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10 trocas gasosas nos animais

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Transcript

  • 1. Margarida Barbosa Teixeira TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS
  • 2. Necessidade do intercâmbio de gases
    • Em todos os seres vivos, dos unicelulares aos multicelulares, as manifestações de vida resultam de numerosas reacções químicas que ocorrem nas células – metabolismo celular.
    • Para que estas reacções químicas ocorram a célula tem que dispor continuamente de matéria e de energia.
    • A fonte imediata de energia, essencial para as actividades celulares, é o ATP.
  • 3. Necessidade do intercâmbio de gases
    • A respiração celular consiste num conjunto de vias metabólicas pelas quais a molécula de glicose (principal substrato de produção energética das células) é oxidada, ocorrendo a libertação de energia biologicamente útil, que é armazenada em moléculas de ATP.
    É através da degradação da glicose, ao nível da respiração celular, que a célula obtém o ATP necessário ao metabolismo celular .
  • 4. Necessidade do intercâmbio de gases
    • Na respiração celular ocorre o consumo de O2 e a libertação de CO2.
    Os seres vivos necessitam de um fluxo de oxigénio para as células e da remoção do dióxido de carbono que se forma.
  • 5. Difusão directa e indirecta
    • Os seres vivos têm que realizar trocas gasosas com o meio.
    • O intercâmbio de gases entre o organismo e o meio, tal como o que ocorre a nível celular, realiza-se por fenómenos de difusão .
    • As trocas gasosas entre os organismos e o meio podem efectuar-se por:
    • difusão directa entre as células e o meio através da superfície respiratória;
    • difusão indirecta , em que os gases são transportados por um fluido circulante que estabelece a comunicação entre as células e a superfície respiratória.
  • 6. Difusão através da superfície corporal
    • Nos seres aquáticos unicelulares e nos seres multicelulares de dimensões reduzidas, como a hidra e a planária, constituídos por um reduzido número de camadas de células, as trocas gasosas indispensáveis à respiração celular ocorrem por difusão directa através da superfície do corpo.
  • 7. Superfícies respiratórias
    • Como consequência da evolução, os seres vivos adquiriram maiores dimensões.
    • O intercâmbio de gases com o meio passou a ocorrer através de estruturas especializadas - superfícies respiratórias.
    • As trocas gasosas ao nível das superfícies respiratórias designa-se de hematose .
    • A hematose transforma o sangue venoso em arterial.
    • À medida que os animais foram evoluindo surgiram diferentes superfícies respiratórias
    • A diversidade das superfícies respiratórias depende:
    • do tamanho e a estrutura corporal do organismo,
    • da história evolutiva do organismo,
    • da natureza do ambiente em que o ser vive.
  • 8. Superfícies respiratórias 1 – Superfície do corpo 2 – Superfície respiratória Traqueias Tegumento Brânquias Pulmões Difusão indirecta Difusão directa
  • 9. Superfícies respiratórias
    • Características das superfícies respiratórias:
    • apresentam reduzida espessura , geralmente o meio externo é separado do meio interno apenas por uma camada de células;
    • apresentam-se sempre húmidas , o que facilita a difusão dos gases respiratórios (a difusão só ocorre em meio líquido);
    • a sua morfologia permite uma grande superfície de contacto entre o meio interno e o meio externo;
    • Quando ocorre intervenção do sistema circulatório (difusão indirecta), as superfícies respiratórias são muito vascularizadas para facilitar o contacto com o fluido circulante.
  • 10. Hematose traqueal
    • As traqueias são invaginações da superfície do corpo que permitem manter a humidade do ar necessária à difusão dos gases
    • As traqueias ramificam-se em tubos cada vez mais pequenos que terminam nas traquíolas que contactam directamente com as células.
    • As traqueias comunicam com o exterior através de aberturas ao nível da superfície corporal denominadas de espiráculos .
    • Os insectos e outros artrópodes terrestres possuem um sistema respiratório constituído por uma rede de traqueias , que se encontra no interior do corpo.
  • 11. Hematose traqueal
    • Nos insectos primitivos os espiráculos encontram-se permanentemente abertos, não havendo controlo do ar que circula nas traqueias.
