pelos e muco 
responsáveis por filtrar, aquecer e umedecer o ar inalado. A faringe encaminha 
o ar em direção à laringe através da abertura dessa estrutura pela cartilagem 
epiglote. Pregas vocais estão presentes na laringe, permitindo a fonação quando 
o ar passa por elas. 
Figura 1 – Componentes do sistema respiratório 
 
Créditos: snapgalleria/Shutterstock. 
A traqueia, formada de anéis de cartilagem em forma de C, se divide e dá 
origem aos dois brônquios principais, responsáveis por encaminhar o ar em 
 
 
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direção aos dois pulmões através de suas ramificações (Figura 1). Dessa forma, 
cada brônquio principal dá origem aos brônquios lobares de cada pulmão, sendo 
3 no pulmão direito (superior, médio e inferior) e 2 no pulmão esquerdo (superior 
e inferior). Os brônquios lobares se ramificam em brônquios segmentares e estes 
darão origem aos bronquíolos, onde não há mais cartilagem. Aos bronquíolos 
terminais, seguem os bronquíolos respiratórios, e a estes, seguem os ductos 
alveolares e sacos alveolares, que possuem suas paredes totalmente 
preenchidas por alvéolos pulmonares. 
Os alvéolos pulmonares (Figura 2) são os sacos epiteliais que formam os 
pulmões. Estão interconectados e associados aos seus respectivos capilares 
pulmonares, formando uma superfície de troca denominada membrana 
alveolocapilar, onde o O2 se move do ar inalado para o sangue, e o CO2 move-
se do sangue para o ar que será exalado. Células presentes na superfície 
alveolar produzem o líquido surfactante, substância que reduz a tensão 
superficial da água na parede interna dos alvéolos, promovendo duas 
propriedades importantes nessas estruturas: a elasticidade e a complacência, 
facilitando a expansão dos pulmões. 
Figura 2 – Alvéolos pulmonares 
 
Créditos: crystal light/Shutterstock. 
 
 
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TEMA 2 – MECÂNICA VENTILATÓRIA 
A entrada e a saída do ar dos pulmões são asseguradas pelos 
movimentos do tórax. Esses movimentos mantêm a pressão do ar dentro e fora 
dos pulmões suficientemente diferentes para que o ar seja inspirado e expirado. 
Músculos estriados esqueléticos resistentes à fadiga, com elevado fluxo 
sanguíneo e maior capacidade oxidativa, são responsáveis pelos movimentos 
do tórax, principalmente o músculo diafragma e os músculos intercostais. 
Cada pulmão é circundado por um saco de tecido conjuntivo totalmente 
fechado denominado pleura, composta por duas camadas: a pleura visceral, que 
reveste diretamente os pulmões, estando firmemente fixada a eles; e a pleura 
parietal, camada externa fixada à parede torácica interna e ao diafragma. As 
duas camadas da pleura estão separadas por uma fina lâmina de líquido 
intrapleural, um fluido lubrificante das superfícies pleurais, o que possibilita que 
uma deslize sobre a outra durante a respiração (Figura 3). Além disso, mudanças 
na pressão intrapleural estão relacionadas à entrada de ar nos pulmões, como 
veremos a seguir. 
Figura 3 – Pleura 
 
Créditos: Blamb/Shutterstock. 
 
 
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Quando o músculo diafragma e os músculos intercostais externos se 
contraem, o conteúdo abdominal é forçado para baixo e para frente e as costelas 
são levantadas para cima e para fora, fatores determinantes para o aumento do 
volume da caixa torácica (Figura 4), que ao se expandir permite que a pressão 
intrapleural se torne negativa, visto que a pleura parietal é tracionada juntamente 
com a caixa torácica, aumentando o volume da cavidade pleural. A pressão 
intrapleural negativa traciona também a pleura visceral que está aderida aos 
pulmões, e este, portanto, é tracionado em direção à parede torácica. Com a 
distensão dos pulmões, ocorre um aumento no volume dos alvéolos, diminuindo 
a pressão intra-alveolar, que se torna negativa, permitindo a entrada de ar nos 
pulmões. Em uma inspiração profunda, músculos inspiratórios acessórios como 
os esternocleidomastoideos, os escalenos e o serrátil anterior se contraem, 
contribuindo para o aumento do volume da caixa torácica e consequente 
diminuição da pressão intra-alveolar. Dessa maneira, é possível que uma maior 
quantidade de ar entre nos pulmões. 
Figura 4 – Movimentos do tórax 
 
Créditos: EreborMountain/Shutterstock. 
 
