Funções do sistema respiratório, peças, operação

O sistema respiratório ou aparelho respiratio compreende uma sie de gs especializados para mediar a troca de gases, que envolve a absoro de oxigio e a eliminao de diido de carbono.

Há uma série de etapas que permitem a chegada de oxigênio à célula e a eliminação do dióxido de carbono, incluindo a troca de ar entre a atmosfera e os pulmões (ventilação), seguida pela difusão e troca de gases na superfície pulmonar. , transporte de oxigénio e trocas gasosas ao nível celular.

É um sistema variado no reino animal, composto de diversas estruturas dependendo da linhagem de estudo. Por exemplo, os peixes têm estruturas funcionais em um ambiente aquático, como as guelras, os mamíferos têm pulmões e a maioria das traquéias de invertebrados.

Animais unicelulares, como os protozoários, não requerem estruturas especiais para a respiração e as trocas gasosas ocorrem por difusão simples.

Nos humanos, o sistema é composto de narinas, faringe, laringe, traqueia e pulmões. Os últimos são ramificados sucessivamente em brônquios, bronquíolos e alvéolos. A troca passiva de moléculas de oxigênio e dióxido de carbono ocorre nos alvéolos.

Índice

• 1 Definição de respiração
• 2 funções
• 3 Órgãos respiratórios no reino animal
  • 3.1 Traqueas
  • 3,2 brânquias
  • 3.3 pulmões
• 4 partes (órgãos) do sistema respiratório em humanos
  • 4.1 Porção alta ou trato respiratório superior
  • 4.2 Porção baixa ou trato respiratório inferior
  • 4,3 tecido pulmonar
  • 4.4 Desvantagens dos pulmões
  • 4,5 caixa torácica
• 5 Como isso funciona?
  • 5.1 Ventilação
  • 5.2 Troca de Gases
  • 5.3 Transporte de gases
  • 5.4 Outros pigmentos respiratórios
• 6 doenças comuns
  • 6,1 asma
  • 6,2 edema pulmonar
  • 6.3 Pneumonia
  • 6.4 Bronquite
• 7 referências

Definição de respiração

O termo "respiração" pode ser definido de duas maneiras. Coloquialmente, quando usamos a palavra respirar, estamos descrevendo a ação de tomar oxigênio e remover o dióxido de carbono para o ambiente externo.

No entanto, o conceito de respiração engloba um processo mais amplo do que simplesmente entrar e sair do ar na caixa torácica. Todos os mecanismos envolvidos com o uso de oxigênio, transporte no sangue e produção de dióxido de carbono ocorrem no nível celular.

Uma segunda maneira de definir a palavra respiração é no nível celular e esse processo é chamado de respiração celular, onde a reação do oxigênio ocorre com moléculas inorgânicas que produzem energia na forma de ATP (adenosina trifosfato), água e dióxido de carbono.

Portanto, uma maneira mais precisa de se referir ao processo de tomar e expelir o ar por meio de movimentos torácicos é o termo "ventilação".

Funções

A principal função do sistema respiratório é orquestrar os processos de tomada de oxigênio a partir do exterior por mecanismos de ventilação e respiração celular. Um dos resíduos do processo é o dióxido de carbono que atinge a corrente sanguínea, passa para os pulmões e é removido do corpo para a atmosfera.

O sistema respiratório é responsável por mediar todas essas funções. É especificamente responsável por filtrar e umedecer o ar que entra no corpo, assim como filtrar moléculas indesejáveis.

Também regule o pH dos fluidos corporais - indiretamente - controlando a concentração de CO₂, retendo-o ou eliminando-o. Por outro lado, está envolvido na regulação da temperatura, secreção de hormônios no pulmão e auxilia o sistema olfativo na detecção de odores.

Além disso, cada elemento do sistema é responsável por uma função específica: as narinas aquecem o ar e fornecem proteção aos germes, faringe, laringe e traqueia, que medeiam a passagem do ar.

