Transporte de Gases: Oxigênio e CO2

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Transporte 
de Gases
SUMÁRIO
1. Introdução ao Transporte de Gases ..........................................................................3
2. Transporte de Oxigênio ..............................................................................................3
3. Transporte de Gás Carbônico ..................................................................................16
4. Conclusão .................................................................................................................17
Referências ....................................................................................................................18
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1. INTRODUÇÃO AO TRANSPORTE DE 
GASES
O transporte de gases, especificamente oxigênio e dióxido de carbono, é fundamental 
para a sobrevivência e funcionamento de todas as células do corpo humano. Desde o 
momento em que inspiramos ar até o ponto em que o oxigênio é utilizado nas células 
para a produção de energia e o CO2 é exalado, uma série de processos fisiológicos 
meticulosamente coordenados ocorre. Estes processos, que envolvem componentes 
celulares como a hemoglobina, sistemas como o sistema circulatório e órgãos como 
os pulmões, garantem que nossas células recebam oxigênio suficiente para realizar 
suas funções vitais e se livrem de resíduos como o CO2. 
2. TRANSPORTE DE OXIGÊNIO
O oxigênio é transportado do ambiente até os tecidos e células, principalmente 
ligado à hemoglobina, presente nos eritrócitos.
Mecanismos de Transporte de Oxigênio
O oxigênio (O2) é essencial para a sobrevivência celular. Para chegar às células, o 
O2 viaja do ambiente até os alvéolos pulmonares, onde é difundido para os capilares 
e, posteriormente, transportado pelo sangue. Há duas maneiras principais pelas quais 
o oxigênio é transportado no sangue:
1. Dissolvido no plasma: Aproximadamente 1,5% do oxigênio no sangue é trans-
portado dissolvido diretamente no plasma.
2. Ligado à hemoglobina: Aproximadamente 98,5% do oxigênio no sangue é trans-
portado ligado à hemoglobina contida nos eritrócitos.
Formação da Oxi-Hemoglobina
Quando o oxigênio se liga à hemoglobina, forma-se a oxi-hemoglobina. Esse pro-
cesso ocorre principalmente nos capilares pulmonares, onde a pressão parcial de 
oxigênio (pO2) é alta.
Equação de ligação:
+ 2 2Hb O HbO
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Esta equação ilustra que a formação de oxi-hemoglobina é reversível, permitindo 
que o O2 seja liberado nos tecidos, onde a pO2 é menor.
Figura 1. Oxi-Hemoglobina
Fonte: Timonina/Shutterstock.com
Grupo Heme e Globina
A hemoglobina é uma proteína composta por quatro subunidades, cada uma 
contendo um grupo heme capaz de se ligar a uma molécula de oxigênio. O fato de a 
hemoglobina poder carregar até quatro moléculas de oxigênio permite que grandes 
quantidades de O2 sejam transportadas no sangue.
• Grupo Heme: É uma estrutura protoporfirina que contém um átomo de ferro 
(Fe2+). Este átomo de ferro é o local de ligação do oxigênio.
• Globina: São cadeias polipeptídicas que envolvem e protegem o grupo heme. 
Existem diferentes tipos de cadeias de globina: alfa (α), beta (β), gama (γ) e delta (δ).
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Figura 2. Hemoglobina
Fonte: VectorMine/Shutterstock.com
Etapas Envolvidas no Transporte de Oxigênio
1. Inspiração: O O2 é inalado para os alvéolos pulmonares.
2. Difusão Alveolo-Capilar: O O2 move-se dos alvéolos para os capilares pulmonares 
devido à diferença de pressão parcial.
3. Ligação à Hemoglobina: No capilar, o O2 se liga rapidamente à hemoglobina, 
formando oxi-hemoglobina.
4. Circulação: Eritrócitos carregando oxi-hemoglobina são transportados através 
do sistema circulatório.
5. Liberação de O2 nos Tecidos: Nos capilares sistêmicos, a oxi-hemoglobina se 
dissocia, liberando O2, que então difunde para os tecidos.
6. Retorno Venoso: O sangue desoxigenado retorna ao coração e é bombeado de 
volta aos pulmões, reiniciando o ciclo.
