Aula 4 - Sistema Respiratório 2024

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Instituto de Ciências da Saúde 
Fisiologia Geral 
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Sistema Respiratório
Sistema Respiratório - Vias Aéreas 
A função básica do sistema respiratório é suprir o 
organismo com oxigênio (O2) e remover dele o 
produto gasoso do metabolismo celular, o gás 
carbônico (CO2). 
Nos seres humanos, a superfície pulmonar 
encarregada das trocas gasosas é de 70 a 100 m2. 
Essa enorme superfície fica contida no interior do 
tórax, distribuída por 480 milhões de alvéolos 
pulmonares. 
O pulmão direito apresenta três lobos, já o pulmão 
esquerdo apresenta apenas dois lobos. 
 
 
Os pulmões, não são apenas órgãos respiratórios; 
participam do equilíbrio térmico. 
Auxiliam também na manutenção do pH plasmático 
na faixa fisiológica, regulando a eliminação de 
ácido carbônico (na forma de CO2). 
A circulação pulmonar desempenha o papel 
fundamental de filtrar eventuais êmbolos trazidos 
pela circulação venosa de outros órgãos vitais ao 
organismo. 
O aparelho respiratório também é utilizado para 
outros fins, como a defesa contra agentes 
agressores e a fonação. 
O sistema respiratório é dividido em duas partes: 
- porção condutora: formada pelas vias aéreas 
superiores e árvore traqueobrônquica, 
encarregadas de acondicionar e conduzir o ar até 
o interior dos pulmões; 
- porção respiratória: em que efetivamente se 
realizam as trocas gasosas; 
- porção de transição: interposta entre as duas 
primeiras, em que começam a ocorrer trocas 
gasosas, porém em níveis não significativos. 
 
Quando o ar é inspirado passa pelo nariz ou pela 
boca indo para a faringe. 
Em seu trajeto pelas vias aéreas superiores, o ar 
é filtrado, umidificado e aquecido até entrar em 
equilíbrio com a temperatura corporal. 
Isso decorre de seu contato turbulento com a 
mucosa úmida que reveste as fossas nasais, 
faringe e laringe. 
Nessa região, também se dá a filtração das 
partículas de maior tamanho que estão suspensas 
no ar. 
As vias aéreas superiores atuam acondicionando o 
ar, protegendo do ressecamento, do desequilíbrio 
térmico e da agressão por partículas poluentes de 
grande tamanho as regiões mais internas do 
sistema. 
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A respiração nasal é a mais comum e tem duas 
vantagens sobre a respiração pela boca: filtração 
e umidificação do ar inspirado. 
 
Porção Condutora 
Formada pelas vias respiratórias superiores e pela 
árvore traqueobrônquica, até os bronquíolos 
terminais. 
Laringe: epiglote e as pregas vocais. Em infecções, 
essas estruturas podem ficar edemaciadas 
(inchadas), contribuindo para a resistência ao 
fluxo do ar. 
Traqueia: bifurca‑se em que o brônquio principal 
direito (apresenta menor ângulo com a traqueia) e 
brônquio principal esquerdo. 
A inalação de corpos estranhos vai 
preferencialmente para o brônquio principal 
direito. 
Brônquios principais: primeira subdivisão da 
árvore traqueobrônquica. 
Brônquios lobares: segunda subdivisão. 
Demais brônquios se dividem em segmentares e 
subsegmentares até os bronquíolos terminais (16ª 
subdivisão). 
As partículas removidas do ar por esse “sistema” 
de brônquios caem sobre a camada de muco que 
recobre o sistema de condução. 
Com o muco são removidas em direção à glote 
pelos batimentos ciliares das células que formam 
o epitélio dessa região. 
Para impedir o colapso da traqueia, anéis 
cartilaginosos estendem‑se de forma incompleta 
pela traqueia. 
Nas paredes dos brônquios, existem placas 
cartilaginosas que também conferem rigidez a 
essas estruturas, permitindo ao mesmo tempo o 
movimento suficiente para a expansão e contração 
dos pulmões. 
Essas lâminas de cartilagem ficam menos 
extensas nas últimas gerações de brônquios e 
desaparecem por completo nos bronquíolos. 
 
Porção de Transição 
Está presente entre as porções de condução e a 
respiratória. 
Inicia‑se no bronquíolo respiratório, que se 
caracteriza pelo aparecimento de sacos alveolares 
esparsos em sua parede e pelo desaparecimento 
das células ciliadas do epitélio bronquiolar. 
Canais de Lambert: pequenos orifícios que 
permitem a comunicação entre os bronquíolos e os 
alvéolos adjacentes. 
 
 
 
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Porção Respiratória 
Formada pelos ductos e sacos alveolares e os 
alvéolos. 
A partir do último ramo do bronquíolo respiratório 
surgem os ductos alveolares, que, por sua vez, 
terminam em um conjunto de alvéolos, os sacos 
alveolares. 
Unidade alvéolo‑capilar: principal sítio de trocas 
gasosas (hematose) em nível pulmonar. 
Composta pelo alvéolo, septo alveolar e rede 
capilar. 
Os alvéolos são pequenas dilatações revestidas 
por uma camada de células. 
 
