12 - Sistema respiratorio

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Sistema
respiratório
Prof. Ivan Gustavo Masselli dos Reis
Introdução
• Ventilação: entrada e saída de ar nos pulmões (mecânica)
• Respiração: sequencia de eventos que resulta na troca de O2 e CO2 entre o
ambiente externo e a mitocôndria
• Adquirir O2 → produção de ATP via oxidação de carboidratos, amino ácidos, ou ácidos graxos. O2
é consumido e CO2 é produzido (mitocôndria)
• Exalar CO2 → Regulação do pH (H2O + CO2 ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3-)
Mecanismos
• Ventilação: entrada e saída de ar nos pulmões
• Respiração externa: troca de gases entre os
alvéolos e o sangue
• Transporte de gases (circulação): por meio do
sangue, principalmente nas células vermelhas
(hemácias)
• Respiração interna: troca de gases entre o sangue e
as células
• Respiração celular: entrada de O2 nas mitocôndrias
e produção de ATP
Anatomia
• Trato respiratório superior é apenas
uma zona de condução
• Trato respiratório inferior inclui zonas
de condução e respiração
Sistema respiratório
Faringe
Faringe
Cordas
Vocais
Esôfago
Traqueia
Laringe
Língua
Cavidade
Nasal
Trato 
respiratório 
superior
Trato 
respiratório 
inferior
Diafragma
Brônquio 
direito
Brônquio 
esquerdo
Pulmão direito Pulmão esquerdo
Vias aéreas
• Traqueia e brônquios são revestidos por
cartilagem
• Nos bronquíolos o diâmetro é mediado por
musculo liso
Laringe
Traqueia
Bronquíolos
Alvéolos
Brônquio
Secundário
Brônquio
Primário
Traqueia ramifica
em 2 brônquios
primários
Brônquios primários se dividem 24
vezes até terminarem em um grupo de
alvéolos
Ramificação das vias aéreas
Alvéolo
• Capilares estão em
contato com os alvéolos
• A eficiência da troca
gasosa depende da
superfície de contato
entre capilares e alvéolos
Bronquíolo terminal
Músculo liso
Sangue desoxigenado da
artéria pulmonar
Sangue oxigenado para a
veia pulmonar
Alvéolo
Capilares
Poros alveolares
Ducto 
alveolar
Saco 
alveolar
Brônquio respiratório
Alvéolos
• Células do tipo I (95%) formam
as paredes dos alvéolos
• Células do tipo II (5%) secretam
surfactante (impedir colapso) e
removem íons do líquido alveolar
(remoção de agua por osmose)
Fibras elásticasCapilaresEstrutura alveolar
Células alveolares tipo
I para trocas gasosas
Células endoteliais de
capilares
Células alveolares tipo
II sintetizam
surfactante
Macrófago alveolar
fagocita substâncias
estranhas
Pleura
• Saco que envolve o espaço onde
estão os pulmões (cavidade
pleural) dentro da cavidade
torácica
• Formada por duas membranas:
• Parietal: membrana mais externa
• Visceral: membrana interna
Saco pleural forma uma membrana dupla ao redor do pulmão,
similar a um balão cheio de fluido (saco pleural) envolvendo um
balão cheio de ar (pulmão)
Fluído pleural tem um volume aproximado
de ~25 ml
Membranas
pleurais
Fluido pleural
Balão com fluído
Balão 
com ar
Espaço 
Pulmonar
Pleura
• As membranas pleurais
produzem um fluido
seroso capaz de reduzir
o atrito entre as
membranas do saco
pleural
Pulmão
Pulmão
Músculo 
