Fisiologia Respiratória

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FISIOLOGIA RESPIRATÓRIA
Prof. Dra. Déborah Praciano de Castro
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ- UECE
FACULDADE DE FILOSOFIA DOM AURELIANO MATOS- FAFIDAM
CURSO: CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
DISCIPLINA: BIOFÍSICA
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Para começo de conversa...
Animais precisam de oxigênio para a manutenção dos processos metabólicos que lhes garantem a vida. 
Gás carbônico precisa ser eliminado a fim de manter o equilíbrio interno. 
Como isso ocorre?
Esse gás é retirado da atmosfera ou de líquidos nos quais está dissolvido. Das reações bioquímicas que se passam nos diversos compartimentos dos animais, resulta uma constante produção de gás carbônico, cuja eliminação é necessária para o equilíbrio do meio interno. 
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Para começo de conversa...
Eliminação do Gás Carbônico e absorção de Oxigênio. 
Tubos respiratórios 
Insetos utilizam traquéias e tubos respiratórios. 
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Para começo de conversa...
Eliminação do Gás Carbônico e absorção de Oxigênio. 
Brânquias
Peixes= Brânquias
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Para começo de conversa...
Eliminação do Gás Carbônico e absorção de Oxigênio. 
Pulmões
Tetrapoda desenvolveram pulmões a fim de promover o comércio entre os gases internos e externos. Os gases, trocados ao nível pulmomar, são transportados pelo sangue e, nas células, o oxigênio é usado para a produção da água endógena, um processo que neutraliza hidrogênio protônico e que se chama respiração celular. Por isso, a troca de gases ao nível pulmonar é também chamada de respiração externa. 
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A Atmosfera Terrestre
A atmosfera da terra é uma camada de gases que envolve o planeta e que a ele se mantém presa em virtude da gravidade. Desses gases, aproximadamente 21% é oxigênio, 0.03% CO2 e 79% é uma mistura de gases (argônio, xenônio, criptônio), cujo principal constituinte é o nitrogênio (71%). 
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A Atmosfera Terrestre
Devido à compressibilidade, a atmosfera terrestre não é homogênea, mas se apresenta mais densa nas regiões próximas à superfície do planeta. 
Pressão atmosférica varia com a altitude. 
Pressão atmosférica varia com a altitude, reduzindo-se à medida que ela aumenta. 
A pressão parcial do oxigênio na atmosfera também diminui com a altitude. A manifestação da hipóxia tissular ocorre primeiro nos tecidos que, em virtude do seu metabolismo, consomem grande quantidade de oxigênio. Assim, indivíduos submetidos a situações de baixa pressão parcial de oxigênio podem apresentar sintomas visuais, miocárdicos e neurológicos. 
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A Atmosfera Terrestre
Sintomas visuais são produzidos por hipoxia da retina e dos centros nervosos a ela associados. 
Cardiológicos: Angina do peito em pacientes com coronariopatia. 
Distúrbios do comportamento vão desde euforia até ira. A respiração é ofegante, levando a alcalose respiratória, e o indivíduo apresenta náuseas e dor de cabeça. Em situações extremas, pode ocorrer edema pulmonar e cerebral, bem como perda de consciência. 
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Sintomas da Hipoxia
Visuais: Diploplia e redução da visão em ambientes escuros.
Cardiológicos: Aumento da frequência cardíaca, angina do peito. 
Neurológicos: Confusão mental, incoordenação motora, distúrbios do comportamento.
Sistema Respiratório
Metabolismo aeróbio das células 
Suprimento contínuo de Oxigênio e nutrientes 
Remoção do dióxido de Carbono
Órgãos respiratórios especializados associados a um sistema circulatório. 
Sistema Respiratório
A respiração no homem é feita graças a um complexo aparelho formado pelas vias aéreas, pulmões e sistemas de movimentação da caixa torácica. 
