FACULDADE GAMA E SOUZA BRUNO LARRÉ NOGUEIRA DANIELE SOUZA DA SILVA FRANCISCA TANIA TANIA PEREIRA PEREIR A DE SOUZA JENIFFER LEMOS DE OLIVEIRA LUCIANA MONTEIRO BURGUINHÃO MARYHELLEN CHAGAS TRAJANO AFONSO
BIOFÍSICA DA RESPIRAÇÃO
RIO DE JANEIRO 2016
BRUNO LARRÉ NOGUEIRA – Fisioterapia – 1º Período DANIELE SOUZA DA SILV SILVA – Enfermagem Enfermag em – 2º Período FRANCISCA TANIA PEREIRA DE SOUZA – Enfermagem – 1º Período JENIFFER LEMOS DE OLIVEIRA – Enfermagem – 1º Período LUCIANA MONTEIRO BURGUINHÃO – Enfermagem – Enfermagem – 1º Período MARYHELLEN MARYHELLEN CHAGAS TRAJANO AFONSO AFONSO – Enfermagem – 1º Período
BIOFÍSICA DA RESPIRAÇÃO
Trabalho acadêmico apresentado à Faculdade Gama e Souza, Campus III – Bonsucesso, 2016.2, Turno da Noite, Biofísica, sob orientação da Prof. Dra. Paula.
RIO DE JANEIRO 2016
SUMÁRIO RESUMO.................................................................................................................................. 4 1 – INTRODUÇÃO................................................................................................................... 5 2 – DESENVOLVIMENTO..................................................................................................... 6 2.1 – VIAS AÉREAS..................................................................................................... 6 2.2 – CAVIDADES NASAIS......................................................................................... 6 2.3 – FARINGE............................................................................................................. 6 2.4 – LARINGE............................................................................................................. 6 2.5 – TRAQUEIA.......................................................................................................... 7 2.6 – PULMÕES............................................................................................................ 7 2.7 – PLEURAS............................................................................................................. 8 2.8 – BRÔNQUIOS....................................................................................................... 8 2.9 – ALVÉOLOS PULMONARES............................................................................. 8 2.10 – TRANSPORTES DE GASES RESPIRATÓRIOS.......................................... 9 2.11 – DIAFRAGMA................................................................................................... 10 2.12 – PAREDE TORÁCICA..................................................................................... 10 2.13 – AÇÃO MUSCULAR........................................................................................ 10 2.13.1 – VENTILAÇÃO PULMONAR......................................................... 11 2.13.1.1 – INSPIRAÇÃO..................................................................... 11 2.13.1.2 – EXPIRAÇÃO...................................................................... 12 2.14 – A CAPACIDADE E OS VOLUMES RESPIRATÓRIOS............................. 13 2.15 – CONTROLE DA RESPIRAÇÃO................................................................... 13 3 – LEI DOS GASES.............................................................................................................. 15 3.1 – GASES................................................................................................................ 15 3.2 – GASES IDEAIS.................................................................................................. 15 3.3 – LEI DE BOYLE................................................................................................. 15 3.4 – LEI DE GAY-LUSSAC...................................................................................... 16 3.5 – LEI DE CHARLES............................................................................................ 17 3.6 – LEI DE CLAPEYRON...................................................................................... 17 3.7 – EQUAÇÃO GERAL DOS GASES PERFEITOS............................................ 17 4 – CONSIDERAÇÕES FINAIS........................................................................................... 19 5 – REFERÊNCIAS................................................................................................................ 20
RESUMO O aparelho respiratório é responsável pela rápida troca de gases entre o ambiente e o ser vivo. O sistema respiratório funciona integrado ao circulatório e tem como principal função a troca gasosa de nosso corpo, ou seja, levar oxigênio as nossas células e depois eliminar todo o dióxido de carbono que são produzidos pelas células. Grande parte de nossas células trabalham por intermédio do oxigênio para realizar suas funções metabólicas e o resultado final desse processo e a liberação do CO2, o excesso deste em nosso corpo pode ser prejudicial porque ele é toxico só que nosso sistema respiratório trabalha de maneira rápida para eliminar todo esse excesso, desta maneira o sistema ajuda a controlar o pH (acidez do sangue). O sistema ainda é responsável por nosso olfato e filtrar o ar que respiramos isso se dá porque ele aquece e umedece o ar inspirado e pela ajuda da água e do calor do organismo produz sons. Nosso sistema respiratório é composto por algumas partes importantes como o nariz que é responsável por captar e depois filtrar todo o ar que respiramos a faringe que é o canal onde o ar passa após entrar pelas narinas, laringe que é a parte que retém todas as partículas de pó que passam pela filtragem do nariz, temos a traqueia que leva o oxigênio para os brônquios, os brônquios que são partes que penetram no pulmão e tem diversos “galhos” que vão se multiplicando até ficarem microscópicos, daí em diante passam a se chamar bronquíolos e finalmente o pulmão que é onde ocorre a troca de gases. Palavras-chaves: Inspiração, oxigênio, gás carbônico, expiração, energia.
