FBAF3 Respiracao 2023

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Docente:
Prof. Dr. Felipe S. Chambergo – fscha@usp.br
Data: Quarta-feira 14 – 18 h / Sala: 114
USP – 2023
Educação Física e Saúde
ACH0505 – Fundamentos Biológicos da 
Atividade Física III
2o semestre 2023
Sistema Respiratório
Língua
Inferior
Superior
Funções
1. Troca de gases entre a atmosfera e o sangue.
2. Regulação homeostática do pH corporal
3. Proteção contra substâncias irritantes e patógenos
4. Vocalização
5. Perda de calor e água
Músculos utilizados na ventilação
Inspiração
-Diafragma
-MI externos
-Esternocleidomastóideo
-Escalenos
Espiração
-MI internos
-Abdominais
Pulmões
Vias
-pregas vocais 
(tecido conjuntivo)
Ramificação das vias aéreas
Estrutura Lobular
Estrutura alveolar
-Tipo I: Troca de gases
- Tipo II: Surfactante
- Macrófagos: Fagocitose
Linha do Tempo – COVID-19
Data Evento Chave
17/11/2019 Um caso confirmado do novo coronavírus surgiu em 17/11/2019, de acordo com relatórios de fontes oficiais do 
governo chinês , mas não foi reconhecido na época. 
01/12/2019 O primeiro paciente conhecido começou a apresentar sintomas. 
12/12/2019 A emissora estatal chinesa CCTV informou em uma transmissão de 12 de janeiro de 2020 que "um novo surto 
viral foi detectado pela primeira vez na cidade de Wuhan, na China. 
21/12/2019 Epidemiologistas do Centro Chinês de Controle e Prevenção de Doenças (CCDC) publicam um artigo em 
20/01/2020 afirmando que o primeiro grupo de pacientes com "pneumonia de causa desconhecida" foi 
identificado em 21/12/2019
31/12/2019 Autoridades de saúde da China informam a Organização Mundial da Saúde (OMS), a existencia de “27 casos de 
pneumonia de origem desconhecida, 7 de gravidade”, identificados em Wuhan, China. 
03/01/2020 O primeiro genoma completo do vírus foi sequenciado (GenBank: MN908947) apartir de amostras de líquido de 
lavagem broncoalveolar de um paciente de Wuhan, o novo vírus do gênero β coronavírus foi designado como 
2019-nCoV e a doença denominada pneumonia por infeção de novo coronavírus. Nas semanas seguintes, a 
infeçção se espalhou pela China e outros países ao redor do mundo. 
30/01/2020 A OMS declarou o surto uma Emergência de Saúde Pública de Interesse Internacional. 
12/02/2020 A OMS nomeou a doença causada pelo novo coronavírus como Doença de Coronavírus 2019 (COVID-19) e o 
coronavírus 2 da síndrome respiratória aguda grave (SARS-CoV-2), como o agente etiológico
26/02/2020 Foi confirmado o primeiro caso de COVID-19 no Brasil (na cidade de São Paulo).
26/02/2020 Empresas de Biotecnologia (ModernaTX, Inc (https://www.modernatx.com/, USA) e Clover Biopharmaceuticals 
(http://www.cloverbiopharma.com, China) ), anunciam o desenvolvimento da vacina contra o SARS-CoV-2. 
11/03/2020 A epidemia se espalhou por diversos paises e a OMS declarou a COVID-19 uma Pandemia.
17/10/2022 OMS: reporta globalmente ~ 621 milhões de casos confirmados de COVID-19 e ~ 6,5 milhões de óbitos.
O ministério de Saúde do Brasil reporta ~ 34,7 milhões de casos confirmados de COVID-19 e 687,144 
óbitos.
COVID-19 e SARS-CoV-2
É um novo vírus do gênero β coronavírus, família de vírus RNA (~30 kb) de cadeia 
simples e positivo, com envoltório, de morfologia esférica ou pleomórfica com um 
diâmetro de 80-120 nm, que podem infectar, principalmente o trato respiratório e 
intestinal, de diferentes espécies, causando uma ampla gama de sintomas em 
animais e pessoas. O receptor celular é a proteína ECA2 presente em células 
alveolares ATII. doi.org/10.1146/annurev-micro-020518-115759
doi.org/10.1186/s12985-019-1182-0
Downregulation of ACE2 induces overstimulation of the 
renin–angiotensin system in COVID-19
Hypertens Res 43, 854–856 (2020). https://doi.org/10.1038/s41440-020-0476-3
https://www.visualcapitalist.com/visualizing-what-covid-19-does-to-your-body/
https://doi.org/10.1038/s41577-020-0311-8
Events during SARS-CoV-2 infection
Superfície de Troca do alvéolo.
Epitélio 
alveolar
Núcleo da célula 
endotelial
Espaço aéreo alveolar
Capilar
Endotélio
Mecânica da Ventilação
Gases: Área de alta pressão Área de Baixa pressão
Solubilidade dos Gases
Em repouso, diafragma relaxado
Fluxo de Ar nos Pulmões
O diafragma contrai, o volume torácico aumenta, 
a pressão diminui
Contração dos músculos da caixa torácica e o diafragma funciona 
como uma bomba , que permite que os pulmões se expandam dentro 
