Respiração Comparada

Entende-se por respiração, o processo de trocas gasosas realizadas por um organismo vivo com o meio ambiente inalando gases importantes para os seus processos metabólicos e exalando gases que são subprodutos dos processos fisiológicos realizados e que precisa ser descartado para o meio externo. 

As trocas gasosas podem ocorrer de diversas formas dependendo do organismo, mas os gases trocados são o oxigênio (O2), captado do meio externo, e o dióxido de carbono (CO2), lançado para fora do organismo. 

Ao longo da evolução, os organismos passaram a aumentar a eficiência do processo respiratório de modo que atualmente a maior parte dos organismos possuem sistemas específicos para garantir a respiração de forma adequada. Este sistema, quando presente, é chamado de sistema respiratório. Muito embora, ainda existam organismos que possuem formas primitivas de trocas gasosas, não possuindo órgãos especializados nesse processo.

Nos seres humanos, o sistema respiratório é composto pelas cavidades nasais e pela boca, por onde o oxigênio entra no organismo e o dióxido de carbono é exalado para o meio externo, seguida pela faringe, canal presente tanto no sistema respiratório quanto no sistema digestório que é por onde o ar ou o alimento passam para serem conduzidos até o próximo órgão, que no caso do sistema digestório é o estômago, e no sistema respiratório é a laringe, que impede a entrada de alimento nos órgãos respiratórios posteriores.

Após a faringe, o ar passa pelas traquéias que conduz o ar até os pulmões pelo brônquios. O pulmão é o órgão que armazena o ar e também o local onde ocorrem as trocas de gases através dos alvéolos e dos capilares sanguíneos. 

Órgãos que compõem o sistema respiratório


 

Nos capilares sanguíneos, o dióxido de carbono presente no sangue é lançado para o pulmão enquanto o oxigênio presente nos pulmões se liga nas hemoglobinas, complexos protéicos presentes nas hemácias, células responsáveis pelo transporte de oxigênio. 

É muito importante que as hemácias estejam acessíveis ao oxigênio, se não toda a respiração do organismo é comprometida. Eventos de queimadas que lançam elevada quantidade de monóxido de carbono (CO) na atmosfera apresentam um risco a saúde dos animais que apresentam hemoglobina, pois uma vez inalado o monóxido de carbono, este se liga de forma permanente nas hemoglobinas, não permitindo que as mesmas se liguem com moléculas de oxigênio para transportá-lo. Um organismo que não consegue transportar oxigênio no corpo acaba morrendo por asfixia.

Os gases trocados durante a respiração são transportados através do sangue do animal, seja dentro de vasos ou fora deles. De qualquer forma, isso mostra como os sistemas respiratório e circulatório estão intimamente relacionados. 

O sistema circulatório depende do sistema circulatório para ter oxigênio e, posteriormente, dióxido de carbono para ser transportado para os tecidos ou para os pulmões. Da mesma forma, o sistema respiratório precisa de todo processo de transporte desempenhado pelo sistema circulatório. 

Um exemplo dessa relação entre os dois sistemas é com relação às hemácias, células sanguíneas que possuem a função de transportar oxigênio oriundo da respiração pelos tecidos do corpo, como já dito.

A Respiração Celular é o processo de geração de energia dentro de uma célula através da formação de ATP em um conjunto de reações dependentes de Oxigênio. A respiração celular pode ser dividida em três etapas relacionadas que, além da molécula de ATP, gera também Dióxido de Carbono (CO2) e Água (H2O). 

A síntese de ATP é um dos processos celulares mais importantes, pois praticamente todas as demais reações metabólicas dependem da energia contida nessas moléculas. Sua síntese pode ocorrer de forma aeróbica (dependendo de O2), como na Respiração Celular, ou ainda de forma anaeróbica (não dependendo de O2), através de processos fermentativos.

A primeira fase da respiração é chamada de Glicólise e ocorre no citosol celular. As demais etapas da respiração vão acontecer dentro das mitocôndrias, organelas compostas de duas membranas e que são responsáveis pela síntese de ATP. 

A segunda etapa é chamada de Ciclo de Krebs e ocorre na região chamada de Matriz Mitocondrial, o espaço interno da organela, dentro das duas membranas.

A terceira etapa conhecida como Cadeia Transportadora de Elétrons vai acontecer nas invaginações contidas na membrana interna da mitocôndria em uma região chamada de cristas mitocondriais.

A respiração celular é, portanto, o processo de obtenção de energia na forma de ATP que ocorre a nível molecular nas células dos organismos e depende de oxigênio que pode vir oriundo da respiração sistêmica.

