Sistema respiratório: função, órgãos e funcionamento
Função e funcionamento do sistema respiratório
Descubra como o ar que você inspira é transportado dos pulmões para as outras regiões do seu corpo neste resumo de Biologia sobre o sistema respiratório!
O sistema respiratório é, basicamente, um conjunto de canais que se ramificam ao longo do tórax e sua principal função é realizar as trocas gasosas que regulam as concentrações de oxigênio e gás carbônico em nosso sangue.
Formado por um conjunto de órgãos que possibilitam a respiração pulmonar, o sistema respiratório permite o estabelecimento de concentrações adequadas de oxigênio (O2) no organismo. Além disso, propicia a eliminação de gás carbônico (CO2).
Os órgãos que compõem o sistema respiratório podem ser separados em diferentes porções: a porção condutora (nariz, faringe, laringe, traqueia, brônquios, bronquíolos) e a porção respiratória (ductos alveolares e alvéolos) compondo os pulmões.
Esquema ilustrativo das porções condutora e respiratória do sistema respiratório.
É através do nariz que se inicia a respiração. A parte exterior é chamada de nariz externo e a parte interior é a cavidade nasal. Dentro das narinas encontramos diversos pelos (chamados de vibrissas) que fazem a primeira filtração do ar.
Morfologia externa do nariz.
Na cavidade nasal pode-se observar o septo nasal, uma estrutura osteocartilaginosa que separa a cavidade em dois lados (esquerdo e direito). Em seu interior também podemos citar a presença células que fazem a filtração do ar e produzem mucosas (mucosa olfatória e mucosa respiratória).
Ilustração da cavidade nasal, com a presença de conchas nasais dentre outras regiões.
A faringe é um órgão comum entre o sistema respiratório e o sistema digestório. O ar que inspiramos, tanto pelas narinas como pela boca, passa pela faringe antes de chegar à laringe.
Acima da faringe também encontramos a epiglote, uma cartilagem importante no controle de onde deve ir o alimento que comemos e o ar que respiramos.
Representação esquemática da faringe mostrando suas comunicações com demais órgãos.
Situada entre a faringe e a traqueia, a laringe apresenta forma de um tubo constituído principalmente por cartilagem.
Desenho esquemático das cartilagens da laringe.
Além do osso hióide, é na laringe onde encontramos a prega ou corda vocal, como mostra a figura abaixo. Portanto, o sistema respiratório também tem importância para a comunicação e fala.
Desenho esquemático das estruturas da cavidade da laringe.
Assim como a laringe, a traqueia é um tubo cartilaginoso que se estende até os brônquios. Em nosso pescoço e tórax, podemos localizar a traqueia anteriormente ao esôfago.
A traqueia apresenta cartilagens hialinas, denominadas anéis traqueais. Ao final da traqueia encontramos uma estrutura denominada de carina, responsável por causar a tosse, quando necessário.
Ilustração da constituição da traqueia, com seus anéis traqueais e ligamentos.
Os brônquios fazem a ligação entre a traqueia e os pulmões, dividindo-se em dois, cada um destinado a um pulmão (brônquio principal direito e brônquio principal esquerdo). Esses dois brônquios subdividem-se em porções cada vez menores, chegando aos bronquíolos.
Ilustração de como os brônquios se ramificam em unidades menores.
Os bronquíolos são subdivisões dos brônquios, e neles encontramos os alvéolos.
Representação esquemática das divisões dos bronquíolos em alvéolos pulmonares
Os pulmões são órgãos pares, isto é, temos um em cada lado, sendo que o pulmão direito é maior e mais largo por conta da posição do coração.
Nos pulmões encontramos os ductos alveolares (ramificações dos bronquíolos) e os alvéolos (estruturas microscópicas, responsáveis pelas trocas gasosas).
Nesses órgãos também podemos observar a presença de uma membrana serosa, chamada de pleura, que envolve os dois pulmões protegendo-os internamente, dentro do tórax. Entre a pleura e o pulmão há um líquido viscoso, que permite a movimentação durante o movimento respiratório.
Os dois pulmões encontram-se limitados e protegidos pelas costelas e o esterno.
Desenho esquemático da pleura
Nos dois pulmões existem aproximadamente 300 milhões de alvéolos que realizam a hematose. A hematose é o processo de oxidação celular que ocorre nos alvéolos pulmonares durante a respiração.
Os alvéolos estão carregados de vasos capilares por onde passa o sangue e fazem com que o oxigênio seja transportado para todo o corpo. Da mesma forma, o gás carbônico é transportado para fora do nosso corpo pelos bronquíolos.
Além destes órgãos, o diafragma é um músculo que, apesar de ser parte também do sistema muscular, é o principal responsável pelo movimento de inspiração e expiração do sistema respiratório.
Isso se deve à sua capacidade de realizar contração e descontração, o que possibilita a expansão da caixa torácica de forma que o ar possa entrar nos pulmões.
Além do diafragma, os músculos intercostais (entre as costelas) também possibilitam a expansão do espaço que o pulmão pode ocupar.
A capacidade total de ar que cabe no sistema pulmonar de um adulto é de aproximadamente 6 litros. Entretanto, apenas 70% desse volume chega de fato aos alvéolos.
Enquanto isso, o volume de ar que podemos expelir aproxima-se de 4 litros – esse volume é chamado de capacidade vital e pode ser medido através de um espirômetro.
No processo da hematose, o oxigênio passa dos alvéolos para o nosso sangue, e o inverso ocorre com o gás carbônico.
