Vivian L Mendona Biologia BIOLOGIA O Ser Humano
Vivian L. Mendonça Biologia BIOLOGIA O Ser Humano Genética Evolução 3º- ANO 3 Volume ENSINO MÉDIO MANUAL DO PROFESSOR
Respiração, circulação e excreção capítulo 4 1 Introdução COMENTÁRIOS GERAIS Vimos no capítulo anterior que os nutrientes resultantes da digestão do alimento são transportados pelo sangue, chegando assim às células do organismo humano. Nas células, nutrientes como a glicose são consumidos na respiração celular aeróbia, que utiliza gás oxigênio e resulta na formação de água e gás carbônico, com liberação de energia. Veja mais comentários no Manual. O gás oxigênio é obtido do ar atmosférico, onde o gás carbônico é eliminado. O transporte desses gases no corpo também é feito pelo sangue, sendo possível perceber a relação direta entre a respiração e a circulação sanguínea. Antes de prosseguir o estudo da respiração, sugerimos a atividade prática a seguir. ATIVIDADE PRÁTICA A frequência cardíaca e a atividade física ALERTA A atividade deve ser feita apenas sob a supervisão do professor. A frequência cardíaca corresponde ao número de batimentos cardíacos por unidade de tempo e pode ser medida pela pulsação. Os valores de frequência cardíaca variam de acordo com idade, altura, massa corporal, sexo e nível de atividade física. Sob orientação dos professores de Biologia e de Educação Física, faça a atividade a seguir, que deve ser realizada em um espaço amplo, como o pátio da escola. Como ma- Procedimentos 1. Escolha uma região do corpo para determinar sua pulsação (veja as fotos ao lado). Relaxe durante cinco minu- tos, na posição sentada. Enquanto um colega marca o intervalo de tempo de um minuto, conte quantos pulsos você percebe no local escolhido. Anote o resultado. Em seguida, será a vez de seu colega contar a pulsação dele, enquanto você marca o tempo. 2. Repita o procedimento nas situações propostas por seu professor de Educação Física, tais como: deitado, após uma breve caminhada, após um exercício físico. Anote os valores de sua pulsação em cada caso. Interpretando os resultados a. Organize os dados obtidos na forma de uma tabela e elabore uma explicação para os resultados. b. Compare os seus resultados com os de seus colegas. Converse com o professor de Educação Física para saber se as variações podem ser consideradas normais, e por quê. Descubra também por que é impor- tante manter a frequência cardíaca dentro de certos limites durante uma atividade física. c. Faça uma pesquisa e responda: qual é a relação entre batimentos cardíacos, pulsação, frequência car- díaca e frequência respiratória? a) O resultado esperado é: quanto mais intensa a atividade física, maiores os valores de pulsação. Veja mais informações no Manual. b) Resposta pessoal. 80 c) Quanto maior o ritmo dos batimentos cardíacos, maior é a pulsação. A frequência cardíaca corresponde aos batimentos do coração por unidade de tempo e quanto mais intensa for, maior será a frequência respiratória. Veja mais comentários no Manual. Fotos: David R. Frazier/ terial, é necessário um relógio ou cronômetro. Photoresearchers/Latinstock DIVULGAÇÃO PNLD A respeito da atividade prática, é importante verifi car se todos os alunos têm condições de realizar os exercícios físicos propostos e elaborar modos de todos se envolverem com a atividade.
