FISIOLOGIA COMPARATIVA DA RESPIRAÇÃO AULA I CONCEITOS GERAIS SOBRE RESPIRAÇÃO RESPIRAÇÃO NA ÁGUA

RESPIRAÇÃO: soma dos processos pelos quais os gases respiratórios são transferidos entre ambiente e tecidos. METABOLISMO: processos que consomem substratos para geração de energia para realização das funções do organismo.

CASCATA DE OXIGÊNIO

Respiração involve difusão OXIGÊNIO difusão de O2 e CO2 através das membranas celulares Respiração PROCESSO PASSIVO: DEPENDE DA EXISTÊNCIA DE UM Δ DE CONCENTRAÇÃO

O que determina a taxa de difusão? LEI DE FICK Gradiente de concentração Taxa de difusão (quantidade de gás por unidade de tempo) Constante de difusão Área do local para a difusão Espessura do local para a difusão

Como a taxa de difusão pode ser otimizada? R aumenta se: Aumentar área (A) da superfície respiratória Aumentar o gradiente de pressão (ΔP) através da superfície respiratória Diminuir a espessura (d) da superfície respiratória

Superfícies respiratórias Difusão através do epitélio Circulação de água ou ar através do corpo sem sistema circulatório interno Difusão através do epitélio + sistema circulatório interno Circulação de água ou ar através do corpo + sistema circulatório interno

TIPOS DE ÓRGÃOS RESPIRATÓRIOS DOS ANIMAIS BRANQUIAS PULMÕES TRAQUÉIA SUPERFÍCIE RESPIRATÓRIA delgada úmida vascularizada

COMPOSIÇÃO DO AR ATMOSFÉRICO SECO Componente % Oxigênio 20,95 Dióxido de carbono 0,03 Nitrogênio 78,09 Argônio 0,93 Total 100,00 A composição do ar é mantida em equilíbrio pelo uso do oxigênio nos processos de oxidação e a assimilação do CO2 pelas plantas, que por sua vez liberam O2.

VAPOR DE ÁGUA NO AR Temp (oC) Vapor de água (mmHg) 4,6 10 9,2 20 17,5 A pressão de vapor de água em uma superfície de água livre é alterada com a temperatura! VAPOR DE ÁGUA NO AR O ar dos pulmões dos vertebrados que respiram ar atmosférico está sempre saturado com vapor de água (umidade relativa de 100%) Temp (oC) Vapor de água (mmHg) 4,6 10 9,2 20 17,5 30 31,7 40 55,1 50 92,3 100 760,0 37 46,9 Este é o motivo pelo qual a água ferve a 1000C se a pressão atmosférica for de 760 mmHg A 370C o vapor de água perfaz 6,2% do volume de ar no pulmão dos EUTÉRIA

3000 m humanos: redução no desempenho físico 6000 m  a maioria dos humanos mal consegue sobreviver.

Efeito da altitude sobre a PpO2 Ao nível do mar - Pressão atmosférica = 760 mmHg 6000 m de altitude - Pressão atmosférica = 380 mmHg Patm = 760 mmHg PpO2 = 760 x 0,2094 159 mmHg Patm = 380 mmHg PpO2 = 380 x 0,2094 79,57 mmHg

natureza do gás (solubilidade característica) SOLUBILIDADE DOS GASES NA ÁGUA DEPENDE natureza do gás (solubilidade característica) pressão do gás na fase gasosa temperatura presença de solutos Solubilidade dos gases na água a 150C quando o gás está a 1 atm de pressão Oxigênio 34,1 ml O2 . L-1 Nitrogênio 16,9 ml N2 . L-1 Dióxido de carbono 1019,0 ml CO2 . L-1 CO2 é 30 X + solúvel que o O2 CO2 é 60 X + solúvel que o N2

A solubilidade do gás diminui com elevação da temperatura A quantidade de gás dissolvido em um dado volume de água depende da pressão do gás na fase gasosa. Vg = α X Ppg/760 X vH2O Lei de Henry A solubilidade do gás diminui com elevação da temperatura Temperatura (0C) Água doce (ml O2 . L água-1) Água do mar 10,29 7,97 10 8,02 6,35 15 7,22 5,79 20 6,57 5,31 30 5,57 4,46

inversamente proporcional à raiz quadrada de seu peso molecular Velocidade de difusão de um gás PM CO2 = 44 PM O2 = 32 difusão do CO2 ≈ 0,86 difusão do O2 O2 (100 mmHg) CO2 4,5 ml O2 litro-1 134 ml CO2 Quantidade de CO2 difundida em relação ao O2 29,8 x 0,86 = 25,6

ÁGUA X AR AR TEM 30 × + [O2] DO QUE A ÁGUA [O2]  com o  temp., salinity AR É MAIS LEVE, MUITO FLUIDO, ÁGUA É DENSA E VISCOSA para movimentar a água gasta-se + energia ENTRETANTO, DURANTE A RESPIRAÇÃO AÉREA OS ANIMAIS PERDEM ÁGUA

COMPARAÇÃO ENTRE O AR E A ÁGUA COMO MEIOS RESPIRATÓRIOS

Estratégias respiratórias RESPIRAÇÃO NA ÁGUA Estratégias respiratórias Difusão através do epitélio Circulação de água através do corpo, sem sistema circulatório interno Difusão através do epitélio + sistema circulatório interno Circulação de água através do corpo + sistema circulatório interno

Apenas a difusão através do epitélio Suficiente apenas para pequenos animais ou animais com demanda energética muito baixa Ocorre apenas em animais aquáticos FILO CNIDARIA Sistema respiratório ausente trocas gasosas apenas por difusão

Circulação de água através do corpo, sem sistema circulatório interno PORIFERA Respiração por simples difusão entre células e a água circundante

Difusão através do epitélio + sistema circulatório interno - ventilação POLIQUETOS

CIRCULAÇÃO DE ÁGUA ATRAVÉS DO CORPO + SISTEMA CIRCULATÓRIO INTERNO BIVALVES

CIRCULAÇÃO DE ÁGUA ATRAVÉS DO CORPO + SISTEMA CIRCULATÓRIO INTERNO CEFALÓPODES

Circulação de água através do corpo + sistema circulatório interno

Circulação de água através do corpo + sistema circulatório interno