Isso acontece através da difusão, a qual depende que os gases se difundam do local com maior concentração para o lugar com menor concentração. Essa difusão ocorre através do epitélio pavimentoso dos alvéolos e do endotélio dos capilares que envolvem esses mesmos alvéolos.
Sendo assim, a troca gasosa que ocorre na respiração pode ser explicada por essa diferença de concentração dos gases CO2 e O2 entre o sangue venoso e o ar que chega para os alvéolos.
A hemoglobina é um pigmento que contém ferro e é encontrado dentro das hemácias de vertebrados. É responsável não só pela coloração vermelha das hemácias como também pelo transporte de gases no sangue.
Existem diferentes tipos de hemoglobinas, mas, estruturalmente, elas são semelhantes (com um grupo heme e quatro cadeias polipeptídicas). Milhões de moléculas de hemoglobina distribuem-se pelas hemácias de maneira homogênea, captando os gases que atingem a sua membrana plasmática.
Justamente por essa capacidade, elas combinam-se com o oxigênio de maneira reversível, captando e liberando esse gás pelo sangue. Dessa forma, o sangue é distribuído pelo corpo podendo liberar o O2 pelos tecidos de nossos corpos.
De modo geral, quase todo o gás oxigênio que deixa os pulmões para os tecidos é carregado pelas hemoglobinas. Por outro lado, o gás carbônico pode ser transportado de outras formas:
Na forma de íons de bicarbonato no plasma (maior parte do gás carbônico);
Ser dissolvido no próprio plasma.
Um dos mecanismos que podem regular o ritmo respiratório são receptores sensíveis a alterações nas taxas dos gases no sangue. Com grandes variações, esses receptores mandam impulsos ao bulbo cerebral, que desencadeia uma série de estímulos para o diafragma e músculos intercostais para que esse ritmo se reestabeleça.
Outro mecanismo é o estímulo direto ao centro respiratório, localizado no bulbo cerebral, que pode enviar impulsos nervosos para que os movimentos respiratórios sejam acelerados – o que pode nos deixar ofegantes durante atividades físicas, por exemplo.
Para finalizar seus estudos sobre sistema respiratório, assista à aula do professor Vini e, em seguida, resolva os exercícios:
1) (Famema SP/2021)
A pneumonia é uma doença geralmente causada por bactérias, mas também pode ser causada por vírus, protozoários ou fungos. Os micro-organismos provocam inflamações nas unidades pulmonares, que ficam com acúmulo de secreções, o que dificulta a hematose. Os sintomas mais comuns da pneumonia são tosse, que pode produzir expectoração, dores torácicas, febre alta e falta de ar. Em casos graves, a pessoa doente pode ter complicações e vir a óbito.
a) Cite o nome das unidades pulmonares em que ocorre a hematose. Qual tipo de medicamento é prescrito para combater as bactérias causadoras de pneumonia?
b) Quadros de pneumonia grave podem levar ao desenvolvimento mais intenso de acidose respiratória. O que provoca a acidose respiratória? Explique como o corpo humano pode corrigir o quadro de acidose respiratória.
2) (FGV/2020)
O gás carbônico proveniente das células dos tecidos do corpo humano difunde-se para o líquido intersticial e atinge os capilares sanguíneos. Uma vez na corrente sanguínea, a maior parte do gás carbônico é transportado.
a) Ligado aos átomos de ferro da hemoglobina.
b) Na forma de íons bicarbonato no plasma.
c) Adsorvido externamente à membrana das hemácias.
d) Combinado às estruturas proteicas da oxiemoglobina.
e) Dissolvido no citoplasma das hemácias.
3) (UEPG-PR/2020)
O sistema respiratório humano está representado de forma esquemática nas figuras abaixo. Assinale o que for correto sobre os mecanismos de entrada e de saída de ar dos pulmões.
Adaptado de: Lopes, S., Rosso, S. BIO. 2a ed. Volume 2. São Paulo: Saraiva, 2010, p. 152
(01) O movimento de inspiração está representado pelo esquema (A). A contração do diafragma e dos músculos intercostais determina o aumento do volume da caixa torácica e diminuição da pressão interna, ocasionando a entrada de ar nos pulmões.
(02) Na expiração (B), ocorre o relaxamento do diafragma e dos músculos intercostais. O aumento da pressão interna faz com que ocorra a saída de ar dos pulmões.
(04) Na inspiração (B), a caixa torácica diminui à medida que os músculos intercostais relaxam e as costelas abaixam. O diafragma relaxa e desloca-se para baixo.
(08) Ao expirarmos o ar dos pulmões (A), o diafragma se contrai e as costelas levantam, levando a entrada de ar nos pulmões. Nas superfícies respiratórias, há a difusão de O2 para o meio externo e entrada de CO2 para o sangue.
1- a) A hematose ocorre nos alvéolos pulmonares. Os antibióticos são os tipos de medicamentos prescritos para o combate às infecções bacterianas que causam uma pneumonia.
1- b) Como na pneumonia ocorre uma dificuldade no processo de hematose, isso leva a um aumento na quantidade de gás carbônico (CO2) no sangue. O excesso desse gás reage com a água presente no plasma sanguíneo, levando à formação de ácido carbônico, ocasionando a redução do pH do sangue e consequentemente a acidose respiratória.
A acidose sanguínea é detectada pelo centro respiratório presente no bulbo encefálico, o qual estimula o aumento da frequência respiratória eliminando o excesso de CO2 do organismo com o objetivo de regularizar o pH sanguíneo. Além disso, pode ocorrer um aumento da secreção de H+ nos túbulos renais para diminuir a acidose sanguínea.