1. Trocas gasosas em
seres multicelulares
Biologia e Geologia
10º Ano
2009/2010

2. TROCAS GASOSAS NAS PLANTAS

3. Trocas gasosas nas plantas
• Como já foi visto anteriormente, o
órgão das plantas onde ocorrem as
trocas gasosas são as folhas.
• Estas apresentam estruturas
especializados que permitem as
trocas de:
• Vapor de água;
• O2
• Expulso durante a fotossíntese mas
capturado durante a respiração;
• CO2
• Expulso durante a respiração mas
capturado durante a fotossíntese;

4. Estomas
• Ao nível das folhas existem estruturas que permitem estas
trocas…
• Os estoma.

5. Estomas
• Os estomas controlam as trocas
gasosas entre o meio exterior e
a planta, graças à capacidade
que têm em abrir e fechar.
• Quando as células guarda
estão túrgidas, aumentam o
volume fazendo aumentar a
pressão ao nível das paredes
(pressão de turgescência).
• Como a parte mais fina das
paredes se deformam mais
facilmente do que a parte
espessa, este fenómeno leva
à abertura do estoma.

6. Estomas
• O grau de turgescência das células
guarda permite controlar o grau de
abertura do estoma.
• Os principais factores que fazem variar
o grau de turgescência são por
exemplo:
• Concentração de certos iões;
• Concentração de CO2;
• Luz;
• Temperatura;
• Vento;
• Quantidade de água no solo.

7. Controlo dos estomas e o ião K+
• O transporte activo de K+ é
actualmente o mecanismo aceite para
explicar a variação da pressão de
turgescência das células guarda.
• A passagem, por transporte activo de
K+ para o interior das células guarda,
faz com que ocorra passagem de água
por osmose para o interior das células
guarda e por conseguinte o aumento da
pressão osmótica que leva à abertura
dos estomas.
• Por outro lado, quando o transporte
activo cessa, ocorre a saída de K+ das
células guarda, mas também de água, o
que por sua vez diminui a pressão de
turgescência e por conseguinte levando
ao fecho dos estomas.

8. Controlo dos estomas e a
concentração do CO2.
• A concentração de CO2 nos
espaços intercelulares são também
um mecanismo de controlo do
grau de abertura dos estomas.
• Baixas concentrações de CO2 nos
espaços intercelulares estão
normalmente associados a
períodos de fotossíntese, uma vez
que este composto é consumido.
• As células guarda são também
fotossintéticas, pois possuem
cloroplastos, assim durante os
períodos de fotossíntese há
acumulação de solutos que levam à
entrada de água e por conseguinte
à abertura dos estomas.

9. TROCAS GASOSAS NOS ANIMAIS

10. Respiração celular
• Respiração celular é um processo que consiste
nas trocas gasosas ao nível celular.
• Trata-se de um processo de difusão.
• Ocorre através de superfícies respiratórias.
• As trocas gasosas entre as superfícies
respiratórias e as células podem ser feitas
directamente – difusão directa.
• Ou de forma indirecta – difusão indirecta – uma
vez que os gases respiratórios são transportados
até às celulas por um fluído circulante.
• As trocas gasosas ao nível das superfícies
respiratórias adquirem o nome específico de
hematose.

11. Superfícies respiratórias
• Existe uma grande diversidade de
superfícies respiratórias, no entanto todas
têm características em comum:
• Pouco espessas, normalmente apenas uma
camada de células separa o meio externo
do interno;
• Encontram-se sempre húmidas, lembrar
que os materiais que atravessam as
membranas plasmáticas têm que se
encontrar dissolvidas;
• São densamente vascularizadas para
facilitar o contacto com o fluído circulante;
• A sua morfologia permite uma grande
superfície de contacto entre o meio interno
e o meio externo.

12. Superfícies respiratórias
• A diversidade de superfícies respiratórias deve-se a diversos
factores como o tamanho do organismo, o ambiente e história
evolutiva.
• Vai-se no entanto estudar as seguintes superfícies
respiratórias:
• Superfície Corporal;
• Brânquias;
• Traqueias;
• Pulmões.

13. Superfície Corporal
• Em seres vivos muito simples como as
Hidras ou as Planárias as trocas
gasosas fazem-se directamente
através da superfície corporal.
• Esta situação é possível pois os seus
corpos são constituídos por poucas
camadas de células.
• No caso da Hidra, com apenas duas
camadas de células, a camada externa
realiza trocas directamente com o
meio aquático.
• Por seu lado a camada interior realiza
trocas com a água que circula na
cavidade gastrovascular.

14. Superfície Corporal
• A planária apresenta uma forma achatada (plana) o
que facilita o contacto de todas as células com o meio
externo.
• Em animais mais complexos, com mais camadas de
células, tal como as minhocas, o aparecimento de um
sistema circulatório aumentou a eficácia das trocas
gasosas através do tegumento.
• Tegumento é a camada de células que cobre o corpo.
• Em animais que realizam as trocas gasosas através do
tegumento diz-se que realizam hematose cutânea.
• Embora estes animais existam em ambientes secos
(terrestre) a hematose é possível pois ao nível da pele
existem numerosas glândulas produtoras de muco que
mantêm a pele húmida.
• Além disso o sistema circulatório encontra-se muito
próximo da pele, o que permite a hematose cutânea.
• Alguns peixes e anfíbios conseguem também realizar
hematose cutânea além da hematose branquial e
pulmonar.

