Sistema respiratório — estrutura, função e trocas gasosas

O sistema respiratório é o sistema do corpo que leva oxigênio para dentro do organismo e remove dióxido de carbono. O ar se desloca pelas vias aéreas até os pulmões, mas as trocas gasosas acontecem principalmente nos alvéolos, os pequenos sacos de ar onde o ar e o sangue ficam muito próximos. Essa é a ideia central que a maioria dos estudantes precisa entender primeiro.

Mais uma distinção é importante: respiração pode significar o movimento de entrada e saída de ar, enquanto respiração celular é o processo que as células usam para liberar energia. O sistema respiratório dá suporte à respiração celular, mas não é a mesma coisa.

Qual é a função do sistema respiratório?

O sistema respiratório tem três funções principais:

• mover o ar para dentro e para fora dos pulmões
• realizar a troca de oxigênio e dióxido de carbono entre o ar e o sangue
• ajudar a regular a química do sangue controlando quanto dióxido de carbono é removido

Essas funções estão ligadas entre si. As células precisam de oxigênio para a respiração celular aeróbica e produzem dióxido de carbono como resíduo. O sistema respiratório ajuda a manter os dois gases em níveis adequados ao trabalhar em conjunto com o sistema circulatório.

Estrutura do sistema respiratório

Nariz, boca, faringe e laringe

O ar geralmente entra pelo nariz ou pela boca. As passagens nasais ajudam a filtrá-lo, aquecê-lo e umidificá-lo antes que ele passe pela faringe e pela laringe em direção à traqueia.

Nessa etapa, o sistema está principalmente movendo e condicionando o ar, e não realizando trocas gasosas.

Traqueia, brônquios e bronquíolos

A traqueia conduz o ar para dentro do tórax. Ela se ramifica nos brônquios, que se ramificam novamente em bronquíolos menores dentro dos pulmões.

Esses tubos formam o principal caminho do ar. Eles são importantes porque o ar fresco precisa chegar aos alvéolos para que as trocas gasosas funcionem.

Pulmões e alvéolos

Os pulmões contêm milhões de alvéolos. Cada alvéolo tem uma parede muito fina e fica ao lado de pequenos vasos sanguíneos chamados capilares. Isso faz com que o oxigênio e o dióxido de carbono tenham apenas uma curta distância para atravessar.

É aqui que ocorre a maior parte das trocas gasosas. O oxigênio passa do ar alveolar para o sangue, e o dióxido de carbono passa do sangue para os alvéolos.

Diafragma e músculos da respiração

A respiração depende da ação muscular. O diafragma é o principal músculo da respiração em repouso. Quando ele se contrai, a cavidade torácica se expande e o ar é puxado para os pulmões. Quando ele relaxa, os pulmões retornam ao seu volume anterior e o ar sai.

Durante uma respiração mais intensa, como no exercício, outros músculos podem ajudar a expandir o tórax com mais força.

Onde ocorrem as trocas gasosas e como elas funcionam

As trocas gasosas acontecem principalmente através da superfície alvéolo-capilar. A ideia importante é simples: os gases se difundem de uma área onde estão em maior pressão parcial para uma área onde estão em menor pressão parcial.

Em pulmões saudáveis, o ar alveolar tem mais oxigênio disponível do que o sangue que chega dos tecidos do corpo, então o oxigênio se difunde para o sangue. Esse sangue que chega tem mais dióxido de carbono do que o ar alveolar, então o dióxido de carbono se difunde no sentido oposto e é expirado.

Tanto o fluxo de ar quanto o fluxo sanguíneo são importantes. Se o ar chega aos alvéolos, mas o fluxo de sangue é ruim, as trocas gasosas ficam limitadas. Se o sangue chega aos alvéolos, mas o ar fresco não chega, as trocas gasosas também ficam limitadas.

Exemplo resolvido: por que a respiração acelera durante o exercício

Imagine um estudante começando uma corrida curta.

Os músculos das pernas usam oxigênio mais rapidamente e produzem dióxido de carbono mais rapidamente. O sangue que retorna desses músculos leva dióxido de carbono extra para os pulmões. Em resposta, a respiração geralmente fica mais rápida e mais profunda, levando mais ar fresco aos alvéolos e removendo o dióxido de carbono com mais rapidez.

O ponto principal não é apenas que o exercício faz você respirar com dificuldade. Ele mostra que os sistemas respiratório e circulatório se ajustam juntos para acompanhar a demanda dos tecidos. Se a demanda muscular aumenta, tanto a ventilação quanto o transporte pelo sangue precisam acompanhar.

Erros comuns que os estudantes cometem

Pensar que respirar e respiração são exatamente a mesma coisa

Em biologia, respiração ou ventilação significa mover o ar para dentro e para fora dos pulmões. Respiração celular é o processo químico que as células usam para liberar energia. O sistema respiratório dá suporte a esse processo, mas não o substitui.

Supor que as trocas gasosas acontecem na traqueia ou nos brônquios

A traqueia, os brônquios e os bronquíolos conduzem principalmente o ar. A maior parte das trocas gasosas acontece nos alvéolos, onde o ar e o sangue são separados por uma barreira muito fina.

Tratar o oxigênio como o único gás importante

O dióxido de carbono é igualmente importante para entender o sistema. Remover o dióxido de carbono é essencial, e mudanças nos níveis desse gás também afetam o pH do sangue.

Esquecer o papel da circulação

Os pulmões podem trocar gases com o sangue, mas o sangue ainda precisa levar oxigênio aos tecidos e trazer o dióxido de carbono de volta. O sistema respiratório e o sistema circulatório funcionam como uma dupla integrada.

Quando você usa esse conceito em biologia

Você vai usar essa ideia em anatomia, fisiologia, ciências do exercício e medicina. Ela ajuda a explicar por que o estreitamento das vias aéreas dificulta a respiração, por que doenças pulmonares podem reduzir o fornecimento de oxigênio e por que o exercício altera tanto a frequência respiratória quanto a frequência cardíaca.

Ela também se conecta diretamente com trocas gasosas, capilares, homeostase e respiração celular. Depois que você entende o caminho do ar e o papel dos alvéolos, muitos tópicos posteriores ficam mais fáceis.

Faça seu próprio trajeto

Siga o trajeto de uma molécula de oxigênio desde o nariz ou a boca até a traqueia, os brônquios, os bronquíolos, um alvéolo, o sangue e depois uma célula muscular. Depois siga o trajeto de uma molécula de dióxido de carbono no caminho de volta. Se você consegue acompanhar os dois caminhos sem pular os alvéolos, o sistema respiratório geralmente passa a fazer sentido.