capítulo 4 2 Sistema respiratório O termo respiração é usado para se referir à função do sistema respiratório: a inspiração (entrada de ar nos pulmões) e a expiração (saída de ar dos pulmões). É usado também para designar o processo de liberação de energia que ocorre por reações dentro da célula. Neste caso, fala-se em respiração celular. No sistema respiratório, ocorrem as trocas gasosas entre os pulmões e o sangue que ali circula. O gás oxigênio, presente no ar que entra nos pulmões, se difunde para o interior de vasos sanguíneos, ocorrendo a difusão do gás carbônico na di- Esquema dos órgãos que compõem o sistema respiratório do ser humano. Algumas estruturas estão representadas em corte e em vista lateral. reção inversa, ou seja, do sangue para os pulmões e destes para o ar. No lado esquerdo não A entrada do ar no sistema respiratório do ser humano acontece pelo seguinte caminho: narinas, cavidades (fossas) nasais, faringe, laringe, traqueia, brônquios, torácica, para melhor foi representada a caixa visualização do pulmão. bronquíolos e alvéolos pulmonares. Podemos considerar duas partes principais do sistema respiratório, com base em suas funções: a parte que conduz o ar das cavidades nasais até os bronquíolos Sistema respiratório do ser humano Os pulmões são órgãos esponjosos e elásticos, formados por milhões de alvéolos que se enchem de ar. Os pulmões são capilares sanguíneos ampliação do pulmão protegidos pela caixa torácica, formada por um conjunto de ossos cavidade nasal e cartilagens, e também pela musculatura esquelética associada a ela. O tórax separa-se do abdômen por uma estrutura muscular, o diafragma. Uma membrana chamada pleura envolve faringe narina laringe boca traqueia osso esterno brônquio bronquíolos e alvéolos cada pulmão e o man- tém aderido à parede da caixa torácica. O pulmão esquerdo é pouco menor que o pulmão direito; o coração, que também pulmão direito pulmão esquerdo diafragma se localiza na caixa torácica, fica ligeiramente voltado para a esquerda e parcialmente encaixado no pulmão esquerdo. osso (costela) constituinte da caixa torácica 81 Osvaldo Sequetin/Arquivo da editora DIVULGAÇÃO PNLD e a parte constituída pelos alvéolos pulmonares, onde ocorrem as trocas gasosas. bronquíolo alvéolos
capítulo 4 2. 1 Inalação do ar PENSE E RESPONDA Refl ita e responda em seu caderno: o que acontece ao ar que chega aos nossos pulmões quando respira- mos pela boca? O ar não é aquecido e as partículas de poeira não são retiradas, além de não haver percepção de odores. A inalação do ar corresponde à entrada do ar nas vias aéreas, e faz parte da inspiração, que estudaremos mais adiante. Ao entrar no nariz e passar pelas cavidades nasais, o ar é aquecido e umedecido, condições importantes para que ocorram as trocas gasosas com maior eficiência, nos alvéolos pulmonares. Além disso, o ar é filtrado por pequenos pelos presentes nas cavidades nasais, o que impede a entrada de partículas nas vias res- piratórias seguintes. As partículas ficam retidas na camada de muco que reveste as cavidades nasais; as células epiteliais possuem cílios que, com seus batimentos, conduzem o muco à faringe, de onde é deglutido. Nas cavidades nasais também ocorre a percepção dos odores de substâncias presentes no ar. As cavidades nasais comunicam-se com a faringe, que se mantém aberta permitindo a passagem de ar para a laringe e traqueia durante a respiração; essa co- municação se fecha durante a deglutição. O ar também pode entrar no organismo e dele sair pela boca. No entanto, nesse caso, os processos de aquecimento e umedecimento do ar ficam incompletos e não há filtração das partículas de poeira, fumaça, grãos de pólen, entre outras. DIVULGAÇÃO PNLD Pregas vocais vista superior A laringe corresponde a uma região anterior à tra- queia, onde se localizam as pregas vocais (cordas vocais). Elas são formadas por ligamentos elásticos e musculatura associada. Durante a fala ou o canto, quando o Osvaldo Sequetin/Arquivo da editora ar sai dos pulmões e passa pelas pregas vocais, elas vibram. Essa vibração é transmitida ao