Fisiologia da Respiração (FAC)

Prévia do material em texto

RESPIRAÇÃO
Por que a solubilidade, T e [ ] influenciam na disponibilidade de gás?
Temperatura → interfere na disponibilidade de gases porque aumenta a velocidade de saída das moléculas, logo existe menor quantidade de gás disponível. ↑ temperatura ↑ a pressão ↑ a velocidade das moléculas ↓a quantidade de gás. 
Solubilidade → relaciona-se com a capacidade do gás se dissolver em água a através das membranas. Logo um gás com baixa solubilidade é um gás pouco disponível. A solubilidade depende de: pressão parcial do gás na fase gasosas, temperatura
Concentração → diz a respeito da quantidade de gás disponível em um ambiente. ↓ contrações ↓ disponibilidade de um gás.
Ventilação nos teleósteos (peixes ósseos).
Nesses animais existem 4 pares de arcos aórticos que sustentam as brânquias. Forma uma estrutura rígida o qual passa os vasos sanguíneos que conectam a aorta ventral a dorsal, irrigando dessa forma as brânquias. O arco branquial sustenta os filamentos branquiais. Devido a grande proximidade dos filamentos branquiais, forma-se uma estrutura como uma malha de tecido, separando a cavidade bucal da cavidade opercular.
A ventilação ocorre por ação sincronizada de duas bombas: bomba de pressão bucal e boma de sucção opercular.
Inicialmente, a bomba de pressão bucal cria uma pressão negativa, pelo abaixamento do assoalho bucal (aumentando a cavidade bucal); fazendo com que a agua entre passando pela membrana bucal passiva. Quando a boca está cheia de água, ocorre a inversão de fluxo: eleva-se a pressão através do levantamento do assolho bucal (enquanto a membrana bucal permanece fechada). Dessa forma, a água é direcionada para a cavidade opercular. A bomba de pressão de sucção opercular funciona devido a movimentos do osso opercular. Tais movimentos são possibilitados pelas articulações e membrana do osso opercular. A elevação gradativa do osso opercular (pois a membrana permanece junta ao corpo no início do movimento) provoca uma pressão negativa na cavidade opercular, que associada a pressão positiva na cavidade bucal, impulsiona a agua para dentro da cavidade opercular. Dessa maneira a agua passa pelas branquiais, possibilitando as trocas gasosas. Quando a pressão na cavidade opercular se torna positiva, devido ao seu enchimento total, a agua sai pelo opérculo.
O fluxo de água é contracorrente. À medida que a agua corre entre as lamelas branquiais, ela encontra o sangue com uma concentração cada vez mais baixa de oxigênio. Sabendo que as trocas gasosas se dão por difusão, observa-se uma extração de oxigênio bastante elevada. Logo, a agua que sai tem a maior parte de seu oxigênio removido.
Aranhas e insetos. Qual a diferença morfológica que justifica os diferentes locais de troca no corpo?
O sistema de trocas gasosas em insetos é, principalmente as traqueias; enquanto nas aranhas é, principalmente os pulmões foliáceos. 
A traqueia é formada por túbulos ramificados que direcionados para o interior do corpo que se comunica com o meio externo através dos espiráculos. As trocas gasosas são realizadas nas traquéolas, que estão repletas de líquido traqueloar. Os sistema de túbulos da traqueia é complexo e bastante ramificado, de modo que chega a todos os tecidos. Assim, as trocas gasosas são feitas quase que diretamente entre o ar e a hemolinfa/ órgãos internos. Dessa forma, os insetos não necessitam de um sistema circulatório para levar o O2.
Os pulmões foliáceos formam invaginações formando bolsas muito finas e dobradas, denominadas lamelas. Abrem-se para o exterior através do espiráculos. Logo após o espiráculos observa-se uma câmara ampla com numerosos espaços aéreos achatados estendidos para dentro da hemocele, denominado átrio. O átrio oferece ampla superfície para que ocorra as trocas gasosas por difusão.
(Explicar) Aves/paleopulmonar e falar qual o local das trocas.
Em aves o pulmão é mais rígido e acoplado às costelas e se comunicam com os sacos aéreos. O pulmão divide-se em mesobranquio (brônquio principal) e é bilobilado. Deste partem brônquios secundários (anterior e posterior) que se conectam através do parabronquio (brônquio terciário). No parabronquio é onde ocorre as trocas gasosas.
