1. Sistema Respiratório
MSC. CHARLES F. FERREIRA
FONTES: UEGO, UNIFESP, USP, S.N.

2. INTRODUÇÃO
 Todos os animais necessitam do oxigênio
para o metabolismo celular e precisam
eliminar o gás carbônico, através da
respiração.
 As necessidades do animal aumentam
proporcionalmente com a massa corporal e
atividade, ao passo que as trocas gasosas
variam proporcionalmente com a área de
contato com o meio.

3. MECANISMOS RESPIRATÓRIOS

4. MECANISMOS RESPIRATÓRIOS
 Difusão simples do O2 da água ou do ar,
através de membranas úmidas, para o
interior do corpo (ameba e turbelário);
 Difusão do O2 do ar ou da água, através de
parede do corpo fina, para os vasos
sanguíneos (minhocas);

5. MECANISMOS RESPIRATÓRIOS
 Difusão do O2 do ar, através de estigmas
(espiráculos) ou do O2 da água, através de
brânquias traqueais, para um sistema de
ductos de ar ou traquéias, que o conduz
até os tecidos (insetos);
 Difusão do O2 da água, através de
superfícies branquiais, para os vasos
sanguíneos (peixes, anfíbios);
 Difusão do O2 do ar, através das superfícies
úmidas de pulmões, para os vasos
sanguíneos (moluscos terrestres, vertebrados
terrestres).

7. CARACTERÍSTICAS DA
SUPERFÍCIE RESPIRATÓRIA:
 Superfície úmida.
 Ocorre por difusão:
 Direta: sem a intervenção de fluido de transporte.
Ex.: filo porífero, celenterado, platelmintos e nematódeo.
 Indireta: hematose – vascularização.
Ex.: a partir dos anelídeos
 Epitélio simples pavimentoso.

8. RESPIRAÇÃO NA ÁGUA
Estratégias respiratórias
 Difusão através do epitélio
 Circulação de água através do corpo, sem sistema
circulatório interno
 Difusão através do epitélio + sistema circulatório interno
 Circulação de água através do corpo + sistema
circulatório interno

9. Respiração por simples difusão entre
células e a água circundante
PORIFERA
Circulação de água através
do corpo, sem sistema
circulatório interno

10. PORÍFEROS
O batimento dos flagelos dos coanócitos determinam a penetração
de água no interior do animal através dos poros situados na parede
corpórea. São animais filtradores, que retiram da água partículas
alimentares, além do oxigênio necessário para respiração celular.
OU ESPONGIÁRIOS

11. Apenas a difusão através do epitélio
Suficiente apenas para pequenos animais ou
animais com demanda energética muito baixa
Ocorre apenas em animais aquáticos
Sistema
respiratório
ausente
trocas gasosas
apenas por difusão
FILO CNIDARIA

12. CELENTERADOS
OU CNIDÁRIOS
Ex.: Pólipo - hidra
Com apenas duas camadas de células de espessura e em contacto direto
com a água em que vivem, bem como um metabolismo baixo pois são
animais de vida fixa, a difusão direta de gases não apresenta
dificuldades.

13. Ex.: água viva
CELENTERADOS
OU CNIDÁRIOS

14. Ex.: Planária
PLATELMINTOS
Nestes animais a forma
achatada proporciona uma
relação área/volume elevada,
logo as células podem realizar
trocas diretamente com o meio
por difusão direta.
Sem sistema
esquelético,
circulatório ou
respiratório.

15. Ex.: Ancylostoma duodenale.
NEMATELMINTOS - NEMATÓDEOS
 Sem órgão circulatório ou respiratório, as trocas gasosas são
feitas por difusão direta.