ar, formando ondas sonoras. pregas vocais na laringe A traqueia é um tubo que, em sua porção terminal, se ra- mifica em dois brônquios. As paredes da traqueia não sofrem colapso, o que impediria traqueia Esquema ilustrando as pregas vocais, que se localizam na parte interna da laringe. CURIOSIDADE a passagem do ar, pois existem anéis de cartilagem que se estendem ao redor do canal, por quase todo o seu diâ- metro, mantendo-o aberto. Os brônquios direito e es- Por que existem vozes graves e agudas? querdo também possuem anéis As características da voz de uma pessoa dependem de suas pregas vocais, da força com que o ar passa por elas e também pela boca e pelo nariz. Quando a porção vibratória das pregas vocais é maior, entre 11, 5 mm e 16 mm de comprimento, as vozes são mais de cartilagem e sofrem ramifi- graves. As vozes fi nas resultam de pregas vocais menores, com 8 mm a 11, 5 mm. Uma Os canais de menor calibre são chamados bronquíolos; eles terminam nos alvéolos, pequenos sacos de finas paredes nos quais mesma pessoa pode produzir sons mais graves ou mais agudos, realizando maior ou menor tensão na região das cordas vocais. Sob maior tensão, por exemplo, as pregas vocais se esticam e vibram mais rapidamente, gerando um som agudo. Para manter a voz e não prejudicar as cordas vocais, é preciso manter-se hidratado ao longo do dia, alimentar-se de modo saudável, não fumar e não gritar. A fonação, ou produção do som, é um tema interessante para aprofundamento. Saiba mais em: <http: //projetohomemvirtual. org. br/seriejuventude/Fonacao. pdf>. Acesso em: 24 fev. 2016. 82 cações, gerando canais com diâmetros cada vez menores. ocorrem as trocas gasosas.
capítulo 4 Rome/SPL/Latinstock Da traqueia aos bronquíolos existe um epitélio ciliado produtor de muco, que retém partículas menores que tenham escapado da filtração no nariz. O batimento ciliar, neste caso, conduz o muco contendo as partículas para cima, na direção da faringe, ocorrendo a deglutição do material. Profs. Motta; Correr & Nottola/University la Sapienza; No tecido pulmonar existem também os macrófagos, que são células do sistema imunológico que englobam bactérias e partículas de sujeira. Alerta: o cigarro e o sistema respiratório As substâncias tóxicas contidas no cigarro destroem os macrófagos e as células ciliadas da traqueia, que, en- 10 µm Corte histológico da traqueia, mostrando o revestimento ciliado (cílios em verde). tão, são substituídas por outro tipo celular. Os pulmões do fumante ficam mais vulneráveis a infecções e o siste. Dr. Richard Kessel & Dr. Randy K /SPL /Latinstock ma respiratório passa a produzir mais muco, em proces- so natural de proteção; ocorre inflamação crônica nas paredes dos brônquios, como reação ao contato constante com as substâncias contidas no cigarro, causando e dificuldade de respirar. É comum em pessoas que fumam há muitos anos o rompimento de alvéolos pulmonares, causando diminuição da capacidade respiratória e caracterizando o enfisema pulmonar. Além disso, muitas substâncias contidas no cigarro são cancerígenas, ou seja, podem alterar o ritmo de divisão das células, originando tumores. Os fumantes e as pessoas que convivem com a fumaça do cigarro possuem maiores chances de desenvolver câncer, não apenas nos pulmões ou nas vias respiratórias, mas em outras partes do organismo também. 22 µm Interior de alvéolos pulmonares, mostrando macrófagos (em amarelo). As informações mencionadas são válidas para qual- Divulgação DIVULGAÇÃO PNLD bronquite crônica. O excesso de muco pode causar tosse quer tipo de fumo, inclusive narguilé que, segundo o Ministério da Saúde, equivale a fumar 100 cigarros co- muns de uma única vez. No Brasil, os fumantes encontram apoio em institutos e hospitais públicos para deixar o vício, pelo Sistema Único de Saúde (SUS). Em apenas 5 dias sem fumar, o organismo elimina o excesso de gás carbônico e a nicotina que circulam no sangue, a pressão sanguínea abaixa, retornando a um patamar saudável, e as percepções de olfato e paladar melhoram. Em um ano livre do vício, o ex-fumante tem risco reduzido de