RESPIRAÇÃO

Respiração

O processo respiratório

As células obtêm energia necessária à manutenção do metabolismo por meio da respiração celular. Nesse processo, moléculas orgânicas de alimento reagem com moléculas de gás oxigênio (O₂), produzindo moléculas e água e de gás carbônico (CO₂), além de energia.

Excetuando alguns vermes intestinais, que independem de oxigênio para sobreviver, a maioria dos animais precisa obter do meio o gás oxigênio e conduzi-lo às células para utilização no metabolismo aeróbio.

A tomada de oxigênio e a remoção de gás carbônico, ou seja, as trocas gasosas efetuadas pelos animais caracterizam o que se conhece por respiração.

O local do corpo do animal onde ocorrem as trocas gasosas com o meio é chamado de superfície respiratória. Gás oxigênio do meio se difunde através das membranas das células que reveste a superfície respiratória, sendo daí distribuído para todas as células do corpo; o gás carbônico faz o caminho inverso.

Trocas gasosas

Nos organismos de pequeno porte e/ou com atividade metabólica menor, que vivem em ambiente aquático, as trocas gasosas não constituem problema. Elas simplesmente ocorrem pela superfície do corpo, por simples difusão. É o que acontece com a única célula dos protozoários e com os invertebrados como esponjas, cnidários, platelmintos e nematelmintos.

Nos animais de organização mais complexa, muitas vezes maiores em tamanho e mais ativos, a distância entre as células mais internas e o meio aumenta, o que constitui um fator limitante da difusão de gases pelo corpo. Nesse caso diversas adaptações, representadas pelos órgãos respiratórios, como pele, traquéias, brânquias e pulmões, facilitam a ocorrência de trocas gasosas. Neles uma característica básica é mantida: as trocas gasosas continuam se realizando por simples difusão, através de superfícies finas, úmidas e permeáveis. Os gases precisam estar em solução na água para entrar ou sair das células, por isso a superfície de trocas gasosas deve estar sempre umedecida.

Respiração cutânea

No caso de a troca de gases respiratórios ocorrer por toda a superfície do corpo, fala-se em respiração cutânea. Animais que apresentam esse tipo de respiração são geralmente pequenos e possuem corpo cilíndrico ou achatado. Sua pele é ricamente vascularizada e contém inúmeros capilares sanguíneos espalhados por ela, o que amplia consideravelmente a capacidade para a troca de gases. A respiração cutânea pode estar presente tanto em animais aquáticos (poríferos, celenterados e platelmintos aquáticos) como em animais terrestres (platelmintos terrestres, minhocas e anfíbios). O ambiente úmido é fundamental para a respiração cutânea ocorrer, uma vez que a superfície do corpo deve estar umedecida para permitir a difusão dos gases. Nos anfíbios a respiração cutânea complementa a respiração pulmonar.

Respiração Branquial

As brânquias (popularmente conhecidas como guelras) dos peixes ósseos são projeções laterais da faringe, localizadas em uma câmera branquial. Para encontrá-las é preciso levantar o opérculo uma tampa óssea protetora situada lateralmente, próxima à cabeça. Cada brânquia é constituída por delicados filamentos branquiais. Por sua vez, esses filamentos contêm várias lamelas, ricamente vascularizadas. Através dessa rede capilar, de paredes extremamente finas, dá-se a troca de gases do sangue.

O fluxo de sangue em cada lamela segue em direção o posta à direção da água que a banha. Esse fluxo em contracorrente garante a perfeita oxigenação. Ao mesmo tempo o gás carbônico é expulso para a água. Depois de passar pelas brânquias, o sangue ricamente oxigenado é conduzido diretamente para todo o corpo, sem passar pelo coração.

A maioria dos animais aquáticos respira através de brânquias. A estrutura das brânquias varia em complexidade, desde tipos simples, como a dos equinodermos, até os complexos, como a presente em crustáceos e peixes.

Nos equinodermos o gás captado pelas brânquias difunde-se para o fluido celômico, de onde si distribui para todo o corpo. Nos outros animais que respiram através das brânquias a distribuição do gás oxigênio para as células do corpo é feita pelo sistema circulatório. Respiração traqueal Diversos artrópodos terrestres, tais como insetos, quilópodos, diplópodos, alguns carrapatos e algumas aranhas, respiram por meio de traquéias. As traquéias dos insetos são finíssimos túbulos condutores. Originam-se de minúsculos orifícios, os espiráculos, localizados nas regiões laterais do tórax e abdômen e terminam nas células. As contrações da musculatura corporal funcionam como fole, bombeando e expulsando ar dos túbulos. Dessa forma o ar entra com oxigênio e sai com gás carbônico. As traquéias estão diretamente em contato com os tecidos. Isso quer dizer que, nos insetos, o sistema respiratório funciona independentemente do sistema circulatório.