Os sacos aéreos exercem importante função, pois promovem a ventilação, funcionando como uma fole movimentando o ar para dentro e para fora. As aves apresentam anteriormente 1 saco aéreo inerclavicular, 2 cervicais, 2 toráxicos anteriores. Posteriormente apresentam 2 torácicos posteriores e 2 abdominais. Durante a inspiração o ar flui diretamente para os sacos aéreos posteriores, enquanto os sacos areos anteriores recebem o ar vindo do pulmão. Na expiração o ar flui para os sacos aéreos anteriores, passando pelo pulmão para haver as trocas gasosas e depois vai para o maio externo. Dessa forma, é possível observar que a direção do fluxo para as trocas gasosas é do posterior para o anterior.
Holotúria: explicar o fluxo e refluxo.
As holotúrias apresentam uma estrutura denominada árvore respiratória, que tem forma de árvore e termina em pequenos sáculos semelhantes a alvéolos. 
Esses animais apresentam uma cloaca fixada à parede do corpo através de filamentos suspensores (músculos suspensores) e o sistema respiratório dos mesmos acompanha o intestino.
A árvore respiratória origina-se na cloaca e dela partem os ramos da árvore. A árvore trabalha de acordo com o funcionamento da cloaca. Quando os músculos suspensores se contraem, a cloaca se distende e quando esses músculos relaxam, a cloaca volta ao seu estado normal. No processo de distensão da cloaca, há a formação de uma pressão negativa, o ânus abre e a água entra. Após a água ter entrado, o ânus se fecha, os músculos suspensores se relaxam e a cloaca volta ao seu estado normal, formando uma pressão positiva, impulsionando a água para as árvores respiratórias. Neste processo de entrada de água são realizados um total de 8 movimentos.
Para a água sair da árvore respiratória e voltar para a cloaca, os músculos suspensores se contraem e a cloaca se distende, formando pressão negativa, “puxando” a água que estava nas árvores respiratórias, enquanto o ânus permanece fechado. Quando os músculos suspensores se relaxam, a cloaca volta ao seu estado normal, o ânus se abre e a água sai por ele graças à pressão positiva feita pela cloaca. O processo de saída da água ocorre de uma vez só.
Essa ventilação por fluxo e refluxo (unidirecional) de uma massa de água é única nesses animais.
Explicar os mecanismos dos insetos aquáticos. Explicar o processo de brânquias físicas.
Os insetos aquáticos desenvolveram algumas adaptações para poder respirar dentro da água. Eles continuam tendo um sistema de traquéias, porem, estas se abrem de maneira diferente. 
As brânquias anais, por exemplo, são responsáveis por realizar trocas gasosas nesses insetos aquáticos. Na porção anal dos indivíduos, o espiráculo se abre em uma câmara e dela partem as traquéias. A abertura do espiráculo é controlada, e qdo ele se abre, o C02 da câmara sai e o O2 entra.
Os insetos aquáticos também podem exibir branquias em plastrão, que fica localizado na parte ventral do corpo e é rica em pêlos continuados hidrofóbicos. Os espiráculos se abrem no plastrão. O que difere nesse sistema traqueal é a presença de uma camada de pêlos hidrófobos que impede q a água entre nos pêlos do plastrão. Esta relação de pêlos funciona como uma câmara de ar, onde ocorrem trocas de gases do indivíduo com a água e vice-versa.
No besouro Distycus observa-se branquias físicas. As glândulas periesperaculares foram uma camada de óleo impermeabilizante na região ventral, onde se localizam as branquias. Tal camada de óleo forma uma bolha contendo gases, que impede que a agua alcance os espiráculos. Para obter oxigênio o besouro vai até a superfície e volta o seu ventre para a superfície. A medida que o oxigênio é consumido e o CO2 é formado e dissolvido na agua, a bolha diminui, até que inviabiliza a troca gasosa. Quando isso ocorre ele volta á superfície.
Qual o processo de respiraçãonos quelânios.
Nesses animais as costelas estão fundidas com o plastrão impedindo a distensão dos pulmões.
A ventilação se dá por sucção através de contrações viscerais. Quando as vísceras se contraem ocorre uma distensão da área pulmonar gerando uma pressão negativa, com isso o ar entra. Quando ocorre o relaxamento dessa contração visceral, os órgãos voltam ao se local original, contraem os pulmões e o ar sai.
Diferença das brânquias nos crustáceos terrestres e aquáticos.
Aquáticos → brânquias numerosas, finas e longas. Mantendo-se livres e esticadas dentro da água maximizando as trocas gasosas.
Terrestres → brânquias em menor tamanho, menor quantidade e mais rígidas, com isso não se colabam, porém tornam-se menos eficientes. Por este motivo esses animais possuem uma carapaça maior para armazenar mais água e um manto desenvolvido, que também realiza trocas gasosas, possibilitando dessa forma a manutenção de um ambiente no mínimo úmido para o funcionamento das brânquias.