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1 – INTRODUÇÃO A respiração é a sequência de eventos que resulta na troca de oxigênio e dióxido de carbono entre a atmosfera e as células do corpo, os animais necessitam desse oxigênio para a manutenção dos processos metabólicos e bioquímicos que garantem a vida. O sistema respiratório funciona com o sistema circulatório para fornecer o oxigênio e remover os resíduos do metabolismo, ele também ajuda a regular o pH do sangue. Os gases trocados a nível pulmonar são transportados pelo sangue e, nas células o oxigênio é usado para a produção da água endógena processo chamado de respiração celular. Por isso a troca de gases ao nível pulmonar é também chamada de respiração externa. A respiração é o mecanismo que permite aos seres vivos extrair a energia química armazenada nos alimentos e utilizar essa energia nas diversas atividades metabólicas do organismo. Observando os seres vivos, é possível perceber que conseguem resistir a restrições alimentares, pois sobrevivem com a gordura ou outros alimentos armazenados nos corpos. Também sobrevivem a períodos menores, com restrições de água, pois possuem mecanismos para armazená-la e/ou economizá-la. Porém, o tempo de sobrevivência com a falta de oxigênio é muito pequeno, pois é pouco armazenado nos corpos. Se nós pararmos de respirar, só será possível permanecermos vivos por no máximo uns sete minutos. De uma maneira geral, a respiração pode ser considerada um processo global de captação, transporte e utilização de O2 e troca de CO2 com o ambiente e este processo incluem os processos ambientais, a ventilação, a difusão, o transporte de gases e ainda a respiração celular. Em uma linguagem mais cientifica, a respiração ocorre ao mesmo tempo em dois níveis diversos: ao nível celular e ao nível de organismo. O processo que libera a energia química necessária ao metabolismo, através da quebra das cadeias de carbono, é a respiração celular. Já a respiração ao nível do organismo é a respiração orgânica, que compreende a captura do oxigênio do ambiente, o transporte deste gás até as células e a eliminação do gás carbônico produzido nas células. Resumindo-se, o objetivo geral da respiração é o fornecimento de oxigênio aos tecidos do corpo.
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2. DESENVOLVIMENTO 2.1 – VIAS AÉREAS Superiores: (boca, cavidades nasais e faringe). Inferiores: Traqueia, brônquios (lobares, lobulares, segmentares), bronquíolos terminais. As vias aéreas progressivamente vão perdendo o revestimento cartilaginoso, até que nos bronquíolos terminais não existe cartilagem. Estão conectadas à traqueia por meio da laringe. Nessa estrutura encontram-se a epiglote, a glote e as cordas vocais. Sua estabilidade deve-se a uma parede osteocartilaginosa relativamente elástica.
2.2 – CAVIDADES NASAIS Apresentam três funções: Aquecer o ar que passa pelas superfícies externas do septo e dos cornetos nasais (2 a 3% da temperatura corporal); umedecer o ar (2 a 3% de vapor de água) e filtrar o ar pelos cílios e precipitação de partículas nos cornetos.