Além disso, a faringe intervém na passagem da comida e da laringe no processo de fonação. Finalmente, o processo de troca gasosa ocorre nos alvéolos.

Órgãos respiratórios no reino animal

Em pequenos animais, com menos de 1 mm, as trocas gasosas podem ocorrer através da pele. De fato, certas linhagens animais, como protozoários, esponjas, cnidários e alguns vermes, realizam o processo de troca gasosa por meio de difusão simples.

Em animais maiores, como peixes e anfíbios, a respiração da pele também está presente, a fim de suplementar a respiração feita pelas brânquias ou pulmões.

Por exemplo, as rãs podem realizar todo o processo de troca gasosa através da pele nos estágios de hibernação, já que estão totalmente submersas nas lagoas. No caso das salamandras, há espécimes que carecem completamente de pulmões e respiram através da pele.

No entanto, com o aumento da complexidade animal, é necessária a presença de órgãos especializados para a troca de gases e para atender às demandas de alta energia de animais multicelulares.

Em seguida, a anatomia dos órgãos que medeiam a troca de gases em diferentes grupos de animais será descrita em detalhes:

Vestígios

Insetos e alguns artrópodes têm um sistema respiratório muito eficiente e direto. Consiste em um sistema de tubos, chamado traquéia, que se estende por todo o corpo do animal.

As traquéias se ramificam em tubos mais estreitos (aproximadamente 1 μm de diâmetro) chamados tranchaelas. Eles são ocupados por fluido e terminam em associação direta com as membranas das células.

O ar entra no sistema através de uma série de aberturas que se comportam como uma válvula, chamadas espirais. Estes têm a capacidade de fechar em resposta à perda de água para evitar a dessecação. Da mesma forma, possui filtros para impedir a entrada de substâncias indesejáveis.

Certos insetos, como as abelhas, podem realizar movimentos corporais que visam ventilar o sistema traqueal.

Brânquias

As brânquias, também chamadas brânquias, permitem a respiração efetiva em ambientes aquáticos. Nos equinodermos eles consistem em uma extensão da superfície de seus corpos, enquanto em vermes marinhos e anfíbios eles são plumas ou tufos.

Os mais eficientes estão no peixe e consistem em um sistema de brânquias internas. São estruturas filamentosas e com um suprimento sanguíneo adequado que vai contra a corrente de água. Com este sistema "contracorrente" você pode garantir a máxima extração de oxigênio da água.

A ventilação das brânquias está associada aos movimentos do animal e à abertura da boca. Em ambientes terrestres, as brânquias perdem o suporte flutuante da água, secam e os filamentos se unem, levando ao colapso de todo o sistema.

Por esta razão, os peixes sufocam quando estão fora da água, apesar de terem grandes quantidades de oxigénio à sua volta.

Pulmões

Os pulmões dos vertebrados são cavidades internas, dotadas de vasos abundantes cuja função é mediar as trocas gasosas com o sangue. Alguns invertebrados falam de "pulmões", embora essas estruturas não sejam homólogas entre si e sejam muito menos eficientes.

Em anfíbios, os pulmões são muito simples, semelhantes a uma bolsa que em algumas rãs é subdividida. A área disponível para troca aumenta nos pulmões de répteis não-aviários, que são subdivididos em numerosos sacos interconectados.

Na linhagem das aves, a eficiência dos pulmões aumenta graças à presença de sacos aéreos, que servem como espaço de reserva de ar no processo de ventilação.

Os pulmões atingem sua complexidade máxima em mamíferos (veja a próxima seção). Os pulmões são ricos em tecido conjuntivo e são envolvidos por uma fina camada de epitélio chamada pleura visceral, que continua na pleura visceral, alinhada com as paredes do tórax.

Os anfíbios usam pressão positiva para a entrada de ar nos pulmões, enquanto répteis, pássaros e mamíferos não-aviários usam pressão negativa, onde o ar é empurrado para os pulmões pela expansão das costelas.