 
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A expiração é considerada um movimento passivo, pois nesse processo 
a musculatura inspiratória vai sofrendo gradual desativação e a energia 
armazenada no tecido pulmonar e na parede torácica, durante sua distensão na 
inspiração, promove a retração desses tecidos. Em situações que demandam 
uma expiração forçada, como em uma atividade física ou tosse, por exemplo, a 
contração dos músculos abdominais promove a compressão do conteúdo 
abdominal para cima, bem como o diafragma para o interior do tórax, o que 
diminui o volume da caixa torácica, aumentando a pressão intra-alveolar, com 
saída de maior quantidade de ar dos pulmões. 
TEMA 3 – VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES 
Embora os pulmões variem consideravelmente dependendo de tipo físico, 
da idade, peso, sexo e outros fatores, a entrada e a saída do ar dos pulmões, 
denominada ventilação pulmonar, pode ser avaliada em testes de função 
pulmonar por meio de um exame chamado espirometria. Nesse exame, são 
mensurados os volumes e capacidades pulmonares descritas a seguir. 
 
Volumes pulmonares: 
Volume corrente (VC) Volume de ar inspirado ou expirado a cada respiração em repouso (cerca de 500ml) 
Volume de reserva inspiratório (VRI) Volume de ar extra que pode ser inspirado em uma inspiração profunda(cerca de 3.000ml) 
Volume de reserva expiratório (VRE) 
Volume de ar extra que pode ser expirado 
durante expiração forçada após o término de 
uma expiração corrente normal (cerca de 
1.100ml) 
Volume residual (VR) 
Volume de ar que permanece nos pulmões 
após a expiração forçada máxima (em torno 
de 1.200ml) 
 
Capacidades pulmonares: 
Capacidade inspiratória (CI) 
Volume de ar que um indivíduo pode inspirar, 
ao final de uma expiração normal até a 
distensão máxima dos pulmões (VC + VRI = 
3.500ml) 
Capacidade residual funcional (CRF) 
Volume de ar que permanece nos pulmões ao 
final da expiração normal (VRE + VR = 
2.300ml) 
Capacidade vital (CV) 
Volume de ar que pode ser expirado com 
esforço máximo após uma inspiração 
profunda (VRI + VC + VRE = 4.600ml) 
 
 
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Capacidade pulmonar total (CPT) 
Volume máximo até o qual os pulmões podem 
ser expandidos com o máximo esforço 
possível (CV + VR = 5.800ml) 
 
As trocas gasosas com o sangue ocorrem apenas nos alvéolos 
pulmonares. Dessa forma, o ar que fica nas vias aéreas durante a respiração 
não sofrerá alterações e, por isso, essas estruturas fazem parte do espaço morto 
anatômico, onde o volume de ar correspondente a elas é de aproximadamente 
150ml. Além disso, alguns alvéolos podem não ter suprimento sanguíneo 
suficiente e, assim, fazem parte do espaço morto alveolar. A soma do espaço 
morto anatômico e do espaço morto alveolar é conhecida como espaço morto 
fisiológico. 
Analisando os volumes pulmonares descritos anteriormente, é possível 
perceber que a renovação do ar alveolar é um processo contínuo e gradativo. 
Na verdade, dos 3.00ml de ar que podem estar contidos dentro dos pulmões, 
apenas 500ml provêm de uma nova inspiração. Descontando-se ainda os 150ml 
de ar que permanecem no espaço morto anatômico, apenas 350ml de ar de ar 
inspirado chegam nas regiões onde acontecem as trocas gasosas. 
Multiplicando-se esse valor pela frequência respiratória, é possível mensurar a 
ventilação alveolar, determinante na efetividade da troca gasosa. Um adulto em 
repouso realiza aproximadamente 14 respirações por minuto. Portanto, a 
ventilação alveolar gira em torno de 5 litros de ar por minuto. 
TEMA 4 – HEMATOSE E TRANSPORTE DE GASES 
As moléculas de gás apresentam movimentos aleatórios e colidem, 
exercendo pressão no ambiente onde se encontram. No ar inspirado, a pressão 
parcial de oxigênio (PO2) nos alvéolos é de 100mmHg e a pressão parcial de gás 
carbônico (PCO2) é de 40mmHg, enquanto na atmosfera a PO2 é de 160mmHg 
e a PCO2 é de 0,3mmHg. Essa diferença de concentração entre os alvéolos e a 
atmosfera se deve aos seguintes fatores: o ar atmosférico seco inalado é 
umidificado antes de chegar aos alvéolos; o oxigênio é constantemente 
absorvido para o sangue a partir do ar alveolar; o gás carbônico é 
constantemente difundindo do sangue para os alvéolos e o ar alveolar é só 
parcialmente substituído pelo ar atmosférico a cada respiração. 
Para que ocorra a hematose, os gases respiratórios precisam atravessar 
o epitélio alveolar, o interstício e o endotélio capilar, que juntos são chamados 
 