intercostal
espaço intrapleural
Diafragma
Pleura 
visceral
Pleura 
parietal
Saco pleural
Músculos 
intercostais
Parede torácica
(caixa torácica, esterno, vertebra torácica, tecido conjuntivo, músculos intercostais)
Pressão
• Pressões ao final de 
uma expiração:
• Alvéolo: 760 mmHg
• Pleura: 756 mmHg
• Equilíbrio
Pressão transpulmonar:
Pressão intrapleural: 756
mmHg (-4 mmHg)
Pressão atmosférica: 760 mmHg
760 mmHg - 756 mmHg = 4
mmHg
Pressão intralveolar: 760 mmHg (0 mmHg) Diafragma
Pulmão
Parede
torácica
Cavidade
pleural
Pleural
parietal
Pleura
parietal
Pleura
visceral
Pres. alv. – Pres. pleural
Pressão
• Diafragma contrai e
aumenta o volume da
cavidade torácica
• ↓ Pressão Alvéolo
• ↓ Pressão Pleura
• Influxo de ar até igualar
a pressão atmosférica
Pressão transpulmonar:
Pressão intrapleural: 756
mmHg (-4 mmHg)
Pressão atmosférica: 760 mmHg
760 mmHg - 756 mmHg = 4
mmHg
Pressão intralveolar: 760 mmHg (0 mmHg)
Diafragma
Pulmão
Parede
torácica
Cavidade
pleural
Pleural
parietal
Pleura
parietal
Pleura
visceral
Pres. alv. – Pres. intrapleural
Pressão
• Diafragma relaxa e
diminui o volume da
cavidade torácica
• ↑ Pressão Alvéolo
• ↑ Pressão Pleura
• Efluxo de ar até igualar
a pressão atmosférica
Pressão transpulmonar:
Pressão intrapleural: 756
mmHg (-4 mmHg)
Pressão atmosférica: 760 mmHg
760 mmHg - 756 mmHg =
4 mmHg
Pressão intralveolar: 760 mmHg (0 mmHg) Diafragma
Pulmão
Parede
torácica
Cavidade
pleural
Pleural
parietal
Pleura
parietal
Pleura
visceral
Pres. alv. – Pres. intrapleural
Mecanismos
• Ventilação: entrada e saída de ar nos pulmões
• Respiração externa: troca de gases entre os
alvéolos e o sangue
• Transporte de gases (circulação): por meio do
sangue, principalmente nas células vermelhas
(hemácias)
• Respiração interna: troca de gases entre o
sangue e as células
• Respiração celular: entrada de O2 nas
mitocôndrias e produção de ATP
Percentual e pressões parciais de gases na atmosfera
Gás
Percentual da 
composição total (%)
Pressão parcial
(mm Hg)
Nitrogênio (N2) 78.6 597.4
Oxigênio (O2) 20.9 158.8
Água (H2O) 0.04 3.0
Dióxido de carbono 
(CO2)
0.004 0.3
Outros 0.0006 0.5
Percentual ou 
pressão total
100% 760.0
Trocas Gasosas
• Gases se movem de áreas de alta pressão
parcial para áreas de baixa pressão parcial
• Sangue venoso tem a pressão de O2 igual dos
tecidos
• Metabolismo aeróbio consome O2 e produz
CO2
Sangue arterial
PO2=100 mmHg
PCO2=40 mmHg
Ar atmosférico = 760 mmHg
PO2=160 mmHg
PCO2=0,25 mmHg
Sangue venoso
PO2=40 mmHg
PCO2=46 mmHg
Circulação 
pulmonar
Circulação 
sistêmica
PO2 = 46 mmHg
PO2=100 mmHg
PCO2=40 mmHg
Alvéolo
CO2 O2
Troca Gasosa
• O2 se difunde através da membrana
epitelial alveolar e o endotélio capilar para
entrar no plasma
• A troca gasosa é rápida enquanto e fluxo
sanguíneo é lento o que permite o
equilíbrio em torno de 1 segundo
Plasma
Surfactante
Epitélio
alveolar
Núcleo da 
célula 
endotelial
Membrana 
basal fundida
Espaço 
intra
alveolar
Lúmen
capilar
Transporte
de O2
• 98% do O2 é transportado ligado a
hemoglobina
• 2% permanece dissolvido no plasma