16. ANELÍDEO
Pele umedecida pela secreção de glândulas mucosas e os gases
passados para a rede de capilares subcutâneos.
Hematose cutânea
subcutâneo
Pigmento sangue:
clorocruorina

17. ANELÍDEOS
 Na respiração cutânea a troca de gases é feita diretamente
entre a superfície do corpo e o meio externo.
 As trocas gasosas ocorrem por diferença de concentração
entre os dois meios. O oxigênio é difundido para e por
capilares para o meio intracelular enquanto o CO2 percorre o
caminho inverso. Entretanto, só parte do CO2 é liberado,
pois parte dele é utilizado para formar CaCO3 e usado para
neutralizar a acidez dos alimentos durante a digestão.
 A evolução de estruturas especializadas na respiração
permitiu o aumento de volume corporal dos animais.
 Na respiração cutânea, o aumento do volume do corpo exige
uma superfície maior, em termos de área, para suprir de
oxigênio todos os tecidos do corpo.

18. EX.: MINHOCA (classe oligoquetas)
OBSERVAÇÃO: A classe dos poliquetas (marinhos) e os hirudíneos (que
são de água doce e salgada) apresentam respiração branquial.

19. Difusão através do epitélio +
sistema circulatório interno -
ventilação
POLIQUETOS

20. TIPOS:
 Traqueal (insetos,
diplópodes e
quilópodes)
 Filotraqueal
(aracnídeos)
 Branquial
(crustáceos)
 Fundamental para a
colonização do meio terrestre,
que permite uma taxa
metabólica elevada.
 Nos insetos menores não existe
ventilação ativa mas nos
maiores, ocorre por
movimentos musculares que
contraem as traquéias. Grande
parte do dióxido de carbono é
libertado pelos tubos de
Malpighi.
 As larvas de alguns artrópodes
possuem brânquias traqueais.
ARTRÓPODES

21. RESPIRAÇÃO TRAQUEAL
TUBOS QUITINOSOS
Difusão direta através do epitélio traqueal não quitinisado
(traquíolas) com as células.
ABERTOS OU COM VÁLVULAS
MUSCULARES E FILTROS.

23. RESPIRAÇÃO FILOTRAQUEAL
-Órgão respiratório.
-Em cada lâmina
existem espaços onde
circula o sangue.
-As trocas ocorrem
entre o ar e o sangue
contido nas lâminas.
-Pigmento nos
artrópodes é a
hemocianina
Abertura no abdomên

25. MOLUSCOS
PELECÍPODES (mexilhões) – brânquias. CEFALÓPODES (lulas, polvos) – brânquias.
OBS.: GASTRÓPODES (lesmas) – Cutânea; (caracóis terrestres) – pulmonar.

26. CIRCULAÇÃO DE ÁGUA ATRAVÉS
DO CORPO +
SISTEMA CIRCULATÓRIO
INTERNO
BIVALVES

27. CIRCULAÇÃO DE ÁGUA ATRAVÉS DO CORPO
+
SISTEMA CIRCULATÓRIO INTERNO
CEFALÓPODES

28. EQUINODERMAS
As 5 classes são
exclusivamente
marinhas, logo a
respiração é
branquial.
É realizada pelos
pés ambulacrários
(cheios de água) ou
por alguma projeção
para fora ou para
dentro do grande
celoma perivisceral,
tais como as
brânquias dérmicas
ou pápulas
(pequenas
expansões do
epitélio) nas
estrelas-do-mar e
árvores respiratórias
nas holotúrias.

29. CORDADOS
 SUBFILO TUNICADOS (ASCÍDIAS E SALPAS)
 SUBFILO CEFALOCORDADOS (ANFIOXOS)
 SUBFILO VERTEBRATA
 CLASSE DOS AGNATOS OU CICLOSTOMADOS (lampreias)
 CLASSE DOS CONDRÍCTES
 CLASSE DOS OSTEÍCTES
 CLASSE DOS ANFÍBIOS
 CLASSE DOS RÉPTEIS
 CLASSE DAS AVES
 CLASSE DOS MAMÍFEROS

30. ANFIOXO
SUBFILO CEFALOCORDADO

31. CARACTERÍSTICAS DAS BRÂNQUIAS
 São os órgãos respiratórios típicos do meio aquático,
formadas por evaginações da parede do corpo e
apresentando grande área de trocas. A sua estrutura
filamentosa apenas poderia funcionar em meio
aquático e fornece sustentação.
 As brânquias participam da filtração de alimentos e
da respiração. Permanecem nos protocordados e
nos peixes adultos. Nos outros grupos, estão
presentes apenas nos embriões, fechando-se no
decorrer do desenvolvimento animal.

