Capítulo01-Oxigênio.Respiração-PARTE02

FACULDADE DE FILOSOFIA, CIÊNCIAS E LETRAS DE ALEGRE
COLEGIADO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
Profª Paula Alvarez Cabanêz
ALEGRE, ES
D) RESPIRAÇÃO TOTAL EM MAMÍFEROS
1. Ventilação tidal: o ar flui para dentro e para fora por uma
mesma rota.

Quando estamos em repouso, a quantidade de ar que nosso ciclo
respiratório normal movimenta por respiração é chamada de volume
tidal.
2. Podemos respirar muito mais e inalar mais ar do que nosso
volume tidal em repouso = volume de reserva inspiratória.
3. Podemos também expirar vigorosamente mais ar = volume de
reserva expiratória.
4. Volume residual.
5. Capacidade pulmonar total = soma do volume residual, do
volume de reserva expiratória, do volume tidal e do volume de
reserva inspiratória.
•
PULMÕES DE MAMÍFEROS  características que maximizam a
taxa de troca gasosa:
•
•
Uma enorme área superficial;
Uma extensão do comprimento para difusão bastante curta.
•
Ar  cavidade oral ou passagem nasal  faringe  esôfago 
laringe ou caixa de voz (cordas vocais)  traqueia brônquios
menores  estrutura de vias aéreas progressivamente menores
semelhante a uma árvore  bronquíolos alvéolos.
•
ALVÉOLOS:
•
•
•
•
•
Locais de trocas gasosas;
Número de alvéolos é de aproximadamente 300 milhões;
Cada alvéolo é composto de células muito finas.
Cada alvéolo é composto de células muito finas.
Entre e ao redor dos alvéolos existem redes de pequenos vasos
sanguíneos = capilares.
•
Capilares = células endoteliais extremamente finas.
4 – TRANSPORTE SANGUÍNEO DE GASES
RESPIRATÓRIOS
• O sistema circulatório usa uma bomba (
) e uma
rede de vasos sanguíneos para transportar o sangue
e as substâncias por ele carregadas para todas as
partes do corpo.
• Parte líquida do sangue = plasma sanguíneo 
transporta algum O2 em solução, mas sua habilidade
para transportar O2 é bastante limitada.
– Plasma = pode transportar cerca de 0,3mL de oxigênio
por 100mL de sangue.
• Sangue contém células sanguíneas vermelhas = são
vermelhas porque estão carregadas com pigmento
ligante de oxigênio = HEMOGLOBINA.
• Quase todos os grandes animais possuem um
sistema de distribuição voltado para o
movimento de um líquido: SANGUE.
• SANGUE: muitas funções que podem não ser
imediatamente aparentes:
1. Transporte de nutrientes do trato digestivo para os
tecidos; e de órgãos de armazenagem;
2. Transporte de metabólitos, permitindo a
especialização metabólica;
3. Transporte de produtos de excreção dos tecidos
para órgãos excretores; do órgão de síntese para o
rim;
4. Transporte de gases entre os órgãos respiratórios
e os tecidos; armazenagem de oxigênio;
5. Transporte de hormônios;
6. Transporte de células de função não respiratória;
7. Transporte de calor de órgãos mais profundos
para a superfície para dissipação;
8. Transmissão de força;
9. Coagulação (serve como proteção contra a perda
sanguínea quando ocorre dano no sistema
vascular);
10.Manutenção de um meio interno adequado para
as células com relação ao pH, íons, nutrientes, etc.
4.1 HEMOGLOBINA
• FÓRMULA QUÍMICA: C2952H4664O812S8Fe4
• Aumenta a capacidade do sangue em transportar
oxigênio em torno de 60 vezes.
• É uma proteína que consiste de 4 subunidades
polipeptídicas.
– Cada subunidade rodeia um grupo heme;
– Grupo heme = estrutura anelar que contém Fe e que
pode se ligar reversivelmente com uma molécula de O2.
• O Fe contido em cada molécula de hemoglobina
é ligado à porfirina com um átomo de Fe
bivalente (Fe2+), ligado a cada unidade de
porfirina.
• Exemplos:
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Platelmintos
Nematodos
Oligoquetos
Anelídeos
Poliquetos
Crustáceos
Insetos
Quítons (Molusco)
Cordata
Equinodermos
HEMOGLOBINA
• À medida que o O2 se difunde dentro das células
sanguíneas vermelhas, liga-se à hemoglobina 
possibilitando às células transportarem uma
grande quantidade de O2 para os tecidos do
corpo.
• A habilidade da hemoglobina para captar ou
liberar O2 depende da PO2 no seu ambiente.
– PO2 plasma sanguíneo ↑ - molécula de hemoglobina
pode transportar sua carga máxima de 4 moléculas
de O2.
• Assim, o sangue que circula através do resto do corpo
encontra valores mais baixos de PO2  hemoglobina libera
algum O2 que estava transportando.
A ligação do oxigênio à hemoglobina depende da PO2.