 
Nos seres humanos, a superfície pulmonar 
encarregada pela hematose é de 70 a 100 m2 
(maior área de contato do organismo com o meio 
ambiente). 
Volume de aproximadamente 4 litros, distribuída 
por centenas de milhões de alvéolos pulmonares. 
Altamente vascularizada (280 bilhões de 
capilares). 
 
O septo alveolar é constituído por vasos 
sanguíneos, fibras elásticas, colágenas e 
terminações nervosas. 
A superfície alveolar é constituída por três tipos 
de células: 
Pneumócito I, ou célula alveolar escamosa: a mais 
frequente a recobrir a superfície alveolar. 
 
Pneumócito II, ou célula alveolar granular: 
armazena e secreta uma substância surfactante. 
Surfactante: reduz a tensão superficial entre as 
moléculas de água que recobrem o alvéolo, agindo 
como um agente anticolabante. 
Macrófagos alveolares: constituem uma pequena 
porção das células alveolares. 
Passam da circulação a superfície alveolar. 
 
 
 
 
 
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Mecânica Ventilatória 
A ventilação pulmonar envolve a movimentação do 
sistema respiratório. 
Um trabalho mecânico para vencer forças de 
oposição: 
forças elásticas dos tecidos pulmonares e da 
parede torácica; 
forças resistivas resultantes do fluxo de gás 
pelas vias respiratórias; 
movimentação dos tecidos do pulmão e da parede 
torácica. 
Denomina‑se parede torácica o conjunto de 
estruturas que se movem durante o ciclo 
respiratório, à exceção dos pulmões. 
Os pulmões são separados da parede torácica pelo 
espaço pleural. 
Cada pulmão tem acoplado a si a pleura visceral e 
a pleura parietal, que recobre o mediastino 
(coração), o diafragma e a face interna da caixa 
torácica. 
Durante o ciclo respiratório as duas pleuras não 
se afastam porque a cavidade pleural é fechada e 
existe em seu interior uma película liquida que as 
une, permitindo que se deslizem uma sobre a 
outra. 
 
Durante a inspiração a cavidade torácica aumenta 
de volume e os pulmões expandem‑se para 
preencher o espaço deixado. 
Com o aumento da capacidade pulmonar e a queda 
da pressão no interior do sistema, o ar do 
ambiente é sugado para dentro dos pulmões. 
A inspiração é seguida imediatamente pela 
expiração, que provoca diminuição do volume 
pulmonar e expulsão do gás. 
 
 
A expiração se faz pela contração da musculatura 
inspiratória, e a expiração em condições de 
repouso é passiva, isto é, não há contração da 
musculatura expiratória. 
Ao longo da expiração ocorre uma desativação 
paulatina da musculatura inspiratória, que 
contribui para que a expulsão do ar dos pulmões 
seja suave. 
Principais músculos da respiração: diafragma, os 
intercostais externos e o escaleno (músculos 
esqueléticos). 
Produzem a força motriz para a ventilação; a 
força da contração aumenta quando eles são 
estirados e diminui quando eles se encurtam. 
A força da contração dos músculos respiratórios 
aumenta quando o pulmão está em seus maiores 
volumes. 
 
O processo da respiração começa com o ato da 
inspiração, que é desencadeada pela contração do 
diafragma. 
Ao se contrair, o diafragma desloca‑se para a 
cavidade abdominal, removendo o abdome para 
fora e criando pressão negativa no interior do 
tórax. 
A abertura da glote, nas vias aéreas superiores, 
conecta o mundo exterior ao sistema respiratório. 
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O volume dopulmão aumenta na inspiração, e o 
oxigênio (O2) é levado para o pulmão, enquanto, 
durante a expiração, o diafragma relaxa, a 
pressão no tórax aumenta e o dióxido de carbono 
(CO2), além de outros gases, fluem, passivamente, 
para fora dos pulmões. 
O diafragma é o principal músculo da respiração e 
separa a cavidade torácica da cavidade abdominal. 
A contração do diafragma força o conteúdo 
abdominal para baixo e para frente. 
Isso aumenta a dimensão vertical da cavidade 
torácica e cria diferença de pressão entre o 
tórax e o abdome. 
Durante a respiração, em repouso, o diafragma 
move‑se aproximadamente por 1 cm; no entanto, 
durante manobras de respiração profunda 
(capacidade vital) o diafragma pode mover‑se por 
até 10 cm. 
Outros músculos importantes da inspiração: 
músculos intercostais externos (puxam as 
costelas para cima e para frente durante a 
inspiração). 
Causa aumento nos diâmetros lateral e 
ântero‑posterior do tórax. 
Músculos acessórios da inspiração: músculos 
escalenos (elevam o esternocleidomastoideo; o 
alar nasal, que causa o alargamento das narinas; e 
os pequenos músculos da cabeça e do pescoço). 
 