problemas cardiovas- culares em comparação com fumantes. Melhor do que parar de fumar, é nunca começar. Os fumantes passivos, aqueles que não fumam, mas convivem com a fumaça de cigarros, também devem evitar locais malventilados e a proximidade com fumantes, pois correm o risco de desenvolver as doenças associadas ao tabagismo da mesma forma. Campanha realizada pelo Instituto do Câncer José de Alencar Gomes da Silva (Inca) promovendo a prevenção ao tabagismo. A data 31 de maio é do “dia mundial sem tabaco” e faz parte das ações de conscientização e combate ao fumo. Segundo dados do Inca divulgados em 2014, a cada ano morrem 200 mil pessoas no Brasil por doenças relacionadas ao cigarro, o que equivale a 23 mortes por hora. As internações por câncer de pulmão foram mais de 19 mil no país, em 2013. Fonte: PORTAL BRASIL. Ministério da Saúde anuncia regulamentação da Lei Antifumo. Disponível em: <http: //www. brasil. gov. br/saude/2014/05/ministerio-da-sauderegulamenta-lei-antifumo-no-dia-mundial-sem-tabaco>. Acesso em: 06 maio 2016. 83
capítulo 4 MULTIMÍDIA lgaç ão Programa Nacional de Controle do Tabagismo – Inca <http: //www 2. inca. gov. br/wps/wcm/connect/acoes_programas/site/home/nobrasil/ programa-nacional-controle-tabagismo> conhecer as armadilhas da indústria do cigarro para incentivar os jovens a fumar. Divu O Instituto Nacional do Câncer José de Alencar Gomes da Silva (Inca) traz informações sobre os malefícios do fumo, as campanhas realizadas e como parar de fumar. Em “Crianças, adolescentes e jovens”, você poderá Acesso em: 24 fev. 2016. ATIVIDADE PRÁTICA Analisando a qualidade do ar Quais são as condições do ar na região onde você mora? Existem equipamentos que fornecem medidas da concentração de diferentes gases e partículas na atmosfera, que servem de indicadoras da qualidade do ar. Nesta atividade você poderá, de modo muito simplifi cado, inferir a respeito da qualidade do ar usando papel-fi ltro, que retém partículas de poeira e fuligem. Material necessário • tesoura sem ponta; • fi o de barbante; • sacos plásticos transparentes com fechadura hermética; • mapa do bairro ou da cidade. Procedimentos 1. Escolha dois ou mais locais de sua residência para fazer a medida da qualidade do ar. Recorte retângulos de papel-filtro, com cerca de 12 cm 10 cm, um para cada local escolhido. 2. Cada papel-filtro deve ser colocado no local escolhido, fi cando em contato com o ar. Você pode prendê-lo aoofi e pendurá-lo no lugar escolhido (veja foto ao lado). Aguarde alguns dias e então retire cada filtro cuidadosamente, colocando cada um dentro de um saco plástico. Feche os Thiago Oliver/Acervo do fotógrafo DIVULGAÇÃO PNLD • Papel-fi ltro (fi ltro de coar café); ALERTA A atividade deve ser feita apenas sob a orientação do professor. sacos e leve-os à escola, para análise dos resultados. 3. Compare seus resultados com o de dois colegas. Em seguida, localizem no mapa do bairro ou da cidade os endereços onde foram realizadas as medições. 4. Com os dados de toda a turma, montem um cartaz com o mapa do bairro ou da cidade, indicando os pontos de medição, a qualidade do ar observada em cada um deles e possíveis fatores que expliquem os resultados obtidos. Interpretando os resultados a. Compare o aspecto dos fi ltros colocados em sua residência com um fi ltro limpo. Houve diferença entre eles? Elabore explicações para o resultado observado. b. Na internet, busque informações a respeito da qualidade do ar registrada no bairro ou região onde você fez a observação. Compare os dados obtidos com o que você observou. a) Resposta pessoal. Consulte o Manual. b) Resposta pessoal. Indo além • Com um colega, faça uma pesquisa para descobrir quais são os principais poluentes do ar e algumas doenças relacionadas a eles. Descreva uma delas em seu caderno. • O que poderia ser feito para manter ou melhorar a qualidade do ar em seu bairro ou cidade? Converse a respeito com seus colegas e juntos elaborem uma carta para ser encaminhada a um vereador da Veja informações no Manual. cidade, com as possíveis soluções para combater a poluição do ar. 84