32. SUBFILO VERTEBRATA
CLASSE CONDRICTES
• 5 PARES BRANQUIAS INTERNAS
• 2 ESPIRÁCULOS que se
comunica com a faringe.
• MECANISMO DE CONTRA-
CORRENTE DE RESPIRAÇÃO DOS
PEIXES.
circulação simples
e completa:
veias – coração(av)
– arterias –
branquias - corpo

35. CONTRACORRENTE – PERMITE SATURAÇÃO ATÉ 90%

36. CONTRACORRENTE – PERMITE SATURAÇÃO ATÉ 90%

37. CLASSE OSTEÍCTES
•OPÉRCULO – LÂMINA ÓSSEA. NÃO TEM ESPIRÁCULO NEM FENDAS
BRÂNQUIAIS EXTERNAS.
4 PARES
CÂMARA
BRANQUIAL
ÚNICA
COMUNICA COM O MEIO EXTERNO

38. CLASSE DOS ANFÍBIOS
 Fase larvar respiram por brânquias (Inicialmente
externas e depois internas)
 Adulto respiram principalmente por pulmões.
 São muito simples e apresentam pequena área
onde ocorre a hematose também na pele e cavidade
bucofaríngica, todas cobertas por epitélios úmidos e
densamente irrigados. Dado que não existe tórax
individualizado, a ventilação é feita por bombagem
bucal e não é contínua.

39. Não tem tórax desenvolvido

40. ANFÍBIOS
 A respiração cutânea também é
fundamental para esses animais.
 Algumas espécies de salamandras não
apresentam pulmões, dependendo
totalmente da pele e da cavidade bucal
para a absorção de oxigênio.
 Na laringe de sapos e rãs existem cordas
vocais (os machos produzem sons). O
canto é produzido pela passagem forçada
do ar dos pulmões (contração da
musculatura do tronco), pelas cordas
vocais e cartilagens adjacentes situadas na
laringe.

41. As brânquias nos anfíbios
encontram-se em câmaras dos
lados da faringe e a água
aspirada pelas narinas é
forçada para fora, passando
sobre os filamentos.

43. RÉPTEIS
 Alvéolos e Costelas (sem
diafragma) – variação de volume
torácico.
 Os crocodilianos apresentam
estruturas respiratórias mais
evoluídas, muito semelhantes as
dos animais homeotérmicos.

44. ALVÉOLOS

45. Figura: Alguns répteis

46. AVES
 Os pulmões: pequenos e compactos. Estão abertos nas
duas extremidades pelos parabrônquios, que os ligam
aos sacos aéreos, anteriores e posteriores (eles não
intervêm na hematose mas tornam a ventilação mais
eficiente).
 Passos da ventilação:
 Duas inspirações e duas expirações:
na primeira inspiração o ar entra para os sacos posteriores,
na primeira expiração passa para os pulmões;
na segunda inspiração o ar passa para os sacos anteriores
(ao mesmo tempo que entra ar fresco para os posteriores)
segunda expiração o ar é expelido dos sacos anteriores (ao
mesmo tempo que o ar fresco entra nos pulmões). SENTIDO
ÚNICO – VENTILAÇÃO CONTÍNUA.

47. AVES
 A difusão dos gases nos pulmões é feita em
contracorrente.
 A função dos sacos aéreos está
relacionada com a diminuição do peso
específico; com a dissipação do calor
resultante da contração muscular; e, para
desviar o ar para o interior dos pulmões. Os
sacos aéreos ocupam uma grande porção
da parte dorsal do corpo adentrando-se nos
espaços pneumáticos de muitos ossos.

