BIOLOGIA SISTEMA RESPIRATÓRIO HUMANO

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1 BIOLOGIA Prof. Helder SISTEMA RESPIRATÓRIO HUMANO 1. Anatomia do Sistema Respiratório O oxigênio do ar deve chegar aos alvéolos e passar para o sangue, fazendo o gás carbônico o caminho inverso. O caminho percorrido pelos gases corresponde as vias aéreas, que começa com a entrada do ar pelas narinas, pela cavidade nasal ou pela boca. Em seguida o ar vai para a faringe, passa pela epiglote levantada e chega à laringe. Daí desce para a traqueia que, no tórax, se divide em brônquios que se ramificam em bronquíolos. Esses pequenos tubos apresentam alvéolos (dilatações) em contato íntimo com capilares sanguíneos, onde ocorre hematose. Cada pulmão é envolto por uma membrana dupla chamada de pleura. Entre os dois folhetos da pleura há um líquido (líquido pleural) lubrificante que permite o deslizamento de um folheto sobre o outro, quando os pulmões se enchem ou se esvaziam de ar. Os pulmões se localizam em cima de cada metade do diafragma. OBSERVAÇÃO: 1) A cavidade nasal tem por função aquecer, umedecer e purificar o ar. 2) Glote é a estrutura da laringe (abaixo da epiglote) onde ficam as cordas vocais, que produzem o som. Processo de hematose 1

2 2. Fisiologia do Sistema Respiratório A) INSPIRAÇÃO E EXPIRAÇÃO A entrada de ar, ou seja, inspiração, ocorre quando os músculos respiratórios - diafragma e intercostais - se contraem, o que aumenta o volume vertical (diafragma) e horizontal (intercostais) da caixa torácica levando à diminuição da pressão intra-pulmonar. Para a saída do ar, ou seja expiração, ocorre o relaxamento dos músculos acima, o que diminui o volume da caixa torácica, aumentando a pressão intrapulmonar, o que expulsa o ar. Ação do diafragma aumentando e diminuindo o diâmetro vertical da caixa torácica. Quando os músculos intercostais se contraem, as costelas sobem e a caixa toráxica aumenta o seu diâmetro horizontal. B) RITMO RESPIRATÓRIO O ritmo respiratório normal é controlado principalmente pelo centro respiratório, no bulbo. Qualquer aumento na quantidade de CO 2 no sangue vai determinar que os músculos da respiração trabalhem mais rápido (taquipnéia) e o contrário, ou seja, diminuição de CO 2 leva à diminuição da frequência respiratória (bradipnéia). Esforço físico consome O 2 e aumenta o CO 2 levando a taquipnéia e ao dormirmos, ocorre bradipnéia. C) TRANSPORTE DE O 2 E CO 2 O oxigênio que entra nos capilares pulmonares vai ser distribuído a todas as partes do corpo e o gás carbônico de todas as células deve circular até aos capilares pulmonares onde, após a hematose, será eliminado. As hemácias apresentam a hemoglobina, uma proteína que se liga aos gases transportando-os no sangue. Vejamos agora como ocorre o transporte de O 2 dos pulmões até os tecidos e, em seguida, como ocorre o transporte de CO 2 dos tecidos até os pulmões. a) Transporte de O 2 O oxigênio que entra nos capilares pulmonares é transportado, em sua maioria (98%), ligado à hemoglobina na forma de oxi-hemoglobina (Hb - O 2 - ligação instável, para que o O 2 seja liberado para as células). Cerca de 2% é transportado livre, dissolvido no plasma (parte líquida do sangue). b) Transporte de CO 2 O CO 2 das células chega aos capilares pulmonares basicamente de três maneiras: - 30% na forma de carbo-hemoglobina (CO 2 - Hb - ligação instável, para que o CO 2 seja liberado do sangue para os alvéolos). - 5% livre, dissolvido no plasma. - 65% na forma de íon bicarbonato (HCO 3 ). O bicarbonato é formado da seguinte maneira: o CO 2 das células vai ao sangue onde, no interior das hemácias, a nível dos tecidos, reage com a H 2 O, na presença da enzima anidrase carbônica, formando o H 2 CO 3 (ácido carbônico) que ioniza-se em H + e HCO 3, que sai das hemácias e circula no plasma, mantendo o ph do sangue ligeiramente básico. 2

3 Após circular, o HCO 3 chega aos capilares pulmonares, onde entra nas hemácias, reagindo de forma inversa, ou seja: combina-se, com H + formando H 2 CO 3 que, na presença da anidrase carbônica, origina H 2 O e CO 2, que será eliminado. TECIDO MUSCULAR Tecido Muscular Estriado Esquelético Três variedades distintas de músculo são histologicamente reconhecidas, cada uma com características específicas próprias. O primeiro é conhecido por várias denominações como músculo esquelético, voluntário e estriado. É esquelético porque geralmente suas contrações movem alguma parte do esqueleto e voluntário porque, geralmente, estas contrações podem ser produzidas intencionalmente. Microscopicamente, apresenta faixas transversais escuras e claras denominadas estriações, daí a denominação de músculo estriado. Tecido Muscular Estriado Cardíaco O segundo tipo de músculo constitui a maior parte do coração (isto é, miocárdio) e, portanto, é denominado músculo cardíaco. Também é estriado, mas sua contração não é intencional em outras palavras, é involuntário. O músculo do coração também possui algumas outras características peculiares que justificam considerá-lo como um tipo distinto de músculo; é o único que possui as células musculares unidas em suas extremidades por fortes junções celulares, os discos intercalares. Tecido Muscular Liso O terceiro tipo de músculo é descrito como liso porque não possui estriações transversais quando examinado ao microscópio. É também involuntário, pois sua contração não pode ser controlada. O músculo liso está presente na parede da maioria dos vasos sanguíneos e órgãos ocos, às vezes tubulares, como o intestino, estômago, bexiga e útero que são denominados genericamente de vísceras. Ultra-Estrutura das Fibras Esqueléticas O citoplasma dessas células, denominado sarcoplasma, contém elementos contráteis os miofilamentos. 3