capítulo Sim, o modelo representa de modo simplifi cado o mecanismo da ventilação pulmonar. O esquema à esquerda simula a inspiração e o da direita, a expiração. A membrana esticada representa o diafragma, o frasco repre- 4 senta o tórax, o balão (bexiga) representa os pulmões, e o canudo representa as vias aéreas. 2. 2 Ventilação pulmonar PENSE E RESPONDA O movimento de entrada do ar nos pulmões é chamado inspiração, enquanto a saída de ar dos alvéolos para o meio externo é a expiração. Observe o esquema abaixo, representando uma montagem feita com materiais simples: a parte de cima de uma garrafa plástica, balões de A inspiração e a expiração são resultados de dois mecanismos: os movimentos do diafragma para cima e para baixo e a eleva- borracha, canudo e rolha. ção e o abaixamento das costelas, que formam a caixa torácica. Quando a borracha é puxada para baixo, o balão dentro da garrafa se enche de ar; o inverso ocorre quando a borracha é deslocada Na inspiração, a caixa torácica se expande devido à contração de um grupo de músculos que promove a elevação das costelas. O diafragma, localizado na base da caixa torácica, também se contrai, tracionando para baixo a região inferior dos pulmões. O resultado desses movimentos é o aumento do volume da caixa torácica e a expansão pulmonar, o que torna a pressão interna menor do que a externa, com consequente entrada de ar proveniente do ambiente. para cima. Analise o esquema e responda em seu caderno: este modelo retrata o processo de ventilação pulmonar? Justifi que sua resposta, comparando o esquema com o processo de ventilação pulmonar e relacionando os materiais utilizados no modelo com as estruturas do Na expiração, os músculos responsáveis pela elevação das costelas relaxam e elas se abaixam, resultando na diminuição do volume da caixa torácica. O diafragma também relaxa, deslocando-se para cima e comprimindo os pulmões. Com a retração dos pulmões, o ar é expulso dos alvéolos e segue pelas mesmas vias pelas quais entrou: bronquíolos, brônquios, traqueia, laringe, faringe e cavidades ar entra Luis Moura/Arquivo da editora sistema respiratório do ser humano. ar sai rolha canudo bexiga Na expiração, nem todo o ar é expulso dos pulmões, restando pequeno volume dentro dos alvéolos. Isso evita o colapso das membrana de borracha finas paredes dos alvéolos. Ventilação pulmonar Inspiração Peter Gardiner/SPL/Latinstock DIVULGAÇÃO PNLD nasais ou boca, até ser eliminado para o ar atmosférico. Expiração nariz entrada de ar boca saída de ar pulmão costelas se levantam costelas se abaixam diafragma relaxa diafragma se contrai abdômen aumenta de volume abdômen diminui de volume Esquemas ilustrando de modo simplificado a inspiração e a expiração, indicando movimentos das costelas e do diafragma. 85
capítulo 4 2. 3 Controle da ventilação pulmonar RECORDE-SE A ventilação pulmonar pode ser controlada voluntariamente, como você pode perceber quando a respiração é forçada de forma consciente, acelerando ou diminuindo o ritmo respiratório. No entanto, esse controle é limitado; a manutenção da ventilação pulmonar é feita pelo centro respiratório, que exerce controle involuntário sobre as estruturas envolvidas na inspiração e expiração. Veja a localização da medula oblonga no encéfalo na página 32. CURIOSIDADE O centro respiratório localiza-se na medula oblonga (bulbo), região do encéfalo que se comunica com a medula espinhal. Da medula espinhal partem os nervos que transmitem os sinais emitidos pela medula oblonga. Cada sinal enviado corresponde à contração do diafragma e dos músculos envolvidos na inspiração; O bocejo é uma ação involuntária, estimulada pela medula oblonga. Ao bocejarmos, grande volume de ar é inspirado e expirado pela boca, músculos da face são contraídos, entre outras reações. Existem hipóteses de que o bocejo seja um meio de deixar o corpo mais alerta. Esse comportamento ocorre na maio- o intervalo entre esses sinais leva à expiração. O centro respiratório recebe informações a respeito do p. H do sangue a partir de receptores localizados na parede das grandes