7º Tema - Trocas gasosas em seres multicelulares
Todos os seres vivos necessitam de oxigénio para realizar certas reacções metabólicas. Ao conjunto destas reacções com a intervenção do oxigénio dá-se o nome de respiração celular.
Nos seres multicelulares , as trocas gasosas ocorrem através de estruturas especializadas.
Trocas gasosas nas plantas
As plantas realizam várias funções metabólicas, como a respiração, a fotossíntes e a transpiração. Estas fuções permitem a obtenção e o transporte de matéria até às células e a sua utilização na obtenção de energia, e estão associadas a trocas gasosas. As estruturas responsáveis por estas trocas gasosas são os estomas, que permitem que estas trocas gasosas se processem com eficiência e que controlam a quantidade de gases absorvidos e libertados.
Quando o meio intracelular das células estomáticas é hipertónico, a água vai entrar por osmose, o que faz com que a célula fique túrgida e o estoma abra.
Quando se verifica o oposto, em relação à concentração de substâncias no interior das células estomáticas, a água sai por osmose e a célula fica plasmolisada, o que faz com que o estoma feche.
Trocas gasosas nos animais
A respiração celular nos animais, tal como nas plantas, encontra-se expressa nas trocas gasosas que ocorrem entre o organismo e o meio. Para que estas trocas se realizem, os animais possuem superfícies respiratórias, através das quais os gases entram e saem do organismo.
Nas superfícies respiratórias, as trocas gasosas podem ocorrer directamente entre as células e o meio exterior, através de difusão directa.
Na maior parte dos casos ocorre uma difusão indirecta, uma vez que os gases respiratórios são transportados por um fluido circulante das células para o exterior e vice-versa. Neste caso, as trocas gasosas são denominadas de hematose.
Apesar da diersidade existente, todas as superfícies respiratórias possuem uma série de características comuns, que permitem aumentar a eficiência das trocas gasosas:
- possuem pouca espessura (geralmente, apenas uma camada de cálulas separa o meio interno do meio externo);
- apresentam-se sempre húmidas, o que facilita a difusão dos gases respiratórios;
- são muito vascularizadas, de modo a facilitar o contacto com o fluido circulante;
- a sua morfologia permite uma grande superfície de contacto entre o meio interno e o meio externo.
Trocas gasosas através da superfície corporal
Nos animais de dimensões reduzidas, como a hidra e a planária, os gases respiratórios difundem-se directamente através da superfície do corpo.
Nos animais mais complexos, como a minhoca, o aparecimento de um sistema circulatório aumenta a eficácia das trocas gasosas através do tegumento. É através deste que é realizada a hematose. O oxigénio difunde-se através da pele para o sistema circulatório e é transportado até às restantes células do corpo.
Trocas gasosas através de traqueias
Os insectos e os artrópodes terrestres possuem um sistema respiratório constituído por uma rede de traqueias, que se encontra no interior do corpo. Estas vão-se ramificando em tubos cada vez mais finos, que terminam nas traquíolas, que contactam directamente com as células. As traqueias dos insectos contactam com o exterior através de pequenos orifícios localizados na superfície do corpo, denominados espiráculos.
Nos insectos mais primitivos, os espiráculos encontram-se permanentemente abertos, enquanto que nas espécies mais evoluídas, os espiráculos possuem ostíolos, que controlam o fluxo de ar.
No sistema traqueal, as traqueias servem de condutas de ar e mantêm-se abertas devido à existência de uma estrutura quintinizada enrolada em forma de hélice, na sua parede. As trocas gasosas ocorrem por difusão directa do epitélio das traquíolas para as células. O sistema circulatório não é, por isso, utilizado no transporte de gases respiratórios.
Trocas gasosas através de brânquias
Estas trocas gasosas verificam-se na maioria dos animais aquáticos, que se encontram em contacto directo com a água, e são formados, normalmente, por evaginações da superfície do corpo.
As brânquias são banhadas por uma corrente de contínua de água, que entra pela boca e sai pelas fendas operculares.
As brânquias são constituídas por séries de filamentos duplos, inserido obliquamente em estruturas ósseas denominadas arcos branquiais. Em cada filamento existe um vaso sanguíneo por onde o sangue entra na brânquia, e um outro, por onde o sangue sai da brânquia. Entre estes dois vasos sanguíneos existe uma densa rede de capilares, que estão contidos em dilatações do filamento branquial, chamadas lamelas. A água que entra pela boca do peixe passa por entre as lamelas, cruzando-se em sentido contrário com o sangue, que circula nos capilares sanguíneos - mecanismo contracorrente.
Este mecanismo permite aumentar significativamente a eficiência da hematose branquial.
Trocas gasosas através de pulmões
Todos os vertebrados terrestres possuem pulmões, as superfícies respiratórias mais evoluídas que existem. No entanto, alguns vertebrados possuem pulmões com um grau de complexidade maior do que outros.
Os anfíbios possuem os pulmões mais simples e efectuam trocas gasosas através da pele.
Os répteis, mais adaptados à vida terrestre que os anfíbios, possuem pulmões um pouco mais desenvolvidos.
As aves e os mamíferos são os que possuem os aparelhos respiratórios mais desenvolvidos, apresentando algumas diferenças estruturais e funcionais.
As aves têm um metabolismo muito elevado, razão pela qual necessitam de grandes quantidades de oxigénio. Para tal, apresentam uma grande superfície respiratória e uma eficiente ventilação pulmonar. As aves possuem sacos aéreos que constituem reservas de ar, melhorando assim a eficácia da ventilação.
O ar percorre um trajecto: passa pelos sacos aéreos posteriores, pulmões e sacos aéreos anteriores. A hematose ocorre apenas nos pulmões.
Nos mamíferos, a superfície respiratória é constituída por milhões de alvéolos pulmonares, dispostos em cacho à volta dos bronquíolos. Nestes animais o ar circula em dois sentidos opostos. O ciclo ventilatório é composto por dois momentos: a inspiração, na qual o ar passa através da traqueia, dos brônquios e dos bronquíolos, até chegar aos alvéolos, altamente irrigados, onde se dá a hematose; e a expiração, na qual o ar percorre o caminho oposto até ser expulso para o exterior.