2.3 – FARINGE É um tubo que começa nas coanas e estende-se para baixo no pescoço. Ela se situa logo atrás das cavidades nasais e logo à frente às vértebras cervicais. Sua parede é composta de músculos esqueléticos e revestida de túnica mucosa. A faringe funciona como uma passagem de ar e alimento. A porção superior da faringe, denominada parte nasal ou nasofaringe, tem as seguintes comunicações: duas com as coanas, dois óstios faríngeos das tubas auditivas e com a orofaringe. A parte da orofaringe tem comunicação com a boca e serve de passagem tanto para o ar como para o alimento. A laringofaringe estende-se para baixo a partir do osso hióide, e conecta-se com o esôfago (canal do alimento) e posteriormente com a laringe (passagem de ar). Como a parte oral da faringe, a laringofaringe é uma via respiratória e também uma via digestória. A tuba auditiva também se comunica com a faringe através do óstio faríngeo da tuba auditiva, que por sua vez conecta a parte nasal da faringe com a cavidade média timpânica do ouvido.
2.4 – LARINGE É um órgão curto que conecta a faringe com a traqueia. Ela se situa na linha mediana do pescoço, diante da quarta, quinta e sexta vértebras cervicais. A laringe tem três funções: Atua 6
como passagem para o ar durante a respiração; produz som, ou seja, a voz (por esta razão é chamada de caixa de voz); impede que o alimento e objetos estranhos entrem nas estruturas respiratórias (como a traqueia). A laringe desempenha função na produção de som, que resulta na fonação. Na sua superfície interna, encontramos uma fenda anteroposterior denominada vestíbulo da laringe, que possui duas pregas: prega vestibular (cordas vocais falsas) e prega vocal (cordas vocais verdadeiras). A laringe é uma estrutura triangular constituída principalmente de cartilagens, músculos e ligamentos. A parede da laringe é composta de nove peças de cartilagens. Três são ímpares (cartilagem tireóidea, cricóidea e epiglótica) e três são pares (cartilagem aritenóidea, cuneiforme e corniculada). Possui uma estrutura chamada de pomo-de-adão, saliência que aparece no pescoço, faz parte de uma das peças cartilaginosas da laringe. A entrada da laringe chama-se glote. Acima dela existe uma espécie de “lingueta” de cartilagem denominada epiglote, que funciona como válvula. Quando nos alimentamos, a laringe sobe e sua entrada é fechada pela epiglote. Isso impede que o alimento ingerido penetre nas vias respiratórias. O epitélio que reveste a laringe apresenta pregas, as cordas vocais, capazes de produzir sons durante a passagem de ar.
2.5 – TRAQUEIA É um tubo móvel e longo, cuja parede contém anéis que são imperfeitos, musculocartilaginosos, membrana mucosa, tecido fibroso e glândulas. Possíveis sujeiras grudam nesse muco e são levadas pelos cílios para a laringe onde são engolidos (passam para o esôfago). Em outro ponto divide-se para formar os brônquios fontes direito e esquerdo.
2.6 – PULMÕES É um órgão par, constituído por tecido epitelial simples pavimentoso e protegido pela grelha costal. O pulmão direito encontra-se subdividido em três lobos pulmonares (superior, médio e inferior), enquanto o pulmão esquerdo somente em dois lobos (superior e inferior). Este último é menor que o direito e apresenta uma chanfradura o que lhe permite acomodar-se ao coração. Cada pulmão é envolvido pela por uma membrana (pleura) que é constituída por dois folhetos: folheto visceral (adere à face interna dos pulmões) e folheto parietal (adere à grelha costal e face superior do diafragma). Neste órgão realiza-se o fenômeno da hematose, que consiste na transformação de sangue venoso em sangue arterial. Os pulmões ocupam cerca de 4/5 do volume da cavidade torácica. 7
No adulto, após uma expiração normal, o volume de ar contido em cada pulmão é de 2.500ml a 3.000 ml. Os pulmões direito e esquerdo não têm o mesmo tamanho, pois parte do volume do hemitórax esquerdo está ocupado pelo coração. Assim, 55% da função respiratória se deve ao pulmão direito e 45% ao esquerdo. Eles são órgãos muito extensíveis, pois neles há uma grande rede de fibras elásticas formando o parênquima pulmonar. Por essa razão toda vez que o pulmão é insuflado há nessas estruturas um acúmulo de energia potencial elástica, que é fundamental para promover a retração do órgão durante a expiração. São mantidos expandidos no interior da cavidade torácica graças à pressão negativa do espaço pleural. Esse espaço existe entre as pleuras parietais e viscerais e está preenchido por líquido que serve como meio de baixa ficção, facilitando a movimentação dos pulmões.