sanguíneo
O2
O2
O2 dissolved in plasma (~ PO2) 98%
Hb + O2Hb•O2
ARTERIAL BLOOD
Alveolar 
membrane
Alveolus
Capillary
endothelium
Transport
to cells
Red blood cell
Cells
Used in
cellular
respiration
Sangue arterial
Membrana 
alveolar
Alvéolo
Endotélio 
capilar
O2 dissolvido no plasma
Transporte 
para células
O2 dissolvido no plasma (~PO2) 2%
Célula vermelha sanguínea 
O2 + Hb → Hb●O2 (98%)
Hb●O2 → Hb + O2
O2
Célula
O2
Respiração 
celular
Transporte
de O2
• Cada célula vermelha tem ~250.000
moléculas de hemoglobina
• Cada molécula de hemoglobina se liga
a 4 moléculas de O2
O2
O2
O2 dissolved in plasma (~ PO2) 98%
Hb + O2Hb•O2
ARTERIAL BLOOD
Alveolar 
membrane
Alveolus
Capillary
endothelium
Transport
to cells
Red blood cell
Cells
Used in
cellular
respiration
Sangue arterial
Membrana 
alveolar
Alvéolo
Endotélio 
capilar
O2 dissolvido no plasma
Transporte 
para células
O2 dissolvido no plasma (~PO2) 2%
Célula vermelha sanguínea 
Hb●O2 → Hb + O2
O2
Célula
O2
Respiração 
celular
O2 + Hb → Hb●O2 (98%)
A PO2 determina a ligação do oxigênio à Hb
• A quantidade de O2 ligado a hemoglobina
depende da PO2 no plasma
• Próximo as células a PO2 no plasma é ~40
mmHg fazendo a hemoglobina liberar O2
até 75% de saturação
• Próximo dos alvéolos a PO2 no plasma é
~100 mmHg fazendo a hemoglobina
acumular O2 até 97,5% de saturação
Transporte
de O2
Pe
rc
en
tu
al
 d
e
 s
at
u
ra
çã
o
 d
e
 O
2
d
a 
h
e
m
o
gl
o
b
in
a 
(%
)
AlvéoloCélulas repouso
Transporte
de CO2
• 7% do CO2 permanece
dissolvido no plasma
• 23% é transportado ligado a
hemoglobina
(carbaminoemoglobina)
• 70% é convertido em bicarbonato
nacélula vermelha
CO2
CO2
Dissolved CO2
(7%)
Dissolved CO2 Dissolved CO2
CO2 + Hb
Hb + CO2
Hb•CO2 (23%)
Hb•CO2
CO2 + H2O
H2CO3
HCO3
–
HCO3
–
HCO3
– in
plasma (70%)
HCO3
–
in
plasma
H+ + Hb Hb•H
H+ + HbHb•H
Cl–
Cl–
Cellular
respiration
in
peripheral
tissues
VENOUS BLOOD
Alveoli
Transport
to lungs
Red blood cell
Capillary
endothelium
Cell membrane
H2CO3
CA
Respiração 
celular
Tecido 
periférico
CO2
CO2 + Hb → Hb●CO2 (23%)
CO2 + H2O → H2CO3
HCO3
-
H++Hb→Hb●H
Hb●CO2 → Hb + CO2
HCO3
- → HCO3
Hb●H →H++Hb
Sangue venoso
Transporte para os 
pulmões
Membrana celular
Endotélio 
capilar
CO2 dissolvido
CO2
dissolvido
Alvéolo
Cl-
Cl-
Dissolvido 
CO2 (7%)
HCO3
- no 
plasma 
(70%)
HCO3
-
no 
plasma
H2CO3→CO2 + H2O 
CA
CO2
CO2
Dissolved CO2
(7%)
Dissolved CO2 Dissolved CO2
CO2 + Hb
Hb + CO2
Hb•CO2 (23%)
Hb•CO2
CO2 + H2O
H2CO3
HCO3
–
HCO3
–
HCO3
– in
plasma (70%)
HCO3
–
in
plasma
H+ + Hb Hb•H
H+ + HbHb•H
Cl–
Cl–
Cellular
respiration
in
peripheral
tissues
VENOUS BLOOD
Alveoli
Transport
to lungs
Red blood cell
Capillary
endothelium
Cell membrane
H2CO3
CA
Respiração 
celular
Tecido 
periférico
CO2
CO2 + Hb → Hb●CO2 (23%)
CO2 + H2O → H2CO3
HCO3
-
H++Hb→Hb●H
Hb●CO2 → Hb + CO2
HCO3
- → HCO3
Hb●H →H++Hb
Sangue venoso
Transporte para os 
pulmões
Membrana celular
Endotélio 
capilar
CO2 dissolvido
CO2
dissolvido
Alvéolo
Cl-
Cl-
Dissolvido 
CO2 (7%)
HCO3
- no 
plasma 
(70%)
HCO3
-
no 
plasma
H2CO3→CO2 + H2O 
CA