 
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de membrana alvéolo-capilar. As diferenças nas PO2 e PCO2 nos dois lados da 
membrana alvéolo-capilar resultam na difusão efetiva do oxigênio e do gás 
carbônico. Isso acontece porque a PO2 alveolar é de 100mmHg enquanto a PO2 
do sangue venoso ao entrar no pulmão é de apenas 40mmHg e, portanto, o 
oxigênio é difundido dos alvéolos para o sangue. Por outro lado, o sangue 
venoso chega aos pulmões com uma PCO2 de 46mmHg, enquanto a PCO2 
alveolar é de 40mmHg, fazendo o gás carbônico ser difundido do sangue para 
os alvéolos. As trocas gasosas nos pulmões (Figura 5) também podem ser 
denominadas de respiração externa. 
Figura 5 – Hematose pulmonar 
 
Créditos: Inspiring/Shutterstock. 
A respiração interna ou hematose tecidual compreende as trocas gasosas 
entre o sangue e os tecidos, obedecendo também um gradiente de concentração 
que, nesse caso, é o inverso da hematose pulmonar. Devido a uma menor PO2 
nas células decorrente da utilização do oxigênio na produção de energia tecidual, 
o oxigênio difunde-se do plasma sanguíneo dos capilares para as células, de 
forma a manter o equilíbrio, onde o sangue venoso passa a ter a mesma PO2 
que as células. Em contrapartida, a PCO2 é menor no plasma sanguíneo em 
comparação com as células, visto que a produção de gás carbônico é elevada 
durante o metabolismo celular e, por isso, o gás carbônico se difunde das células 
para o sangue. 
 
 
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Apesar de poder ser transportado pelo plasma sanguíneo, a maior parte 
do gás oxigênio se combina com a proteína hemoglobina presente nas hemácias 
para seu transporte e cada molécula de hemoglobina é capaz de se ligar a quatro 
moléculas de oxigênio. Nos capilares pulmonares, a hemoglobina entra 
rapidamente em combinação reversível com o oxigênio e passa a ser chamada 
de oxiemoglobina (HBO2). É essa reversibilidade da reação que possibilita que 
o oxigênio seja liberado para os tecidos. 
O gás carbônico, como subproduto da respiração celular, é 
potencialmente tóxico se não for excretado, fazendo o pH sanguíneo diminuir, 
situação conhecida como acidose, responsável pela desnaturação de proteínas 
e efeitos nocivos no sistema nervoso central. Esse gás pode ser transportado 
livre no plasma sanguíneo e ligado à hemoglobina, entretanto, a maior parte dele 
é transformada em bicarbonato (HCO3-) dentro das hemácias, numa reação que 
envolve a formação do ácido carbônico (H2CO3). Nos pulmões, o ácido carbônico 
é convertido em gás carbônico e água, onde o gás carbônico pode ser eliminado. 
É por meio desse mecanismo que o sistema respiratório participa da regulação 
do equilíbrio ácido-básico do organismo. 
TEMA 5 – CONTROLE DA RESPIRAÇÃO 
O centro respiratório divide-se em 3 grandes grupos de neurônios, 
localizados bilateralmente no bulbo e na ponte do tronco encefálico: (1) o grupo 
respiratório dorsal (GRD), que promove principalmente a inspiração e está 
localizado na porção dorsal do bulbo; (2) o grupo respiratório ventral (GRV), que 
promove principalmente a expiração e está localizado na porção ventrolateral do 
bulbo; e (3) o centro pneumotáxico, que controla principalmente a frequência e 
a amplitude respiratória e está situado dorsalmente na porção superior da ponte, 
(Figura 6). 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 6 – Controle nervoso da respiração 
 