2.7 – PLEURAS São membranas duplas que revestem a parede interna da cavidade torácica (pleura parietal) e também recobrem os pulmões (pleura visceral). Sempre que o tórax é aberto, o pulmão, sob a ação das suas forças elásticas, entra em colapso e seu volume reduz. O pequeno volume do pulmão colapsado se deve, principalmente, à presença do ar nas cavidades alveolares. No indivíduo vivo, no entanto, após algumas horas, o ar alveolar é absorvido pelo sangue circundante e o volume pulmonar reduz ainda mais.
2.8 – BRÔNQUIOS Possuem cartilagem em suas paredes. O brônquio-fonte direito é largo, curto e horizontalizado. O brônquio-fonte esquerdo é estreito, longo e verticalizado. Ao penetrar no pulmão o brônquio-fonte direito divide-se para criar o ramo que se dirige ao lobo superior. Esse brônquio secundário possui grosso calibre e também logo se ramifica em brônquios terciários que são relativamente curtos e grossos.
2.9 – ALVÉOLOS PULMONARES São pequenos sacos membranosos dispostos em torno do mesmo ducto alveolar, onde ocorrem preferencialmente as trocas gasosas. Sua parede é composta por uma única camada de células de tecido epitelial escamoso, apoiadas numa membrana basal.
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2.10 TRANSPORTE DE GASES RESPIRATÓRIOS O aparelho respiratório é constituído pelos pulmões e por um conjunto de órgãos – vias aéreas nasais, faringe, laringe, traqueia, brônquios, árvore brônquica, até chegar ao alvéolo. Tendo em conta o aspecto funcional, o aparelho respiratório divide-se em duas zonas: Zona condutora– Correspondente às vias aéreas, possibilita a passagem do ar inspirado até aos alvéolos e a condução do ar expirado até à atmosfera. Tem como funções secundárias a purificação, humedecimento e aquecimento do ar inspirado, estando também envolvida na produção de sons. A climatização é conseguida pelo contato do ar com a mucosa das fossas nasais, que apresentam uma elevada irrigação sanguínea superficial. Zona de trocas – Integra os bronquíolos, o ducto alveolar e os alvéolos. As trocas gasosas são efetuadas através de uma membrana respiratória, que engloba as paredes alveolar e capilar e respectivas membranas basais, separadas por fluido intersticial. O transporte de gás oxigênio está a cargo da hemoglobina, proteína presente nas hemácias. Cada molécula de hemoglobina combina-se com 4 moléculas de gás oxigênio, formando a oxiemoglobina. Nos alvéolos pulmonares o gás oxigênio do ar difunde-se para os capilares sanguíneos e penetra nas hemácias, onde se combina com a hemoglobina, enquanto o gás carbônico (CO2) é liberado para o ar (processo chamado hematose). Nos tecidos ocorre um processo inverso: o gás oxigênio dissocia-se da hemoglobina e difunde-se pelo líquido tissular, atingindo as células. A maior parte do gás carbônico (cerca de 70%) liberado pelas células no líquido tissular penetra nas hemácias e reage com a água, formando o ácido carbônico, que logo se dissocia e dá origem a íons H+ e bicarbonato (HCO3-), difundindo-se para o plasma sanguíneo, onde ajudam a manter o grau de acidez do sangue. Cerca de 23% do gás carbônico liberado pelos tecidos associam-se à própria hemoglobina, formando a carboemoglobina. O restante dissolve-se no plasma. O monóxido de carbono, liberado pela “queima” incompleta de combustíveis fósseis e pela fumaça dos cigarros entre outros, combina-se com a hemoglobina de uma maneira mais estável do que o oxigênio, formando o carboxiemoglobina. Dessa forma, a hemoglobina fica impossibilitada de transportar o oxigênio, podendo levar à morte por asfixia.