A respiração cutânea ocorre através da pele de um organismo. No tegumento, região da pele ou da epiderme, ocorrem as trocas gasosas. Para isso, essa região dos organismos deve ser preparada e constantemente umedecida para facilitar a entrada do oxigênio e saída do dióxido de carbono, uma vez que essas substâncias precisam estar dissolvidas para passar pela membrana.

Esse tipo de respiração está presente nos animais mais primitivos e pode ser classificada em dois tipos.

Respiração cutânea direta

Também chamada de respiração cutânea simples. É o tipo mais primitivo de processo de trocas gasosas que ocorre por difusão diretamente na pele do animal em direção às células. Está presente no filo dos Poríferos, Cnidários, Platelmintos e Nematelmintos. 

Respiração cutânea indireta

Respiração que ocorre nos anelídeos, como as minhocas e nos estágios adultos dos anfíbios. Esse tipo de respiração, embora ocorra também por difusão a partir da pele do animal, apresenta um transporte de gases mais eficiente, com as substâncias sendo transportadas a partir do sistema circulatório. 

Esses animais possuem células da epiderme especializadas na produção e secreção de muco, substância que garantirá umidade para facilitar as trocas gasosas na pele. Os anfíbios adultos utilizam a respiração cutânea para complementar a respiração pulmonar que não é ainda eficiente.

Ocorre nos artrópodes terrestres. Esse tipo de respiração necessita de um sistema complexo de túbulos chamados de traqueias, por onde o oxigênio é levado até onde circula a hemolinfa (substância com a mesma finalidade que o sangue presente nos demais filos de animais).

É na hemolinfa onde ocorrem as trocas gasosas, diretamente nos tecidos. Os insetos possuem uma elevada taxa de consumo de oxigênio que é suprida por buracos presentes no abdômen do animal chamados de espiráculos. Nos aracnídeos especificamente, há um sistema traqueal mais especializado chamado de filotraquéias ou pulmões foliáceos, estrutura onde ocorrem as trocas gasosas de forma mais eficiente.

Ocorre nos peixes que possuem estruturas chamadas de brânquias que apresentam a capacidade de retirar o oxigênio presente na água e que estão localizadas próximas à boca, sendo protegidas por uma estrutura óssea chamada de opérculo.

Dessa forma, os peixes absorvem a água pela boca que ao fechar, força a saída de água pelas brânquias, onde ocorrem as trocas gasosas em que o sangue rico em gás carbônico vindo do coração passa pelas brânquias deixando o CO2 e retirando o O2, este sangue então rico em oxigênio vai em direção aos tecidos que dependem do O2 para seus processos fisiológicos, principalmente a Respiração Celular. 

Os anfíbios apresentam pulmão primitivo na fase adulta que não é eficiente o bastante para ser a única forma de respiração do animal, que é suprida pela respiração cutânea. Dessa forma, anfíbios adultos apresentam respiração pulmonar e respiração cutânea.

Os répteis e mamíferos apresentam pulmão alveolar (contendo dobras ao longo do órgão que aumenta a eficiência da respiração). O ar entra através da traquéia, passa pelos brônquios e nos alvéolos ocorrem as trocas gasosas, onde o sangue venoso se concentra próximo ao alvéolo transferindo o CO2 para o interior dos pulmões e recebendo o O2 contido nos pulmões inspirado pelo organismo. Uma vez que o O2 se liga as hemoglobinas do sangue, o sangue, agora arterial, flui em direção ao coração para ser transportado para os demais órgãos e tecidos do corpo.

As aves, embora também apresentem respiração pulmonar, possuem o pulmão diferente quando comparado com o pulmão dos mamíferos ou dos répteis, isto porque o pulmão das aves apresenta estruturas chamadas de sacos alveolares que auxiliam na capacidade de vôo das aves. Dessa forma, o ar vai em direção aos pulmões através da traqueia e preenchem, além, dos pulmões, esses sacos alveolares, diminuindo assim a densidade total das aves. A troca gasosa ocorre da mesma forma que as demais classes que possuem respiração pulmonar, mas ao inspirar o ar, as aves ficam "mais leves" facilitando, assim, o vôo.

Nos organismos do reino Vegetal, apenas plantas vasculares apresentam aparelho respiratório verdadeiro. Esse sistema é formado pelos estômatos, pequenos orifícios presentes nas folhas que possuem a capacidade de se abrir e fechar, dessa forma, trocando gases com o meio externo.

Plantas avasculares trocam gases com o meio externo por difusão, seja com o oxigênio atmosférico, seja com oxigênio dissolvido na água em um processo similar ao dos organismos que realizam respiração cutânea direta.

Estômatos abertos em uma folha.

 Tabela mostrando os filos do reino animal e sua respectiva forma de respiração.