Respiração

Aluna: Christine Lobo

Pode-se classificar a respiração como orgânica ou celular. A respiração orgânica refere-se a trocas gasosas, com a captura do oxigênio do ambiente, o transporte desse gás até as células e a eliminação do gás carbônico produzido nas células. Já a respiração celular refere-se ao processo de produção de ATP, moléculas carregadas de energia.

Um sistema respiratório eficiente é aquele que obtém a maior quantidade de oxigênio em pouco tempo. Ao mesmo tempo, ele tem que ser capaz de liberar rapidamente o gás carbônico produzido pelas células, que é tóxico ao nosso corpo. Para que o sistema respiratório consiga absorver gás oxigênio em pouco tempo e liberar gás carbônico, a superfície interna tem que ser grande. Entretanto, alguns animais não tem um sistema respiratório eficiente e, consequentemente, seu metabolismo é mais lento.

Respiração Cutânea Direta e Indireta

Tomando como exemplo a planária, um platelminto. Seu metabolismo e grau de complexidade são baixos. O gás oxigênio entra lentamente nela, atravessando as camadas de pele.

As planárias não possuem sistema respiratório, e as trocas gasosas são feitas pela epiderme, por difusão. Elas não possuem órgãos especializados em fazer respiração. Este tipo de respiração recebe o nome de tegumentar ou cutânea. Nela há a entrada do gás oxigênio presente na água nos tegumentos, que reveste externamente o corpo dos animais, conferindo proteção ao organismo. Esses tegumentos representam a entrada do gás oxigênio e a saída do gás carbônico produzido pela planária. Um gás se desloca para dentro e o outro para fora através desse tegumento.

Chama-se essa respiração de respiração cutânea direta, na qual não há a participação do sistema circulatório. Nela, os gases vão atravessando as camadas de células da planária.

Como sabemos, as planárias não possuem sangue devido à falta do celoma inicial. Já os anelídeos, como a minhocas, possuem vasos sanguíneos logo após os tegumentos de sua pele. Nesse caso de troca de gases, o gás oxigênio que entra, logo após passar pelo tegumento, entra no sangue e o gás carbônico que sai também passa pelo sangue. Nesse caso, o sangue participa do processo de distribuição de gás oxigênio, caracterizando a respiração cutânea indireta.     

                                         

A respiração cutânea indireta é mais eficiente e vantajosa que a direta, porque a distribuição de gases é mais rápida, já que o sangue recebe o oxigênio e circula com pressão por todo o corpo do animal.

Na respiração cutânea é necessário que a superfície seja lisa para haver a troca de gases.

A superfície de contato tanto da planária quanto da minhoca não faz diferença, porque nos dois casos essa área de contato é pequena. Porém, nos dois casos as trocas gasosas se dão pelo tegumento.

Aos poucos, essa superfície lisa do corpo passa a ficar liberada de fazer essas trocas gasosas. O processo evolutivo libera os tegumentos de fazer as trocas gasosas. Começa a haver o surgimento de sistemas e estruturas especializados em fazer a respiração. Assim, ocorre um aumento na superfície interna. Isso acarreta na maior capacidade de captação do gás oxigênio.

A conquista do meio terrestre começou a partir do momento em que o tegumento já evoluiu: quando ele se tornou impermeável.

Estudaremos agora quatro sistemas respiratórios que surgiram ao longo do tempo. Esses sistemas são: traqueal, filotraqueal, branquial e pulmonar. A importância do surgimento desses sistemas foi que houve um aumento da superfície interna, produzindo uma maior captação de gás oxigênio, e favoreceu a conquista do meio terrestre com o surgimento do tegumento impermeabilizado.

Sistema Traqueal – Inseto

Os insetos respiram através do que chamamos de traqueias, que representam buraquinhos microscópicos no corpo dos animais. Cada um deles corresponde a um tubo ramificado que entra em contato com as células que ficam em um meio gosmento e aquoso.