4 As fibras musculares esqueléticas em corte longitudinal mostram um padrão distinto de bandas transversais claras e escuras alternadas. Ao microscópio, as bandas escuras são anisotrópicas, enquanto as bandas claras são isotrópicas. As bandas escuras são, portanto, denominadas bandas A (de anisotrópicas) e as claras, bandas I (de isotrópicas). Uma linha escura denominada linha Z divide ao meio cada banda I. Uma região mais pálida denominada banda H pode ser distinguida, algumas vezes, no meio da banda A em fibras que estão relaxadas. A unidade contrátil nos músculos esqueléticos e cardíacos é o sarcômero, que é a parte de uma miofibrila compreendida entre duas linhas Z consecutivas. Assim, cada miofibrila incorpora uma longa série de sarcômeros unidos por linhas Z. Um sarcômero contém dois grupos de miofilamentos contráteis: os filamentos delgados ou finos contendo actina e os filamentos espessos ou grossos contendo miosina. Ambos os tipos de miofilamentos são orientados longitudinalmente em relação à miofibrila. Os filamentos finos estão fixados às linhas Z de cada lado do sarcômero. Como foi originalmente proposto na teoria dos filamentos deslizantes, a contração muscular é o resultado do deslizamento interno dos filamentos delgados em relação aos espessos fixos, até que eles quase se encontrem na região média do sarcômero. A contração do músculo é provocada pela contração de suas miofibrilas, que acontece quando os filamentos de actina deslizam um em direção ao outro, puxados pela miosina. 4

5 Esta ação de deslizamento diminui a distância entre as linhas Z consecutivas promovendo, assim, um encurtamento do sarcômero. As bandas I (claras) contêm apenas filamentos delgados (de actina) e as bandas A (escuras) contêm ambos os tipos de filamentos (delgados e espessos). A bando H, pálida, observada no meio das bandas A em fibras relaxadas, representa uma parte da banda A onde há apenas filamentos espessos (de miosina). Quando a fibra se contrai, esta zona praticamente desaparece, tornando-se tão densa quanto o restante da banda A. Durante a contração muscular, as bandas A não se modificam em comprimento, mas as bandas I encurtam-se quando os filamentos delgados deslizam penetrando mais nas bandas A. Ao mesmo tempo a banda H praticamente desaparece. Na contração muscular, as moléculas de actina deslizam sobre as de miosina, o que faz o sarcômero encurtar. À esquerda, de cima para baixo, estágios sucessivos da contração de um sarcômero, representado em corte longitudinal. Acima, desenhos de cortes transversais realizados em três diferentes regiões do sarcômero (setas), mostrando o arranjo dos filamentos de actina e miosina. OBSERVAÇÃO: Nas células musculares existem invaginações da membrana celular que rapidamente conduzem a despolarização da superfície celular para o interior da mesma, são os túbulos T. Estes, terminam formando um conjunto de RETÍCULOS ENDOPLASMÁTICOS LISOS que armazenam cálcio, por transporte ativo, durante o período em que a célula está relaxada. 5

6 QUESTÕES DISCURSIVAS 1. ( Emescam) Com base em microfotografias obtidas no microscópio eletrônico, pode-se construir um desenho esquemático de um segmento de uma miofibrila, encontrada no citoplasma de uma célula muscular estriada esquelética. Analisando o esquema apresentado, responda: a) O que representa a estrutura do retângulo apontada com o número 1? b) Que estrutura está apontada pelo número 2? c) Qual é o nome do componente do retângulo assinalado com o número 3? d) Como é denominado o espaço compreendido entre duas estruturas consecutivas, assinaladas com o número 2? e) Como é denominado o espaço compreendido entre os números 4 e 5? 2. (Emescam) Um estudante, ao tentar explicar para um colega o papel funcional de alguns dos elementos figurados do sangue humano, assim se expressou: as plaquetas são células originadas na medula óssea, a partir dos megacariócitos, e durante a hemostasia liberam protombina. Os leucócitos mais abundantes do sangue são os neutrófilos, cujo número aumentado na corrente sanguínea pode significar que o indivíduo apresenta algum tipo de processo alérgico ou verminose. Os basófilos podem participar do mecanismo do choque anafilático, quando migram para o tecido conjuntivo e se transformam em mastócitos. Os linfócitos B podem originar os plasmócitos que atuam no combate às células cancerosas ou que estejam infectadas por vírus. Identifique no texto a(s) possível (eis) incorreção (ões) e a (s) justifique adequadamente. 6

7 3. (Emescam-2010/1) As moléculas de gás carbônico originadas durante a respiração celular difundem para o líquido intersticial que banha as células e daí, por difusão passiva, atingem a corrente sanguínea, onde uma grande parte desse gás penetra no citoplasma das hemácias. a) Escreva a sequência de reações químicas sofridas pela maior parte das moléculas de CO 2 quando no interior das hemácias. b) Que enzima, existente no citoplasma das hemácias, exerce um papel importante nessa sequência de reações? c) Que composto é eliminado do citoplasma das hemácias, para o plasma sanguíneo, e trocado pelos íons cloro? d) Como é denominada a modalidade da molécula da hemoglobina quando combinada com o gás carbônico? e) Como é denominada a modalidade da molécula da hemoglobina quando combinada com o monóxido de carbono? 7

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