3.3. Sistema respiratório

Uma das formas de metabolismo celular é a respiração celular, que consiste na oxidação da molécula da glicose, formando dióxido de carbono e água.

Em alguns animais, as trocas gasosas ocorrem na superfície da pele; em outros, localiza-se em regiões especificas do corpo, formando órgãos especializados nas trocas gasosas.

3.3.1. Evolução dos sistemas respiratórios

Os protozoários, esponjas, celenterados e platelmintes realizam trocas gasosas por difusão.

Figura 18: Trocas gasosas por difusão.

Respiração cutânea

A respiração cutânea pode ocorrer em animais aquáticos como as esponjas, os celenterados e os platelmintes aquáticos, assim como em animais terrestres, como minhocas e anfíbios (rá).

O ambiente húmido é importante para a respiração cutânea, pois a superfície da pele deve estar sempre húmida para permitir a difusão gasosa.

Respiração branquial

Os peixes e a maioria dos animais aquáticos apresentam brânquias como órgãos respiratórios.

As brânquias são estruturas lamelares muito delgadas e vascularizadas, agrupadas por estruturas ósseas, os arcos branquiais. Em cada arco branquial existem filamentos branquiais e cada filamento possui uma série de lamelas branquiais onde ocorrem as trocas gasosas. A água, ao passar entre os filamentos branquiais, troca gases (deixa O₂ e recebe CO₂) com o sangue que circula pelos capilares.

Os peixes apresentam brânquias internas que se alojam em cavidades branquiais protegidas por estruturas denominadas opérculos, que facilitam a ventilação.

Figura 19: Brânquias.

Respiração traqueal

A maioria dos artrópodes apresenta traqueias para realizar trocas gasosas.

As traqueias comunicam com o exterior através de espiráculos e têm reforços quitinosos anelares que as mantém sempre abertas. Algumas possuem válvulas.

Respiração pulmonar

A maioria dos animais terrestres e todos os vertebrados apresentam pulmões como órgão que permite trocas gasosas.

Os pulmões localizam-se na caixa torácica e são limitados lateralmente pelas costelas e músculos intercostais. Na região inferior, são limitados pelo diafragma. A envolver os pulmões existem duas membranas pleurais e entre elas circula um líquido lubrificante que permite que os pulmões se movimentem sem atrito.

As aves e os répteis não apresentam diafragma, por isso, apenas o movimento das costelas provoca o aumento e a diminuição do volume dos pulmões.

Os anfíbios, como a rã, não apresentam costelas nem diafragma, por isso tem um mecanismo especial para encher os pulmões.

Figura 20: Pulmões de vertebrados e pulmões humanos.

Ventilação pulmonar

O mecanismo de entrada e saída do ar nos pulmões denomina-se ventilação e depende apenas das alterações do volume da caixa torácica e dos pulmões. O aumento deve-se contracção dos músculos intercostais e do diafragma (inspiração); a diminuição deve-se distensão dos mesmos músculos e do diafragma (expiração).

Figura 21: Movimentos respiratórios.

Durante a inspiração, verifica-se o aumento do volume da caixa torácica devido à contracção dos músculos intercostais, que elevam as costelas e o esterno para fora e para cima. O aumento do volume da caixa torácica provoca a diminuição da pressão de ar dentro dos pulmões. O ar entra nos pulmões.

Durante a expiração, verifica-se a diminuição de volume da caixa torácica devido ao relaxamento dos músculos intercostais. Estes movimentam as costelas e o esterno para baixo e para dentro. O diafragma sobe. A diminuição do volume da caixa torácica aumenta a pressão do ar nos pulmões, fazendo o ar sair.

Estrutura e função dos alvéolos pulmonares

Figura 22: Hematose nos alvéolos.

O sangue venenoso que entra nas capilares alveolares tem uma elevada pressão de CO₂ libertado pelos tecidos e uma baixa pressão de O₂ cedido pelos tecidos. Quando ocorre a difusão, o O₂ difunde-se pelo sangue e o CO₂ é eliminado.

	O2	CO2
Ar inspirado	21%	0,03%
Ar expirado	14%	5%

 

O transporte do oxigénio e do dióxido de carbono é feito, em parte, pelos pigmentos respiratórios.

Estes são moléculas orgânicas constituídas por proteínas e iões metálicos. Nos animais, os pigmentos respiratórios são os seguintes: hemoglobina, vermelha, localizada nos glóbulos

vermelhos e plasma, e com o ferro como elemento metálico; a hemocianina, azul, localizada no plasma e com o cobre como elemento metálico; a hemocritina, de cor vermelha, localizada em corpúsculos especiais e com o ferro como elemento metálico; e a clorocruorina, de cor verde, localizada no plasma, e com o ferro como elemento metálico.