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2.11 – DIAFRAGMA É uma grande cúpula de músculo esquelético que separa a cavidade torácica da cavidade abdominal. Quando o diafragma se contrai a sua cúpula achata, aumentando o volume das cavidades torácica e pleural. Assim sendo, o diafragma é o principal músculo inspirador e o responsável pelas maiores variações dos diâmetros vertical, horizontal e anteroposterior da caixa torácica. O mecanismo do diafragma tem dois momentos: Num primeiro momento a coluna lombar e as últimas costelas são usadas como ponto fixo e a contração do diafragma faz baixar o centro frênico, que por sua vez apoia-se nas vísceras abdominais terminando assim o primeiro momento e havendo um aumento do diâmetro vertical do tórax. Num segundo momento, ocorre o amento do diâmetro transversal e anteroposterior. Existe um apoio centro frênico nas vísceras permitindo a elevação das costelas. A sinergia do diafragma com os abdominais é essencial à eficiência da ventilação, uma vez que quando o diafragma baixa, ocorre um deslocamento para fora da parede abdominal e é exatamente a contração dos abdominais que não permite a saída das vísceras, provocando a fixação do centro frênico.
2.12 – PAREDE TORÁCICA Formada por pele, tecido celular subcutâneo, arcos costais, esterno, clavículas, coluna dorsal, ligamentos, músculos, pleura parietal, vasos e nervos. É uma estrutura elástica que, em combinação com os movimentos do diafragma, promove as variações de volume da cavidade do tórax. O aumento do volume intratorácico ocorre em virtude do movimento dos arcos costais e do rebaixamento da cúpula diafragmática durante a inspiração, fase que processa com gasto de energia potencial elástica acumulada durante a inspiração. No exercício, na taquipneia e nas doenças respiratórias obstrutivas, a expiração se torna um processo ativo e penoso.
2.13 – AÇÃO MUSCULAR Uma de suas funções é gerar pressão intratorácica. O principal músculo que gera esta pressão negativa intratorácica é o diafragma. Sua parte muscular é periférica aderida às costelas e vértebras lombares, com uma porção central tendinosa. A inervação é feita pelos nervos frênicos (C3 a C5); a contração do diafragma leva o músculo em sentido craniocaudal, empurrando o conteúdo abdominal para baixo e para fora. Outros músculos participam da respiração: os intercostais externos, cuja contração contribui para aumentar o diâmetro anteroposterior do tórax e os chamados músculos acessórios da respiração, cujas contrações 10
podem contribuir um pouco para elevar a cúpula frênica (esternocleidomastoideos e escalenos). Esses últimos músculos têm importância apenas em condições patológicas (crise asmática) e durante exercícios físicos intensos.
2.13.1 – VENTILAÇÃO PULMONAR É o processo pelo qual o ar entra e sai dos pulmões e é constituída por duas fases: inspiração e a expiração. Os músculos envolvidos nesse processo diferem dos outros músculos esqueléticos em três aspectos: 1- Contraem-se ritmicamente e intermitentemente durante toda a vida. 2- O controle dos músculos pode ser voluntário ou involuntário. 3- Trabalham inicialmente contra as cargas resistivas elásticas (parede torácica e pulmões) e das vias respiratórias, e não contra as forças gravitacionais encontradas pela maioria dos outros músculos esqueléticos.
2.13.1.1 – INSPIRAÇÃO É um fenômeno ativo dependente da contração muscular, controlado pelo sistema nervoso central. Quando o diafragma se contrai, ele abaixa e alonga a cavidade torácica. A contração dos músculos intercostais externos levanta as costelas na borda esternal. Essa ação força o esterno para fora, aumentando o diâmetro anteroposterior do tórax. Além disso, à medida que as costelas de movem para cima o diâmetro lateral do tórax aumenta. Quando o tórax se alarga, o colabamento das pleuras visceral e parietal causa a expansão de ambas as camadas, alargando assim os pulmões. Isso reduz a pressão dentro deles (pressão intrapulmonar). A redução na pressão intrapulmonar causa a entrada de ar nos pulmões. Ao final da inspiração, a pressão entre os pulmões e a atmosfera está equalizada. Os músculos inspiratórios elevam o gradil costal promovendo expansão dos pulmões, permitindo que o diâmetro anteroposterior seja aumentado cerca de 20% durante a inspiração máxima. Os principais músculos inspiratórios são: diafragma, intercostais e grande peitoral. Em situações de grandes esforços inspiratórios, também são ativados os músculos esternocleidomastoideo, escaleno, denteado maior e trapézio. Alguns músculos colaboram com a inspiração reduzindo a resistência das vias aéreas (digástrico, músculo do osso do nariz, musculatura das bochechas, elevador do palato, músculos laríngeos, língua e músculos posteriores do pescoço. A inspiração, que promove a entrada de ar nos pulmões, dá-se pela contração da musculatura do diafragma e dos músculos intercostais. O diafragma abaixa e as 11
costelas elevam-se, promovendo o aumento da caixa torácica, com consequente redução da pressão interna (em relação à externa), forçando o ar a entrar nos pulmões.
