Respiração e trocas gasosas

Prévia do material em texto

Respiração 
 A respiração externa pode ser dividida em 
quatro processos integrados; 
1. Troca de ar entre atmosfera e pulmões 
(respiração). Os mecanismos pelos quais a 
respiração ocorre compõem a mecânica da 
respiração; 
2. A troca de O2 e de CO2 entre pulmões e 
sangue; 
3. Transporte de O2 e CO2 pelo sangue; 
4. Troca de gases entre sangue e células; 
 Necessita da cooperação entre o sistema 
respiratório e o circulatório; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lei dos gases 
 O fluxo de ar é semelhante ao fluxo sanguíneo; 
 Os gases se movem de áreas de maior pressão 
para áreas de menor pressão; 
 O movimento do tórax durante a respiração, 
cria nos pulmões, condições de pressões altas e 
baixas alternadas; 
 O ar é uma mistura de gases; 
 A pressão de um único gás em uma mistura de 
gases é a sua pressão parcial; 
 O oxigênio se move de áreas de pressão parcial 
mais elevada para áreas de pressão menos 
elevadas; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 A pressão exercida por um gás em um recipiente 
fechado é criada pelas colisões das moléculas com 
as paredes do recipiente e umas com as outras; 
 Se o tamanho do recipiente reduz, a pressão 
aumenta e vice-versa; 
 A lei de Boyle diz que se o volume de gás diminui, 
a pressão aumenta e se o volume aumenta, a pressão 
diminui; 
 As mudanças de volume na cavidade torácica, 
causam alterações de pressão que geram o fluxo de 
ar; 
Ventilação (respiração) 
 Troca da massa de ar entre a atmosfera e os 
alvéolos; 
 Um único ciclo respiratório consiste em uma 
inspiração seguida de uma expiração; 
 O primeiro passo na expansão dos pulmões 
durante a inspiração normal é a contração do 
diafragma com a resistência dos intercostais 
externos; 
 O diafragma desce aproximadamente 1 cm, 
com diferença de pressão de 1 a 3 mmHg e 
inspiração de apx. 500 ml de ar; 
 Na respiração forçada o diafragma pode descer 
10 cm, gerando uma diferença de pressão de 
100 mmHg e inspiração de 2 a 3l de ar; 
 A contração do diafragma é responsável por 
aproximadamente 75% do ar que entra nos 
pulmões durante a respiração tranquila; 
 Outros músculos importantes na inspiração são 
os intercostais externos; 
 Quando eles se contraem, elevam as costelas; 
 A contração dos intercostais externos é 
responsável por aproximadamente 25% do ar 
que entra nos pulmões durante a respiração 
tranquila; 
 O conjunto de dois músculos intercostais, 
interno e externo, conectam os doze pares de 
costelas; 
 Músculos adicionais, os 
esternocleidomastóideos e os escalenos, 
estendem-se da cabeça e do pescoço até o 
esterno e as duas primeiras costelas; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Durante inspirações tranquilas, a pressão entre 
as duas camadas pleurais, a pressão intrapleural 
(intratorácica), é sempre inferior à pressão 
atmosférica; 
 Pouco antes da inspiração, ela mede 
aproximadamente 4 mmHg a menos do que a 
pressão atmosférica, ou aproximadamente 756 
mmHg a uma pressão atmosférica de 760 
mmHg; 
 No caso da expiração, a pressão nos pulmões é 
maior que a pressão atmosférica; 
 Não há contrações musculares envolvidas; 
 Ela resulta da retração elástica da parede 
torácica e dos pulmões, ambos têm uma 
tendência natural de retornar à posição inicial; 
 A expiração começa quando a musculatura 
inspiratória relaxa; 
 À medida que o diafragma relaxa, sua cúpula se 
move superiormente, graças a sua elasticidade; 
 Conforme os músculos intercostais externos 
relaxam, as costelas são deprimidas; 
 A expiração torna-se ativa apenas durante a 
respiração forçada, como ocorre ao tocar um 
instrumento de sopro ou durante o exercício; 