da caixa torácica pelo fluído pleural.
O diafragma relaxa, o volume torácico diminui, 
a pressão aumenta
Volumes e capacidades dos pulmões
Ciclo respiratório
O centro respiratório, localizado no bulbo raquídeo, envia impulsos (a 
través de fibras nervosas) à músculos intercostales e diafragma, 
produziendo sua contração rítmica. 
Controle Reflexo da Ventilação
Quimiorreceptores: Periféricos e Centrais
Quimiorreceptores: CO2 principal estímulo da ventilação
Frequência de ventilação: 12-20 respirações por minuto
Gases Respiratórios no Sangue
• Oxigênio
– Pouco dissolvido no plasma
– Ligado a Hemoglobina (Hb)
• 1 O2/heme
• 4 hemes/Hb
• Oxihemoglobina
Hb+O2 →HbO2
• Dióxido de Carbono
– 70% no plasma na forma de 
HCO3
– Maior estimulante do cérebro
– Mais solúvel que o oxigênio
• Carbaminohemoglobina
Hb + CO2 → HbCO2
Trocas pulmonares e teciduais 
Condições:
1- Área de superfície ampla: ~350 milhões de alvéolos/pulmão ~95 m2
2- Paredes alveolares delgadas: Células epiteliais escamosas simples
3- Grande proximidade entre alvéolos e os capilares pulmonares: A 
proximidade garante a velocidade
Características:
1- Muito rápida ~0,5 segundos
2- Capta ~250 mL/minuto de O2
3- Elimina 200 mL/minuto de CO2
4- Capacidade para oxigenar ~30 L/minuto de sangue
Alta concentração baixa concentração
Célula do 
endotélio 
capilar
Célula do 
endotélio 
alveolar
Surfactante
Glóbulo vermelho
O2
CO2
Ar no 
alvéolo
Pressão parcial e concentração dos gases no ar atmosférico
Gás do ar atmosférico Concentração (%) Pressão parcial (P) (mmHg)
Nitrogênio 78,62 597
Oxigênio 20,84 159
Dióxido de carbono 0,04 0,3
Vapor de água 0,5 3,7
Total 100 760
Pressão parcial dos gases (mmHg)
Gás Ar atmosférico Arterial Venoso
Oxigênio 159 95 40
Dióxido de carbono 0,3 40 46
Alta concentração baixa concentração
Troca e transporte de gases no pulmão
Circulação venosa Circulação arterial
Alvéolos
Respiração Aeróbia
Células
Troca gasosa 
entre os 
alvéolos e as 
células
Troca gasosa 
entre vasos e 
células
Transporte de O2
1. Troca do oxigênio 
entre alvéolos e sangue
2. Oxigênio é transportado 
pela hemoglobina aos tecidos
3. Troca do oxigênio do 
sangue para as células
Hb
Alvéolo Sangue Células
Transporte de CO2
1. Troca do dióxido de carbono 
das células para o sangue
2. Dióxido de carbono é 
transportado aos pulmões
3. Troca do dióxido de carbono 
do sangue para os alvéolos
Ligado a Hb
Dissolvido no plasma 
como bicarbonato
Alvéolo Sangue Células
Hemoglobina (Hb)
Beta 1
Alfa 2
Beta 2
Alfa 1
Grupo Heme
Globina
Histidina Oxigênio
Anel de 
Porfirina
Hb + O2 = HbO2 (Oxihemoglobina). 
Grupo Heme
Ligação com O2, 
como acontece na Hb e 
Mb. Pode ligar: CO, NO e 
H2S= TÓXICOS
Mioglobina (Mb)
Globina
Histidina
FerroGrupo 
Heme
Anel de 
Porfirina
~ similar a subunidade alfa de Hb
4O2 + Hb nH + + Hb(O2)4
Carbamino hemoglobina
CO2 + Hb-NH2 H+ + Hb-NH-COO-
Oxi-hemoglobinaDesoxi-hemoglobina
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3
-
Íon bicarbonatoÁcido carbônico
Anidrase
carbônica
Curvas de dissociação do oxigênio da Mb e da Hb no sangue total
Efeito do pH sobre a curva de dissociação do O2 da Hb: EFEITO BOHR
Tecidos <pH  Capta H+ / Hb libera O2/ Estimula formação de Bicarbonato
Alvéolos >pH  Hb Libera H+/ capta O2 / Estimula expulsão de CO2
CO2 + H2O
H2CO3
H+
H2O
Cl-
HCO3
-
HHb
HbO2
O2
CO2
O2
H2O
Cl-
HCO3
-
Tecido Plasma Glóbulo vermelhoAnidrase
carbônica
CO2 + H2O
H2CO3
H+
H2O
Cl-
HCO3
-
HHb
HbO2
O2
CO2
O2
H2O
Cl-
HCO3
-
Alvéolo Plasma Glóbulo vermelho
Anidrase
carbônica
Equilíbrio Ácido-Básico
pH = Logaritmo negativo da concentração hidrogeniônica.
pH= -log [H+]
Escala de pH : 0 – 14 <7 = Solução acida
➢7 = Solução alcalina/básica
= 7 = Solução neutra
Entrada de H+
Ácidos graxos
Aminoácidos
CO2 (+ H2O)
Ácido láctico
Cetoácidos
Tampões:
Saída
HCO3
- no fluido extracelular.
Proteínas, hemoglobina, fosfatos nas células.
Fosfatos, amônia na urina.
Equilíbrio do hidrogênio no corpo
Manutenção do pH dos líquidos biológicos
1. Mecanismos físico-químicos: Sistemas tampões
2. Mecanismos fisiológicos: Pulmões e rins.
Sistemas Tampões: Substâncias que impedem grandes variações do pH pela 
adição de H+ ou OH-. Geralmente constituídos por um ácido fraco (pouco 
dissociado) e um sal deste ácido, cujo anion – uma base forte – tem grande 
tendência a captar H+ do meio.
p. exm. Acido acético (AcOH) e acetato de sódio (AcO-Na+)
AcOH
ácido
AcO- + H+
sal