Partes (órgãos) do sistema respiratório em humanos

Nos seres humanos, e no restante dos mamíferos, o sistema respiratório é constituído pela porção alta, composta por boca, cavidade nasal, faringe e laringe; a porção inferior constituída pela traqueia e brônquios e a porção do tecido pulmonar.

Porção alta ou trato respiratório superior

As narinas são as estruturas pelas quais o ar entra, seguidas por uma câmara nasal coberta por um epitélio que secreta substâncias mucosas. As narinas internas se conectam com a faringe (o que comumente chamamos de garganta), onde ocorre o cruzamento de duas rotas: a digestiva e a respiratória.

O ar entra pela abertura da glote, enquanto a comida continua descendo pelo esôfago.

A epiglote está localizada na glote, com o objetivo de impedir a entrada de alimentos no trato respiratório, estabelecendo um limite entre a porção da orofaringe, localizada atrás da boca, e a laringofaringe, o segmento inferior. A glote se abre na laringe ("caixa de voz") e esta, por sua vez, dá lugar à traqueia.

Porção baixa ou trato respiratório inferior

A traquéia é um conduto em forma de tubo, com diâmetro de 15 a 20 mm e 11 cm de comprimento. Sua parede é reforçada com tecido cartilaginoso, a fim de evitar o colapso da estrutura, graças a isso é uma estrutura semi-flexível.

A cartilagem está localizada em forma de meia lua em 15 ou 20 anéis, ou seja, não envolve completamente a traquéia.

A tranchea se ramifica em dois brônquios, um para cada pulmão.A direita é mais vertical, comparada à esquerda, além de ser mais curta e mais volumosa. Após essa primeira divisão, subdivisões sucessivas seguem no parênquima pulmonar.

A estrutura dos brônquios se assemelha à traqueia devido à presença de cartilagem, músculo e mucosa, embora as placas cartilaginosas diminuam até desaparecerem, quando os brônquios atingem um diâmetro de 1mm.

Dentro deles, cada brônquio se divide em pequenos tubos chamados bronquíolos, que levam ao ducto alveolar. Os alvéolos possuem uma camada muito fina de células que facilita a troca de gases com o sistema capilar.

Tecido pulmonar

Macroscopicamente, os pulmões são divididos em lobos por fissuras. O pulmão direito consiste em três lobos e o pulmão esquerdo tem apenas dois. No entanto, a unidade funcional de troca gasosa não é o pulmão, mas sim a unidade alveolocapilar.

Os alvéolos são pequenos sacos com a forma de cachos de uvas que estão localizados no final dos bronquíolos e correspondem à menor subdivisão das vias aéreas. Eles são cobertos por dois tipos de células, I e II.

As células do tipo I são caracterizadas por serem finas e permitirem a difusão de gases. Os do tipo II são mais que pequenos que o grupo anterior, menos finos e sua função é secretar uma substância do tipo surfactante que facilita a expansão do alvéolo na ventilação.

As células do epitélio são intercaladas com fibras de tecido conjuntivo, de modo que o pulmão é elástico. Da mesma forma, existe uma extensa rede de capilares pulmonares onde ocorre a troca de gases.

Os pulmões estão rodeados por uma parede com tecido mesotelial chamado pleura. Esse tecido é usualmente chamado de espaço virtual, pois não contém ar no interior e possui apenas um líquido em quantidades mínimas.

Desvantagens dos pulmões

Uma desvantagem dos pulmões é que a troca de gases ocorre apenas nos ductos alveolares e alveolares. O volume de ar que chega aos pulmões, mas está localizado em uma área onde a troca gasosa não ocorre, é chamado de espaço morto.

Portanto, o processo de ventilação em humanos é altamente ineficiente. A ventilação normal só consegue substituir um sexto do ar encontrado nos pulmões. Em um evento de respiração forçada, 20 a 30% do ar fica preso.

Caixa torácica

A caixa torácica abriga os pulmões e é composta por um conjunto de músculos e ossos. O componente ósseo é formado pelas espinhas cervical e dorsal, pela caixa torácica e pelo esterno. O diafragma é o músculo respiratório mais importante, encontrado na parte de trás da casa.