Créditos: Blamb/Shutterstock. 
 
 
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Neurônios motores espinais inervam os músculos respiratórios como o 
diafragma e, por meio dos disparos de potencial de ação, dão início à inspiração. 
Quando os potenciais de ação cessam, ocorre a expiração, pois os músculos 
inspiratórios relaxam e os pulmões elásticos se retraem. Em situações como o 
exercício, quando a contração dos músculos expiratórios facilita a expiração, os 
neurônios que inervam esses músculos, que não estavam ativos durante a 
inspiração, começam a disparar durante a expiração. 
Quimiorreceptores periféricos presentes no arco aórtico e seios 
carotídeos, próximos aos barorreceptores envolvidos no controle da pressão 
arterial, enviam para o SNC informações sensoriais sobre as mudanças na PO2, 
no pH e na PCO2 plasmática. Da mesma forma, quimiorreceptores centrais 
respondem a alterações na concentração de gás carbônico no líquido 
cerebrospinal. Os receptores centrais primários estão na superfície ventral do 
bulbo, perto dos neurônios envolvidos no controle respiratório. Se pouco 
oxigênio estiver presente no sangue arterial destinado ao encéfalo e a outros 
tecidos, a frequência e a amplitude da respiração aumentam. Se a taxa de 
remoção do gás carbônico pelos pulmões for menor do que a sua produção pelas 
células, a PCO2 arterial aumenta e a ventilação é intensificada com o objetivo de 
eliminar o CO2. Esses reflexos homeostáticos operam constantemente, 
mantendo a PO2 e a PCO2 arterial dentro de uma faixaestreita de normalidade. 
Em algumas dessas situações, as vias neurais vão diretamente para os 
neurônios motores somáticos, desviando da rede de controle no tronco 
encefálico. Portanto, processos mentais conscientes ou inconscientes também 
afetam a atividade respiratória. Isso ocorre porque os centros superiores no 
hipotálamo e no cérebro podem alterar a atividade da rede de controle no tronco 
encefálico para mudar a frequência e a amplitude da ventilação. É possível 
prender a respiração voluntariamente até que a PCO2 se eleve no líquido 
cerebrospinal, ativando o reflexo quimiorreceptor, forçando a inspiração, 
exemplo de como o controle voluntário da respiração pode acontecer. A 
respiração também pode ser afetada pela estimulação de partes do sistema 
límbico. Por essa razão, atividades emocionais e autonômicas, como medo e 
excitação, podem afetar o ritmo e a amplitude da respiração. 
O acúmulo de muco e partículas estranhas produz reflexo de espirro ou 
tosse para limpar a árvore respiratória. Nesse caso, esses fenômenos são 
mediados por receptores na mucosa das vias respiratórias a partir da cavidade 
 