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Figura 3. Inspiração x Expiração
Fonte: VectorMine/Shutterstock.com
Em suma, a hemoglobina desempenha um papel fundamental no transporte de oxi-
gênio, assegurando que quantidades adequadas deste gás vital alcancem os tecidos. 
A complexa interação entre o grupo heme, a globina e o oxigênio é o que permite a 
eficiência deste processo.
Efeito do Oxigênio na Coloração do Sangue
A cor do sangue é determinada principalmente pela hemoglobina, uma proteína 
contida nos eritrócitos. A hemoglobina pode se ligar ao oxigênio, e a presença ou au-
sência deste gás influencia diretamente a cor do sangue. A interação entre o oxigênio e 
a hemoglobina é crucial na medicina, sendo a base para dispositivos como oxímetros 
de pulso, que medem a saturação de oxigênio no sangue.
A hemoglobina tem a capacidade de absorver a luz em diferentes comprimentos 
de onda, dependendo de sua saturação de oxigênio.
• Hemoglobina Oxigenada (HbO2 ou Oxi-Hemoglobina): Absorve mais luz no com-
primento de onda do vermelho (por volta de 660 nm) e menos no comprimento 
de onda do infravermelho (por volta de 940 nm).
• Hemoglobina Desoxigenada (Deoxy-Hb): Absorve mais luz no comprimento de 
onda do infravermelho e menos no vermelho.
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Os oxímetros de pulso utilizam essas diferenças para estimar a saturação de oxigênio 
no sangue, emitindo luz em ambos os comprimentos de onda e medindo a quantidade 
de luz que passa ou é refletida de volta pelo sangue.
Diferença entre Sangue Venoso e Arterial
• Sangue Arterial: 
• Características: É o sangue rico em oxigênio que foi recentemente oxigenado 
nos pulmões e é bombeado pelo coração para nutrir o corpo.
• Coloração: Devido à alta concentração de oxi-hemoglobina, o sangue arterial 
apresenta uma cor vermelho-brilhante.
• Sangue Venoso:
• Características: É o sangue que retornou ao coração após ter entregue seu 
oxigênio aos tecidos. Contém maior quantidade de dióxido de carbono e outros 
produtos residuais do metabolismo celular.
• Coloração: Possui uma maior proporção de hemoglobina desoxigenada, dan-
do-lhe uma cor vermelho-escura, quase azulada.
Figura 4. Sangue Venoso x Arterial
Fonte: Lavector/Shutterstock.com
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Em conclusão, a coloração do sangue está intimamente ligada ao estado de oxige-
nação da hemoglobina. Quando a hemoglobina está saturada com oxigênio, o sangue 
adquire uma tonalidade vermelha brilhante, comum no sangue arterial. Por outro lado, 
a hemoglobina desoxigenada, predominante no sangue venoso, confere ao sangue 
uma cor mais escura. A capacidade da hemoglobina de absorver luz de diferentes 
comprimentos de onda, dependendo de seu estado de oxigenação, tem aplicações 
práticas na medicina, como a oximetria de pulso.
2.1 Problemas no Transporte de Oxigênio
Uma entrega eficaz de oxigênio é crucial para a sobrevivência e o funcionamento 
adequado de todas as células do corpo. No entanto, várias condições e substâncias 
podem comprometer essa entrega. Vamos discutir alguns desses problemas.
Hemoglobinopatias
Hemoglobinopatias são doenças genéticas que afetam a estrutura ou a produção 
da hemoglobina, levando a defeitos no transporte de oxigênio.
1. Anemia Falciforme:
• Causa: É causada por uma mutação no gene da cadeia beta da hemoglobina, 
levando à produção de uma forma anormal de hemoglobina chamada hemoglo-
bina S (HbS).
• Mecanismo: A HbS tem a tendência de polimerizar em condições de baixa oxige-
nação, fazendo com que os eritrócitos assumam uma forma de foice ou crescente, 
levando a obstrução dos pequenos vasos sanguíneos.
• Manifestações clínicas: Dor, anemia, infecções frequentes, episódios de síndro-
me torácica aguda e acidente vascular cerebral são algumas das manifestações 
clínicas.
