aula 3 Respiração

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Fisiologia - Respiração e energética. 
 
Aula 3 
 
Vias que permitem a síntese de ATP na via bioquímica: um conjunto de substratos - 
moléculas de C que são degradadas liberando moléculas menores em vias que ocorrem 
tanto no citosol quanto na mitocôndria. O Oxigênio é o aceptor de elétrons final para a 
produção de ATP na via aeróbia. Somos capazes de fazer a ressíntese de ATP. 
Vias anaeróbias 
Via da fosfocreatina - anaeróbia - dura 1-2 s de corrida. A próxima via ativada é a glicólise 
anaeróbia. A partir de 5s, sustentar a corrida já não é mais possível porque as fontes 
anaeróbias (potência alta em tempos curtos) já se esgotam. ​Chita ​- fibras musculares do 
tipo misto, porém com uma porcentagem maior de fibras esqueléticas anaeróbias, com 
maior quantidade de enzimas da glicólise anaeróbia. A taxa depende se o animal está em 
repouso, em atividade e qual o tipo de atividade → Essas informações permitem a 
informação de qual a via e qual o substrato. 
2 mol de ATP/mol de glicose 
Anfíbio - fibra muscular branca, tipo ​fast glycolytic​. 
Vias aeróbias 
Com velocidades menores, ativa a via aeróbia, com a oxidação de ácidos graxos 
(fosforilação oxidativa). Aves migratórias - Fibra muscular tipo IIa - fibras vermelhas 
30 mol de ATP/mol de glicose 
O treinamento treina as fibras musculares de humanos, não há uma diferença filogenética 
como em aves e anfíbios. Todos os mamíferos possuem fibras mistas, mas uma mais 
predominante que a outra. O ​oxigênio ​é o aceptor final de elétron nas mitocôndrias e a 
escassez de O2 na célula atinge níveis letais para a célula. 
Síntese de ATP. 
Característica selecionada ao longo da evolução e ciclo de vida, além de ajustes 
regulatórios em resposta à demanda. Alguns fatores influenciam: herança genética com 
plasticidade fenotípica no ciclo de vida e ajustes regulatórios agudos. A regulação acontece 
o tempo todo. Ambiente → genótipo → fenótipo → regulação. 
Como o O2 chega nas mitocôndrias? 
Ambiente aéreo -> alta pressão de O2 
Interstício da célula. Dependendo do órgão, possui uma barreira de membranas 
lipoproteicas que ele precisa atravessar. O O2 se solubiliza facilmente na membrana e 
atravessa as membranas. 
Difusão​ - A diferença de concentração (p02) é importante para haver um gradiente e ela vai 
decaindo a partir que vai para o interior do animal. É um movimento caótico de moléculas 
por meio de agitação molecular, a própria energia cinética promove este movimento caótico 
e ​lento ​de moléculas. Barreira. 
Convecção ​→ transporte em massa e organizado. Movimento orientado graças a um fluxo. 
Uma vez no compartimento celular, vai haver uma barreira - difusão. Vai ocorrer uma 
corrente citoplasmáticas que promovem a difusão do O2 para o exterior da célula. Perfusão 
de células e tecidos por meio de bombeamento de sangue a partir da pulsação cardíaca. 
Quais os fatores importantes para determinar o fluxo constante de O2 para a célula e suprir 
o metabolismo aeróbio? 
 
Fonte primária de O2​ - como o O2 se apresenta no meio externo 
Ventilação:​ determina a velocidade de convecção do meio e o gradiente de difusão do 
meio, de forma que o O2 não se torne estagnado no meio. Faz com que a taxa de 
renovação de O2 seja muito maior, de forma que o metabolismo aeróbio seja maior. 
Exemplo: movimento. 
Difusão de O2​ - Barreiras biológicas - transferência de O2 através de superfícies - do 
órgãos respiratório para o sangue, do sangue p célula e da célula para as mitocôndrias. 
Perfusão e transporte de O2​ - Velocidade de convecção do sangue a capacidade de 
transporte de O2 até as regiões capilares. 
Metabolismo de O2​ - determina a taxa de remoção de O2. O sistema entra em equilíbrio 
quando o fluxo é 0, mas o metabolismo estabelece um fluxo de um gradiente menor para 
um de gradiente maior. 
FONTE PRIMÁRIA DE O2 
O O2 vem do meio, mas qual o meio? Diferentes viscosidades entre água e ar. 
A difusibilidade e a permeabilidade de O2 mais baixa de O2 na água que no ar (difusão 
30000 vezes maior no ar). A oferta em O2 em geral se apresenta limitada, exceto em 
ambientes com uma saturação de ar. As camadas mais superficiais podem exibir 
quantidade de O2 mais alta. Organismos aquáticos tem que lidar com essa característica. A 
ventilação da água através de uma superfície respiratória tem taxa metabólica muito alta, 
animais que exibem um metabolismo aeróbio tanto de repouso como máximo reduzido 
quando comparado com organismos terrestres. 
Ambiente aéreo: Custo metabólico variável, mas em geral menor que o da água, com taxas 
metabólicas aeróbicas tanto de repouso quanto máximo maior que na água. 
A composição fracional do ar seco é sempre a mesma, independente do local, a uma 
distância aproximada de 100 Km. A porcentagem de componentes no ar é muito próxima 
independente da altitude. 
DIFUSÃO DE O2 e VENTILAÇÃO 
EQUAÇÃO DE FICK - como a taxa de metabolismo aeróbio se mantém? 
A barreira de trocas deve manter uma pressão de O2 menor que no compartimento externo. 
Características​: 
fluxo de taxa de difusão do gás (Mx) 
coeficiente de difusão​ - expressa a permeabilidade da membrana e a solubilidade do gás. 
(​Dx​) 
área de superfície da barreira​ (​A​) 
espessura da barreira​ (​E​) 
gradiente de concentração ​(​Cext-Cint​) 
 