    • Nos insectos mais evoluídos existem estruturas, semelhantes a válvulas – os ostíolos – que controlam o fluxo de ar.
    • Nos insectos mais pequenos não ocorre ventilação activa mas sim passiva, isto é, há simplesmente entrada e saída de ar.
  • 12. Hematose traqueal
    • Nos insectos voadores, a ventilação é activa :
    • movimentos musculares conduzem à contracção/relaxamento das traqueias o que leva a inspiração/expiração;
    • junto aos músculos existem sacos de ar que, funcionando como reservas de ar, facilitam a ventilação.
  • 13. Hematose traqueal
    • As trocas gasosas ocorrem directamente entre o epitélio das traquíolas e as células, não havendo intervenção de um fluído circulante
    • A hematose traqueal ocorre por difusão directa
    • A velocidade de difusão e distribuição dos gases é muito baixa
    • A hematose traqueal só é possível em
    • animais de reduzidas massas corporais
  • 14. Hematose cutânea
    • A troca de gases através do tegumento (camada de células que cobre o corpo) designa-se de hematose cutânea.
    • Os animais que fazem hematose cutânea, apesar de viverem num ambiente terrestre, possuem uma pele húmida , devido à existência de numerosas glândulas produtoras de muco.
  • 15. Hematose cutânea
    • O sistema circulatório muito próximo da pele possibilita a realização da hematose através do tegumento.
    • O oxigénio difunde-se, através da pele, para o sistema circulatório e é transportado por este até às restantes células do corpo.
    • Difusão indirecta.
    • Alguns animais de maiores dimensões, como os anfíbios e certos peixes, também possuem hematose cutânea, para além da hematose pulmonar ou branquial.
  • 16. Hematose branquial
    • Nos peixes ósseos, as câmaras branquiais estão protegidas pelo opérculo (A). Cada brânquia é constituída por filamentos duplos (C) suportados por um arco branquial (B)
    • As brânquias/guelras são os órgãos respiratórios da maioria dos animais aquáticos.
    • As brânquias são evaginações da superfície do corpo , muito vascularizadas, em contacto com o meio exterior.
  • 17. Hematose branquial
    • Nos peixes ósseos, as brânquias são banhadas por uma corrente contínua de água , que entra pela boca e sai pelas fendas operculares .
    • O movimento de abertura e fecho da boca e dos opérculos ajuda a circulação de água.
  • 18. Hematose branquial
  • 19. Hematose branquial
    • Cada brânquia é constituída por filamentos duplos suportados por um arco branquial.
    • A membrana dos filamentos branquiais possui filas de dobras, as lamelas branquiais , que contêm capilares
    • grande área de contacto entre o meio externo e o meio interno.
    • Em cada filamento branquial existe um vaso aferente (contendo sangue venoso) e um vaso eferente (com sangue arterial). Entre estes dois vasos, ao nível das lamelas, existe uma rede de capilares , onde ocorrem as trocas gasosas.
  • 20. Hematose branquial - mecanismo de contracorrente
    • A água passa pela lamelas em sentido contrário ao sangue.
    • O sangue venoso, pobre em O 2 , circula sempre em direcção à água, rica em O 2 , que circula em sentido inverso.
    • Mantém-se entre o sangue e a água um gradiente de pressão parcial de O 2
    • Devido à diferente concentração de O 2 entre a água e o sangue, o O 2 vai passando, por difusão, da água para o sangue.
    • O sangue vai ficando progressivamente mais oxigenado.
    • O mesmo processo ocorre em sentido contrário com o CO 2 .
    • Assim, o sangue que flui através dos capilares vai passando de venoso a arterial.
  • 21. Hematose branquial - mecanismo de contracorrente
    • A quantidade de oxigénio dissolvido na água é significativamente inferior ao que existe na atmosfera.
    • O mecanismo de contracorrente permite aumentar significativamente a eficiência da hematose branquial.
  • 22. Hematose pulmonar
    • A conquista das superfícies continentais conduziu os animais a ambientes secos.
    • Os pulmões são invaginações da superfície corporal que permitem manter a humidade, facilitando a difusão dos gases.