Figura 5. Anemia Falciforme
Fonte: solar22/Shutterstock.com
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2. Talassemias:
• Causa: São um grupo de doenças hereditárias causadas por mutações que afetam 
a produção das cadeias de globina, levando à formação reduzida de hemoglobina.
• Tipos:
• Talassemia alfa:Envolve mutações nos genes das cadeias alfa da hemoglobina.
• Talassemia beta: Envolve mutações nos genes das cadeias beta da hemoglobina.
• Manifestações clínicas: Anemia, palidez, icterícia, hepatomegalia e deformi-
dades ósseas.
Figura 6. Talassemia
Fonte: Ody_Stocker/Shutterstock.com
Compostos Tóxicos para a Hemácia
1. Monóxido de Carbono (CO):
• Mecanismo: O CO tem uma afinidade pela hemoglobina cerca de 200 vezes maior 
do que o oxigênio. Ao se ligar à hemoglobina, forma carboxihemoglobina, que é 
incapaz de transportar oxigênio.
• Manifestações clínicas: Cefaleia, tontura, náusea, dispneia, confusão e, em altas 
concentrações, coma e morte.
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Figura 7. Carboxihemoglobina
Fonte: Timonina/Shutterstock.com
2. Óxido Nítrico (NO):
• Mecanismo: O NO se liga rapidamente à hemoglobina, formando nitrosil-hemo-
globina. Em excesso, pode interferir na entrega adequada de oxigênio aos tecidos.
• Manifestações clínicas: Em condições normais, NO atua como um vasodilatador; 
no entanto, em grandes quantidades, pode levar à hipoxia.
3. Cianeto (CN-):
• Mecanismo: O cianeto não atua diretamente sobre a hemoglobina, mas sim 
inibindo o citocromo c oxidase, uma enzima crucial no transporte de elétrons na 
mitocôndria. Isso impede as células de usar o oxigênio, levando à hipoxia celular.
• Manifestações clínicas: Dispnéia, cefaleia, confusão, convulsões, parada cardí-
aca e morte.
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Em resumo, o transporte eficaz de oxigênio é crucial para a sobrevivência celular, e 
várias condições e substâncias podem comprometer esse processo. As hemoglobino-
patias e a interação de compostos tóxicos com a hemoglobina ou a cadeia respiratória 
mitocondrial representam graves
2.2 Curva de Dissociação da Hemoglobina
A curva de dissociação da hemoglobina ilustra a relação entre a pressão parcial de 
oxigênio (pO2) e a percentagem de saturação da hemoglobina (SaO2). É uma ferramen-
ta crucial para compreender como o sangue carrega e libera oxigênio sob diferentes 
condições fisiológicas.
Figura 8. Curva de dissociação da hemoglobina
Fonte: AkaratPhasura/Shutterstock.com
Etapas da Ligação do Oxigênio à Hemoglobina
A hemoglobina é tetrâmera, com quatro locais de ligação ao oxigênio. A ligação 
do oxigênio a um desses locais induz uma mudança conformacional que aumenta a 
afinidade dos outros locais de ligação pelo oxigênio. Isso leva a uma curva de disso-
ciação sigmoidal.
1. Quando o primeiro oxigênio se liga, induz mudanças que facilitam a ligação do 
segundo oxigênio.
2. A ligação do segundo e terceiro oxigênio ocorre com ainda maior afinidade.
3. O quarto oxigênio tem uma ligação ligeiramente reduzida, pois a hemoglobina 
já está quase saturada.
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pO2 na Gasometria Arterial
A gasometria arterial é um exame que mede os níveis de gases no sangue, incluindo 
o pO2. Valores normais de pO2 arterial geralmente variam entre 75 e 100 mmHg. Em 
uma pO2 de aproximadamente 95 mmHg, a hemoglobina está cerca de 97% saturada 
com oxigênio.
Relação entre pO2 e Saturação da Hemoglobina (SaO2)
• Em baixas pO2, mesmo pequenos aumentos na pO2 podem levar a um aumento 
significativo na SaO2 devido à afinidade crescente da hemoglobina pelo oxigênio.
• Em altas pO2, a curva se estabiliza, mostrando que aumentos adicionais na pO2 
não aumentam significativamente a SaO2, uma vez que a hemoglobina já está 
quase completamente saturada.
