A Respiração

As trocas gasosas ente os organismos e o meio

 

Respiração é o conjunto de processos cuja finalidade é a liberação da energia contida em moléculas de compostos orgânicos existentes no interior das células (carboidratos, ácidos graxos, aminoácidos).

Tais moléculas constituem os metabólitos, e sua oxidação produz catabólitos (resíduos) e libera energia.

Essa energia é aproveitada na execução das reações químicas posteriores que completam o metabolismo celular.

Além disso, é utilizada para manter a temperatura corporal dos animais endotérmicos.

O principal metabólito utilizado pelas células é a glicose. Por isso, é comum representar-se a respiração pela equação:

 

C₆H₁₂O₆ + 6O₂     --->      6CO₂ + 6H₂O + Energia

 

Essa equação se refere à respiração no nível celular.

 

No nível do organismo podemos dizer que a respiração é o fenômeno de trocas gasosas entre o organismo e o ambiente, isto é, aquisição de oxigênio (O₂) e liberação de gás carbônico (CO₂).

 

Os seres que utilizam o oxigênio para a respiração são aeróbios e os que não utilizam o oxigênio são anaeróbios (bactérias, fungos).

 

Os vegetais absorvem o O₂ e eliminam o CO₂ através da superfície corporal, pois, mesmo em uma planta de grande porte, a superfície de contato com o ambiente é extensa. Isto porque seu corpo é ramificado e suas folhas (onde ocorrem a maior parte das trocas gasosas) têm grande área relativa.

Nos vegetais terrestres, a epiderme apresenta uma camada protetora e impermeável de cutina que evita a perda excessiva de água pela transpiração, mas também dificulta as trocas gasosas. Nesse caso, existem aberturas na epiderme das folhas e caules, os estômatos (partes verdes) e as lenticelas (partes velhas), por onde o oxigênio e o gás carbônico entram e saem. 

 

 

Os Mecanismos das Trocas Gasosas nos animais

 

 

1- Pele: respiração cutânea.

2- Brânquias: são apêndices respiratórios bem vascularizados, constituídos de filamentos delgados cobertos por uma delicada epiderme de superfície ampla, apropriados para o meio aquático.

3- Traquéias e filotraquéias: são tubos finos que se ramificam a partir da superfície do corpo até o interior dos tecidos, permitindo a difusão de O2 do ar para os tecidos e do CO₂ dos tecidos para as traquéias. A difusão dos gases é auxiliada por movimentos do tórax e do abdome, que promovem a distensão das traquéias de calibre maior, facilitando o bombeamento do ar. A abertura das traquéias na superfície do corpo denomina-se estigma ou espiráculo.  Na porção anterior ventral do abdome dos aracnídeos há um par de estigmas que se comunicam com cavidades cujas paredes apresentam lâminas foliares ricamente vascularizadas, por onde acontecem as trocas gasosas. São as filotraquéias.

4- Pulmões: são órgãos respiratórios típicos de vertebrados terrestres, constituídos por uma ou mais câmaras revestidas internamente por um epitélio úmido, ricamente vascularizado, com superfície ampla, que permite a absorção do O2 diretamente do ar atmosférico. Nos mamíferos, os pulmões são alveolares, isto é, os bronquíolos se subdividem, terminando em numerosos e minúsculos ‘saquinhos’ (os alvéolos pulmonares), que são ricamente vascularizados.

 

 

A Respiração nos Mamíferos

 

Para o mecanismo de captura de O₂ e eliminação do CO₂, os mamíferos dispõem de um sistema constituído de vias aéreas e de dois pulmões, que são revestidos pela pleura.

 

As vias aéreas compreendem as narinas, fossas nasais, faringe, laringe, traquéia e os brônquios. No interior dos pulmões, os brônquios estão subdivididos em tubos de calibre mais fino (os bronquíolos) que terminam nos alvéolos pulmonares. Nas paredes externas dos alvéolos existem numerosos capilares onde se processam as trocas gasosas.

Anexo ao sistema respiratório dos mamíferos, existe o músculo diafragma e os músculos intercostais.

O diafragma é exclusivo dos mamíferos, tem a forma de cúpula e separa a cavidade torácica da abdominal.

 

Nesses animais a respiração compreende dois tipos de fenômenos: mecânicos e químicos.

 

Os fenômenos mecânicos compreendem a inspiração e a expiração.

 

A inspiração consiste na entrada de ar nos pulmões.

