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Hematose
é a troca de gases que ocorre devido à diferença de concentração de oxigénio e
gás carbónico por um processo conhecido como difusão.
A
difusão é a passagem de substâncias de uma área onde estão em maior
concentração para uma área em que estão em menor concentração. Como nos
alvéolos a concentração de oxigénio está maior, ele se difunde para o sangue. E
como no sangue que chegou nos pulmões a concentração de gás carbónico era
maior, este se difunde dos capilares para os alvéolos. Essa transformação do
sangue rico em gás carbónico em sangue rico em oxigénio é conhecida como
hematose.
A
hematose é um fenômeno da respiração pulmonar que ocorre no interior dos
alvéolos pulmonares e consiste na troca do sangue venoso (rico em gás
carbônico) em sangue arterial (rico em oxigênio). Como nos alvéolos pulmonares
a concentração de oxigênio é bem maior do que a encontrada nos capilares
sanguíneos, o gás oxigênio presente nos alvéolos pulmonares passa para os
capilares sanguíneos através da difusão*. Depois, penetra nas hemácias e se
combina com a hemoglobina (Hb), pigmento respiratório que apresenta quatro
cadeias de aminoácidos combinadas com um grupo que contém ferro (o grupo heme).
Presente
no sangue de todos os vertebrados, a hemoglobina tem a capacidade de se
combinar com quatro moléculas de oxigênio, formando a oxiemoglobina (HbO2). Na
forma de oxiemoglobina, o oxigênio é transportado para todas as partes do
corpo, sendo liberado nos tecidos, onde o oxigênio se dissocia da oxiemoglobina
e se espalha no citoplasma da célula, sendo utilizado pelas mitocôndrias no
processo de respiração celular. Acredita-se que existam cerca de 250 milhões de
moléculas de hemoglobina no interior de uma hemácia. Dessa forma, então,
podemos dizer que cada hemácia carrega em torno de um bilhão de moléculas de
oxigênio.
Ao
realizar a respiração celular, as células produzem gás carbônico, sendo que a
concentração desse gás fica maior no interior da célula e, por esse motivo, ele passa por
difusão para os capilares sanguíneos, onde aproximadamente 23% se associam a
grupos amina da hemoglobina, formando a carboemoglobina ou carbaminoemoglobina;
e 7% se encontram dissolvidos no plasma sanguíneo. A maior parte do gás
carbônico reagirá com a água no interior das hemácias, formando o ácido
carbônico (H2CO3), reação que será acelerada pela enzima anidrase carbônica. O
ácido carbônico irá se quebrar em íons H+ (que se associam a moléculas de
hemoglobina, formando a desoxiemoglobina) e em íons bicarbonato (HCO3-, que se
encontram dissolvidos no plasma sanguíneo, na forma de bicarbonato de sódio,
onde auxiliam no controle da acidez do sangue).
Ao
chegar aos capilares sanguíneos que recobrem os alvéolos pulmonares, o íon
bicarbonato (HCO3-) penetra nas hemácias novamente e se reassocia ao íon H+,
formando mais uma vez o ácido carbônico (H2CO3), que se transformará em água e
gás carbônico. O gás carbônico será levado para os alvéolos pulmonares através
da difusão e será eliminado do organismo pelo processo da expiração.
O
monóxido de carbono (CO) que é lançado pelos escapamentos dos automóveis é um
gás inodoro altamente tóxico produzido pela combustão incompleta de substâncias
orgânicas. Esse gás é capaz de se combinar com a hemoglobina, originando a
carboxiemoglobina. Uma vez combinada com o monóxido de carbono, a hemoglobina
se inutiliza de forma irreversível, não conseguindo mais transportar oxigênio,
necessário a todas as células do corpo. A alta concentração de monóxido de
carbono pode levar à morte por asfixia.
*difusão:movimento
de partículas da região em que elas estão mais concentradas, para outra em que
sua concentração é menor.
Portanto,
a difusão nos alvéolos pulmonares se estabelece por diferenças no gradiente de
concentração dos capilares, onde o CO2 difunde-se do sangue venoso em direção
ao meio externo, havendo a oxigenação do sangue a partir do mecanismo inverso
com as moléculas de oxigênio na cavidade pulmonar.
O
gás oxigênio em maior concentração externa difunde-se no plasma sangüíneo em
direção às hemácias, combinando-se com a hemoglobina (proteína associada a íons
de ferro), passando a sangue arterial.
Dependendo
do hábito de alguns vertebrados e até invertebrados, a hematose passa a ocorrer
em órgãos especializados dependendo da adaptação ao meio ambiente: nas
traquéias de borboletas (respiração aeróbia traqueal); nas brânquias de animais
aquáticos (respiração aeróbia branquial); e na cloaca de tartarugas (respiração
aeróbia clocal).