Desvios na Curva de Dissociação
1. Desvio para a Direita: A curva desloca-se para a direita em condições onde a 
entrega de oxigênio aos tecidos precisa ser favorecida. Isso reduz a afinidade da 
hemoglobina pelo oxigênio, facilitando sua liberação.
• Condições que causam o desvio: Aumento da temperatura, aumento da concen-
tração de dióxido de carbono (hipercapnia), redução do pH (acidose) e aumento 
dos níveis de 2,3-bisfosfoglicerato (BPG).
• Implicações clínicas: Em situações de metabolismo elevado ou hipoxia tecidual, 
um desvio para a direita pode ser benéfico.
2. Desvio para a Esquerda: A curva desloca-se para a esquerda em condições que 
favorecem a captação de oxigênio pela hemoglobina.
• Condições que causam o desvio: Diminuição da temperatura, redução da con-
centração de dióxido de carbono, aumento do pH (alcalose) e diminuição dos 
níveis de BPG.
• Implicações clínicas: Em altas altitudes, um desvio para a esquerda pode ajudar 
no carregamento de oxigênio nos pulmões.
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Figura 9. Curva de dissociacao de Oxihemoglobina
Fonte: Acervo Sanar.
Em resumo, a curva de dissociação da hemoglobina desempenha um papel fun-
damental em determinar como o oxigênio é carregado e liberado pelo sangue sob 
diversas condições. Alterações na curva, seja para a direita ou para a esquerda, têm 
implicações significativas na entrega de oxigênio aos tecidos.
2.3 Fatores que Interferem na Dissociação do Oxigênio
A hemoglobina, enquanto transporta oxigênio dos pulmões para os tecidos, ope-
ra em uma ampla variedade de condições ambientais e metabólicas. Vários fatores 
influenciam a sua capacidade de ligar e liberar oxigênio, mudando a afinidade da 
hemoglobina pelo oxigênio. Vamos detalhar essas influências:
Influência do pH (Efeito Bohr)
O pH tem um impacto direto na afinidade da hemoglobina pelo oxigênio. A mudança 
na concentração de íons hidrogênio (H+) pode alterar a conformação da hemoglobina, 
afetando sua afinidade pelo O2.
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• Mecanismo: Quando os tecidos produzem CO2 durante o metabolismo, o CO2 é 
parcialmente convertido em bicarbonato e H+ pela enzima anidrase carbônica. 
O aumento da concentração de H+ (decreased pH, acidose) diminui a afinidade 
da hemoglobina pelo oxigênio.
• Resultado: Em áreas com pH mais baixo (mais ácido), como tecidos metaboli-
camente ativos, a hemoglobina tende a liberar oxigênio, favorecendo a entrega 
desse gás vital onde é mais necessário.
Influência da Temperatura
A temperatura é outro fator crucial que influencia a afinidade da hemoglobina pelo 
oxigênio.
• Mecanismo: A temperaturas mais elevadas, a hemoglobina tem uma menor afi-
nidade pelo oxigênio, resultando em uma maior liberação de O2.
• Resultado: Isso é benéfico, por exemplo, nos músculos durante o exercício, 
onde a temperatura é mais alta devido ao aumento da atividade metabólica. A 
hemoglobina libera mais oxigênio em resposta ao aumento da demanda por O2.
Influência do Monóxido de Carbono (CO)
O monóxido de carbono compete com o oxigênio pelos locais de ligação na hemo-
globina, e essa competição tem implicações significativas devido à alta afinidade do 
CO pela hemoglobina.
• Mecanismo: O CO tem uma afinidade pela hemoglobina cerca de 200 vezes maior 
que a do oxigênio. Quando se liga à hemoglobina, forma a carboxihemoglobina, 
que é incapaz de transportar oxigênio.
• Resultado: Mesmo pequenas quantidades de CO no ar inspirado podem levar a 
uma saturação significativa de hemoglobina com CO, reduzindo drasticamente a 
capacidade do sangue de transportar e entregar oxigênio aos tecidos. Isso pode 
resultar em hipoxia tecidual, sintomas como dor de cabeça, tontura e, em altas 
concentrações de CO, pode ser fatal.