Respiração Pulmonar

Diversos animais terrestres, tais como caracóis, algumas aranhas, escorpiões e vertebrados, respiram por meio de pulmões. Estes são bolsas de ar localizadas no interior do corpo. O gás oxigênio presente no ar que penetra nos pulmões difunde-se para o sangue ou para a hemolinfa, distribuindo-se pela circulação.

Caracóis, aranhas e escorpiões não apresentam nenhum mecanismo especial para forçar a entrada e saída de ar dos pulmões; a renovação de gases ocorre por simples difusão. Já os vertebrados dispõem de mecanismo de ventilação pulmonar que garantem a constante renovação do ar nos pulmões.

Sistema respiratório humano

Órgãos do aparelho respiratório.

Através do sistema respiratório o organismo humano realiza as trocas gasosas, eliminando o gás carbônico e absorvendo o oxigênio. Esse processo envolve diversas estruturas, sendo: o nariz (as narinas), a faringe, a laringe, a traqueia, os brônquios e os alvéolos pulmonares.

Cada uma dessas estruturas possui especializações relacionadas à função que desempenham, por exemplo: no interior das narinas é secretado um muco polissacarídeo que, associado à presença de pelos, auxiliam na defesa do organismo, impedindo a entrada de impurezas (filtrando o ar), retendo partículas indesejáveis e micro-organismos patogênicos.

Após inspirado, entrando pelas narinas (cavidade nasal), o ar passa para a faringe, uma região que comunica o sistema digestório ao respiratório através de uma válvula denominada epiglote.

Durante o processo respiratório, a epiglote permite a passagem de ar de forma a não fechar a abertura de acesso à laringe em relação à glote. Em seguida, o ar inspirado atinge então a região da laringe (estrutura formada por cartilagem), local onde se encontra as cordas vocais que proporcionam a voz, a partir da emissão de uma corrente de ar que vibra as pregas vocais produzindo o som.

Imediatamente o ar percorre a traqueia, que se divide (bifurca) em dois ramos chamados brônquios, um em direção ao pulmão direito (que contém três lóbulos) e o outro para o pulmão esquerdo (com dois lóbulos). Dos brônquios partem numerosos canalículos (os bronquíolos), e em suas terminações encontram-se os alvéolos.

Nos alvéolos ocorrem as hematoses, processo em que os gases se difundem de acordo com o gradiente de concentração (do meio de maior concentração para o de menor concentração), ou seja: o maior teor de gás carbônico presente no sangue venoso se difunde dos capilares pulmonares para o interior dos alvéolos; e o maior teor de oxigênio no interior dos alvéolos se difunde para os capilares pulmonares, onde o O2 é assimilado pelos íons ferro presentes na molécula de hemoglobina contida nas hemácias.

O gás carbônico é então eliminado por meio da expiração, efetuando o percurso inverso ao da inspiração: alvéolos, bronquíolos, brônquios, traqueia, laringe, faringe, cavidade nasal, narinas e meio externo.

Todo esse processo ocorre em consequência ao movimento periódico da musculatura do diafragma e também de músculos que, interligados às costelas (músculos intercostais), harmonizam uma alteração do volume torácico:

- Na situação de contração do diafragma (deslocando-se para baixo) e relaxamento dos músculos intercostais (expansão das costelas), a cavidade torácica tem seu volume aumentado, proporcionando uma baixa pressão no interior do pulmão, o que resulta na entrada de ar (rico em oxigênio);

- Na situação de relaxamento do diafragma (deslocamento para cima) e contração dos músculos intercostais (retração das costelas), a cavidade torácica tem seu volume diminuído, proporcionando uma alta pressão no interior do pulmão, resultando na saída de ar (rico em gás carbônico).

A saída de ar dos pulmões, a expiração, se dá pelo relaxamento da musculatura do diafragma e dos músculos intercostais. O diafragma se eleva e as costelas abaixam, o que diminui o volume da caixa torácica, forçando o ar a sair dos pulmões.

Capacidade pulmonar

A cada movimento respiratório, um homem jovem inala e exala, em média, cerca de meio litro de ar; esse valor é um pouco menor para a média das mulheres.