*Atmosfera- 20,95%O2, 0,03%CO2, 79,02%N2, P=760mmHg (temp. e concent. Influenciam na pressão). Com aumento T, aumenta veloc das moléculas, logo menor a quantidade de gás na água. Trutas preferem água fria pois a qtd de gás na água é >.
 *Mergulho- ao sair de profundidade alta para uma baixa (P <), o N2 deixa de estar dissolvido no sangue e volta ao estado gasoso, formando bolhas (EMBOLIA). Por isso precisa ser feito descompressão ao se voltar à superf.
*RESPIRAÇÃO- transporte de gás através de superf respir. Se dá sempre por difusão (na água se dá por difusão e convecção (leva água com os gases ate as superfic respiratorias; ventilação)); memb respir tem q ser permeável (qt mais espessa, maior diferença de concentração e maior superf de contato- maior será a velocidade de difusão) 
*Ventilação (processo q permite q corrente de ar chegue ate superf respir.) Inspiração (processo ativo q leva a corrente de ar à superf respir) Expiração (processo passivo q leva a corrente de ar p fora do corpo) 
*Kragh: A veloc de difusão só atende as cels q tem até 1mm de diâmetro. Os movim citoplasmáticos fazem com q essa dificuldade de difusão seja resolvida. 
*Estrutura Respiratórias: Pulmão, brânquias e traquéias são os órgãos. Pele (epiderme) tb pode ser considerada. As brânquias são evaginações (trocas gasosas ocorrem na sup externa), pulmões são invagin (trocas dentro dos alvéolos). *ANFIBEOS (cutânea 60% e pulmonar), Anelídeos OLIGOQUETAS (resp cutanea favorecida pelo adensamento dos vasos sanguin perto do tegumento), POLIQUETAS (observa-se brânquias parapodiais, já q parapodios apresentam porções + finas permitindo adensamento dos vasos sang, permitindo trocas cutâneas), 
* Moluscos (brânquias + para ALIMENTAÇÃO do q p/ respir. MANTO é estrutura q permite melhores trocas gasosas), Para occorrer a respiração é necessário a promoção de uma corrente ventilatória; Lamelibr *ânquios (Corrente inalante respiratória e alimentar é direcionada anteriormente, e entra pela parte ventral da cavid do manto (câmara inalante), com acesso pela extrem posterior do animal, flui entre os filamentos branquiais p dentro da câmara exalante dorsal e finalmente p fora pela extrem posterior do corpo); Gastrópodes (brânquias expostas); Cefalópodes (corrente ventilatória realizada pela contração do manto, que gera jato de propulasão p/ locomoção. As brânquias ficam dentro da estrutura cefálica)
*CRUSTÁCEOS- Pulgas d’água (patas branquiais- base da coxa ou epipodito bem dilatado permitindo q água traga gás nessa região, enquanto o animal está batendo as patas); 
*Decápodes AQUÁTICOS (Vasos aferentes e eferentes da brânquia ramificam-se ao máximo para maximizar as trocas gasosas; A água entra por diferença de pressão na carapaça pelas aberturas presentes na base das quelas, essa água é bombeada para fora pelo escafognatito permitindo a formação de uma corrente ventilatória unidirecional; As brânquias do indivíduos aquáticos são numerosas, finas e longas, se mantendo livres e esticadas dentro da água, maximizando as trocas gasosas. Quando esses indivíduos saem da água, as brânquias sofrem colabamento e eles morrem asfixiado). 
*Decápodes Semi-TERRESTRES (Apresentam uma carapaça maior para armazenar + água, brânquias + rígidas, em menores qtds e tb em menores tamanhos para evitar o colabamento. As brânquias ficam menos eficientes- o aumento da carapaça e o desenvolvimento do manto (q tb faz troca gasosa) possibilitou manutenção de um ambiente úmido para o funcionamento das brânquias. 
*PEIXES- Arcos aórticos (4 pares) q sustentem as brÂnquias. Arcos Aórticos são vasos sanguíneos q conectam a aorta ventral à dorsal. Eles irrigam as brânquias.*Do eixo central da brânquia parte prolongamentos qlongitudinais (secundários) e deles, prolong 3º. A água entra pela boca por pressão negativa (produzida pelo abaixamento do assoalho da cavidade oral, q promove abertura da válvula bucal passivamente). Qd assoalho é empurrado p cima, forma prassão positiva q fecha válvula oral, direcionando a água p o operculo passando pelas brânquias (Bomba de Pressão Bucal). O direcionamento da água é ainda favorecido pela P negat (elevação do osso opercular) da câmara do opérculo (Bomba de Sucção Opercular). Qd o pérculo está cheio, a pressão exercida pela boca (final dela) junto com a pressão opercular, faz com q água seja eliminada pelos opérculos.