→
1- Adição de ácido forte: Adição de H+
AcOHAcO- + H+ →
2- Adição de álcali forte: Adição de OH-
OH- + H+ → H2O
AcOH AcO- + H+→
Tampão bicarbonato
CO2 + H2O 

→ H2CO3 H+ + HCO3
-
→
1. Aumento de CO2: Desvio a direita
CO2 + H2O → H2CO3 H+ + HCO3
-→
2. Aumento de H+ pelo metabolismo (p.exm. Ácido láctico): Desvio a esquerda
CO2 + H2O  H2CO3 H+ + HCO3
- (a)
(b)CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3
-
→

→
Aumenta VENTILAÇÂO
Pulmões
Manutenção da PCO2: 
Ventilação: Centro respiratório (bulbo)
Quimiorreceptores (arco aórtico, seio carotidiano)
CO2 + H2O 

→ H2CO3 H+ + HCO3
-
→
CO2 + H2O → H2CO3 H+ + HCO3
-→
1. Hipoventilação: Desvio a direita : Acidose respiratória 
(asma, DPOC, drogas, álcool, pneumonia)
CO2 + H2O  H2CO3 H+ + HCO3
-
2. Hiperventilação: Desvio a esquerda: Alcalose respiratória 
(ansiedade) 
Quimiorreceptores 
na carótida e aorta
Quimiorreceptores 
centrais
Centro de controle 
respiratório no bulbo
Potenciais de ação nos 
neurônios motores somáticos
Músculos da ventilação
R
e
tr
o
a
li
m
e
n
ta
ç
ã
o
 n
e
g
a
ti
v
a
R
e
tro
a
lim
e
n
ta
ç
ã
o
 n
e
g
a
tiv
a
Freqüência e profundidade 
da respiração
Legenda
Estímulo
Receptor
Centro de Integração
Efetor
Resposta tecidual
Via reflexa da compensação respiratória da acidose metabólica
Obrigado
fscha@usp.br
USP – 2º Semestre 2023