Mx = ​Dx​. ​A​. (​Cext-Cint​) / ​E 
 Órgãos respiratórios - epiderme 
A epiderme como superfície de trocas gasosas, organismos multicelulares (ex: 
equinodermas) e unicelulares (característica importante: tamanho da célula, o volume varia 
ao cubo e a área ao quadrado). Anfíbios apresentam uma rede de vasos próxima à 
superfície da epiderme. 
A proporção em animais unicelulares se modificam de maneira desproporcional. A medida 
que aumenta em seu tamanho, aumenta muito mais em volume que em superfície. A 
proporção superfície/volume é dada pelo tamanho, dando eficácia a difusão. Organismos 
 
menores possuem maior proporção e, assim, é melhor. A fração necessária de O2 para 
suprir a demanda metabólica de uma célula aumenta com o quadrado do raio e é inversa á 
demanda de difusão. 
Expressão de Harvey - modelos de células cuboidais. ​Também é válido para outras 
células. Organismos unicelular. 
Fo2= Vo2. R² / 6 K 
Interessante: 
Terapias que inibem vasos sanguíneos de tumor, assim, deixa o nutriente necessário para a 
proliferação tumoral insuficiente. Os tumores crescem por hiperplasia, aumenta o número 
de células e não apenas tamanho de célula. 
Organismos multicelular: 
Aumento no número de células, a eficácia da respiração cutânea diminui com o aumento da 
massa corpórea, pois a relação superfície/volume seria muito pequena. 
 
alta limitação de difusão de O2 devido à espessura da barreira, em geral imprópria com 
distância muito grande de difusão e depende da área de superfície, fazendo com que 
animais grandes tenham limites. Entretanto, contribui muito para diversos vertebrados, 
inclusive ao homem. No homem, é menor que 1%. 
Experimento com salamandras de diferentes massas corpóreas que tem pulmão, brânquias 
e a pele como órgão respiratórios. Animal em água com pressões decrescentes de O2, 
quanto menor a salamandra, menor a independência com respeito a taxa de O2 da água. 
Diminuindo a Po2 da água, as salamandras menores continuam com a mesma taxa 
metabólica até um valor crítico até 60 mmHg, a partir daí, o consumo de O2 vai diminuindo 
conforme vai diminuindo a Po2 do meio (​animais diminutos​). Varia com o tamanho, 
diferença entre animais com 13g e animais com 160g. Animais quiescentes. 
 
EVAGINAÇÃO​. 
Externas ou no máximo abrigadas em estrutura veicular (opérculos) que protege a brânquia. 
Ampliação da área de superfície, estrutura especializada com eficácia de troca gasosa de 
difusão - brânquias. 
Evaginação endodérmicas - pulmões. Ramificação do epitélio de revestimento do trato 
digestório. Traquéias e traquéolas - se ramificam sucessivamenteem regiões de células. 
 