Com a contração do diafragma e dos músculos intercostais, que elevam as costelas, o volume da caixa torácica fica aumentado. Com o aumento do volume da caixa torácica e dos pulmões, a pressão intrapulmonar diminui. Como o ar atmosférico encontra-se a uma pressão maior, penetra pelas vias aéreas no interior dos pulmões até que as pressões se igualem.

Na expiração os músculos se relaxam. Diminui o volume dos pulmões. A pressão no interior dos pulmões torna-se maior do que a do ar atmosférico. Com isso o ar é eliminado dos pulmões. Dentro dos alvéolos pulmonares realiza-se uma troca gasosa.

 

Como no ar inspirado a pressão parcial do O₂ é maior do que a sua pressão no sangue, o O₂ difunde-se para o interior dos capilares dos alvéolos. E o inverso acontece com o CO₂. O ar expirado contém cerca de 100 vezes mais CO₂ do que o ar inspirado.

 

O fenômeno químico da respiração se chama hematose e acontece nos alvéolos pulmonares.

O oxigênio é muito pouco solúvel em água, logo é também pouco solúvel no plasma sangüíneo. Por isso muitos animais possuem proteínas combinadas a um metal que facilitam a absorção e o transporte dos gases. São os pigmentos respiratórios dos quais vamos estudar apenas a hemoglobina.

A hemoglobina é formada por uma molécula protéica combinada a um grupo molecular não-protéico contendo ferro. Tem cor vermelha e é encontrada nas hemácias dos vertebrados e no plasma de alguns anelídeos, moluscos e artrópodes. Uma única molécula de hemoglobina pode ligar-se a quatro moléculas de oxigênio, formando um composto instável denominado oxiemoglobina.

 

Hb + O₂     --->      HbO₂

           

 

O transporte do O₂

 

A combinação dos pigmentos respiratórios com o O₂, ou a separação dessas substâncias, depende da pressão parcial desse gás.

Nos alvéolos pulmonares dos mamíferos a pressão parcial do O₂ é alta, enquanto nos tecidos é baixa. Quando o ar penetra nos alvéolos pulmonares o O₂ é absorvido pelas hemácias e combina-se com a hemoglobina, formando oxiemoglobina (HbO₂). Dessa forma, o sangue venoso transforma-se em sangue arterial. Essa transformação é chamada de hematose.

A hemoglobina tem afinidade por outras substâncias, especialmente o monóxido de carbono (CO). Nesse caso, forma-se um composto estável (a carboxiemoglobina - HbCO) que impeede a combinação do oxigênio com a hemoglobina e o seu transporte pelo sangue, podendo provocar a morte por falta de oxigenação.

Quando o sangue chega aos tecidos, a hemoglobina, totalmente saturada de oxigênio, libera esse elemento que será utilizado na ‘combustão’ dos alimentos pelas células para a liberação de energia.

 

Nos pulmões: Hb + O₂     --->      HbO₂

Nos tecidos: HbO₂     --->      Hb + O₂

O₂ + alimentos     --->      CO₂ + H₂O + energia

 

Se a tensão de O₂ no sangue descer a menos de 40 mm/Hg, o fornecimento de oxigênio às células reduzir-se-á a zero, causando-lhe a morte.

 

A queda no abastecimento de oxigênio pode ser causada por:

• Insuficiência de sangue para a captação do O₂, como nas hemorragias;

• Incapacidade de utilização do O₂ pela alteração ou bloqueio de enzimas da cadeia respiratória. (O cianeto bloqueia uma das enzimas respiratórias);

• Redução da ventilação alveolar (a bronquite causa um excesso de muco que impede a passagem do ar) ou perda da elasticidade dos alvéolos pulmonares ou a sua ruptura (enfisema pulmonar);

• Redução da tensão de O₂ em grandes altitudes (produz fadiga, tonturas e falta de ar). Nesse caso, o organismo aumenta a produção de hemácias, fornecendo uma taxa maior de hemoglobina e compensando o baixo teor de O₂.

 

 

O transporte de CO₂

 

O transporte desse gás é complexo.

Uma pequena parte é dissolvida no plasma. Outra pequena parte se prende à hemoglobina, formando a carboemoglobina. A maior parte, porém, é carregada na forma de íons bicarbonato dissolvidos no plasma.

 

A respiração é controlada pelo bulbo raquidiano que controla os movimentos dos músculos intercostais e do diafragma, e que reage aos altos teores de CO₂, baixos teores de O₂ ou ao aumento da acidez do sangue, mantendo a homeostase (equilíbrio interno).

 

 

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