artérias: quanto maior a concentração de gás carbônico (CO ) no sangue, menor o p. H sanguíneo, de acordo com um mecanismo que será analisado mais adiante. A queda no p. H sanguíneo de 2 termina um aumento do ritmo respiratório. A concentração de gás oxigênio (O ) no sangue também exerce influência, apesar de pequena, no controle do ritmo 2 respiratório pela medula oblonga. Também é o centro respiratório que controla o reflexo da tosse e do espirro. Cavidades nasais, laringe, traqueia e brônquios são regiões extremamente sensíveis e a presença de substâncias estranhas pode causar irritação. Esse estímulo é enviado ao bulbo e, como resposta, há contração violenta dos músculos que en- DIVULGAÇÃO PNLD ria dos vertebrados. Esquema ilustrando a porção terminal de um bronquíolo, onde volvem as vias respiratórias, provocando a expulsão do ar em alta velocidade pela boca (no caso da tosse) ou pelo nariz (no caso do espirro). se localizam alvéolos. À direita, um alvéolo 2. 4 Alvéolos: superfícies de trocas gasosas em corte. Observe a presença de vasos sanguíneos ao redor Cada pulmão possui milhões de alvéolos, cada um com aproximadamente 0, 2 mm de diâmetro. Juntos, eles formam uma superfície respiratória total de apro- dessa estrutura. ximadamente 160 m 2 em um indivíduo adulto. As paredes dos Luis Moura/Arquivo da editora Alvéolos pulmonares sangue pobre em O 2 alvéolos são extremamente finas e revestidas internamente sangue rico em O 2 por um líquido. Estas são carac- terísticas importantes de uma superfície respiratória: ser pouco espessa e úmida, permitindo entrada e saída do ar assim a difusão dos gases. alvéolo bronquíolo Os alvéolos são envolvidos capilar em corte alvéolo (em corte) externamente por vasos sanguíneos de pequeno calibre, os capilares. A intensa vascularização é outra característica das superfícies respiratórias. Dessa forma, os gases que estão no interior dos alvéolos ficam muito próximos do sangue que passa pelos capilares pulmonares em que ocorre a hematose 86 hemácias capilares, ocorrendo as trocas gasosas ou hematose.
capítulo 4 Trocas gasosas no organismo humano O sangue que chega aos pulmões é pobre em gás oxigênio (O 2 ), pois é proveniente de órgãos e tecidos que já o utilizaram na respiração celular. Também possui alta concentração de gás carbônico (CO ), que as células eliminam no sangue 2 como resíduo desse mesmo processo. Ao passar pelos pulmões, o sangue torna- -se rico em O e perde CO. 2 2 O oxigênio, assim como outros gases, tem propriedade de difusão. Quando exposto a soluções de diferentes concentrações de O , as moléculas desse gás movimentam-se 2 mais intensamente do ambiente de maior concentração para o de menor concentração. A difusão é um transporte passivo de moléculas, isto é, não demanda energia produzida pelas células para acontecer. É necessário existir um gradiente de concentração e uma membrana que permita a passagem dos gases, como é o caso Esquema ilustrando a difusão em três momentos consecutivos: A (inicial), B e C (final). As moléculas de um gás estão representadas por bolinhas, de forma muito simplificada. O movimento das moléculas é da região mais concentrada para a de menor concentração. da parede dos alvéolos e dos capilares. DIVULGAÇÃO PNLD Difusão Equipe NATH/Arquivo da editora A concentração de determinado gás no ar ou em uma solução é denominada pressão parcial – a pressão total é determinada pela mistura de gases ou solutos na solução. Assim, a pressão parcial 2 de O é maior no ar que entra nos alvéolos do que dentro do sangue. Essa diferença na pressão parcial de 2 O determina a direção da difusão: do interior dos alvéolos para o A B C sangue dentro dos capilares. Nos tecidos ocorre difusão de oxigênio do sangue para o líquido intersticial e deste para as células, como representado na figura abaixo. O gás carbônico difunde-se das células para o sangue. Nos pulmões, esse gás sai do sangue e entra nos alvéolos. A pressão parcial de CO é maior no sangue do que no ar 2 que entra nos pulmões. Durante a expiração, o ar é eliminado com uma concentração maior de CO , em comparação ao ar inspirado. 