As vias aéreas superiores (boca, cavidades nasais e faringe) estão conectadas à traquéia por meio da laringe. Nessa estrutura encontram-se a epiglote, a glote e as cordas vocais. Sua estabilidade se deve a uma parede oesteocartilaginosa relativamente elástica. 
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Sistema Respiratório
Pode ser dividido em duas partes:
 Trato respiratório superior: boca, cavidade nasal, laringe e faringe;
 Trato respiratório inferior: traqueia, brônquios e ramificações, pulmões.
Sistema Respiratório
Trato respiratório superior: boca, cavidade nasal, laringe e faringe;
Sistema Respiratório
Caminho do ar nas vias superiores:
Ar entra no trato respiratório pela boca e nariz;
Faringe passagem comum para o alimento, líquido e ar;
 Laringe pregas vocais.
Sistema Respiratório
Trato respiratório superior
Serve de passagem para o ar;
Atua no condicionamento do ar:
Aquece o ar até a temperatura do corpo (37ºC);
Adiciona vapor de água até o ar atingir a umidade de 100 %;
 Filtra material estranho.
Olfação.
Sistema Respiratório
Trato respiratório superior
Superfície revestida por epitélio e células secretoras; 
Primeira linha de defesa contra infecções. 
Sistema Respiratório
 Trato respiratório inferior: traqueia, brônquios e ramificações, pulmões.
A traqueia é um tubo móvel e longo (10 cm de comprimento e 2 cm de diâmetro), cuja parede contém anéis músculo cartilaginosos, membrana mucosa, tecido fibroso e glândulas. Os anéis são, no entanto, imperfeitos, pois a sua cartilagem lembra a lua crescente. Eles ocupam 2/3 da parede anterior do tubo traqueal. Posteriormente são completados por tecido fibroso e fibras musculares lisas. Estas estão dispostas tanto na direção longitudinal à traqueia e aos brônquios, quanto circundando essas estruturas. Assim, podem ser realizados movimentos de encurtamento e alongamento no comprimento e no diâmetro dos tubos respiratórios. 
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Sistema Respiratório
A traqueia se assemelha a um cilindro, mas sua parede posterior é achatada. No nível da 5ª vértebra torácica, ela se bifurca nos brônquios fonte.
O brônquio fonte direito é largo, curto e horizontalizado. O esquerdo é estreito, longo e verticalizado. 
Logo ao penetrar no pulmão, o brônquio fonte direito se divide para criar o ramo que se dirige ao lobo superior. Esse brônquio secundário possui grosso calibre e também logo se ramifica em brônquios terciários, que são relativamente curtos e grossos. Essa característica anatômica traz repercussões acústicas. Do brônquio fonte esquerdo nascem os brônquios que se dirigem aos lobos superior e inferior do pulmão esquerdo. 
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Sistema Respiratório
Alvéolos
Maior parte do tecido pulmonar;
Troca gasosa entre o pulmão e o sangue;
Dois tipos de células epiteliais.
Sistema Respiratório
Célula alveolar tipo I:
Ocupa cerca de 95% da superfície alveolar;
 Muito finas rápida difusão e transporte de gases.
Sistema Respiratório
Célula alveolar tipo II:
 Menor e mais espessa Uma única camada de epitélio; 
 Sintetiza e secreta o surfactante Ajuda os pulmões quando eles se expandem durante a respiração.
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Sistema Respiratório
Pulmões:
 Tecido leve e esponjoso;
Preenchem quase toda a cavidade torácica;
Bases repousam no diafragma;
 Conectados à traqueia por meio dos brônquios. 