Há músculos adicionais inseridos nas costelas, chamados intercostais. Outros participam da mecânica respiratória, como o esternocleidomastóideo e os escalenos, que vêm da cabeça e do pescoço. Esses elementos são inseridos no esterno e nas primeiras costelas.

Como funciona?

O consumo de oxigênio é vital para os processos de respiração celular, onde a obtenção dessa molécula ocorre para a produção de ATP a partir dos nutrientes obtidos no processo de alimentação através de processos metabólicos.

Em outras palavras, o oxigênio serve para oxidar (queimar) moléculas e, assim, produzir energia. Um dos resíduos desse processo é o dióxido de carbono, que deve ser expelido do corpo. Respirar envolve os seguintes eventos:

Ventilação

O processo começa com a absorção de oxigênio na atmosfera através do processo de inspiração. O ar entra no sistema respiratório através das narinas, passando por todo o conjunto de tubos descritos, até chegar aos pulmões.

A ingestão de ar - respiração - é um processo normalmente involuntário, mas pode ir de automático para voluntário.

No cérebro, os neurônios da medula são responsáveis ​​pela regulação normal da respiração. No entanto, o corpo é capaz de regular a respiração dependendo das necessidades de oxigênio.

Uma pessoa comum em repouso respira uma média de seis litros de ar a cada minuto e esse número pode aumentar até 75 litros durante os períodos de exercício intenso.

Troca de gás

O oxigênio na atmosfera é uma mistura de gases, composta de 71% de nitrogênio, 20,9% de oxigênio e uma pequena fração de outros gases, como o dióxido de carbono.

Quando o ar entra no trato respiratório, a composição muda imediatamente. O processo de inspiração satura o ar com água e quando o ar alcança os alvéolos, ele se mistura com o ar residual das inspirações anteriores. Nesse ponto, a pressão parcial do oxigênio diminui e a do dióxido de carbono aumenta.

Nos tecidos respiratórios, os gases se movem ao longo dos gradientes das concentrações. Como as pressões parciais de oxigênio são maiores nos alvéolos (100 mmHg) do que no sangue dos capilares pulmonares (40 mmHg), o oxigênio passa para os capilares através de um processo de difusão.

Da mesma forma, a concentração de dióxido de carbono é mais elevada nos capilares pulmonares (46 mm Hg) nos alvéolos (40 mm Hg), de modo que o dióxido de carbono se difunde em sentido contrário, a partir dos capilares sanguíneos até aos alvéolos pulmões

Transporte de gases

Na água, a solubilidade do oxigênio é tão baixa que deve haver um meio de transporte para atender às exigências metabólicas. Em alguns invertebrados de pequeno tamanho, a quantidade de oxigênio dissolvido em seus fluidos é suficiente para atender às demandas do indivíduo.

No entanto, em humanos, o oxigênio transportado dessa maneira só alcançaria 1% dos requisitos.

Por essa razão, o oxigênio - e uma quantidade significativa de dióxido de carbono - é transportado por pigmentos no sangue. Em todos os vertebrados, esses pigmentos estão confinados aos glóbulos vermelhos.

No reino animal, o pigmento mais comum é a hemoglobina, uma molécula de natureza protéica que contém ferro em sua estrutura. Cada molécula consiste de 5% de heme, responsável pela cor vermelha do sangue e a união reversível com oxigênio e 95% de globina.

A quantidade de oxigénio que pode ligar-se a hemoglobina depende de muitos factores, incluindo a concentração de oxigénio: quando é elevada, como nos capilares, a hemoglobina se liga a oxigio; Quando a concentração é baixa, a proteína libera oxigênio.

Outros pigmentos respiratórios

Apesar de hemoglobina está presente pigmento respiratório em todos os vertebrados e invertebrados, em alguns não é o único.

Em alguns crustáceos decápodes, cefalópodes crustáceos e moluscos há uma coloração pigmento azul chamado hemocianina. Em vez de ferro, esta molécula possui dois átomos de cobre.

