FISIOLOGIA COMPARATIVA
DA RESPIRAÇÃO
AULA I
1. CONCEITOS GERAIS SOBRE RESPIRAÇÃO
2. 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
Respiração
difusão de O2 e CO2 através
das membranas celulares
PROCESSO PASSIVO: DEPENDE DA
EXISTÊNCIA DE UM Δ DE CONCENTRAÇÃO
O que determina a taxa de difusão?
LEI DE FICK
P
R D A
d
Gradiente de
concentração
Espessura do local para a
difusão
Área do local para a difusão
Constante de difusão
Taxa de difusão (quantidade de gás por unidade de tempo)
• Como a taxa de difusão pode ser otimizada?
P
R D A
d
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
SUPERFÍCIE RESPIRATÓRIA
delgada
úmida
PULMÕES
vascularizada
TRAQUÉIA
COMPOSIÇÃO DO AR ATMOSFÉRICO SECO
Componente
%
Oxigênio
Dióxido de carbono
Nitrogênio
20,95
0,03
78,09
Argônio
Total
0,93
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
A pressão de vapor de água em uma
superfície de água livre é alterada
com a temperatura!
O ar dos pulmões dos vertebrados que respiram ar atmosférico está
sempre saturado com vapor de água (umidade relativa de 100%)
A 370C o vapor de
água perfaz 6,2% do
volume de ar no
pulmão dos
EUTÉRIA
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
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
Patm = 380 mmHg
PpO2 = 760 x 0,2094
PpO2 = 380 x 0,2094
159 mmHg
79,57 mmHg
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 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
(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
Velocidade de difusão
de um gás
PM CO2 = 44
PM O2 = 32
O2
(100 mmHg)
4,5 ml O2
litro-1
CO2
(100 mmHg)
134 ml CO2
litro-1
inversamente proporcional
à raiz quadrada de seu
peso molecular
difusão do CO2 ≈ 0,86 difusão do O2
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
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