Fisiologia animal comparada dos sistemas
circulatórios
Felipe Beijamini
O Sistema circulatório
• “Mover nutrientes, gases e excretas dê células e para as células.”
• E nos organismos unicelulares?
• Organismos pluricelulares necessitam de mecanismos especializados para transportar substâncias distância para difusão.
• Glicose: 5 segundos para difundir-se através de 100µm. 60 anos para difundir-se por vários metros.
Fluxo de massa ou transporte convectivo
• “movimento de substâncias a iguais taxas como um único corpo.”
Componentes dos sistemas circulatórios
1. Uma ou mais bombas, ou outras estruturas propulsoras que aplicam uma força para direcionar o fluxo de um líquido. Normalmente combinado à um sistema de válvulas.
2. Um sistema de tubos, canais ou outros espaços através dos quais o líquido pode passar
3. Um líquido que circula através do sistema.
Líquido circulante ou sangue?
Qual a diferença?
Líquidos bombeados nos sistemas circulatórios
• Líquido intersticial: líquido que banha diretamente os tecidos de vertebrados ou invertebrados.
• Sangue: líquido que circula dentro de um sistema circulatório fechado, como o de um vertebrado.• Células + Plasma
• Linfa: líquido que circula dentro de um sistema linfático, resultante de um processo de ultrafiltração.
• Hemolinfa: líquido circulante dos sistemas circulatórios abertos (hema+linfa)
Há diversidade de estruturas de bombeamento
• Câmara contrátil• Válvula
• Bomba externa• Válvula
• Contração peristáltica
Sistemas circulatórios Abertos ou Fechados
SC aberto x SC fechado
Sistema circulatório aberto Sistema circulatório fechado
O líquido circulatório não fica restrito aos vasos sanguíneos, mas sim em contato direto com os tecidos
O sangue está sempre restrito em vasos sanguíneos (artérias, capilares, veias)
Não há desenvolvimento dos vasos sanguíneos característicos. O líquido circula por sinusóides e hemocele
Há um sistema sofisticado e contínuo de capilares e veias para transportar o sangue.
Troca de substâncias ocorrem apenas nas regiões onde o líquido circulante está em contato com os tecidos.
As trocas de substâncias e gases ocorrem através dos capilares.
*Normalmente esse sistema não transporta gases (hemocianina)
Há transporte de gases. Hemoglobina* como o principal pigmento e proteína de transporte em vertebrados
Não há manutenção de pressão nolíquido circulante.
Pode manter pressão sanguínea
Principal, mas não o único
Sistema circulatório fechado, circulação simples e dupla
• Simples: o sangue passa apenas uma vez pelo coração. Observada em animais de respiração branquial.
• Dupla: o sangue passa duas vezes pelo coração. Ocorre em animais com respiração por pulmões.
Circulação Completa vsIncompleta
• Circulação dupla incompleta: há mistura de sangue venoso e arterial no coração ou na comunicação entre artéria aorta e pulmonar. Presente em anfíbios e répteis não-crocodilianos.
• Circulação dupla completa: não há mistura de sangue venoso e arterial no coração. Presente em répteis crocodilianos, aves e mamíferos.• Sangue venoso: maior pressão parcial de CO2
• Sangue arterial: maior pressã parcial de O2
Diversidade dos sistemas circulatórios nos animais• Esponjas, Cnidários e Platelmintos
Coanócitos Cavidade gastrovascular
Célula-flama
Pseudocelomados. Não possuem SC especializado, porém são capazes de mover líquido intersticial por fluxo de massa através das contrações dos músculos
das paredes corporais.
Nesses organismos o transporte de nutrientes, gases e excretas se dá por meio de difusão.
Moluscos: o desenvolvimento de um sistema circulatório típico
Sistema circulatório aberto na maioria dos grupos, exceto os cefalópodes.
Cefalópodes e o desenvolvimento de sistemas circulatórios fechados
Coração sistêmico e coração branquial.