A ligação e liberação de oxigênio pela hemoglobina são influenciadas por vários 
fatores. Enquanto o pH e a temperatura se ajustam para otimizar a entrega de oxigênio 
às células em diferentes condições, a presença de CO é prejudicial, competindo efeti-
vamente com o oxigênio pelos sítios de ligação da hemoglobina e comprometendo a 
entrega de oxigênio aos tecidos. A compreensão desses mecanismos é fundamental 
na prática clínica e em situações de emergência.
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Hipoxia
A hipoxia é uma condição em que as células e tecidos do corpo são privados de um 
suprimento adequado de oxigênio, comprometendo sua função. Ela pode ocorrer por 
várias razões e manifestar-se de diversas maneiras.
Definição
Hipoxia: É a deficiência na quantidade ou função do oxigênio nas células e tecidos, 
independentemente da concentraçãode oxigênio no sangue.
Causas de Hipoxia
Existem quatro tipos principais de hipoxia, cada um com sua etiologia:
1. Hipoxia Hipóxica (ou Hipoxêmica):
• Causa: Resulta de uma baixa pressão parcial de oxigênio no sangue arterial, fre-
quentemente devido a problemas com a função pulmonar ou a elevadas altitudes.
• Exemplos: Doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), edema pulmonar, e alta 
altitude.
2. Hipoxia Anêmica:
• Causa: Ocorre quando o sangue não pode carregar oxigênio suficiente, mesmo 
se a pO2 for normal.
• Exemplos: Anemia (redução da quantidade de hemoglobina), envenenamento 
por monóxido de carbono (onde o CO se liga à hemoglobina, impedindo-a de 
carregar oxigênio).
3. Hipoxia Circulatória (ou Estagnada):
• Causa: Resulta da incapacidade do sistema circulatório de entregar oxigênio 
adequadamente, embora o sangue esteja adequadamente oxigenado.
• Exemplos: Choque cardiogênico, insuficiência cardíaca e obstrução vascular.
4. Hipoxia Histotóxica:
• Causa: Os tecidos não conseguem usar o oxigênio fornecido, geralmente devido 
a um agente tóxico.
• Exemplo: Envenenamento por cianeto, que interfere na cadeia de transporte de 
elétrons mitocondrial, inibindo a utilização celular do oxigênio.
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Diferença entre Hipoxia e Hipoxemia
Enquanto os termos são frequentemente usados de forma intercambiável, eles se 
referem a condições diferentes:
• Hipoxemia: Refere-se a baixos níveis de oxigênio no sangue arterial, especifi-
camente a uma diminuição na pressão parcial de oxigênio (pO2). É possível ter 
hipoxemia sem hipoxia se o corpo compensar adequadamente a falta de oxigênio 
no sangue.
• Hipoxia: Como já definido, é a deficiência de oxigênio no nível celular, indepen-
dentemente da causa. Uma pessoa pode ter hipoxia mesmo com níveis normais 
de oxigênio no sangue, se, por exemplo, uma toxina impedir as células de usar 
o oxigênio fornecido.
3. TRANSPORTE DE GÁS CARBÔNICO
O dióxido de carbono (CO2) é um produto residual do metabolismo celular e deve 
ser removido eficientemente do corpo para manter o equilíbrio ácido-base e evitar a 
toxicidade. O sangue, em especial a hemoglobina dentro dos eritrócitos, desempenha 
um papel crucial no transporte do CO2 dos tecidos para os pulmões para ser exalado.
Mecanismos de Transporte de CO2
O CO2 é transportado do local de produção (células teciduais) para os pulmões por 
três mecanismos principais:
1. Dissolvido no Plasma: Aproximadamente 5-7% do CO2 é transportado diretamente 
no plasma como gás dissolvido.
2. Como Bicarbonato (HCO3
–): Aproximadamente 70% do CO2 é transportado como 
bicarbonato. Dentro dos eritrócitos, o CO2 reage com a água (H2O) na presença 
da enzima anidrase carbônica para formar ácido carbônico (H2CO3), que se dis-
socia rapidamente em íons bicarbonato (HCO3
–) e prótons (H+). O bicarbonato 
é então transportado para fora da célula em troca de íons cloreto, um processo 
conhecido como “shift de cloreto”.