48.  As aves não possuem diafragma, o pulmão é rígido e tem como
função realizar as trocas gasosas. Os sacos aéreos atuam na
movimentação do ar pela diferença de pressão.
 Inspiração: ↑volume corporal, ↓pressão nos sacos aéreos em relação
à atmosfera, que faz com que o ar passe pelos brônquios e sacos
aéreos torácicos posteriores e abdominais e para o pulmão
parabronquial. Além disso o ar do pulmão é levado para os sacos
aéreos clavicular e torácicos craniais.
 Expiração: ↓volume corporal, ↑pressão nos sacos aéreos, que faz com
que o ar seja forçado a sair dos sacos aéreos torácicos caudais e
abdominais para o pulmão e o ar dos sacos aéreos clavicular e
torácicos sejam expelidos pelos brônquios.
 Fluxo contínuo unidirecional: ↑eficiência da ventilação (20% mais
eficiente do que a respiração dos mamíferos).
 Essa eficiência na troca de gases possibilita as aves respirar em altas
altitudes, onde a concentração de oxigênio é mais baixa. As aves são
animais endotérmicos, ou seja, produzem calor pelo próprio metabolismo(a
temperatura não varia de acordo com o ambiente) Aparentam penas,
utilizadas tanto para voar quanto para impedir a perda de calor e manter
a temperatura corporal. A pele é impermeável diminuindo a perda de
agua e permitindo que as aves habitem em regiões secas. As aves não
têm dentes, elas possuem papos, utilizados para armazenar alimentos. A
respiração é pulmonar, que estão ligados a projeção chamada saco
aéreo. São ovíparas, com fecundação interna. Os ovos possuem casca
para proteção.

49. O AR PASSA ATRAVÉS DOS PULMÕES E NÃO PARA DENTRO
E PARA FORA COMO EM OUTROS VERTEBRADOS

51. RESPIRAÇÃO
PORÍFEROS Difusão
CELENTERADOS Difusão
PLATELMINTOS Difusão
NEMATÓIDES Difusão
MOLUSCOS Branquial (aquáticos) e Pulmonar
(terrestres)
ANELÍDEOS Cutânea (terrestres) e Branquial (aquáticos)
ARTRÓPODES Traqueal (insetos), Filotraqueal
(aracnídeos),Branquial (crustáceos)
EQUINODERMAS Brânquias
CORDADOS Peixes (branquial)
Anfíbios
– Branquial (larvas), Cutânea e pulmonar
(adultos)
Répteis, aves e mamíferos (pulmonar)

52. RESPIRAÇÃO: soma dos processos pelos
quais os gases respiratórios são
transferidos entre ambiente e tecidos.
METABOLISMO: processos que consomem
substratos para geração de energia para
realização das funções do organismo.

53. CASCATA DE OXIGÊNIO

54.  Respiração envolve difusão
OXIGÊNIO
difusão de O2 e CO2 através
das membranas celulares
Respiração
PROCESSO PASSIVO: DEPENDE DA
EXISTÊNCIA DE UM Δ DE CONCENTRAÇÃO

55. LEI DE FICK
R  D  A
P
d
Taxa de difusão (quantidade de gás por unidade de tempo)
Constante de difusão
Área do local para a difusão
Gradiente de
concentração
Espessura do local para a
difusão
O que determina a taxa de
difusão?