Portanto, as traqueias são pequenos canais que ligam as células do interior do corpo com o meio ambiente. Cada túbulo traqueal se ramifica e gera túbulos cada vez mais finos que penetram nas células, oxigenando-as e removendo o gás carbônico como produto da respiração.

                                           

No Sistema Traqueal, o sangue não participa do processo de troca de gases. A superfície interna de tal sistema é muito maior que a da respiração cutânea (tanto direta quanto indireta). A vantagem desse sistema sobre o nosso é que o inseto possui ramificações espalhadas por todo o corpo, com uma superfície interna imensa.

Os insetos precisam de muito gás oxigênio para poder voar (com exceção da pulga, que não voa).

Sistema Filotraqueal – Aracnídeos

Existe um tipo de respiração muito semelhante à traqueal e que ocorre em alguns aracnídeos; é a chamada respiração filotraqueal, que ocorre com escorpiões, carrapatos, aranhas, etc. Esses animais possuem o que chamamos de filotraqueias, bolsas diretamente em contato com os tecidos. Por serem bolsas, os gases lá ficam armazenados por um tempo. Se compararmos ao pulmonar, este tem superfície interna maior e participação de sangue.

Respiração Branquial

Alguns animais realizam a respiração branquial. Dentre os invertebrados, moluscos, crustáceos e equinodermos são alguns exemplos. Há também alguns animais vertebrados que realizam tal processo: peixes e larvas de anfíbios.

Tanto peixes ósseos quanto cartilaginosos, respectivamente osteíctes e condrictes, realizam a respiração branquial. A grande diferença de ambas as respirações dos peixes se dá pela presença do opérculo.

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

                                     

As brânquias funcionam da seguinte maneira: a água entra pela boca e sai pelas fendas das brânquias dos animais. O gás oxigênio é um gás dissolvido na água, produzido pela alga filoplancton. A brânquia é umedecida pela água. Nos peixes ósseos, as brânquias são cobertas pela abertura do opérculo. Ele abre para que a água possa sair e o sangue captura o gás oxigênio.

Quando a água entra pela boca, o opérculo se fecha. Assim que o gás oxigênio é absorvido pelo peixe, o opérculo abre e a água é expulsa do corpo do animal.

Todo esse processo é uma hematose, ou seja, uma troca gasosa. Nele, há a troca de sangue venoso (rico em CO₂) e de sangue arterial (rico em O₂).

Nos tecidos, o CO₂ produzido pelas células se liga às hemácias que segue até as brânquias para que esta molécula seja liberada. O gás oxigênio que as hemácias antes transportavam, ficam nos tecidos.  

Repare na imagem acima que a boca de Bruce está aberta. A verdade é que ela fica permanentemente aberta. Isso se deve ao fato de que os tubarões, por serem condrictes, não têm opérculo. Por esse motivo, a água sai e entra continuamente pela boca. Isso é uma desvantagem que os condrictes apresentam, já que os gases permanecem pouco tempo no organismo e eles devem nadar o tempo inteiro para que a água entre em seus corpos.

É por isso que s tubarões não chegam a dormir. Eles estão sempre alerta, em vigília. Seu metabolismo desacelera algumas vezes.

Os osteíctes possuem um órgão que se combina com a boca do animal: a bexiga natatória. Funciona como um órgão hidrostático e pode ser vista como um órgão que antecedeu os pulmões. Essa bexiga pode se encher de água e passar o gás oxigênio para o sangue. Quando ela se enche de água, os peixes podem parar na superfície da água.

                                             

O tubarão, que não possui essa bexiga, permanece em movimento contínuo tentando captar a água para que o gás oxigênio entre em seu corpo. A bexiga natatória economiza a energia do animal.

Lembrando que, nos peixes ósseos, as brânquias ficam mais tempo em contato com a água já que eles possuem uma abertura que se chama opérculo, que permanece fechada enquanto ocorre a hematose, ou seja, a troca de gases dentro do corpo. Ele se abre quando o gás carbônico precisa sair.