Em quatro famílias de poliquetas existe o pigmento clorocruorino, uma proteína que tem ferro em sua estrutura e é verde. É semelhante à hemoglobina em termos de estrutura e funcionamento, embora não esteja confinada a nenhuma estrutura celular e esteja livre no plasma.

Finalmente, há um pigmento com uma capacidade de carga de oxigênio muito menor que a da hemoglobina chamada hemeritrina. É vermelho e está presente em vários grupos de invertebrados marinhos.

Doenças comuns

Asma

É uma patologia que afeta o trato respiratório, causando seu inchaço. Em um ataque de asma, os músculos à volta das vias aéreas ficam inflamadas e a quantidade de ar que pode entrar no sistema diminui drasticamente.

O ataque pode ser desencadeada por uma série de substâncias chamadas alérgenos, incluindo o pêlo de animais de estimação, ácaros, tempo frio, produtos químicos nos alimentos, mofo, pólen, entre outros.

Edema pulmonar

Um edema pulmonar consiste no acúmulo de líquido nos pulmões, o que dificulta a capacidade respiratória do indivíduo. As causas geralmente estão associadas à insuficiência cardíaca congestiva, em que o coração não bombeia sangue suficiente.

O aumento da pressão nos vasos sanguíneos empurra o fluido para dentro dos espaços de ar dentro dos pulmões, reduzindo assim o movimento normal de oxigénio nos pulmões.

Outras causas de edema pulmonar são a insuficiência renal, a presença de artérias estreitadas que fornecem sangue para os rins, miocardite, arritmia, actividade física em excessivamente alta localização, o uso de certos fármacos, entre outros.

Os sintomas mais comuns são dificuldade para respirar, falta de ar, expectoração de espuma ou sangue e aumento da freqüência cardíaca.

Pneumonia

Pneumonias são infecções dos pulmões e podem ser causadas por uma variedade de microorganismos, incluindo bactérias como Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasma pneumoniae e Chlamydia pneumoniae, vírus ou fungos como Pneumocystis jiroveci.

Aparece como uma inflamação dos espaços alveolares. É uma doença altamente contagiosa, porque os agentes causadores pode ser transmitida através do ar e rapidamente se espalhou através de espirros e tosse.

As pessoas mais suscetíveis a esta patologia incluem indivíduos com mais de 65 anos e com problemas de saúde. Os sintomas incluem febre, calafrios, tosse com catarro, falta de ar, falta de ar e dor no peito.

A maioria dos casos não requerem hospitalização e doenças podem ser tratadas com antibióticos (em caso de pneumonia bacteriana) administradas por via oral, repouso e ingestão de líquidos.

Bronquite

A bronquite se apresenta como um processo inflamatório dos ductos que transportam oxigênio para os pulmões, causado por uma infecção ou por outros motivos. Esta doença é classificada como aguda e crônica.

Entre os sintomas estão mal-estar geral, tosse com muco, dificuldade para respirar e pressão no peito.

Para tratar a bronquite, recomenda-se tomar aspirina ou acetaminofeno para reduzir a febre, tomar quantidades significativas de líquido e descansar. Se for causada por um agente bacteriano, os antibióticos são tomados.

Referências

1. French, K., Randall, D., & Burggren, W. (1998). Eckert. Fisiologia animal: mecanismos e adaptações. Mc Graw-Hill Interamericana
2. Gutiérrez, A. J. (2005). Treinamento pessoal: bases, fundamentos e aplicações. INDE.
3. Hickman, C. P., Roberts, L. S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Princípios integrados de zoologia (Vol. 15). Nova Iorque: McGraw-Hill.
4. Smith-Ágreda, J. M. (2004). Anatomia dos órgãos da linguagem, visão e audição. Ed. Panamericana Medical.
5. Taylor, N. B., & Best, C. H. (1986). Bases fisiológicas da prática médica. Pan-americano
6. Vived, À. M. (2005). Fundamentos da fisiologia da atividade física e do esporte. Ed. Panamericana Medical.