FISIOLOGIA ANIMAL COMPARADA

TRANSPORTE DE GASES

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA- UFSM

CENTRO DE CIÊNCIAS NATURAIS E EXATAS- CCNE

CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

Acadêmicas: Débora Braga e Sandra Silva

Introdução

Transporte de Oxigênio:

O oxigênio pode ser transportado das superfícies respiratórias para o tecido dissolvido no líquido circulatório. Contudo, como a solubilidade do oxigênio em líquidos como o plasma é baixa, a quantidade de oxigênio que pode dissolver-se no plasma é relativamente pequena

Para combater esta limitação, o sangue de vários animais contém metaloproteínas (ou pigmentos respiratórios) especializadas, as quais contém íons metálicos que ligam o oxigênio de forma reversível

Dessa forma, aumentam muito a quantidade de oxigênio que pode ser transportada no sangue

Metaloproteínas

Ligam-se ao O2 quando PO2* (superfícies respiratórios)

Liberam O2 quando o PO2 (tecidos)

*PO2 : Pressão Parcial de Oxigênio

Tipos de Pigmentos Respiratórios

Hemoglobina

Hemoglobina verde (Clorocruorina)

Hemeritrina

Hemocianina

Hemoglobina

O tipo mais comum de pigmento respiratório nos animais

Encontrado em todos os vertebrados (exceto na larva da enguia e em 3 espécies de peixes antárticos), nematóides, alguns anelídeos, alguns crustáceos e alguns insetos

Consiste em uma molécula da família das globinas (proteína) ligada a uma molécula do grupo heme (com ferro)

A molécula de ferro na hemoglobina dá ao sangue dos vertebrados sua coloração vermelha

Mioglobina

Um tipo de hemoglobina encontrado nos músculos

Ajuda a prover oxigênio necessário para o metabolismo

Clorocruorina

Clorocruorina ou hemoglobina verde, pois em soluções diluídas ela têm cor esverdeada

São compostas por uma molécula de globina em complexo com uma porfirina ferrosa

São uma subclasse das hemoglobinas

Hemocianina

Se torna azul quando oxigenada

Não contém ferro e sim cobre associado diretamente à proteína, ao invés de ser parte de um grupo heme

São encontradas tanto em artrópodes como em moluscos

Entre os moluscos, elas são encontradas em alguns gastrópodes, alguns bivalves e em todos os cefalópodes. Entre os artrópodes, elas estão presentes na maioria dos crustáceos, aracnídeos e centípedos

Hemeritrina

Não apresentam grupo heme. Ao invés disso, dois átomos de ferro que se ligam ao O2 estão conectados a cadeias de aminoácidos

Se torna rosa ou vermelho-escuro quando oxigenada

Elas são encontradas em todos os vermes sipunculidas e priapulidas e em muito dos braquiópodas, mas somente em uma família de anelídeos marinhos

Curva de Equilíbrio de Oxigênio

Uma curva de equilíbrio de oxigênio mostra a relação entre a pressão parcial do oxigênio no plasma e a porcentagem do pigmento respiratório oxigenado em volume de sangue

Afinidade pelo o Oxigênio

A afinidade pelo o O2 de um pigmento respiratório é uma medida de quão prontamente o pigmento liga o O2

P50 é a pressão parcial de oxigênio na qual 50% estão saturados

Pigmentos que requerem pressões parciais de O2 relativamente altas para ligar (apresentam uma P50 alta) são considerados de baixa afinidade

Pigmentos que necessitam de pressões parciais de O2 pequenas para ligar (apresentam uma baixa P50) são consideradas de alta afinidade pelo o O2

Efeito Bohr

Mudanças no pH e na Pco2 alteram o formato da curva de oxigênio para pigmentos respiratórios em várias espécies, um fenômeno chamado de efeito Bohr

No efeito Bohr, uma redução no pH ou um aumento na Pco2 reduzem a afinidade do oxigênio pelo pigmento respiratório, deslocando a curva para a direita

O efeito Bohr. Redução do pH ou aumentos do CO2 causam um deslocamento para a direita da curva de equilíbrio de oxigênio.

Na superfície respiratória, onde a Pco2 é baixa e o pH é alto, a afinidade do pigmento respiratório pelo o oxigênio será alta ( a curva estará deslocada para a esquerda), facilitando a ligação do oxigênio

O tamanho do efeito Bohr difere entre os pigmentos respiratórios

Nos peixes elasmobrânquios normalmente não apresenta efeito Bohr, ou apresenta pouco efeito, ao passo que as hemoglobinas dos mamíferos e das aves normalmente apresentam o efeito Bohr modesto, e as hemoglobinas de vários peixes teleósteos apresentam efeito Bohr extremamente grande

Efeito Root

Em alguns crustáceos, cefalópodes e vários peixes teleósteos, aumentos na PCO2 e redução no pH causam não somente o efeito Bohr, mas também uma redução na capacidade de transporte de oxigênio do pigmento respiratório, um fenômeno chamado efeito Root

O efeito Root é visto somente em algumas hemoglobinas de peixes teleósteos e em umas poucas espécies de invertebrados. Redução no pH causam um deslocamento exagerado para a direita na curva de dissociação do oxigênio e uma redução no transporte do sangue.

