FISIOLOGIA COMPARATIVA FISIOLOGIA COMPARATIVA DA RESPIRAÇÃODA RESPIRAÇÃO

AULA IAULA I1.1.CONCEITOS GERAIS SOBRE RESPIRAÇÃOCONCEITOS GERAIS SOBRE RESPIRAÇÃO

2.2.RESPIRAÇÃO NA ÁGUARESPIRAÇÃO 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 difusãoRespiração involve difusão

OXIGÊNIO

difusão de O2 e CO2 através das membranas celulares

Respiração

PROCESSO PASSIVO: DEPENDE DA EXISTÊNCIA DE UM Δ DE

CONCENTRAÇÃO

LEI DE FICKLEI DE FICK

RDAPd

Taxa de difusão (quantidade de gás por unidade de tempo)

Constante de difusão

Área do local para a difusão

Gradiente de concentração

Espessura do local para a difusão

O que determina a taxa de O que determina a taxa de difusãodifusão??

• Como a taxa de difusão pode ser otimizada?Como a taxa de difusão pode ser otimizada?

R aumenta se: R aumenta se:

•Aumentar área (A) da superfície respiratória Aumentar área (A) da superfície respiratória

RDAPd

•Aumentar o gradiente de pressão (Aumentar o gradiente de pressão (ΔΔP) P) através da superfície respiratória através da superfície respiratória

•Diminuir a espessura (d) da superfície Diminuir a espessura (d) da superfície respiratória 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

SUPERFÍCIE RESPIRATÓRIA

delgada

úmida

vascularizada

BRANQUIAS

PULMÕES

TRAQUÉIA

TIPOS DE ÓRGÃOS

RESPIRATÓRIOS DOS ANIMAIS

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 ARA pressão de vapor de água em uma superfície de água livre é alterada com a temperatura!

Temp

(oC)

Vapor de água (mmHg)

0 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

O ar dos pulmões dos vertebrados que respiram ar atmosférico está sempre saturado com vapor de água (umidade relativa de

100%)

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 = 380 mmHg

PpO2 = 380 x 0,2094

79,57 mmHg

Patm = 760 mmHg

PpO2 = 760 x 0,2094

159 mmHg

natureza do gás (solubilidade característica)pressão do gás na fase gasosa

temperaturapresença de solutos

SOLUBILIDADE DOS GASES NA ÁGUA DEPENDE

OxigênioOxigênio 34,1 ml O34,1 ml O2 2 . L. L-1-1

NitrogênioNitrogênio 16,9 ml N16,9 ml N22 . L . L-1-1

Dióxido de carbonoDióxido de carbono 1019,0 ml CO1019,0 ml CO22 . L . L-1-1

Solubilidade dos gases na água a 150C quando o gás está a 1 atm de pressão

CO2 é 30 X + solúvel que o O2 CO2 é 60 X + solúvel que o N2

A quantidade de gás dissolvido em um dado

volume de água depende da pressão do gás na fase

gasosa.Lei de Henry

A solubilidade do gás diminui com elevação da temperatura

Temperatura (0C)

Água doce

(ml O2 . L água-1)

Água do mar

(ml O2 . L água-1)

0 10,29 7,97

10 8,02 6,35

15 7,22 5,79

20 6,57 5,31

30 5,57 4,46

Vg = α X Ppg/760 X vH2O

Velocidade de difusão de um gás

inversamente proporcional à raiz quadrada de seu

peso molecular

PM CO2 = 44

PM O2 = 32

O2

(100 mmHg)

CO2

(100 mmHg)

4,5 ml O2

litro-1

134 ml CO2

litro-1

Quantidade de CO2 difundida em relação ao O2

difusão do CO2 ≈ 0,86 difusão do O2

29,8 x 0,86 = 25,6

ÁGUA X ARÁGUA X AR

• AR TEM 30 × + [OAR TEM 30 × + [O22] DO QUE A ÁGUA] DO QUE A ÁGUA

– [O[O22]] com o com o temp., salinity temp., salinity

– AR É MAIS LEVE, MUITO FLUIDO, AR É MAIS LEVE, MUITO FLUIDO, ÁGUA É DENSA E VISCOSAÁGUA É DENSA E VISCOSA

– para movimentar a água gasta-se + para movimentar a água gasta-se + energiaenergia

• ENTRETANTO, DURANTE A RESPIRAÇÃO ENTRETANTO, DURANTE A RESPIRAÇÃO AÉREA OS ANIMAIS PERDEM ÁGUAAÉREA OS ANIMAIS PERDEM ÁGUA

COMPARAÇÃO ENTRE O AR E A ÁGUA COMO MEIOS RESPIRATÓRIOS

RESPIRAÇÃO NA ÁGUARESPIRAÇÃO 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 Apenas a difusão através do epitélioepitélio

Suficiente apenas para Suficiente apenas para pequenos animaispequenos animais ou ou animais com animais com demanda energética muito baixademanda energética muito baixa

Ocorre Ocorre apenas em animais aquáticosapenas em animais aquáticos

Sistema respiratório

ausentetrocas gasosas

apenas por difusão

FILO CNIDARIA

Respiração por simples difusão entre células e a água circundante

PORIFERA

Circulação de água através do corpo, sem sistema

circulatório interno

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