A expiração durante a respiração normal é 
passiva, mas ela passa a ser ativa ao longo do 
exercício e da hiperventilação. 
Os músculos mais importantes na expiração são os 
da parede abdominal (reto abdominal, oblíquo 
interno e externo e transverso do abdome) e os 
músculos intercostais internos, que se opõem aos 
intercostais externos (isto é, eles puxam as 
costelas para baixo e para dentro). 
Difusão de Gases e Transporte do Oxigênio no 
Sangue 
A troca de gases no organismo, desde a atmosfera 
até os alvéolos, ou na direção contrária, é um 
processo passivo. 
Ocorre a transferência de gás por meio da 
barreira sangue‑gás (hematose). 
Esse processo de movimentação do gás é chamado 
de difusão e desloca as moléculas do gás do meio 
mais para o menos concentrado. 
 
 
 
 
O ar alveolar não tem as mesmas concentrações 
de gases que o ar atmosférico. 
O ar alveolar é substituído apenas parcialmente 
por ar atmosférico a cada respiração: 
- o oxigênio é constantemente absorvido do ar 
alveolar; 
- o dióxido de carbono sofre constante difusão do 
sangue pulmonar para os alvéolos; 
- o ar atmosférico seco que penetra nas vias 
respiratórias é umidificado mesmo antes de 
alcançar os alvéolos. 
 
O transporte de oxigênio no sangue depende que o 
mecanismo de troca seja rapidamente reversível. 
O oxigênio precisa ser captado nos pulmões e 
difundido para os outros tecidos do corpo. 
A hemoglobina (Hb) tem uma estrutura singular 
que permite isso. 
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Cada litro de sangue arterial contém 
aproximadamente 200 ml de oxigênio. 
Cerca de 3 ml desse oxigênio (1,5%) estão 
dissolvidos no plasma ou no citosol dos eritrócitos; 
somente esse oxigênio dissolvido contribui para a 
PO2 do sangue. 
Os 197 ml de O2 restantes (98,5%) são 
transportados ligados à hemoglobina. 
A molécula de hemoglobina consiste em quatro 
subunidades – cada uma contendo uma globina 
(cadeia polipeptídica globular) – e um grupo heme 
– contendo ferro. 
Cada grupo heme tem a capacidade de ligar uma 
molécula de oxigênio. 
Cada molécula de hemoglobina pode transportar 
um total de quatro moléculas de oxigênio. 
O complexo de hemoglobina e oxigênio ligado é 
denominado oxihemoglobina. 
A molécula de hemoglobina sem oxigênio é 
denominada desoxihemoglobina. 
 
Nos pulmões, quando as moléculas de oxigênio 
movimentam‑se do ar alveolar para o sangue 
capilar, elas se ligam à hemoglobina. 
Quando o sangue chega aos tecidos‑alvo, as 
moléculas de oxigênio dissociam‑se da 
hemoglobina e se difundem para as células. 
Para a hemoglobina atuar no transporte de 
oxigênio a ligação ao oxigênio ocorra de forma 
reversível. 
A ligação ou liberação de oxigênio depende da 
PO2 do líquido no qual está a hemoglobina. 
Uma alta PO2 facilita a ligação de oxigênio à 
hemoglobina, já uma baixa PO2 facilita a liberação 
de oxigênio da hemoglobina. 
Quanto mais oxigênio estiver disponível no sangue, 
mais oxihemoglobina será formada. 
Quando todos os sítios de ligação de oxigênio de 
uma molécula de hemoglobina estão ocupados, 
diz‑se que a molécula de hemoglobina está 100% 
saturada. 
Fatores que cooperam para promover a liberação 
de oxigênio da hemoglobina nos tecidos 
consumidores e a captura de oxigênio pela 
hemoglobina nos pulmões. 
Temperatura: afeta a afinidade por oxigênio por 
meio da alteração da estrutura da hemoglobina. 
- Quando o metabolismo do tecido aumenta, a 
temperatura aumenta, diminuindo, assim, a 
afinidade da hemoglobina pelo oxigênio. 
- A diminuição da temperatura do sangue quando 
entra nos pulmões aumenta a afinidade da 
hemoglobina por oxigênio, promovendo a captação 
de oxigênio. 
pH: efeito Bohr. 
Quando se liga o oxigênio à hemoglobina, certos 
aminoácidos da proteína liberam íons hidrogênio 
(diminuição do pH). 
Algumas moléculas de oxigênio se dissociam da 
hemoglobina. 
O efeito Bohr é importante porque, quando íons 
hidrogênio se ligam à hemoglobina, eles diminuem 
a afinidade ao oxigênio e, portanto, oxigênio é 
liberado. 
A concentração de íons hidrogênio tende a 
aumentar nos tecidos ativos, o que facilita a 
liberação de oxigênio. 
PCO2: afeta a afinidade da hemoglobina pelo 
oxigênio porque o dióxido de carbono reage 
reversivelmente com certos grupos amino da 
hemoglobina, formando carbamino‑hemoglobina 
(Hb∙CO2). 
O aumento da PCO2 no sangue, como ocorre 
quando a atividade metabólica aumenta, leva ao 
aumento da concentração de 
carbamino‑hemoglobina. 
Quando se liga o dióxido de carbono à 
hemoglobina, altera a conformação dela e diminui 
sua afinidade ao oxigênio, fenômeno conhecido 
como efeito carbamino.