A hemoglobina no sangue que deixa os pulmões está 100% saturada. A maioria das moléculas de
hemoglobina soltará apenas uma das suas quatro moléculas de O2 à medida que elas circulem através
do corpo, e está ainda 75% saturada quando o sangue retorna para os pulmões. A porção ascendente
dessa curva de ligação do oxigênio entra em ação quando a PO2 do tecido cai abaixo do normal (40
mmHg), ponto no qual a hemoglobina “descarregará” suas reservas de oxigênio.
• Propriedade mais importante para o transporte
de O2 é a ligação reversível do O2 à molécula de
hemoglobina.
•
↑ [ ] O2
Hb + O2  HbO2
hemoglobina
Oxi-hemoglobina
• ↓ [ ] O2
HbO2  Hb + O2
• [ ] O2 = 0
Hemoglobina liberará todo o O2
que carrega
• Curva de dissociação oxigênio-hemoglobina
– Quando é plotada a quantidade de oxiemoglobina
presente em cada [ ] de O2;
– Representa a dependência da reação em relação à
[ ] de oxigênio.
Hb + O2  HbO2
• Esta curva é muito afetada pelos fatores:
–
–
–
–
–
T°C
pH
CO2
Fosfatos orgânicos
Íons inorgânicos  força iônica
4.1.1 EFEITO DA TEMPERATURA
• TºC ↑ - ↑ a dissociação da hemoglobina e o O2.
– Ou seja...
• torna mais fraca a ligação entre a hemoglobina e o
oxigênio, causando maior dissociação.
4.1.2 EFEITO DO pH E DO CO2
• ↑ CO2 e/ou outros ácidos (↓ pH) - ↑
dissociação da hemoglobina e o O2.
O efeito deste deslocamento é que uma alta [ ] de
CO2 causa maior liberação de O2 a uma dada
pressão qualquer de O2
Não é de igual
magnitude em todos
os mamíferos
Efeito BOHR
Facilita a liberação
de mais O2 para os
tecidos
Christian Bohr
(fisiologista dinamarquês)
Pai de Niels Bohr (físico)
4.1.3 EFEITO DOS FOSFATOS ORGÂNICOS
• Função do glóbulo vermelho no transporte está
relacionado às atividades metabólicas da própria
célula.
– Glóbulo vermelho tem um metabolismo ativo de
carboidratos que não apenas é essencial à viabilidade da
célula, mas também regula ativamente a concentração
intracelular de íons.
• Glóbulo vermelho tem um aumento no teor de ATP
(trifosfato de adenosina) e um nível ainda mais alto
de 2,3-difosfoglicerato (DPG)
– DPG – garante afinidade de O2 pelo sangue.
Se fosfatos orgânicos forem adicionados a uma solução
de hemoglobina, sua afinidade pelo O2 ficará muito
diminuída e se aproximará daquela das células
íntegras
Hb + DPG  alteração da afinidade pelo O2
4.1.4 EFEITO DA ALTITUDE
• A baixa pressão atmosférica a uma altitude elevada
significa que a pressão parcial de O2 é mais baixa que no
nível do mar;
• Ex.: lhama  Andes  5.000 m altura
Hb alta afinidade ao O2
4.2 A mioglobina mantém uma reserva
de oxigênio
• As células musculares possuem sua própria molécula de
ligação de O2 = MIOGLOBINA.
– Consiste de uma cadeia polipeptídica associada com uma
estrutura anelar que contém Fe que pode ligar uma molécula
de O2.
– Tem uma afinidade por O2 mais alta do que a hemoglobina.
– Ela capta e mantém o O2 em valores de PO2 nos quais a
hemoglobina está liberando o seu O2 ligado.
– Fornece uma reserva de oxigênio para as células musculares a
ser usada em momentos em que as demandas metabólicas
são altas e o fluxo sanguíneo está interrompido.
• Obs.: a interrupção do fluxo sanguíneo nos músculos é comum porque
quando se contraem causam constrição aos vasos sanguíneos.
• Os mamíferos que mergulham (focas) possuem altas concentrações de
mioglobina nos seus músculos, o que explica como eles podem ficar
sob a água por muito tempo.
4
Pressão parcial de oxigênio kPa
8
12
16
100
90
80
Saturação %
70
Adaptações da ligação do oxigênio.
60 A evolução tem adaptado as propriedades de ligação do
oxigênio das diferentes hemoglobinas e da mioglobina.
A50hemoglobina das lhamas, por exemplo, está adaptada para
40 ligar oxigênio em altas altitudes, onde a PO2 é baixa.
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
Pressão parcial de oxigênio mmHg
80
90
100
Perguntinha...
• A doença chamada de “narcose por nitrogênio”
ocorre em mergulhadores de autônomos (pessoas
que passam muito tempo sob a água respirando ar
pressurizado) que têm de voltar rapidamente para a
superfície, depois de passar um extenso período no
fundo da água. A causa dessas bolhas são minúsculas
bolhas de nitrogênio que se tornam insolúveis no
plasma sanguíneo. As focas passam muito mais
tempo sob a água e em maiores profundidades do
que os mergulhadores, e mesmo assim não sofrem
cãibras. Por quê?