2.13.1.2 – EXPIRAÇÃO Os principais músculos são: Musculatura da parede abdominal, transverso do abdômen, oblíquos internos, reto abdominal, musculatura da parede torácica, triangular do esterno e intercostais internos. Eles tracionam para baixo as costelas inferiores ao mesmo tempo em que eles próprios e os demais músculos abdominais empurram o conteúdo abdominal para cima, em direção ao diafragma, e intercostais internos. Esses músculos atuam na expiração forçada ou não passiva. Isso ocorre, pois, a respiração é um fenômeno passivo. Ocorre por retração elástica e diminuição fisiológica da caixa torácica e do próprio parênquima pulmonar, após distensão causada na inspiração. Podemos defini-la então como: Fenômeno passivo de armazenamento de energia elástica durante a inspiração, que ocorre à medida que o diafragma e os músculos intercostais externos relaxam. A cavidade torácica retorna ao seu tamanho de repouso e os pulmões retraem-se, a tensão superficial do liquido que cobre os alvéolos causa uma tendência contínua à contração dos mesmos, respondendo por cerca da metade a 2/3 da retração elástica pulmonar. A tensão das fibras elásticas é responsável pelo restante. A contração dos pulmões aumenta a pressão intrapulmonar, forçando o ar para fora dos pulmões. No final da expiração a pressão entre os pulmões e a atmosfera está equalizada. No processo da respiração também é possível existir uma respiração profunda, que consiste numa inspiração e expiração forçadas.
A inspiração forçada requer não só contrações mais fortes dos músculos inspiratórios como também a ação dos músculos inspiratórios acessórios (principalmente e esternocleidomastoideo que levanta o manúbrio e os escalenos que levantam as duas primeiras costelas); e
A expiração forçada é um processo ativo que requer a contração dos músculos abdominais provocando a elevação do diafragma e também a contração dos intercostais internos reduzindo o diâmetro do tórax.
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2.14 – A CAPACIDADE E OS VOLUMES RESPIRATÓRIOS O sistema respiratório humano comporta um volume total de aproximadamente 5 litros de ar – a capacidade pulmonar total. Desse volume, apenas meio litro é renovado em cada respiração tranquila, de repouso. Esse volume renovado é o volume corrente. Se no final de uma inspiração forçada, executarmos uma expiração forçada, conseguiremos retirar dos pulmões uma quantidade de aproximadamente 4 litros de ar, o que corresponde à capacidade vital, e é dentro de seus limites que a respiração pode acontecer. Mesmo no final de uma expiração forçada, resta nas vias aéreas cerca de 1 litro de ar, o volume residual. Nunca se consegue encher os pulmões com ar completamente renovado, já que mesmo no final de uma expiração forçada o volume residual permanece no sistema respiratório. A ventilação pulmonar, portanto, dilui esse ar residual no ar renovado, colocado em seu interior. O volume de ar renovado por minuto (ou volume-minuto respiratório) é obtido pelo produto da frequência respiratória (FR) pelo volume corrente (VC): VMR = FR x VC. Em um adulto em repouso, temos: FR = 12 movimentos por minuto VC = 0,5 litros Portanto: volume-minuto respiratório = 12 x 0,5 = 6 litros/minuto Os atletas costumam utilizar o chamado “segundo fôlego”. No final de cada expiração, contraem os músculos intercostais internos, que abaixam as costelas e eliminam mais ar dos pulmões, aumentando a renovação.