2 Paulo Cesar Pereira/Arquivo da editora Trocas gasosas entre sangue e tecido PENSE E RESPONDA Em seu caderno, represente esquematicamente as trocas gasosas entre alvéolos e capilares pulmonares. Veja modelo de esquema no Manual. capilar sanguíneo tecido Esquema simplificado mostrando difusão dos gases respiratórios entre CO 2 plasma sanguíneo células de um tecido e o sangue, transportado por capilar sanguíneo. Nesse caso, o sangue possui, inicialmente, menor concentração de CO do que o tecido, e o 2 inverso ocorre com a concentração de O. hemácia O 2 As moléculas foram 2 representadas em células da parede do capilar regiões distintas apenas para facilitar o entendimento da difusão. As figuras estão representadas em diferentes escalas. 87
capítulo 4 2. 5 Transporte dos gases respiratórios Praticamente todo o gás oxigênio que sai dos alvéolos e chega ao sangue é transportado no interior dos glóbulos vermelhos, também chamados eritrócitos ou hemácias, ligado a moléculas de hemoglobina, formando a chamada oxiemoglobina. Uma pequena parte de O é transportada dissolvida no plasma sanguíneo. 2 A hemoglobina é uma proteína que apresenta sítios de ligação com o O 2, nos quais surge uma ligação fraca e reversível. Quando a pressão parcial de O é ele 2 vada, como ocorre na passagem do sangue pelos pulmões, o oxigênio se liga à hemoglobina; quando a pressão parcial de O é baixa, o oxigênio é liberado. Esse 2 efeito de saturação da hemoglobina em meios com diferentes pressões parciais de oxigênio pode ser expresso no gráfico a seguir. CURIOSIDADE Saturação da hemoglobina em função da pressão parcial de gás oxigênio no meio do corpo humano. Elas não possuem núcleo e seu citoplasma contém cerca de 250 milhões de moléculas de hemoglobina, cada uma com quatro sítios para ligação DIVULGAÇÃO PNLD de gás oxigênio. Assim, uma única hemácia Maps World/Arquivo da editora tre as menores células pode transportar bilhões de moléculas de O. 2 O 2 ligado à hemoglobina 20 Pressão parcial do gás oxigênio nas células do sangue As hemácias estão en- 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 20 40 60 80 100 120 Pressão parcial do oxigênio no plasma sanguíneo (mm. Hg) Fonte: GUYTON, A. C. ; HALL, J. E. Textbook of medical physiology. 11. ed. Philadelphia: Elsevier Saunders, 2006, p. 495. PENSE E RESPONDA A hemoglobina não é formada apenas por aminoácidos; ela possui quatro regiões especiais contendo ferro, cada uma chamada grupo heme. Nessa região ocorre a ligação com o O. Explique o 2 que é anemia ferropriva e como ela pode ser evitada. A anemia ferropriva é causada pela baixa quantidade de ferro no organismo, por consumo deficiente de alimentos com ferro ou por má absorção desse sal mineral no intestino delgado. Veja mais informações no Manual. 88 O gás carbônico é transportado de três maneiras: dissolvido no plasma sanguíneo (cerca de 7%), combinado com a hemoglobina, no lugar do oxigênio, formando a carbo-hemoglobina (cerca de 23%) ou sob a forma de íon bicarbonato no plasma (cerca de 70%). O CO 2 pode reagir com água, formando um composto chamado ácido carbônico (H 2 CO 3 ). Essa reação ocorre mais rapidamente dentro das hemácias, nas quais existe uma enzima que acelera o processo, a anidrase carbônica. Em determinadas situações, a concentração de CO no sangue aumenta, promovendo a formação 2 de ácido carbônico. O acúmulo de ácido carbônico contribui para a queda do p. H sanguíneo que, como já vimos, estimula o centro respiratório a acelerar o ritmo da respiração. Assim, o excesso de CO não se acumula no sangue, pois vai sendo eliminado pelas expirações. 2 No entanto, o sangue apresenta um mecanismo que mantém seu p. H relativamente estável, exceto em situações extremas, como durante exercícios físicos intensos ou na respiração forçada. O ácido carbônico normalmente dissocia-se em íons hidrogênio (H +) e íons bicarbonato (HCO− ). Os íons hidrogênio são mantidos 3 dentro da hemácia, enquanto os íons bicarbonato são liberados para o plasma sanguíneo, mantendo o p. H do sangue ligeiramente básico.
