Anaeróbio

Metabolismo Aeróbio X Anaeróbio
Anaeróbio:
Glucose
ácido láctico + 2 unidades de energia *.
Aeróbio:
Glucose + O2
CO2 + H2O + 38 unidades de energia*.
* ATP
Estrutura da molécula de ATP. O ATP é composto por uma base orgânica e uma
cadeia de fosfatos. Note que as regiões carregadas da cadeia do fosfato estão
próximas umas das outras. Essas cargas tendem a se repelir umas às outras,
dando às ligações que as mantém unidas uma energia potencial de transferência
particularmente alta.
Diferenças da respiração na água
e no ar
• Problemas:
– Água tem pouco oxigênio (bastante no ar);
– Metazoários devem levar grandes
quantidades de oxigênio para os tecidos do
corpo;
– Como extrair oxigênio da água e movê-lo
contra um gradiente de concentração para o
corpo, e distribuí-lo para os tecidos?
• Sistema respiratório;
• Sistema circulatório.
Física da Água versus a do Ar
Viscosidade: água é 60 vezes mais viscosa
do que o ar
Densidade: água é 800 vezes mais densa
do que o ar
Condutividade de calor e capacidade: água
alta; ar baixa
Oxigênio na água
• Oxigênio tem baixa solubilidade na água
• Conteúdo do ar seco:
– 20,9% O2 (209ml/L); 0,03% CO2 (0,3ml/L)
• Conteúdo do ar úmido (38% úmido):
– 13% O2; 0,02% CO2
• Conteúdo de gases na água saturada:
– A 15°C, 7ml O2/ L
– CO2 varia devido ao sistema tampão (0,3ml/L
de água como gás, total 34 a 56ml/L,
principalmente na forma de íon bicarbonato).
Volume dissolvido de CO2= 1019 x0,03/100 = 0,3ml/L
de O2 = 34,1 X 20,9/100 = 7,1ml/L
A água, em equilíbrio com o ar atmosférico a
15ºC, contém 7ml de O2 por 1000ml de água.
Estes 7ml pesam 0,01g e esta quantidade é
encontrada em um peso de água 100.000 vezes
maior.
O ar contém 209ml de O2 em 1000ml de ar. Esse
O2 pesa 0,28g. O restante do ar, 791ml de N2,
pesa 0,91g. Portanto, para obtenção de uma
dada quantidade de oxigênio deve-se mover
apenas 3,5 vezes sua massa de gás inerte.
Solubilidade do Oxigênio com a
Temperatura
Temp (C)
0
O2 con. at sat. O2 con. at sat.
(mg/l) – Fresh (mg/l) – Salt
10.3
8.0
10
8.0
6.3
20
6.5
5.3
30
5.6
4.6
Temperatura apresenta um
duplo problema
• Solubilidade do O2 decresce com a
temperatura
• Taxas metabólicas aumentam com a
temperatura
• Em águas quentes, peixes devem retirar
mais O2 de uma menor quantidade!
Órgãos Respiratórios
Principalmente brânquias, pulmões, traquéias e outros
órgãos acessórios.
Brânquias – evaginação de tecidos vascularizados –
principalmente para respiração aquática. Alguns
animais com respiração aérea possuem brânquias ou
estruturas
similares
modificadas
(caranguejos
terrestres–pulmões branquiostégicos).
Pulmões – invaginação de tecidos vascularizados –
principalmente para respiração aérea. Alguns, como o
pepino-do-mar possuem pulmões aquíferos.
Traquéia – sistema de tubos dos insetos, respiração
aérea.
Órgãos acessórios para respiração aérea e aquática.
Respiração aquática: Sistemas
Respiratórios de Peixes (brânquias)
Como os peixes removem 80 - 90% do
oxigênio disponível na água?
•
•
•
•
Distâncias de difusão pequena nas brânquias
Grande superfície de difusão nas brânquias
Sistema de contra corrente para troca de gases
Grandes volumes de água passam pelas
brânquias (100.000X o peso em água, no ar
somente 3,5X)
Distâncias de difusão curtas
• Os filamentos branquiais possuem “placas
de difusão” chamadas lamelas
secundárias com um epitélio muito fino;
• Nos tecidos do corpo os capilares são
estreitos e com epitélio muito fino para
minimizar as distâncias de difusão entre o
sangue e as células.
1- arco branquial; 2- epitélio mucoso; 3- membrana basal; 4-submucosa, 5osso; 6- tecido adiposo; 7- arteríola branquial eferente; 8- arteríola branquial
aferente; 9- lamela primária ou filamento branquial; 10- lamela secundária
1- lamela primária; 2- lamela secundária; 3- células epiteliais; 4- células mucosas; 5células pilares; 6- lúmem do capilar; 7- eritrócitos; 8- células basais; 9- sinus venoso
central.
Área Branquial
• Quatro arcos branquiais em cada lado do corpo
no peixes ósseos.
• Duas fileiras de filamentos branquiais em cada
arco (demibrânquias).
• Muitos filamentos por demibrânquia com pouco
espaçamento.
• Muitas lamelas secundárias por filamento
branquial.
• Resultado: área branquial é 10 - 60 x a área da
superfície do corpo, dependendo da espécie.
Sistema de Contra-Corrente
• Sangue flui através das lamelas no sentido
posterior para anterior
• A água flui sobre as lamelas no sentido
anterior para posterior
• Contra-corrente permite difusão de
oxigênio mais concentrado da água para
menos concentrado do sangue, ao longo
de toda a lamela
Volume grande de água
• Mecanismo típico é uma bomba na
câmara branquial chamada de bomba
bucal ou faringiana;
• Alternativa: nadar com a boca e os
opérculos ligeiramente abertos permitindo
com que a água flua enquanto o peixe
nada.
Bomba Faringiana - 4 passos
• 1. Enche a cavidade da boca (abre a boca,
expande o volume da boca, expande o
volume da câmara opercular com o
opérculo fechado)
• 2. Enche a cavidade branquial (fecha a
boca, aperta a cavidade bucal, expande a
cavidade branquial, com opérculo fechado)
• 3. Expele água da cavidade branquial
(aperta boca e cavidade branquial, abre o
opérculo)
• 4. Prepara-se para o próximo ciclo.
Estruturas Respiratórias Auxiliares
• Pele – difusão de oxigênio da água para
uma densa rede de capilares da pele
(enguias)
• Bexiga natatória fisóstoma (gars, pirarucu)
• Pulmões – modificação da bexiga natatória
(peixes pulmonados: pirambóia,
Protopterus, Neoceratodus)
• Boca – teto vascularizado (enguia elétrica,
mudsuckers)
• Trato digestório – estômago ou parede
intestinal vascularizada (bagres, loaches)
Arapaima gigas
(pirarucu)
RESPIRAÇÂO AÉREA
Brânquias – caranguejos, Lígia (baratinha-da-praia),
caranguejos terrestres (como caranguejo-doscoqueiros)
Pulmões –
de difusão – como de alguns moluscos –
ex. : Littorina
de ventilação – tetrápodes. A ventilação
na maioria dos vertebrados é bidirecional. Nas aves
é mais complexo, basicamente unidirecional.
Rana cancrivora
Pulmão de aves