Sistema respiratório humano (ENEM Biologia): Notas de revisão

Sistema Respiratório Humano

Introdução

O sistema respiratório desempenha um papel fundamental no processo de obtenção de energia para o nosso organismo. Depois que conseguimos os nutrientes energéticos através da alimentação, eles precisam ser direcionados às células para participar de reações que produzem ATP. Uma parte importante da energia obtida a partir desses nutrientes depende da disponibilidade de gás oxigênio no interior das mitocôndrias.

Neste sistema, estudamos os mecanismos fisiológicos que tornam possível a respiração pulmonar. Por meio dele, conseguimos regular os níveis de O₂ e CO₂ no organismo, equilibrando a disponibilidade de oxigênio para produção de energia e controlando o pH sanguíneo.

Anatomia do Sistema Respiratório

Vias Respiratórias

O processo de captação do gás oxigênio (O₂) da atmosfera e sua utilização em reações químicas é fundamental para manter a produção de energia adequada ao funcionamento do nosso organismo. Simultaneamente, é essencial eliminar o gás carbônico (CO₂) resultante dessas reações químicas para manter a homeostase corporal. Esses processos dependem de um conjunto de tubos e estruturas em formato de sacos que formam o sistema respiratório.

A respiração - o processo de transportar ar atmosférico aos pulmões - tem início nas cavidades nasais. Nelas encontramos muco e inúmeros vasos sanguíneos responsáveis por umidificar, filtrar e aquecer o ar.

Em seguida, o ar se dirige à faringe, que é compartilhada com os sistemas respiratório e digestório. Quando não há funcionamento adequado da faringe e da epiglote, a ingestão de alimentos pode interferir no fluxo de ar para a laringe.

Na laringe encontramos estruturas conhecidas como cordas vocais. Por se tratar de um duto de passagem do ar, a vibração das pregas vocais permite a emissão de sons que, combinados com movimentos orais, possibilitam a fala.

Brônquios e Alvéolos

Após passar pela laringe, o ar inspirado chega à traqueia. As paredes deste órgão possuem fileiras de cílios e muco que aumentam a capacidade de retenção de partículas inaladas. Pelo movimento contínuo dos cílios em sentido ascendente, o muco é empurrado na direção das narinas para que microrganismos e demais elementos prejudiciais sejam eliminados.

A traqueia se ramifica e dá origem aos brônquios. Cada uma dessas estruturas se dirige ao lado interno dos pulmões, que é composto por ramificações dos brônquios conhecidas como bronquíolos e suas terminações, os alvéolos pulmonares.

Trocas Gasosas e Transporte

Hematose

As trocas gasosas realizadas nos alvéolos pulmonares são conhecidas como hematose e caracterizam-se pela troca de O₂ por CO₂. Este movimento inclui a passagem de gás oxigênio do interior dos alvéolos em direção aos vasos sanguíneos (capilares alveolares) que circundam suas paredes, e de gás carbônico em sentido contrário para que seja eliminado.

Transporte de Oxigênio

Depois que o O₂ atinge a corrente sanguínea, existem duas maneiras pelas quais ele pode ser transportado para chegar aos tecidos periféricos:

1. Forma dissolvida: Uma pequena parcela se dissolve na parte líquida do sangue (plasma sanguíneo) e segue o movimento impulsionado pelos batimentos cardíacos.

2. Ligado à hemoglobina: A maior parte do gás oxigênio entra nas células vermelhas do sangue (hemácias) e se liga a uma proteína localizada em seu interior - a hemoglobina. A combinação entre essas duas moléculas origina a oxiemoglobina (HbO₂).

Transporte de Dióxido de Carbono

O gás carbônico pode ser transportado até os pulmões através de três mecanismos:

1. Dissolvido no plasma ou ligado à hemoglobina, formando a carboemoglobina (HbCO₂)

2. Transformação em ácido carbônico: A maior parte do gás carbônico liberado pelos tecidos (cerca de 70%) penetra nas hemácias e é transformado pela ação da enzima anidrase carbônica em ácido carbônico, que posteriormente se dissocia nos íons H⁺ e bicarbonato.

A reação química pode ser representada como:

$\text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{H}^+ + \text{HCO}_3^-$

Controle do pH Sanguíneo

Os íons H⁺ se associam às moléculas de hemoglobina e de outras proteínas, enquanto os íons bicarbonato se difundem para o plasma sanguíneo, onde auxiliam na manutenção do grau de acidez do sangue.

Controle Respiratório

Para regular a velocidade da respiração, nosso organismo conta com o sistema nervoso central. No encéfalo existe um órgão conhecido como bulbo e nele se encontra uma região chamada de centro respiratório. Esta porção é responsável por detectar os níveis de íon bicarbonato na circulação sanguínea e, caso sejam considerados altos, aumentar a frequência com que respiramos (hiperventilação pulmonar) para favorecer a eliminação deste gás. Caso as concentrações de HCO₃⁻ estejam abaixo do normal, passamos a respirar mais devagar (hipoventilação pulmonar) para restabelecer o equilíbrio fisiológico.

Movimentos Respiratórios

Duas estruturas importantes estão envolvidas no ato de encher e esvaziar os pulmões: o diafragma e a musculatura intercostal. O primeiro é reconhecível como uma lâmina muscular que separa o tórax do abdômen, e o segundo como feixes musculares que conectam as costelas.

Inspiração

Para que a inspiração ocorra é necessário contrair ambas as estruturas, o que é involuntário, mas pode ser controlado ativamente. Este movimento aumenta o volume torácico e reduz a pressão interna, possibilitando a entrada de ar nos pulmões.

Expiração

O contrário deve acontecer na expiração. Assim, diafragma e músculos intercostais relaxados reduzem o volume torácico e aumentam a pressão interna, expulsando o ar dos pulmões através do sistema respiratório.