Os pulmões estão envolvidos pela pleura visceral e ocupam cerca de 4/5 do volume da cavidade torácica. No adulto, após uma expiração normal, o volume de ar contido em cada pulmão é de 2.500 a 3.000 mL. Os pulmões direito e esquerdo não têm o mesmo tamanho, pois parte do volume do hemitórax esquerdo está ocupado pelo coração. Assim, 55% da função respiratóriase 
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Funções básicas do Sistema Respiratório
1- Troca de gases entre a atmosfera e o sangue;
2- Regulação homeostática do pH do corpo;
3- Proteção contra patógenos e substâncias irritantes inalados;
4- Vocalização.;
5- Fonte significativa de perda de água e calor pelo corpo. 
Sistema Respiratório
O que é respiração?
Respiração celular
Reação intracelular do Oxigênio com moléculas orgânicas para produzir CO2 + água e energia na forma de ATP
Respiração externa
4 processos integrados
Sistema Respiratório
O que é respiração?
Respiração externa
4 processos integradosI- Troca de gases (ventilação)
II- Trocas gasosas pulmão- sangue
III- Transporte de gases no sangue
IV- Troca de gases sangue- células
Sistema Respiratório
Sistema Respiratório
Caminho do ar nas vias inferiores:
 Ar flui da laringe para a traqueia;
Traqueia tubo semiflexível com 15 a 20 anéis de cartilagem; 
 Traqueia se ramifica nos brônquios primários;
Bronquíolos.
Sistema Respiratório
Filtração do ar
Traqueia e brônquios;
Revestidos por epitélio ciliado;
Secreção de muco e solução salina diluída
Sistema Respiratório
Pulmões revestidos pela membrana pleural;
 Camadas opostas da membrana pleural são mantidas unidas pelo líquido pleural;
25 a 30 ml em um homem de 70 kg.
Sistema Respiratório
Líquido pleural:
Cria uma superfície úmida e escorregadia para que as membranas deslizem uma sobre a outra;
 Mantém os pulmões aderidos à parede torácica; 
 
Sistema Respiratório
 Trato respiratório inferior: traqueia, brônquios e ramificações, pulmões.
Porção torácica Ossos e músculos do tórax auxiliam na ventilação. 
Sistema Respiratório
Caixa torácica : Ossos do tórax + músculos
Tórax é um recipiente fechado preenchido com três sacos membranosos: 
Saco pericárdico (coração)
Sacos pleurais (pulmões). 
Sistema Respiratório
Tórax é um recipiente fechado preenchido com três sacos membranosos: 
Saco pericárdico (coração)
Sacos pleurais (pulmões). 
Leis dos gases
A atmosfera que circunda a terra é uma mistura de gases e vapor de água;
 Pressão atmosférica total: 760 mmHg;
 Fisiologia respiratória: interessada na pressão individual do Oxigênio (O) e Dióxido de Carbono (CO2) Pressão parcial.
 Lei de Dalton
Leis dos gases
Leis dos gases
A pressão exercida por um gás individual é determinada somente pela sua abundância relativa na mistura Não depende do tamanho ou massa molecular do gás.
Leis dos gases
O fluxo de ar ocorre sempre que ocorre um gradiente de pressão;
 Ventilação fluxo global de ar a favor dos gradientes de pressão explica as trocas gasosas entre o meio externo e os pulmões;
Movimento do tórax durante a respiração cria, nos pulmões, condições de pressão alta e baixa alternadas.
Leis dos gases
Movimento do tórax durante a respiração cria, nos pulmões, condições de pressão alta e baixa alternadas.
MECÂNICA DA VENTILAÇÃO PULMONAR:
Pressões que causam esse movimento
Pressão pleural
Pressão alveolar
Ventilação Pulmonar
O ar entra nos alvéolos quando ocorre variação destas duas pressões
 P. Pleural  Pressão do líquido no espaço entre a pleura pulmonar e a parede torácica.
 P. Alveolar  Pressão do ar no interior dos alvéolos.
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Leis dos gases
 
Leis dos gases
No sistema respiratório, mudanças no volume da cavidade torácica durante a ventilação causam gradientes de pressão que geram fluxo de ar. 