 
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nasal, promovendo broncoconstrição, tosse e aumento da frequência respiratória 
para o espirro. 
Os sistemas circulatório, respiratório e renal funcionam em sincronia, a 
fim de manter a homeostasia dos fluidos e o equilíbrio ácido-básico. A respiração 
está intimamente associada à função cardiovascular, e os centros integradores 
para essas funções estão localizados no tronco encefálico, onde interneurônios 
projetam-se entre as duas redes, permitindo a sinalização de um lado para o 
outro. 
NA PRÁTICA 
A apneia do sono caracteriza-se pela interrupção periódica da respiração 
durante o sono. Existem dois tipos gerais de apneia do sono. A apneia central 
do sono é principalmente causada por uma diminuição dos impulsos neurais do 
centro respiratório no bulbo para o nervo motor frênico que inerva o diafragma. 
A apneia obstrutiva do sono é causada por um aumento da resistência das vias 
respiratórias, graças ao estreitamento ou colapso das vias respiratórias 
superiores (principalmente a faringe) durante a inspiração. 
Dispõe-se de uma variedade de tratamentos para a apneia obstrutiva do 
sono. A cirurgia, como o alargamento do palato mole e da úvula assistido por 
laser, algumas vezes pode ser benéfica. Com frequência, a perda de peso é de 
grande ajuda. Entretanto, o suporte principal da terapia consiste em pressão 
positiva contínua nas vias respiratórias (CPAP) — do inglês, continuous positive 
airway pressure). Procure explicar a relação existente entre o CPAP e a 
respiração, de forma a justificar sua eficácia no tratamento da apneia obstrutiva 
do sono. Além disso, discorra sobre as consequências e desfechos negativos 
para a saúde de um paciente que apresenta apneia obstrutiva do sono. 
FINALIZANDO 
Ao longo desta abordagem, foram construídos os principais conceitos 
referentes à fisiologia do processo respiratório. Primeiramente, revisamos as 
principais características anatômicas das vias respiratórias e, posteriormente, foi 
possível descrever quais mecanismos estão envolvidos na entrada e saída do ar 
dos pulmões durante a inspiração e a expiração. Os músculos inspiratórios, 
principalmente o diafragma, exercem um importante papel na regulação do 
 
 
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volume da caixa torácica e da pressão intrapleural, o que permite a diferença de 
pressão necessária para a entrada e saída do ar. 
A partir dessas informações, foi possível entender quais são os volumes 
e capacidades pulmonares em diferentes situações relacionadas à respiração, 
como em uma inspiração profunda ou uma expiração forçada, por exemplo. 
Nesse contexto, a ventilação alveolar é um parâmetro importante para a eficácia 
das trocas gasosas nos pulmões, que ocorrem por um processo denominado 
difusão, onde O2 e CO2 são trocados a favor de um gradiente de concentração 
e, dessa maneira, o O2 alveolar pode adentrar os capilares pulmonares e o CO2 
sanguíneo pode passar em direção aos alvéolos para sair durante a expiração. 
No final, constatamos a importância do controle nervoso da respiração 
através dos receptores periféricos e centrais, que reconhecem alterações na 
concentração dos gases respiratórios e encaminham essas informações aos 
centros de controle localizados no bulbo e na ponte, de onde partem respostas 
a fim de regular a frequência e a amplitude da respiração, atendendo às 
necessidades energéticas teciduais. 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
AIRES, M. de M. Fisiologia. 5. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2018. 
HALL, J. E.; HALL, M. E. Guyton & Hall: Tratado de Fisiologia Médica. 14. ed. 
Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2021. E-book. 
LEVITZKY, M. G. Fisiologia Pulmonar. 8. ed. Barueri: Manole, 2016. 
MOURÃO JR., C. A. Fisiologia Humana. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara 
Koogan, 2021. 
SILVERTHORN, D. U. Fisiologia Humana. 7. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. 
WARD, J. P T.; WARD, J.; LEACH, R. M. Fisiologia Básica do Sistema 
Respiratório. 3. ed. Barueri: Manole, 2012. 
WEST, J. B. Fisiologia Respiratória. 9. ed. Porto Alegre: Artmed, 2013. 
WIDMAIER, E. P. et al. Fisiologia Humana. 14. ed. Rio de Janeiro: Guanabara 
Koogan, 2017. 
	CONVERSA INICIAL
	TEMA 1 – ORGANIZAÇÃO DO SISTEMA RESPIRATÓRIO
	TEMA 2 – MECÂNICA VENTILATÓRIA
	TEMA 3 – VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES
	TEMA 4 – HEMATOSE E TRANSPORTE DE GASES
	TEMA 5 – CONTROLE DA RESPIRAÇÃO
	NA PRÁTICA
	FINALIZANDO
	REFERÊNCIAS