A temperatura afeta a afinidade pelo o oxigênio

aumentos na temperatura podem reduzir a afinidade dos pigmentos respiratórios pelo o oxigênio, como a hemoglobina, em várias espécies, deslocando a curva de equilíbrio para a direita

Os moduladores orgânicos podem afetar a afinidade pelo o oxigênio

Transporte de dióxido de carbono

Dissolvido no

sangue

Na forma de

bicarbonato

Ligado à hemoglobina

A oxigenação do sangue afeta o transporte de CO2

O sangue desoxigenado pode transportar mais CO2 do que o sangue oxigenado. Ou seja, a curva de equilíbrio de CO2 do sangue desoxigenado está deslocada para a esquerda, um fenômeno conhecido como efeito Haldane

A importância do efeito Haldane é que a desoxigenação da hemoglobina nos tecidos, promove a captação de CO2 pelo sangue, e a oxigenação da hemoglobina na superfície respiratória promove a liberação de CO2

A maioria do CO2 é transportada como bicarbonato

Em animais, uma enzima chamada de anidrase carbônica (AC) catalisa a formação do bicarbonato

CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-

Nos vertebrados, a AC está presente principalmente dentro dos eritrócitos sanguíneos, e todas as reações ocorrem dentro dessas células, ao invés de ocorrem no plasma

Acelera a formação de bicarbonato.

Hiperventilação

É definida como uma ventilação alveolar maior que a necessária para remover o CO2

produzido pelo metabolismo.

Durante a hiperventilação, a Pco2 irá diminuir. À medida que a Pco2 diminui, os valores de pH e HCO3

- irão mudar ao longo da linha de tampão sanguíneo, e o pH irá aumentar enquanto o a HCO3

- reduz

Hipoventilação

A Pco2 do plasma irá aumentar, e os valores de pH e HCO3

- irão mudar ao longo da linha de tampão sanguíneo, com o pH reduzindo e a HCO3

- aumentando

Regulação dos Sistemas Respiratórios dos vertebrados

1. Regulação da ventilação2. Alterações na capacidade

transportadora e afinidade pelo o oxigênio

3. Alteração da perfusão

Regulação da Ventilação

É um processo rítmico automático que continua mesmo com a perda da consciência

Geradores de padrão central iniciam a ventilação nos animais

Nos vertebrados, estes geradores de padrão central estão localizados dentro do bulbo

Nos peixes ósseos, os geradores estão localizados na parte anterior do bulbo próximo dos neurônios que inervam a cavidade bucal

Lampreias, anfíbios e mamíferos apresentam pelo menos dois pares de geradores de padrão

Nos mamíferos, estes geradores de padrão estão localizados caudalmente no bulbo

Pouco se sabe sobre a localização dos geradores de padrão respiratório em répteis e aves, mas eles podem ser encontrados em localizações semelhantes àqueles dos anfíbios e dos mamíferos

Nos mamíferos, estes geradores de padrão central estão localizados caudalmente no bulbo.

Aferências quimiossensitivas influenciam a ventilação

Aferências quimiossensitivas ajudam a modular as eferências dos gerados de padrão central

Quimiorreceptores detectam mudanças no CO2 no H+ e no O2 e enviam informações sensoriais aferentes para o encéfalo

Animais de respiração aquática apresentam quimiorreceptores internos para o O2 que monitoram a Po2 do sangue dentro das brânquias.

Os vertebrados de respiração aérea têm quimiorreceptores internos para CO2/pH que monitoram a Pco2 ou o pH do sangue.

Hipoxia Ambiental

Os organismos regulam seus sistemas respiratórios em resposta a mudanças nos ambientes externo e interno

A taxa ventilatória e a frequência respiratória normalmente aumentam em resposta a aumentos na demanda metabólica, como durante a atividade física

BIBLIOGRAFIA

moyes, c.d.; schulte, p.m. princípios de fisiologia animal. 2a ed. artmed, porto alegre. 2010, 792p.

fisiologia básica do sistema respiratório jeremy p. t. ward, jane ward, richard m. leach

respiração philippe-emmanuel souchard compêndio do sistema respiratório jeremy p.

t. ward, jane ward, charles m. wiener, richard m. laeac

schmidt-nielsen, k. fisiologia animal - adaptação e meio ambiente. 5ª ed., livraria e editora santos, 2002

OBRIGADA!!!