Respiração Pulmonar

Como nós vimos, a respiração não é feita somente através de sistemas. Pode ser feita pela pele e por tegumentos. Agora, entretanto, estudaremos o quarto sistema respiratório: o pulmonar

Pelas imagens acima, vê-se a evolução dos sistemas pulmonares dos vertebrados terrestres. Os anfíbios possuem uma menor superfície de contato e sua respiração é cutânea indireta. Os répteis são possuem um pulmão cuja superfície interna é um pouco maior, apesar de os pulmões das aves deterem mais de tal vantagem. As aves também possuem sacos aéreos. Já os mamíferos possuem a maior superfície de contato dentre os sistemas pulmonares das diferentes classes.

Os anfíbios fazem respiração cutânea indireta para compensar sua pequena superfície de contato. Os pulmões dos répteis já dão conta de realizar a respiração do animal, assim, eles não precisam da respiração cutânea indireta. Seus tegumentos já são impermeabilizados, reduzindo o risco de desidratação e conquistando o meio terrestre.

Os sacos aéreos presentes nas aves são dilatações laterais, cuja grande função é facilitar o voo. Eles reduzem o peso relativo (reduzindo a densidade).

Ossos pneumáticos: estruturas que também facilitam o voo das aves. Eles são ocos e apresentam na parte interna a medula óssea, onde há produção de células sanguíneas. Em seu interior que ficam os sacos aéreos.

                                      

Aerodinâmica das asas: também facilita o voo das aves. Elas conquistam o meio terrestre sem causar concorrência com os mamíferos, já que uma classe domina o ar e a outra domina a terra.

Mamíferos - Respiração Humana

Basicamente o trajeto do ar pelo sistema respiratório é composto respectivamente por: narinas, faringe, laringe, traqueia, brônquios, bronquíolos e pulmões.

Todos esses órgãos, trabalhando em conjunto, levam o ar do meio externo para o meio interno.

Esse ar do meio externo, naturalmente, está cheio de poeira, bactérias, gases e partículas grandes e pequenas. O sistema pulmonar dos mamíferos tem a capacidade de filtrar esse ar e deixa-lo relativamente puro para o nosso organismo.

Nariz

O primeiro filtro de nosso sistema pulmonar são os pelos em nossos narizes. Eles retêm grandes partículas do ar. Atuam com o auxílio de um líquido produzido no interior das fossas nasais: o muco. Cotidianamente, nós o chamamos de colisa. É um líquido viscoso, que atua como uma cola.

Fossas Nasais

São duas cavidades localizadas na base do nariz, que começam nas narinas e terminam na faringe. São responsáveis pela produção de muco (solução = água + sais minerais + proteínas). São responsáveis pela retenção de pequenas partículas.

O espirro é eliminar as partículas presentes nas fossas nasais, limpando-as.

Quando as fossas nasais estão irritadas, aumenta-se a quantidade de muco produzido. Parte dele vai para as narinas e parte vai para a traqueia. Esse processo obstrui as passagens de ar e causa dificuldade em respirar.

Catarro: muco em putrefação por causa de bactérias, causando mudança da cor do muco dependendo da seriedade da situação.

Traqueia

A traqueia é um tubo cuja função é conduzir o ar. Ela possui anéis cartilaginosos, que provocam certa rigidez ao órgão. É também um local de filtração do ar.

O epitélio da traqueia (epiderme de certas estruturas) é formado por células ciliadas. São células altas e baixas, alternadas na traqueia. As células altas possuem cílios. Já as baixas, produzem muco. Assim, há a retenção de partículas microscópicas. Pelo movimento dos cílios, esse muco partículas retidas sobem para as fossas nasais, impedindo os mesmos de chegar aos pulmões.

Tudo aquilo que chega aos pulmões e pode ser prejudicial à saúde humana é retido pelo sistema imunológico.

Portanto: pelos + fossas nasais + traqueia = retenção de partículas

Pulmões