2.15 – CONTROLE DA RESPIRAÇÃO A respiração é controlada automaticamente por um centro nervoso localizado no bulbo. Desse centro partem os nervos responsáveis pela contração dos músculos respiratórios (diafragma e músculos intercostais). Os sinais nervosos são transmitidos desse centro através da coluna espinhal para os músculos da respiração. O mais importante músculo da respiração, o diafragma, recebe os sinais respiratórios através de um nervo especial, o nervo frênico, que deixa a medula espinhal na metade superior do pescoço e dirige-se para baixo, através do tórax até o diafragma. Os sinais para os músculos expiratórios, especialmente os músculos abdominais, são transmitidos para a porção baixa da medula espinhal, para os nervos espinhais que inervam os músculos. Impulsos iniciados pela estimulação psíquica ou sensorial do córtex cerebral podem afetar a respiração. Em condições normais, o centro respiratório (CR) produz, a cada 5 segundos, 13
um impulso nervoso que estimula a contração da musculatura torácica e do diafragma, fazendonos inspirar. O CR é capaz de aumentar e de diminuir tanto a frequência como a amplitude dos movimentos respiratórios, pois possui quimiorreceptores que são bastante sensíveis ao pH do plasma. Essa capacidade permite que os tecidos recebam a quantidade de oxigênio que necessitam, além de remover adequadamente o gás carbônico. Quando o sangue se torna mais ácido devido ao aumento do gás carbônico, o centro respiratório induz a aceleração dos movimentos respiratórios. Dessa forma, tanto a frequência quanto a amplitude da respiração tornam-se aumentadas devido à excitação do centro respiratório. Em situação contrária, com a depressão do centro respiratório, ocorre diminuição da frequência e amplitude respiratórias. A respiração é ainda o principal mecanismo de controle do pH do sangue.
O aumento da concentração de CO2 desloca a reação para a direita, enquanto sua redução desloca para a esquerda. Dessa forma, o aumento da concentração de CO2 no sangue provoca aumento de íons H+ e o plasma tende ao pH ácido. Se a concentração de CO2 diminui, o pH do plasma sanguíneo tende a se tornar mais básico (ou alcalino). Se o pH está abaixo do normal (acidose), o centro respiratório é excitado, aumentando a frequência e a amplitude dos movimentos respiratórios. O aumento da ventilação pulmonar determina eliminação de maior quantidade de CO2, o que eleva o pH do plasma ao seu valor normal. Caso o pH do plasma esteja acima do normal (alcalose), o centro respiratório é deprimido, diminuindo a frequência e a amplitude dos movimentos respiratórios. Com a diminuição na ventilação pulmonar, há retenção de CO2 e maior produção de íons H+, o que determina queda no pH plasmático até seus valores normais. À ansiedade e os estados ansiosos promovem liberação de adrenalina que, frequentemente levam também à hiperventilação, algumas vezes de tal intensidade que o indivíduo torna seus líquidos orgânicos alcalóticos (básicos), eliminando grande quantidade de dióxido de carbono, precipitando, assim, contrações dos músculos de todo o corpo. Se a concentração de gás carbônico cair a valores muito baixos, outras consequências extremamente danosas podem ocorrer, como o desenvolvimento de um quadro de alcalose que pode levar a uma irritabilidade do sistema nervoso, resultando, algumas vezes, em tetania (contrações musculares involuntárias por todo o corpo) ou mesmo convulsões epilépticas. 14
Existem algumas ocasiões em que a concentração de oxigênio nos alvéolos cai a valores muito baixos. Isso ocorre especialmente quando se sobe a lugares muito altos, onde a concentração de oxigênio na atmosfera é muito baixa ou quando uma pessoa contrai pneumonia ou alguma outra doença que reduza o oxigênio nos alvéolos. Sob tais condições, quimiorreceptores localizados nas artérias carótida (do pescoço) e aorta são estimulados e enviam sinais pelos nervos vago e glossofaríngeo, estimulando os centros respiratórios no sentido de aumentar a ventilação pulmonar.