 Volume do tórax aumenta pressão alveolar diminui Entrada de ar;
 Volume do tórax diminui pressão alveolar aumenta saída de ar. 
Ventilação
Primeira troca respiratória;
 Ciclo respiratório: Expiração + Inspiração;
 Quatro volumes pulmonares
 Volume corrente
Volume de reserva inspiratório;
 Volume de reserva expiratório;
Volume residual.
Variam com a Idade, sexo, altura e peso.
Capacidade vital
Ventilação
 Quatro volumes pulmonares
 Volume corrente
Volume de reserva inspiratório;
 Volume de reserva expiratório;
Volume residual.
Volume de ar que se move durante uma única inspiração ou expiração cerca de 500 mL.
Ventilação
 Quatro volumes pulmonares
 Volume corrente
Volume de reserva inspiratório;
 Volume de reserva expiratório;
Volume residual.
Volume adicional que você inspirou além do volume corrente  cerca de 3000 mL.
Ventilação
 Quatro volumes pulmonares
 Volume corrente
Volume de reserva inspiratório;
 Volume de reserva expiratório;
Volume residual.
Quantidade de ar expirado vigorosamente após o final de uma expiração espontânea cerca de 1.100 mL. 
Ventilação
 Quatro volumes pulmonares
 Volume corrente
Volume de reserva inspiratório;
 Volume de reserva expiratório;
Volume residual.
Volume de ar presente no sistema respiratório após a expiração máxima cerca de 1.200 mL; 
Maior parte do volume residual existe porque os pulmões são mantidos estirados aderidos pelo líquido pleural às costelas.
Ventilação
Ventilação
A respiração é um processo ativo que requer contração muscular; 
 O ar flui para dentro dos pulmões devido a um gradiente de pressão criado por uma bomba Músculos da caixa torácica + diafragma;
Ventilação
Inspiração pressão alveolar diminui
A inspiração é um trabalho ativo, por envolver trabalho muscular e consequentemente gasto energético;
 Lei de Boyle aumento no volume gera redução de pressão;
 Volume torácico aumenta quando músculos torácicos e diafragma se contraem. 
Ventilação
Inspiração pressão alveolar diminui
 Músculos intercostais externos e escalenos contraem e puxam as costelas para cima e para fora; 
Ampliação da caixa torácica
 Menor pressão entrada de ar nos pulmões. 
Ventilação
Expiração:
 Impulsos dos neurônios somáticos para os músculos inspiratórios cessam músculos relaxam;
 Diafragma e as costelas voltam às suas posições originais; 
Expiração (não forçada) é passiva, sem gasto energético, pois é decorrente da retração das fibras elásticas pulmonares.
Ventilação
Expiração:
Expiração ativa ocorre em eventos de respiração forçada exercícios;
 Expiração ativa usa os músculos intercostais internos e os músculos abdominais
Ventilação
Ventilação (Lei de Laplace)
 O líquido que reveste os alvéolos gera tensão superficial;
 Se a tensão superficial do líquido fosse a mesma nos alvéolos pequenos e grandes, alvéolos menores teriam uma pressão maior;
Maior trabalho para expandir os alvéolos menores;
Pulmões secretam um surfactante. 
Ventilação (Lei de Laplace)
Pulmões secretam um surfactante.
Surfactante rompe a força coesiva entre as moléculas de água por substituírem a água na superfície;
Diminuição da tensão superficial;
Surfactante mais concentrado nos alvéolos menores;
Trabalho necessário para expandir os alvéolos é menor a cada ciclo respiratório. 
Aplicação prática
Aplicação prática
Mal da Montanha;
 Menor pressão atmosférica;
Ar mais rarefeito;
 Corpo não consegue absorver o oxigênio e chega uma menor quantidade aos alvéolos; 
 Ciclos respiratórios mais frequentes;
Hipoxia (muito pouco oxigênio)
Dificuldade para realização de exercícios;
 Aclimatação