Anelídeos: sistema circulatório fechado e hemoglobina.
Artrópodes: sistema circulatório aberto. E toda diversidade do grupo.
Presença de hemocianina em crustáceos
Mas o sistema circulatório desses animais não é do tipo aberto?
Equinodermos: movimentação do líquido celomático.
Sistema hemal sistema vascular de água usado para mover O2 e Nutrientes
Sistema circulatório em cordados
Aberto e fechado
Urocordados e cefalocordados Vertebrados
Evolução do sistema circulatório fechado
Vertebrados
• Maior abrangência de funções:• Transporte de nutrientes absorvidos pelo sistema
digestório• Transporte dos produtos de excreção das células ou dos
órgãos onde são formados para os órgãos.• Transporte de gases: oxigênio a partir dos órgãos
respiradores e gás carbônico a partir dos tecidos em sentido oposto.
• Transporte de hormônios e produtos metabólicos de uma parte para outra do corpo
• Defesa contra agentes patogênicos• Termorregulação transferir calor a partir das partes
internas do para partes mais superficiais.
O plano circulatório dos vertebrados
• Sistema fechado
• Coração com câmaras e centralizado
• Circulação hepática
• Capilares
• Sistema linfático
Vertebrados possuem vasos sanguíneos com paredes complexas
Cuja espessura varia de acordo com a função
Inclusive nos capilares
Tecido adiposoMúsculoTecido nervoso
Vilos intestinaisGlândulas endócrinasGlomérulo renal
FígadoMedula vermelhaBaço
• Não possui aberturas nas paredes.
• Lâmina basal contínua• Célula endoteliais
contínuas umas às outras• Proteínas de junção
intercelular.
• Fenestras entre células endoteliais.
• Fenestras cobertas por um diafragma permeável e não membranoso
• Lâmina basal contínua• Proteínas de junção
intercelular menos complexas.
• Lúmen grade• Bastante espaço entre as
células endoteliais• Não há membrana basal.
Estático ou dinâmico?
Plástico ou definitivo?
Angiogênese!
• Leitura recomendada: genética e genômica: Angiogênese. Princípios de fisiologia animal.
• Moyespg 361
Vertebrados possuem uma ou mais bombas ligadas em série
Diversidade de sistemas circulatórios nos vertebrados• Variam entre completos e incompletos!
• Circulação pulmonar e sistêmicas podem, ou não, estar separadas.
Peixes: circuito simples
• Sangue flui através das brânquias e para os tecidos corporais e então volta para o coração.
• Coração com duas câmaras.
Pulmões e a mudança no padrão da circulação
• Dois circuitos em série.
• Sangue bombeado do coração pelas artérias pulmonares para os pulmões e retornando ao coração pelas veias pulmonares:• Circulação dupla: permite aumento da
velocidade/pressão com qual o sangue é transportado• Circulação pulmonar: Sangue é movido do coração aos
pulmões• Circulação sistêmica: Sangue é movido do coração para
o restante do corpo.
Vantagens evolutivas?
Mamíferos: circuitos pulmonares e sistêmicos completamente separados
1. Sangue venoso
é bombedo para
os pulmões
2. Sangue arterial
retorna ao
coração para
ser bombeado
ao restante do
corpo.
Anfíbios
• Coração com três câmaras:• Dois átrios e um
ventrículo
• Há “alguma” mistura entre sangue arterial e venoso
• Ventrículo incompletamente separado
Répteis
Répteis não crocodilianos
• Coração com um septo que divide parcialmente o ventrículo.
• Átrios recebem sangue retornando ao coração (pulmão ou sistêmica)
• Ventrículo bombeia sangue ao corpo
Répteis crocodilianos?
Aves
1a.
1b.2a.
2b.
1. Sangue venoso bombeado do coração para os pulmões
2. Sangue arterial bombeado do coração para o restante do corpo.