capítulo 4 Como os fetos respiram? A partir da quarta semana de gestação, inicia-se a formação dos pulmões no feto humano. Ao final da gestação, os pulmões realizam movimentos respiratórios, mas como estão preenchidos por líquidos não ocorrem trocas gasosas. As trocas gasosas do feto não são realizadas, portanto, pelos pulmões. Nessa função, está en- volvida a placenta, uma estrutura que apresenta uma região materna e uma região fetal. Durante a gravidez, a mulher apresenta aumento das frequências cardíaca e respiratória, necessário para manter seu metabolismo e sustentar o feto em gestação. Na região materna da placenta, em contato com a parede do útero, existem vasos sanguíneos (capilares) do organismo materno. Na região fetal da placenta estão os capilares do feto que partem do cordão umbilical. Não ocorre mistura do sangue materno com o fetal, pois não entram em contato direto; os capilares das duas regiões da placenta ficam próximos e ocorre troca de gases e materiais por difusão pelas paredes desses vasos. O feto recebe, assim, oxigênio e nutrientes e elimina gás carbônico e resíduos nitrogenados no sangue materno. A captação de gás oxigênio pelo feto torna-se mais eficiente porque sua hemoglobina é especial: possui maior afinidade pelo oxigênio do que a hemoglobina produzida após o nascimento. Essa hemoglobina é pro- duzida inicialmente pelo fígado. No momento do nascimento, com o rompimento do cordão umbilical, a concentração de oxigênio no sangue do bebê diminui e a concentração de gás carbônico aumenta. Esse aumento provoca queda no p. H sanguíneo, condição que estimula o centro respiratório da medula oblonga. Ela envia estímulos às estruturas envolvidas na ventilação pulmonar, e o recém-nascido respira ar pela primeira vez. O líquido que preenchia seus pulmões é DIVULGAÇÃO PNLD Richard Schultz/Corbis/Latinstock em parte eliminado e em parte absorvido pelo organismo. O momento do nascimento: o bebê respira ar pela primeira vez. A hemoglobina tem afinidade por outros gases, além do oxigênio e do gás carbônico. Ela forma ligações estáveis com o monóxido de carbono PENSE E RESPONDA (CO), um gás inodoro formado durante combustões; a afinidade da hemo- globina pelo CO é maior do que pelo oxigênio. A inspiração de CO em recintos fechados pode levar a pessoa à morte por asfixia, pois as moléculas de hemoglobina se ligam a esse gás, deixando de transportar oxigênio. Nas grandes cidades, túneis longos devem ser construídos com ventiladores de ar para garantir que, em situações de trânsito intenso ou congestionamento, a concentração de monóxido de carbono, eliminado pelos escapamentos dos automóveis, não se torne muito alta e prejudicial à saúde. Geralmente, existem também placas orientando os motoristas a desligar o motor em caso de congestionamento. A inalação de altas quan- tidades de CO, como vimos, pode levar à morte. Escreva em seu caderno a respei- to do perigo de manter o motor do carro ligado em garagens fechadas ou em túneis durante um congestionamento, fazendo uma relação com as propriedades da hemoglobina. Note que nessas duas situações os ambientes são malventilados. Escreva também uma justificativa para a existência de ventiladores em túneis longos nas grandes cidades. A queima do combustível libera monóxido de carbono (CO), que é altamente tóxico, além de ser inodoro. Os ventiladores destinam-se a fazer o ar circular e, assim, ar novo entra no túnel, saindo o ar com concentração indesejável de CO. 89
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