O volume máximo de ar que pode ser inalado e exalado em uma respiração forçada é denominado capacidade vital, algo em torno de 4 a 5 L, para um homem jovem. Os pulmões, no entanto, contêm mais ar que a sua capacidade vital, pois é impossível expirar a totalidade de ar contido nos alvéolos.  Mesmo quando se força ao máximo a expiração, ainda resta cerca de 1,5 L de ar nos pulmões; esse é o ar residual.

Mais de 10 mil litros de ar entram e saem de nossos pulmões, a cada 24 horas. Nesse período os pulmões absorvem entre 450 e 500 L  de gás oxigênio e expelem entre 400 e 450 L de gás carbônico.

Controle da respiração

O que aconteceria a uma pessoa se ela tentasse segurar a respiração voluntariamente por algum tempo?

Imediatamente, um comando localizado no bulbo – ou medula oblonga (um órgão componente do nosso sistema nervoso central) enviaria a mensagem aos músculos respiratórios, fazendo com que se contraíssem. Esse centro de comando, conhecido como centro respiratório bulbar, é altamente sensível ao aumento de CO2 no sangue e à diminuição do pH sanguíneo decorrente do acúmulo desse gás. Lembre-se que o CO2 em solução aquosa forma H2CO3, ácido carbônico, que se ioniza em H+ e H2CO3-. O aumento da acidez e o próprio CO2 em solução física no plasma estimulam os neurônios do centro respiratório. Consequentemente, impulsos nervosos seguem pelo nervo que inerva o diafragma e a musculatura intercostal, promovendo a sua contração e a realização involuntária dos movimentos respiratórios. De início, ocorre uma hiperventilação, ou seja, o ritmo dos movimentos respiratórios aumenta na tentativa de expulsar o excesso de gás carbônico. Lentamente, porém, a situação se normaliza e a respiração volta aos níveis habituais.

Distúrbios do Sistema Respiratório

Sinusite A sinusite é uma inflamação de cavidades existentes nos ossos da face, o seio da face ou sinus. Essas cavidades têm comunicação com as fossas nasais e podem ser invadidas por bactérias, que desencadeiam um processo infeccioso. Na sinusite aguda, a pessoa tem dor em diversas regiões da face e há corrimento nasal mucoso e, às vezes, purulento (com pus). Resfriado O resfriado comum pode ser causado por diversos tipos de vírus e é mais propício no inverno, época em que as células do corpo se tornam mais susceptíveis a infecções. Os vírus se instalam nas células da cavidade nasal e da faringe, provocando inflamações. A coriza (corrimento de líquido pelas narinas durante o resfriado), é conseqüência dessas inflamações.

Além da coriza, podem aparecer outros sintomas, tais como sensação de secura na garganta, espirros, olhos lacrimejantes e febre.

Coqueluche É uma das mais famosas doenças da infância, causada pela bactéria Haemophilus pertussi, que se instala na mucosa das vias respiratórias (laringe, traquéia, brônquios e bronquíolos). A proliferação das bactérias causa forte irritação, com grande produção de muco (catarro). Toxinas produzidas pelas bactérias irritam terminações nervosas, desencadeando acessos de tosse, típicos da doença. A coqueluche é prevenida pela vacina tríplice, que protege também contra a difteria e o tétano. Essa vacina é administrada em três doses, uma a cada trinta dias, a partir do segundo mês de vida.

Pneumonia

A pneumonia é uma infecção pulmonar causada por diversas espécies de bactérias e, às vezes, por fungos. A bactéria se instala nos pulmões, provocando aumento da secreção de muco e ruptura das paredes dos alvéolos. Os sintomas da doença são febre alta, falta de ar, dores no peito e expectoração de catarro viscoso e, às vezes, sanguinolento. Em geral, atinge pessoas que estão com sua resistência orgânica debilitada.

Tuberculose

Tuberculose é uma infecção causada pela bactéria Mycobacterium tuberculosis que se instala geralmente nos pulmões. Os alvéolos pulmonares inflamam-se e sofrem necrose (morte celular). A região necrosada é circundada por um tecido fibroso que limita e isola o foco infeccioso. Em geral, as lesões de uma primeira infecção tuberculosa regridem espontaneamente. No caso de uma reinfecção, pode ocorrer de os focos infecciosos atingirem, além dos pulmões, outros órgãos, causando lesões nos tecidos.

Os sintomas da tuberculose pulmonar são febre, sudorese noturna, fraqueza e perda de apetite e de peso.

A prevenção consiste em evitar o convívio com pessoas doentes e só consumir leite pasteurizado ou adequadamente fervido, pois a bactéria pode estar presente no leite. O tratamento é feito com antibióticos.