56.  Como a taxa de difusão pode ser otimizada?
R aumenta se:
•Aumentar área (A) da superfície respiratória
R D A
P
d
•Aumentar o gradiente de pressão (ΔP) através
da superfície respiratória
•Diminuir a espessura (d) da superfície
respiratória

57. Superfícies respiratórias
• Difusão através do epitélio
• Circulação de água ou ar através do corpo sem sistema circulatório interno
• Difusão através do epitélio + sistema circulatório interno
• Circulação de água ou ar através do corpo + sistema circulatório interno

58. SUPERFÍCIE RESPIRATÓRIA
delgada
úmida
vascularizada
BRANQUIAS
PULMÕES
TRAQUÉIA
TIPOS DE
ÓRGÃOS
RESPIRATÓRIOS
DOS ANIMAIS

59. COMPOSIÇÃO DO AR ATMOSFÉRICO SECO
Componente %
Oxigênio 20,95
Dióxido de carbono 0,03
Nitrogênio 78,09
Argônio 0,93
Total 100,00
A composição do ar é mantida em equilíbrio pelo uso
do oxigênio nos processos de oxidação e a
assimilação do CO2 pelas plantas, que por sua vez
liberam O2.

60. VAPOR DE ÁGUA NO AR
A pressão de vapor de água em uma
superfície de água livre é alterada
com a temperatura!
Temp
(oC)
Vapor de água
(mmHg)
0 4,6
10 9,2
20 17,5
30 31,7
40 55,1
50 92,3
100 760,0
37 46,9
Este é o motivo
pelo qual a água
ferve a 1000C se a
pressão
atmosférica for de
760 mmHg
A 370C o vapor de
água perfaz 6,2% do
volume de ar no
pulmão dos
EUTÉRIA
O ar dos pulmões dos vertebrados que respiram ar atmosférico está
sempre saturado com vapor de água (umidade relativa de 100%)

61. 3000 m humanos: redução no
desempenho físico
6000 m  a maioria dos humanos
mal consegue sobreviver.

62. Efeito da altitude sobre a PpO2
Ao nível do mar - Pressão
atmosférica = 760 mmHg
6000 m de altitude - Pressão
atmosférica = 380 mmHg
Patm = 380 mmHg
PpO2 = 380 x 0,2094
79,57 mmHg
Patm = 760 mmHg
PpO2 = 760 x 0,2094
159 mmHg

64. natureza do gás (solubilidade característica)
pressão do gás na fase gasosa
temperatura
presença de solutos
SOLUBILIDADE DOS GASES NA ÁGUA DEPENDE
Oxigênio 34,1 ml O2 . L-1
Nitrogênio 16,9 ml N2 . L-1
Dióxido de carbono 1019,0 ml CO2 . L-1
Solubilidade dos gases na água a 150C quando o gás está a 1 atm de pressão
CO2 é 30 X + solúvel que o O2
CO2 é 60 X + solúvel que o N2

65. A quantidade de gás dissolvido
em um dado volume de água
depende da pressão do gás na
fase gasosa. Lei de Henry
A solubilidade do gás diminui com elevação da
temperatura
Temperatura
(0C)
Água doce
(ml O2 . L água-1)
Água do mar
(ml O2 . L água-1)
0 10,29 7,97
10 8,02 6,35
15 7,22 5,79
20 6,57 5,31
30 5,57 4,46
Vg = α X Ppg/760 X vH2O

66. Velocidade de difusão
de um gás
inversamente proporcional
à raiz quadrada de seu
peso molecular
PM CO2 = 44
PM O2 = 32
O2
(100 mmHg)
CO2
(100 mmHg)
4,5 ml O2
litro-1
134 ml CO2
litro-1
Quantidade de CO2 difundida em
relação ao O2
difusão do CO2 ≈ 0,86 difusão
do O2
29,8 x 0,86 = 25,6

67. ÁGUA X AR
• AR TEM 30 × + [O2] DO QUE A ÁGUA
– [O2]  com o  temp, salinidade
– AR É MAIS LEVE, MUITO FLUIDO,
ÁGUA É DENSA E VISCOSA
– para movimentar a água gasta-se + energia
• ENTRETANTO, DURANTE A RESPIRAÇÃO
AÉREA OS ANIMAIS PERDEM ÁGUA

68. COMPARAÇÃO ENTRE O AR E A ÁGUA COMO MEIOS
RESPIRATÓRIOS