Insetos ​- inércia muito grande que tem que ser vencida quando iniciam o voo. Podem 
possuir sacos aéreos que são compreensíveis, necessário para a ventilação, espículas - 
sistema respiratório com ausência de sangue, o qual exerce um papel de suprimento de 
energia para os músculos durante o vôo - sistema de convecção. As trocas gasosas 
ocorrem por meio de traquéias com anéis espiralados internos incompressíveis que se 
comunicam com o exterior por meio de espiráculos, o qual possui um mecanismo de 
fechamento acurado das trocas entre o ar do sistema traqueal e a atmosfera. Oxigênio em 
direção aos tecidos e CO2 em direção oposta. 
Brânquias de peixes ​→ ventilação unidirecional, fluxo de água e sangue contracorrente. 
Fluxo de água oposto ao fluxo sanguíneo. Troca nos capilares, deixa as brânquias com uma 
concentração de O2 elevada. Gradiente de O2 elevada (lamelas branquiais do peixe). O 
equilíbrio entre a Po2 da água e do sangue não é atingido e a difusão ocorre em toda a 
superfície de trocas. 
Relação de pressões: P inspirada maior que a arterial que é maior que a expirada. 
Pulmão de vertebrados​ -> pulmão de peixes dipnóicos. 2 sacos aéreos, sacos ramificados 
com compartimentos proporcional ao número de ramificações que a traqueia sofreu a partir 
da via aérea superior. Convecção -> peixes gastam energia com o movimento operculares. 
Na ventilação pulmonar em anfíbios- pressão positiva - o ar é empurrado para dentro dos 
pulmões. Poucos feixes pulmonares, a glote é fechada: a cavidade bucal é aberta e o ar é 
inalado pelas narinas. Glote aberta: os pulmões são comprimidos e o ar é exalado pelas 
narinas. Narinas fechadas: a cavidade bucal é comprimida e bombeia ar fresco para o 
interior dos pulmões, insuflando-os. 
Pulmões alveolar de mamíferos​ - pressão negativa (sub-atm) - dicotomia, ramificações 
arborizadas. Números de alvéolo em sua porção terminal - estrutura de fundo cego - bolsas 
que se expandem a partir da superfície e geram a estrutura alveolar. Não participa das 
trocas gasosas- espaço morto anatômico. Bronquíolo terminal acinar - origina a estrutura 
alveolar. 
As câmaras são preenchidas com ar, através da membrana com espessura fina que ocorre 
a troca gasosa, o pulmão atinge a especialização de trocas gasosa - amplificação da área 
de superfície e redução da espessura da barreira e, de acorda com a equação de Fick, tem 
uma eficácia muito elevada nestas estruturas. 
A ventilação tem um padrão de tensão negativa. Depende do trabalho muscular que 
aumenta o volume interno do pulmão fazendo com que a pressão interna caia e o ar é 
aspirado e ingressa na estrutura da inspiração. Os pulmões são comprimidos e a pressão é 
maior que na pressão externa. Por meio desta diferença de pressão interna da estrutura 
consegue ventilar o órgão. A ventilação é bidirecional. O ar entra e sai do sistema pelas 
mesmas vias aéreas, há contato do ar rico em O2 e o ar pobre em O2. A pressão vai 
decaindo conforme vai chegando a região alveolar, com perda de gradiente. 
Vale a pena respiração boca a boca? 
É uma estimulação mecânica, mas do ponto de vista do O2 não faz sentido porque a gente 
expira maior a pressão de O2 próxima à P02 externo e enriquecido com Co2. Redução do 
gradiente de difusão ideal: máximo externo e mínimo de venoso. 
Sistema entra em equilíbrio, valor intermediário, cessa a difusão -> a pressão máxima não é 
atingida. 
Relação de pressões: 
 
A pressão maior é a do ar inspirado (em espaços aberto), ar expirado maior que a alveolar 
e todas maiores que a arterial. 
Aves​: Corrente cruzada. Parabrônquios - várias estruturas cilíndricas. Sacos aéreos que 
funcionam para ventilação, mas não como difusão de O2. Ocorre dois ciclos - 1: inspiração: 
sacos ant e post inflam, queda de pressão interna nos sacos aéreos, o ar entra e se aloja no 
sacos posteriores. Expiração: compressão do sacos aéreos, o ar chega na estrutura 
pulmonar. Quando o animal expandir os sacos posteriores, um novo volume vai ser inalado 
e ocupar os sacos aéreos. O ar que estava nos sacos aéreos posteriores vai ser exalado 
quando novamente a ave contrair os sacos aéreos posteriores e anteriores. A massa de ar 
percorre de maneira unidirecional, ocorre eventualmente o contato em uma região diminuta 
quando o ar vai ser expirado. Os sacos aéreos funcionam como fóleos e abrigam o ar 
enquanto ele caminha ao longo da estrutura. São capazes de desempenho metabólico 
muito alto devido à características que o sistema respiratório possui. 
 
A espessura da barreira mesmo de um mesmo grupo tende a ser igual em mamíferos e em 
aves (muito menor que em mamíferos). 
Morcegos com pulmão com área de superfície muito mais próxima da espessura de aves 
que de mamíferos.