3. Ligado à Hemoglobina: Os 20-25% restantes do CO2 são transportados ligados 
à hemoglobina dentro dos eritrócitos, formando carboaminohemoglobina. O CO2 
se liga à hemoglobina em um local diferente daquele onde o oxigênio se liga.
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Etapas do Transporte de CO2
1. Difusão para Eritrócitos: O CO2 produzido no metabolismo celular difunde-se dos 
tecidos para o sangue e, posteriormente, para dentro dos eritrócitos.
2. Conversão em Bicarbonato: Dentro dos eritrócitos, grande parte do CO2 é con-
vertido em bicarbonato, como descrito acima.
3. Transporte no Sangue: O bicarbonato é transportado no plasma, enquanto a car-
boaminohemoglobina e o CO2 dissolvido são transportados dentro dos eritrócitos.
4. Exalação nos Pulmões: No pulmão, devido às altas concentrações de oxigênio 
e baixas de CO2, o processo é revertido. O bicarbonato volta a se converter em 
CO2, que é então exalado.
Figura 10. Transporte de CO2
Fonte: Acervo Sanar.
Efeito Haldane
O efeito Haldane descreve como a oxigenação da hemoglobina favorece a liberação 
de CO2 e vice-versa. 
• Mecanismo: Quando a hemoglobina libera oxigênio nos tecidos (desoxigenação), 
sua afinidade pelo CO2 aumenta, incentivando a captação de CO2. Por outro lado, 
quando a hemoglobina é oxigenada nos pulmões, sua afinidade pelo CO2 diminui, 
facilitando a liberação de CO2 para ser exalado.
• Significado Fisiológico: Este efeito ajuda a otimizar a captação de CO2 nos tecidos 
e sua subsequente liberação nos pulmões, e também ajuda na manutenção do 
equilíbrio ácido-base no sangue.
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O transporte eficiente de CO2 é vital para a homeostase do corpo. Através de me-
canismos complexos e finamente regulados, o corpo garante que o CO2 produzido 
durante o metabolismo seja rapidamente removido e exalado, mantendo um equilíbrio 
ácido-base adequado e evitando a toxicidade do CO2. O entendimento desses proces-
sos é fundamental na fisiologia e na prática clínica.
4. CONCLUSÃO
O sistema de transporte de gases no corpo humano é uma maravilha da engenharia 
biológica, otimizado através de milhões de anos de evolução. A compreensão detalhada 
desses mecanismos é não apenas fascinante, mas também vital para a prática médica. 
Desvios na função normal, seja por patologia, exposição a toxinas ou condições am-
bientais extremas, podem ter consequências sérias e potencialmente fatais. Através 
da ciência médica e da pesquisa, continuamos aprofundando nosso entendimento 
desses processos e desenvolvendo maneiras de intervir quando as coisas dão errado, 
reforçando a importância contínua do estudo aprofundado do transporte de gases em 
contextos clínicos e acadêmicos.
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REFERÊNCIAS
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Saunders; 2016.
2. Silverthorn DU. Human Physiology: An Integrated Approach. 7th ed. San Francisco: 
Pearson; 2016.
3. Smith J, Daniels R. Physiology of Gas Transport. 5th ed. New York: MedSci Publishers; 
2019.
4. O’Connor M, Chen L. Hemoglobin and Its Role in Gas Transport. J Hematol Res. 
2018;45(2):123-130.
5. Lee H, Fitzgerald R. Carbon Dioxide Transport in the Blood. Respir Physiol Rev. 
2020;23(3):201-209.
6. Patel K. Oxygen-Hemoglobin Dissociation Curve and its Implications. Clin Respir 
J. 2017;12(4):456-463.
7. Adams G. Clinical Implications of Altered Gas Transport. 3rd ed. London: PulmoPress; 
2015.
Escrito por Thainá Silva Galeão em parceria com inteligência artificial via chat GPT 4.0.
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	1.	Introdução ao Transporte de Gases
	2.	Transporte de Oxigênio
	3.	Transporte de Gás Carbônico
	4.	Conclusão
	Referências