 *PEPINO-DO-MAR (Holoturoidea)- Único animal que faz ventilação por fluxo e refluxo (unidirecional) de massa d’água. Estrutura em forma de árvore q termina em pequenos sáculos semelhantes a alvéolos. Cloaca do animal fixada à parede do corpo por filamentos suspensores. Arvore resp com origem na cloaca. Funcionamento: Repiração se dá através da abertura (contração dos musc suspensores) e do fechamento (relaxamento dos musc) da cloaca. Musc susp se contraem, cloaca se distende criando P negativa lá dentro, esfíncter anal se abre e a água entra. Qd a cloaca se enche, o esfíncter anal se fecha e os ligamentos relaxam. A cloaca volta a seu tamanho, criando P posit e mandando a água para as árvores respiratórias. Para água voltar da árv resp pra cloaca, os musc susp se contraem e distende a cloaca, formando P negat, “puxando” água q estava nas arvores, só q ânus continua fechado. Qd musc susp relaxam, cloaca volta a seu estado normal, ânus se abre e água sai por ele.OBS: mov de encher é mais rápido do q p esvaziar. Para cada 8 mov de encher, há 1 p esvaziar.
*INSETOS (Traquéia)- Conj. De tubos interligados q leva ar atmosf diretamente p os tecidos do animal, já q sangue deles ñ contem pigm respiratórios (ñ transportam gases). As traquéias se abrem na lateral do inseto: espiráculo, seguido por traquéia 1ª, traq 2ª, traq 3ª... até traquéola. Os espiráculos podem ser protegidos por músculos q abrem e fecham, por pêlos ou pela produção de óleos. O tubo da traquéia apresenta anéis segmentares p evitar colabamento; As traquéolas são terminadas em “dedos de luva”, são as partes lisas da traquéia (sem anéis), onde ocorrem as trocas gasosas. Essas estruturas são preenchidas de líquido traqueolar, q mantem úmida a superf respiratória. O líquido pode aumentar ou diminuir dentro da traqueola, expondo mais ou menos a superfície de troca (qd animal esta em repouso, liquido preenche qs toda a traqueola). A ventilação ocorre por difusão (indiv pequenos, pois espaço entre cels é menor) ou ventilação ativa (estrut ventrais e dorsais são + rígidas, então qd há compressão dorso-ventral, dá pra contrair o sist traqueal). Insetos mais ativos (voadores) possuem dilatações traqueais (sacos aéreos), que qd distendem puxam o ar da superfície e qd contrai pressiona o ar p locais de maior demanda.As traquéias podem se conectar, possibilitando q gases entrem por um espiráculo e saia por outro
 *Adaptações para respirar de baixo d’água: 
1)Brânquia anal: larvas; qd se quebra tensão superfic da água, eles morrem asfixiados. Na porção anal do indiv, o espiraculo se abre em uma câmara e dela partem as traquéias.Qd ele se abre, o CO2 da câmara sai e entra O2. 
2)Plastrão: barata d’água- parte ventral rica em pêlos hidrófobos, impedindo q água entre no meio deles. Qd precisa respirar, vai à superf e expõe os pêlos à atmosf. Mergulha e usa o O2 q ficou entre os pêlos e tb o O2 da água passa para a camada. 
3)Brânquia Física: Besourinho Distycusbase dele lubrificada com óleo. Ele sobe, expõe essa base e mergulha. Ao entrar em contato com a água, forma-se uma bolha de ar. O O2 da bolha vai pro animal, o Co2 vai p bolha e depois p água. Dependendo da concentração de gases na água, ele sobe mais ou menos. 
*SISTEMA PULMONAR- nosso pulmão se distende graça a estrut associadas a ele (diafragma, musc intercostais, esterno). Qd distende, cria P negat e ar entra. Se enche por BOMBA DE SUCÇÃO. Em outros indivíduos é através de Bomba de Pressão (enche boca de ar e o pressiona pro pulmão). Existem dois tipos de pulmão: Pulmão de difusão e pulmão de ventilação (sucção e pressão) 
*GASTRÓPODES- Porção dorsal acompanha 1º giro da concha, e aí ocorre formação do pulmão, q é o epitélio dorsal vascularizado q reveste esse 1º giro da concha. É pulmão de difusão porporo, ñ precisando ser ventilado. Em gastrópodes aquáticos há sifão associado a essa superf pulmonar. 