Trocas
gasosas que ocorrem ao nível das superficies respiratórias por difusão. Existem
vários tipos de hematose consoante a superfície em que ocorrem as trocas:
·
Hematose
branquial: ocorre entre o sangue e as brânquias,
típico dos animais aquáticos
·
Hematose
pulmonar: ocorre entre o sangue e os pulmões,
típico dos vertebrados que possuem estes órgãos especializados – os pulmões
·
Hematose
cutânea: ocorre entre o sangue e a superfície do
corpo do animal, dada a elevada vascularização do epitélio e a manutenção da
humidade superficial. Este tipo de hematose é comum nos anelídeos e anfíbios.
·
Hematose
traqueal: nos insectos e outros artrópodes
terrestres, as trocas gasosas ocorrem ao nível de um sistema de canais – as
traqueias.
As
estruturas especializadas que asseguram as trocas dos gases respiratórios, isto
é, através das quais os gases respiratórios entram e saem do organismos
denominam-se superfícies respiratórias. Apesar da grande diversidade, as
superfícies respiratórias apresentam um conjunto de características comuns que
permitem uma difusão eficiente dos gases:
·
São superfícies húmidas,
favorecendo a difusão dos gases
·
São superfícies finas,
constituída, em regra, por uma única camada de células epiteliais
·
São superfícies vascularizadas,
permitindo a difusão indirecta
·
Possuem uma morfologia que
permite um grande área de contacto entre os meios interno e externo
Em
muitos organismos aquáticos, e alguns terrestres, a superfície corporal, o
tegumento, funciona como superfície respiratória, não existindo um sistema
respiratório diferenciado. Na maioria dos animais existem órgãos especializados
nas trocas gasosas entre o meio interno e meio externo: as traqueias, as
brânquias, e os pulmões.
Hematose cutânea: Comum em anfíbios e anelídeos, a superfície do
corpo actua como superfície respiratória. O oxigénio passa através da pele para
fluido circulante, que se movimenta num sistema circulatório fechado,
difundindo-se depois ao nível das células. A existência de um sistema
circulatório aumenta a eficiência da hematose, permitindo que o oxigénio e o
dióxido de carbono sejam transportados pelo sistema.
Algumas
características destes animais favorecem a hematose cutânea:
·
Elevado número de glândulas
mucosas, permitindo que a pele se mantenha húmida
·
Extensa vascularização, que
favorece a difusão dos gases do fluido circulante que os transporta até às
células e no sentido inverso
Hematose branquial: As brânquias são órgãos respiratórios
especializados da maioria dos animais aquáticos, podendo apresentar diferentes
graus de complexidade, que se encontram em contacto directo coma água, e são
formadas, geralmente, por evaginações da superfície do corpo. As brânquias
externas, são expansões vascularizadas do epitélio projectadas para o exterior,
as brânquias internas, mais complexas, localizam-se nas câmaras branquiais.
Os
peixes ósseos são um exemplo comum de animais com brânquias internas. As
brânquias neste caso são constituídas por lamelas em elevado número muito
vascularizadas. As lamelas estão associadas a filamentos branquiais que por sua
vez se ligam aos arcos branquiais. Em cada filamento existe um vaso sanguíneo
para entrada de sangue na brânquia e outro para saída. As brânquias localizadas
na cavidade opercular entre a faringe e o opérculo, são banhadas por um fluxo
contínuo de água que entra pela boca e sai pela fenda opercular.
Nas
lamelas o sangue circula nos capilares em sentido oposto ao movimento da água
que passa na cavidade opercular – mecanismo de contracorrente. Este mecanismo
permite o aumento do contacto entre o sangue cada vez mais oxigenado e a água
corrente cuja pressão parcial do O2 é sempre superior à do sangue. Assim a
mantém-se o gradiente que assegura a difusão até valores próximos da saturação
da hemoglobina dos peixes, aumentando a eficiência da hematose branquial.
Hematose
traqueal Muitos artrópodes terrestres possuem um sistema respiratório
constituído por uma rede de túbulos, as traqueias, que abrem para o exterior
através de pequenos orifícios localizados à superfície do corpo, os
espiráculos. No interior do corpo as traqueias ramificam-se em tubos cada vez
mais finos que terminam nas traquíolas, que contactam directamente com as
células.
Nos
insectos mais pequenos, a difusão dos gases através das traqueias é suficiente
não havendo uma ventilação activa. Nos insectos voadores, pelo contrário,
existem junto aos músculos sacos de ar que funcionam como reservas de ar que facilitam
a ventilação, pois o consumo de oxigénio durante o voo aumenta bastante. Em
muitos casos a ventilação é também assegurada por movimentos rítmicos do corpo.
Hematose pulmonar:
Nos vertebrados terrestres a hematose ocorre em órgãos especializados, os
pulmões, que são constituídos por uma rede de tubos cujo diâmetro vai reduzindo
até terminar nuns sacos, os alvéolos pulmonares.