 Os músculos expiratórios – abdominais e 
intercostais internos – se contraem, o que 
aumenta a pressão nas regiões abdominal e 
torácica; 
 A contração dos músculos abdominais move as 
costelas inferiores para baixo e comprime as 
vísceras abdominais, forçando assim o 
diafragma superiormente; 
 A contração dos músculos intercostais internos, 
que se estendem inferior e posteriormente entre 
costelas adjacentes, puxa as costelas 
inferiormente; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trocas gasosas 
 O processo pode ser dividido em duas partes: 
troca de gases entre os compartimentos 
(difusão simples) e transporte de gases no 
sangue; 
 Quando o ar atinge os alvéolos os gases como 
O2 e CO2 difundem-se para a corrente 
sanguínea; 
 A PO2 alveolar normal ao nível do mar é de 100 
mmHg, a do sangue venoso ao entrar no 
pulmão é de cerca de 40 mmHg; 
 O oxigênio move-se a favor do seu gradiente de 
pressão parcial (concentração), dos alvéolos 
para os capilares; 
 A difusão tenta manter a homeostasia e, assim, 
a PO2 do sangue arterial que deixa os pulmões 
é a mesma que a dos alvéolos: 100 mmHg; 
 Quando o sangue arterial alcança os capilares 
teciduais, o gradiente é invertido, as células 
usam continuamente o oxigênio para a 
fosforilação oxidativa; 
 Nas células de uma pessoa em repouso, a PO2 
intracelular média é de 40 mmHg; 
 O sangue arterial que chega às células tem uma 
PO2 de 100 mmHg; 
 Devido a uma menor PO2 nas células, o 
oxigênio difunde-se a favor do gradiente de 
pressão parcial, ou seja, do plasma para as 
células; 
 Mais uma vez, a difusão ocorre até o seu 
equilíbrio, o sangue venoso tem a PO2 mesma 
que as células; 
 Por outro lado, a PCO2 é mais elevada nos 
tecidos do que no sangue capilar sistêmico, 
devido à produção elevada de CO2 durante o 
metabolismo celular; 
 A PCO2 intracelular em uma pessoa em repouso 
é de cerca de 46 mmHg, a arterial, gira em torno 
de 40 mmHg; 
 Essa diferença faz o CO2 se difundir para fora 
das células, em direção aos capilares; 
 A difusão ocorre até o equilíbrio, fazendo a 
média do sangue venoso sistêmico girar em 
torno de 46 mmHg; 
 Nos capilares pulmonares, o processo é 
inverso; 
 O sangue venoso trazendo o CO2 das células 
tem uma PCO2 de 46 mmHg; 
 A alveolar é de 40 mmHg; 
 Devido ao fato de a PCO2 no sangue venoso ser 
mais elevada que a alveolar, o CO2 move-se 
dos capilares para os alvéolos; 
 Quando o sangue sai da circulação pulmonar, 
ele tem uma PCO2 de 40 mmHg, idêntica à dos 
alvéolos; 
Gases em solução 
 A solubilidade do gás pode afetar a troca gasosa 
nos alvéolos; 
 Três fatores influenciam o movimento das 
moléculas do gás do ar para um líquido: 1- 
solubilidade do gás; 2- gradiente de pressão; 3- 
temperatura; 
 Se a pressão do gás é maior na água do que na 
fase gasosa, então as moléculas do gás deixam 
a água; 
 Se a pressão do gás é maior na fase gasosa do 
que na água, então o gás dissolve-se na água; 
 O oxigênio tem baixa solubilidade em água; 
 O CO2 tem solubilidade em água 20 vezes 
maior que o oxigênio; 
Transporte de gases no sangue 
 Os gases que entram nos capilares, se 
dissolvem no plasma; 
 Os gases dissolvidos representam apenas uma 
parcela pequena do oxigênio que será fornecido 
às células; 
 Os eritrócitos exercem o papel de garantir o 
transporte de gás entre os pulmões e a célula; 
 Nesse processo, a hemoglobina é essencial pois 
sem ela, os eritrócitos não seriam capazes de 
carregar quantidade suficiente de oxigênio; 
 O transporte de oxigênio no sangue tem dois 
componentes: o oxigênio que está dissolvido no 
plasma (PO2) e o oxigênio que está ligado à 
hemoglobina (Hb); 
 Menos de 2% do oxigênio se dissolve no 