    • Os pulmões são as superfícies respiratórias mais evoluídas que existem.
    • Todos os vertebrados terrestres apresentam pulmões, embora apresentem complexidade diferente de grupo para grupo.
  • 23. Hematose pulmonar
    • A comparação da estrutura dos pulmões evidencia:
    • complexidade sucessiva,
    • aumento da superfície respiratória,
    • superfície respiratória progressivamente mais vascularizada,
    • sucessiva especialização do processo de ventilação (renovação do ar).
  • 24. Hematose pulmonar
    • A complexidade da estrutura pulmonar conduziu a uma grande eficiência das trocas gasosas permitindo que as células obtenham, através da respiração celular, a energia necessária a um aumento progressivo da taxa metabólica.
    • O aumento da taxa metabólica permitiu que a temperatura corporal das aves e dos mamíferos se tornasse independente da temperatura ambiente, ou seja se tornassem animais de sangue quente .
  • 25. Hematose pulmonar - mamíferos
  • 26. Hematose pulmonar - mamíferos
    • Nos alvéolos pulmonares, chegando o ar novo (rico em oxigénio), ocorre a hematose pulmonar.
    • Durante a expiração o ar é expulso dos alvéolos pulmonares.
    • No caso do Homem mesmo após uma expiração profunda, permanece sempre algum ar nos pulmões – ar residual.
    • Os sacos alveolares dispõem-se em cacho em torno dos bronquíolos.
    • Durante a inspiração o ar é levado, via traqueia, brônquios e bronquíolos, até aos alvéolos pulmonares.
  • 27. Hematose pulmonar - mamíferos
    • Os pulmões apresentam grande eficiência nas trocas gasosas , devido à:
    • grande área da superfície alveolar, que aumenta a superfície de contacto entre o meio externo e interno e facilita a ventilação pulmonar;
    • fina espessura da parede dos alvéolos;
    • paredes dos alvéolos ser muito vascularizada.
  • 28. Hematose pulmonar - mamíferos
    • As trocas gasosas são devidas às diferenças de pressão parcial de cada um dos gases respiratórios (O 2 e CO 2 ) na superfície de contacto entre o meio externo (alvéolos pulmonares) e o meio interno (sangue).
    • O O 2 difunde-se dos alvéolos para o sangue e o CO 2 do sangue para o interior dos alvéolos.
  • 29. Hematose pulmonar - mamíferos
    • Os pulmões são formados por tecido elástico.
    • O aumento/diminuição do volume pulmonar é consequência do aumento/diminuição do volume da caixa torácica.
    • A renovação do ar nos pulmões é devida a mecanismos de inspiração e de expiração devidos à contracção e relaxamento dos músculos da cavidade torácica – diafragma e músculos intercostais.
    • As trocas gasosas são devidas às diferenças de pressão parcial de cada um dos gases respiratórios (O 2 e CO 2 ) na superfície de contacto entre os alvéolos pulmonares e o sangue.
  • 30. Hematose pulmonar - mamíferos
    • A contracção do diafragma e dos músculos intercostais conduz ao aumento de volume da caixa torácica e consequentemente ao aumento do volume pulmonar.
    • O aumento do volume pulmonar gera a diminuição da pressão do ar alveolar.
    • A diferença de pressão entre o ar atmosférico e o ar pulmonar leva à entrada de ar nos pulmões e consequentemente à renovação do ar pulmonar (enriquecendo-o em O2 e diminuindo a pressão de CO2).
    • A diferença de pressão parcial dos gases respiratórios entre os alvéolos pulmonares e os capilares sanguíneos conduz à difusão dos gases respiratórios entre os alvéolos pulmonares e os capilares sanguíneos.
  • 31. Hematose pulmonar - mamíferos
    • O intercâmbio de gases é consequência das diferenças de pressão parcial de cada um dos gases, nas superfícies de contacto.
    • Ao nível dos alvéolos , o O2 difunde-se dos alvéolos para o sangue e o CO2 do sangue para o interior dos alvéolos.
    • Ao nível dos tecidos , o O2 difunde-se para o fluido intersticial e deste para as células e o CO2 efectua o percurso inverso.

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