*PEIXES- Há peixes branquiais, pulmonados e bimodais (q realizam respir de 2 modos diferentes. Resp BIMODAL significa q o animal está tentando ocupar ambiente terrestre ou voltar pro aquático; e tb signif q esses 2 tipos de respir NÃO são bem desenvolvidos). A resp. Bimodal pode ser facultativa ou obrigatória (peixe elétrico- ao impedir q ele vá a superf respirar, morre. Sua resp bucal é mt eficiente; brânquias parcialmente degeneradas (evolução); coração reconhece boca como uma área p troca gasosa). *Bexiga natatória- Fisóclistos (bexiga natatória fechada), Fisóstomos (aberta; sua bexiga natat realiza resp, pois o peixe bimodal facultativo vai à superf e abocanham ar, o ar vai p bexiga onde ocorrem as trocas). Cascudo- bimodal facultativo (trocas em uma área intestinal ricamente vascularizada. Abocanha o ar q sai por meio de flatos).
 *Peixes Pulmonados (tem brânquias e pulmão por bomba de pressão). Lepdosirem (sul-americano) e Protopterus (africano) com resp aérea obrigatória (vivem em ambiente de transiçao, podendo ficar de 2 a 3 meses fora d'água); Neoceratodos (novo mundo) com resp. aérea facultativa (brânquias funcionais e pulmão unilobular, mais primitivo). O Lepdoirem e Protopterus tem 3º e 4º par de arcos branquiais com brânquias degeneradas. O coração é agora dividido em lado direito e lado esquerdo sendo q o 5º e 6º par de arcos, mesmo com brânquias, levam o sangue pouco oxigenado aos pulmões e depois esse sangue segue do coração.
*ANFIBEOS-girinos (branquial e cutânea); adulto-Resp pulmonar (bomba de pressão) e cutânea. E ainda respiração GULAR (porção do papo)- é um tipo da cutânea, no revestimento da cavidade bucal. As narinas (coanas) permitem a entrada e saída do ar, atraves do abaixamento e elevação do assoalho da cavidade bucal. O sapo apresenta pulmão compartimentado, vascularizado, fino, em forma de saco, um pulmão sacular, porem as trocas gasosas a nível de eitelio é mais eficaz q a nível de pulmão. Como ocorre: Enche a boca de ar, com ela cheia abre a glote, esvazia o pulmão, fecha as coanas, eleva o assoalho e enche os pulmões. Qd ele esta td vazio, ele enche a boca, fecha narinas, eleva assoalho da cavidade bucal, mandando ar para pulmões. Fecha-se as coanas, ocorre trocas gasosas e ao msm tempo, enche-se a porção gular.
*RÉPTEIS- pulmão por bomba de sucção (aqui ocorreu evolução da câmara de pressão pra de sucção) 
*Quelônios- costelas fundidas com o plastrao impedindo a distensão dos pulmões. Por meio da contração visceral, ocorre uma redução do espaço da área pulmonar, pulmão se distende gerando pressão negativa e o ar entra. Quando há o relaxamento dessa contração visceral, os órgãos voltam aos seus locais originais, contraem os pulmões e o ar sai. 
*Cobra- glote fecha, elevação das costelas cria P negativa, distende pulmão, cria P negativa e ar entra. Obs: Nos mamíferos, quem controla a resp é a concentração de CO2 no sangue, q sensabiliza receptores aorticos e carotidicas q sensabiliza então o centro pneumataxico presente no bulbo. 
*AVES- Não tem glote, não distendem os pulmões, sistema fica aberto diretamente. O brônquio principal (mesobranquial) atravessa o corpo da ave. Nele, há um sist de ramificação anterior e posterior (brônquios secundários), e a conexão entre essas ramificações por canalículos formam a estrutura chamada parabronquios (principal local de trocas gasosas, pulmão efetivo) O processo de ventilação é favorecido pelos sacos aéreos, possibilitando ventilação desses canais. São 5 sacos anteriores (1 interclavicular, 2 toracicos e 2 peitorais; são menores por causa das costelas fundidas) e 4 posteriores (2 torácicos e 2 abdominais; são maiores pois estão em uma área maior). A distensao dos sacos aéreos puxa o ar para eles, e deles para os pulmões, e sua contração promove a expiraçao. A circulação de ar é unidirecional nos parabranquios, sendo q o ar parte do sacos aéreos posteriores para os anteriores pois os posteriores são maiores.