Bronquite Crônica

Mais de 75% dos pacientes com bronquite crônica são ou foram fumantes. Os bronquíolos secretam quantidade excessiva de muco, tornando-se comprimidos e inflamados. Os cílios do epitélio bronquiolar deixam de bater, e muco e partículas de sujeira vão se acumulando, dificultando a passagem do ar. A respiração torna-se curta e os acessos de tosse são constantes. Pessoas com bronquite crônica, em geral, acabam por desenvolver enfisema.

Enfisema O enfisema é muito raro em pessoas que nunca fumaram. É a obstrução completa dos bronquíolos, com aumento da resistência à passagem de ar, principalmente durante as expirações. Pode ocorrer, então, rompimento das paredes dos alvéolos, com formação de grandes cavidades. Isso diminui a eficiência dos pulmões em absorver oxigênio e há sobrecarga do coração como forma de compensar a deficiência pulmonar. A sobrecarga leva a maioria dos pacientes com enfisema a morrer de insuficiência cardíaca.

Câncer de Pulmão

O hábito de fumar é a principal causa do câncer de pulmão, 80% desse tipo de câncer poderia ser evitado se as pessoas parassem de fumar. Diversas substâncias contidas no cigarro são cancerígenas. Células cancerosas originadas nos pulmões se multiplicam descontroladamente, podendo invadir outros tecidos do corpo, onde originam novos tumores.

Embolia Pulmonar

É o fechamento repentino da artéria pulmonar ou de um de seus ramos, provocado por bolhas de ar, fragmentos de tumores ou freqüentemente por coágulos sanguíneos.

O fechamento de uma artéria de pequeno calibre pode passar despercebido, mas se uma grande artéria for atingida, a pessoa é acometida por dor súbita no peito, falta de ar, aumento da transpiração, palpitações, cianose e eventualmente é levada à morte. A embolia pulmonar é responsável por cerca de 4% dos óbitos ocorridos nos grandes hospitais.

Rinite Alérgica

É uma inflamação das mucosas que revestem as cavidades nasais devido a processos alérgicos. Como consequência da inflamação, as células passam a produzir excesso de muco, que escorre pelas narinas.

Surtos repetidos de renite alérgica em crianças podem causar obstrução nasal definitiva, que leva a alterações ósseas na base do crânio. Como as rinites tem forte componente emocional, o afeto e as boas condições psicológicas fazem parte do tratamento da doença.

Asma Brônquica

É uma doença respiratória em que o espasmo e a constrição dos brônquios e a inflamação de sua mucosa limita a passagem do ar, provocando dificuldade respiratória. Com frequência, deve-se a uma alergia, em particular ao pó, pêlo ou penas de animais, mofo e pólen. Muitos pacientes de asma alérgica, chamada de asma atópica ou extrínseca, sofrem também de febre do feno, que é uma forma de rinite sazonal causada por alergia ao pólen. Seus sintomas são ataques intensos de espirros, inflamação da mucosa nasal e olhos, e respiração difícil.

É uma doença pulmonar que se caracteriza pela diminuição de calibre (constrição) dos bronquíolos. A asma pode ter diversas causas, sendo a alérgica a mais comum. Tendo também forte desencadeamento da crise de asma.

A crise asmática ocorre quando a musculatura lisa dos bronquíolos se contrai espasmodicamente. A mucosa que reveste internamente os bronquíolos incha e passa a produzir mais secreção, o que contribui para diminuir o calibre dos condutos respiratórios. A dificuldade respiratória prejudica a oxigenação do sangue e, em casos muito graves, pode ocorrer cianoses (coloração azulada da pele e das mucosas), provocada pelo acúmulo de gás carbônico no sangue.
Fonte: www.sobiologia.com

Atividades

1.  Explique como as células obtém energia através de processos respiratórios.

2. Como é a respiração de animais de pequeno porte, com pouca camada de células no corpo?  Dê exemplos.

3. Como é a respiração dos insetos?  Explique.

4. O que são brânquias e em que animais são encontradas?

5. Qual é a trajetória do ar no ser humano desde sua entrada pelo nariz?

6. No ser huano, em que parte dos pulmões ocorrem as trocas gasosas?  Como se chama essa troca?

7.  Qual o papel do diafragma na respiração?

8. Comente as seguintes doenças respiratórias:
    a) Sinusite.

    b) Bronquite.

    c) Enfisema.

    d) Câncer de pulmão.

    e0 Rinite.