A hemoglobina é o pigmento transportador mais eficiente porque cada molécula pode combinar-se simultaneamente com quatro moléculas de oxigénio e separar-se delas facilmente.

Transporte de O₂

Nas superfícies respiratórias, a pressão do oxigénio é menor no sangue do que no ar. Sendo assim, o O₂ entra no sangue; a maior parte nas hemácias e uma pequena parte dissolve-se no plasma.

Nas hemácias, o O₂ combina-se com a hemoglobina, formando-se a oxiemoglobina. A equação seguinte descreve a reacção:

• Nos pulmões:

          Hb   +    4O₂    →   Hb(O₂)₄

(Hemoglobina)                 (Oxiemoglobina)

• Nos tecidos, a pressão do oxigénio é nula, pois o oxigénio é consumido pelas células. A reacção é reversível:

          Hb(O₂)₄   →   Hb    +    4O₂    

Transporte de CO₂

O dióxido de carbono pode ser transportado combinado com hemoglobina, formando a carboemoglobina, HbCOz, com apenas 27% de CO₂.

O CO₂ é transportado principalmente sob a forma de iões bicarbonato (HCO₃^-) no plasma (64%). Os restantes 9% de CO₂ são transportados dissolvidos no plasma.

Nos tecidos, a tensão em CO₂ é alta; o O₂ é consumido e é produzido o CO₂. Uma parte do CO₂ sai dos capilares e difunde-se no plasma e no conteúdo dos glóbulos vermelhos.

Apenas uma pequena parte se dissolve no plasma; outra parte combina-se com a hemoglobina, formando a carboemoglobina. Grande parte reage com a água, originando ácido carbónico (H₂CO₃). Este, sendo instável, origina o ião bicarbonato (HCO₃^-), tal como se representa nas equações seguintes:

CO₂  +  H₂O  →    H₂CO₃  →     HCO₃^-  +  H⁺

                                               (ácido carbónico)   (ião carbonato)

CO₂    +    Hb   →     HbCO₂

         (hemoglobina)    (carboemoglobina)

Nos pulmões, a tensão em CO₂ é baixa; as reacções ocorrem de modo inverso.

H⁺   +  HCO₃^-  →   H₂CO₃  →  H₂O  +  CO₂  

Nos tecidos, o ião H⁺ fixa-se a algumas moléculas de hemoglobina, reduzindo-as a HHb. Este processo evita que o valor do pH do sangue baixe demasiado.

Nos pulmões, os iões H⁺ libertam-se da hemoglobina e reagem com os iões bicarbonato, o que provoca a libertação de dióxido de carbono:

H⁺   +  HCO₃^-  →  H₂O  +  CO₂  

Algumas doenças do sistema respiratório

Tuberculose – é uma doença causada por uma bactéria denominada bacilo de Koch, Transmite-se através de espirros, tosse sem protecção ou partilha de loiça.

Bronquite – é a inflamação dos brônquios, os canais através dos quais o ar chega aos alvéolos. Existem dois tipos, a bronquite aguda, que é causada por vírus ou bactérias e que dura diversos dias ou semanas, e a bronquite crénica, que dura anos. Esta geralmente faz parte de uma síndrome chamado doença pulmonar obstrutiva crónica.

Cancro do pulmão – a expansão e transformação maligna do tecido pulmonar. E dos tipos mais letais de cancro. E causado sobretudo pelo tabaco e afecta mais homens do que mulheres, embora o número de cancro de pulmão em mulheres esteja a aumentar.

Asma – é uma doença inflamatória das vias respiratórias que resulta na redução ou até mesmo na obstrução no fluxo de ar. Está relacionada com factores genéticos e ambientais que se manifestam através de crises de falta de ar.

Pneumonia – é provocada pela penetração de um agente infeccioso ou irritante (bactérias, vírus, fungos e por reações alérgicas) no espaço alveolar, onde ocorre a troca gasosa. Esse local deve estar sempre muito limpo, livre de substâncias que possam impedir o contacto do ar com o sangue.

Para manter a saúde do sistema respiratório, é da máxima importância evitar o tabaco, evitar o fumo e lugares fechados e praticar exercício físico.

 

Bibliografia

MANJATE, Maria Amália; ROMBE, Maria Clara. Biologia 12ª Classe – Pré-universitário. 1ª Edição. Longman Moçambique, Maputo, 2010.