sangue; 
 A hemoglobina transporta mais de 98% do 
oxigênio; 
 Essa ligação é reversível; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 A Hb é um tetrâmero de quatro cadeias 
proteicas globulares (globinas), cada uma 
centrada em torno de um grupamento heme 
contendo ferro; 
 O átomo de ferro central de cada grupo heme 
pode ligar-se reversivelmente a uma molécula 
de oxigênio; 
 A interação ferro-oxigênio é uma ligação fraca 
que pode ser facilmente rompida sem alterar a 
hemoglobina ou o oxigênio; 
 Com quatro grupamentos heme por molécula 
de hemoglobina,uma molécula de 
hemoglobina tem o potencial de se ligar a 
quatro moléculas de oxigênio; 
 A quantidade de oxigênio que se liga à 
hemoglobina depende de dois fatores: (1) a PO2 
no plasma que circunda os eritrócitos e (2) o 
número de locais disponíveis para a ligação à 
Hb; 
 A PO2 plasmática é o principal fator que 
determina a porcentagem de sítios de ligação da 
Hb que estarão ligados ao O2; 
 A PO2 arterial é estabelecida pela (1) 
composição do ar inspirado, (2) pela frequência 
ventilatória alveolar e (3) pela eficiência das 
trocas gasosas; 
 A quantidade de oxigênio ligado à 
hemoglobina em qualquer PO2 é expressa como 
a porcentagem de saturação de hemoglobina; 
 À medida que o sangue passa pelos pulmões 
sob condições normais, a hemoglobina capta 
quase a quantidade máxima de oxigênio que ela 
pode transportar; 
 A forma da curva de saturação da HbO2 reflete 
as propriedades da hemoglobina e a sua 
afinidade pelo oxigênio; 
 A uma PO2 alveolar e arterial normal (100 
mmHg), 98% da hemoglobina estará ligada ao 
oxigênio; 
 Enquanto a PO2 nos alvéolos permanecer acima 
de 60 mmHg, a hemoglobina estará mais de 
90% saturada e manterá próximo do normal o 
transporte do oxigênio; 
 Valores abaixo dos 60 mmHg, a curva torna-se 
mais íngreme; 
 Esse aumento na inclinação da curva significa 
que uma pequena diminuição adicional na PO2 
provocaria grande liberação de oxigênio; 
 Qualquer fator que mude a conformação da 
proteína hemoglobina pode afetar a sua 
capacidade de ligação ao oxigênio; 
 Nos seres humanos, as alterações fisiológicas 
do pH, da temperatura e da PCO2 plasmática 
alteram a afinidade da hemoglobina pelo 
oxigênio; 
 A diminuição do pH, o aumento da temperatura 
e o aumento da PCO2 diminuem a afinidade da 
hemoglobina pelo oxigênio e deslocam a curva 
de saturação da oxi-hemoglobina para a direita; 
 Quando esses fatores mudam na direção oposta, 
a afinidade da ligação aumenta, e a curva se 
desloca para a esquerda; 
 O dióxido de carbono é mais solúvel nos 
fluidos corporais do que o oxigênio, porém as 
células produzem muito mais CO2 do que a 
capacidade de solubilização plasmática desse 
gás; 
 Apenas cerca de 7% do CO2 está dissolvido no 
plasma do sangue venoso; 
 O restante, difunde-se para os eritrócitos, sendo 
que 23% desse conteúdo se liga à hemoglobina 
(HbCO2) e 70% são convertidos em 
bicarbonato (HCO3); 
 A conversão de CO2 a HCO3 serve a duas 
finalidades: (1) fornecer uma via adicional para 
o transporte de CO2 das células para os 
pulmões e (2) fazer o HCO3 estar disponível 
para atuar como um tampão para os ácidos 
metabólicos, ajudando a estabilizar o pH do 
corpo; 
 A rápida produção de HCO3 depende da 
presença da anidrase carbônica, enzima 
encontrada em altas concentrações nos 
eritrócitos; 
 O CO2 dissolvido no plasma difunde-se para os 
eritrócitos, onde podem reagir com a água na 
presença da anidrase carbônica, formando 
ácido carbônico (H2CO3); 
 O ácido carbônico dissocia-se em um íon 
hidrogênio e um íon bicarbonato; 
 A conversão do dióxido de carbono e água a H+ 
e a HCO3- continua até que o equilíbrio seja 
atingido;