3 – LEI DOS GASES A Lei dos Gases, foram criadas por físico-químicos entre os séculos XVII e XIX. As três leis dos gases são denominadas: Lei de Boyle (transformação isotérmica), Lei de GayLussac (transformação isobárica) e a Lei de Charles (transformação isométrica). Cada uma delas contribuíram para os estudos sobre os gases e suas propriedades, a saber: volume, pressão e temperatura.
3.1 – GASES Os gases são fluidos que não possuem forma, nem volume próprio, ou seja, a forma e o volume dos gases depende diretamente do recipiente no qual estão inseridos. Isso ocorre porque as moléculas dos gases, diferente dos sólidos, estão separadas umas das outras.
3.2 – GASES IDEAIS Note que os chamados “Gases Ideais” ou “Gases Perfeitos”, são modelos idealizados, utilizados para facilitar o estudo sobre os gases, uma vez que a maioria deles se comportam como um "gás ideal". Importante ressaltar que as três leis dos gases expõem o comportamento dos gases perfeitos, na medida que uma das grandezas, seja pressão, temperatura ou volume, é constante, enquanto outras duas são variáveis. Algumas características que definem os gases ideais são:
Movimento desordenado e não interativo entre as moléculas
Colisão das moléculas dos gases são elásticas
Ausência de forças de atração ou repulsão
Possuem massa, baixa densidade e volume desprezível
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3.3 – LEI DE BOYLE A Lei de Boyle-Marriott, proposta pelo químico e físico irlandês Robert Boyle (16271691), apresenta a transformação isotérmica dos gases ideais, de modo que a temperatura permanece constante, enquanto a pressão e o volume do gás são inversamente proporcionais. Assim, a equação que expressa a lei de Boyle:
P – Pressão da Amostra V – Volume K – Constante de Temperatura (depende da natureza do gás, da temperatura e da massa)
3.4 – LEI DE GAY-LUSSAC A Lei de Gay-Lussac, proposta pelo físico e químico francês, Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850), apresenta a transformação isobárica dos gases, ou seja, quando a pressão do gás é constante, a temperatura e o volume são diretamente proporcionais, expressa pela fórmula:
V – Volume do Gás T - Temperatura K – Constante da Pressão (isobárica)
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3.5 – LEI DE CHARLES A Lei de Charles, proposta pelo físico e químico francês Jacques Alexandre Cesar Charles (1746-1823), apresenta a transformação isométrica ou isocórica dos gases perfeitos, ou seja, o volume do gás é constante, enquanto a pressão e a temperatura são grandezas diretamente proporcionais. A partir disso, a fórmula que expressa a lei de Charles:
P – Pressão T – Temperatura K – Constante de Volume (depende da natureza, do volume e da massa do gás)
3.6 – EQUAÇÃO DE CLAPEYRON A Equação de Clapeyron foi formulada pelo físico-químico francês Benoit Paul Émile Clapeyron (1799-1864). Essa equação consiste na união das três leis dos gases, na qual relaciona as propriedades dos gases dentre: volume, pressão e temperatura absoluta.
P – Pressão V – Volume n – Número de mols R – Constante Universal dos Gases Perfeitos: 8,31 J/mol.K T – Temperatura
3.7 – EQUAÇÃO GERAL DOS GASES PERFEITOS A Equação Geral dos Gases Perfeitos é utilizada para os gases que possuem massa constante (número de mols) e variação de alguma das grandezas: pressão, o volume e a temperatura, estabelecida pela seguinte expressão:
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P – Pressão V – Volume T – Temperatura K – Constante Molar P1 – Pressão Inicial V1 – Volume Inicial T1 – Temperatura Inicial P2 – Pressão Final V2 – Volume Final T2 – Temperatura Final
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4 – CONSIDERAÇÕES FINAIS Através desta pesquisa procuramos demonstrar de maneira clara e objetiva não só o processo, mas a importância da respiração para os seres vivos podemos garantir que o processo respiratório é um dos mais importantes e fundamental para nossa sobrevivência. Serve como energia para nossas células e é por intermédio deste que são desencadeados muitos processos fisiológicos no nosso organismo. É necessária para a manutenção dos processos metabólicos que nos garantem a vida.
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5 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS GARCIA, Eduardo A. C. Biofísica. São Paulo: Sarvier, 2002. 387p.
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