Diferentes
grupos de animais possuem pulmões de diferente complexidade, notando-se dos
anfíbios para os mamíferos, as seguintes tendências:
·
Aumento da área do epitélio
respiratório, através do aumento da compartimentação dos pulmões
·
Especialização dos sistemas de
ventilação
·
Aumento da vascularização
aumentando a eficiência da circulação sanguínea
Nos
anfíbios os pulmões são muito simples, sendo sacos ventrais extensões da
traqueia. Nos répteis, mais adaptados à vida terrestre, os pulmões são um pouco
mais desenvolvidos e compartimentados.
Aves
As
aves são animais com uma actividade metabólica muito elevada, necessitando de
elevadas quantidades de oxigénio. Os pulmões das aves apresentam uma grande
superfície respiratória e uma eficiente ventilação pulmonar.
Os
pulmões contactam com os sacos aéreos, que se enchem de ar e possibilitam o
fluxo gasoso contínuo num só sentido – sacos aéreos posteriores, pulmões, sacos
aéreos anteriores. A eficácia deste sistema é explicada pelo excelente sistema
de ventilação pulmonar que integra dois movimentos inspiratórios e dois
expiratórios:
1a
inspiração o ar atravessa os brônquios até aos sacos aéreos posteriores
1a
expiração o ar passa dos sacos posteriores para os pulmões onde ocorre a
hematose
2a
inspiração o ar passa dos pulmões para os sacos anteriores e entra novo ar nos
sacos posteriores
2a
expiração o ar é expelido dos sacos anteriores em direcção à traqueia para o
exterior e o ar dos sacos posteriores passa para os pulmões, saindo deles ar
que passará para os sacos anteriores.
As
inspirações e as expirações alternadas permitem uma hematose sempre com ar
renovado, ao nível de finos canais intrapulmonares, os parabrônquios. O ar
passa nesses canais em sentido oposto ao da circulação sanguínea pulmonar –
mecanismo de contracorrente – que tal como nos peixes aumenta a eficiência da
hematose.
Mamíferos
Nos
mamíferos os pulmões estão localizados na caixa torácica. Aos pulmões junta-se
um eficiente sistema respiratório constituídos por vias respiratórias – fossas
nasais, faringe, laringe, traqueia e brônquios, que permitem não só um movimento
bidireccional do ar, entre o interior e o exterior dos pulmões como o
progressivo aquecimento do ar e a retenção de partículas em suspensão contidas
no ar diminuindo possíveis contaminações dos organismos por substâncias
estranhas. Os pulmões são constituídos por milhões de alvéolos, revestidos por
um epitélios simples, cobertos de muco e altamente vascularizados por capilares
sanguíneos com uma membrana muito fina, o endotélio.
A
ventilação pulmonar é feita por movimentos de contracção e relaxamento dos
músculos da cavidade torácica, (intercostais e diafragma). Durante a inspiração
os músculos contraem, aumentando o volume do tórax. O aumento de volume
torácico provoca uma diminuição da pressão alveolar em relação à pressão do ar
no exterior, provocando a entrada de ar nos pulmões. A expiração, pelo
contrário, é um processo passivo em que os músculos relaxam, o tórax diminui de
volume, aumentando a pressão alveolar e a consequente saída do ar para o
exterior.
A
hematose alveolar depende da diferença de pressão parcial do oxigénio e do
dióxido de carbono entre os alvéolos e os capilares sanguíneos. A pressão
parcial de oxigénio nos alvéolos pulmonares é maior do que nos capilares
sanguíneos e o gás difunde-se dos alvéolos para os vasos. No caso do dióxido de
carbono, a pressão parcial é superior nos capilares, dando-se a difusão no
sentido contrário, dos vasos para os alvéolos.
O
mesmo acontece ao nível celular, em que a pressão parcial do oxigénio é menor
nas células do que nos capilares, e a pressão parcial de dióxido de carbono é
superior nas células, fazendo com que o oxigénio se difunda dos capilares para
as células e o dióxido de carbono das células para os capilares.
De acordo com o exposto acima, concluímos que A
função da respiração ou troca gasosa é essencial à manutenção da vida e pode
ser definida, de um modo simplificado, como uma troca de gases entre as células
do organismo e a atmosfera. A respiração é um processo bastante simples nas
formas de vida unicelulares, como as bactérias, por exemplo. Nos seres humanos,
depende da função de um sistema complexo, o sistema respiratório. Embora viva
imerso em gases, o organismo humano precisa de mecanismos especiais do sistema
respiratório, para isolar o oxigénio do ar e difundí-lo no sangue e, ao mesmo
tempo, remover o dióxido de carbono do sangue para eliminação na atmosfera.
OLIVEIRA,
marcos miller Silva de , e outros; Terra, Universo de Vida 11 - 1ª parte,
Biologia; Porto Editora; Porto; 2008.
Philadelphia, 1977. Guyton, A.C. - Respiração. Tratado
de Fisiologia
Espetáculo
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