15. Brânquias
• As brânquias/guelras são os órgãos
respiratórios da maioria dos animais
aquáticos.
• São normalmente evaginações da
superfície do corpo.
• Apresentam normalmente um aspecto
plumoso/filamentoso, representando uma
zona onde o epitélio se divide muito,
constituindo uma grande superfície de
contacto para a hematose.
• Podem encontrar-se no exterior do corpo
ou, na maior parte dos casos, dentro de
uma cavidade.
• Nos peixes ósseos as brânquias encontram-
se na câmara branquial a qual é protegida
por uma estrutura óssea denominada de
operáculo.

16. Brânquias
• Nos peixes ósseos as brânquias estão permanentemente
banhadas por água através de um fluxo que entra pela boca e
sai pelas fendas operculares.
• A abertura da boca e opérculos estabelece a circulação da
água, mesmo quando o peixe está imóvel.

17. • As brânquias são constituidas por
filamentos duplos, inseridos
obliquamente em estruturas ósseas
denominadas de arcos branquiais.
• Em cada filamento existe:
• um vaso sanguíneo por onde o
sangue entra na brânquia, isto é, um
vaso com sangue venoso denominado
de vaso aferente.
• Um vaso sanguíneo por onde o
sangue saí da brânquia, isto é, um
vaso de sangue arterial denominado
de vaso eferente.
• Entre estes dois vasos existe uma
rede de capilares ao nível dos quais
ocorrem as trocas gasosas.
• Estes capilares encontram-se numa
dilatação da brânquia denominada de
lamela.

18. Mecanismo de Contracorrente
• A água entra pela boca do peixe e é
levada até a câmara branquial.
• Ai passa pela lamelas em sentido
contrário ao sangue.
• Assim à medida que o sangue flui
através dos capilares, vai ficando cada
vez mais oxigenado e dado que circula
em sentido contrário ao da água, vai
contactando com água que é
sucessivamente mais rica em oxigénio.
• Este processo permite aumentar
significativamente a eficiência da
hematose branquial.
• O mesmo processo é aplicado às
trocas gasosas de CO2.

19. Mecanismo de Contracorrente
• O mecanismos de contracorrente permite que as trocas gasosas tenham
uma eficácia de 80%.
• Este mecanismo é de extrema importância para os seres aquáticos uma
vez que neste meio a quantidade de oxigénio dissolvido é
significativamente inferior ao que existe na atmosfera.

20. Traqueias
• A quantidade de oxigénio presente na
atmosfera é muito superior à
dissolvida na água.
• No entanto a hematose no ambiente
terrestre acarreta algumas
dificuldades.
• Acontece que o O2 e o CO2 são
solúveis em água, nos meios aquáticos
esse problema está resolvido, nos
meios terrestres as superfícies
respiratórias têm que estar húmidas de
modo aos gases estarem dissolvidos.
• Alguns seres vivos resolvem o
problema mantendo o tegumento
húmid, outros por outro lado utilizam
superfícies respiratórias invaginadas no
interior do corpo, reduzindo assim as
perdas de água.

21. Traqueias
• Os insectos e outros artrópodes apresentam
um sistema respiratório constituido por uma
rede de traqueias, que se encontram no
interior do corpo.
• As traqueias ramificam-se em tubos cada vez
mais pequenos que terminam nas traquíolas
que contactam directamente com as células.
• Todas as células do corpo apresentam uma
traquíola.
• As traqueias comunicam com o exterior
através de aberturas ao nível da superfície
corporal denominadas de espiráculos.
• Pequenos orifícios visíveis ao longo de todo o
corpo.
• A estrutura das traqueias mantêm-se sem
colapsar (sempre aberta) devido a existência
de uma proteína estrutural rígida que rodeia
estes tubos, a quitina, em hélice.

22. Traqueias
• Em insectos primitivos os espiráculos encontram-se
permanentemente abertos, pelo que não há controlo
do ar que circula nas traqueias.
• Em insectos mais evoluídos existem já estruturas,
semelhantes a válvulas – os ostíolos – que controlam o
fluxo de ar.
• A ventilação activa encontra-se apenas em insectos
maiores, onde por movimentos musculares há
contracção das traqueias o que leva a inspiração de ar e
no caso contrário e expiração.
• Em insectos menores não ocorre ventilação activa mas
sim passiva, isto é, simplesmente há entrada e saída de
ar.
• Este processo de trocas gasosas é um caso de difusão
directa uma vez que as trocas gasosas se dão
directamente entre o epitélio das traquíolas e as
células, ou seja, não há intervenção de um fluído
circulante.
• Trata-se também de um processo só possível em
animais de reduzidas massas corporais, dado que a
velocidade de difusão e distribuição dos gases é muito
baixa.

23. Pulmões
• Os pulmões são as superfícies respiratórias mais evoluídas que existem.
• São invaginações (interior do corpo) onde as perdas de água são mínimas.
• Todos os vertebrados terrestres apresentam pulmões, embora sejam diferentes
de grupo para grupo.

24. Pulmões
• Existe uma tendência evolutiva
para o aumento da superfície do
epitélio respiratório.
• Os anfíbios são os que apresentam
os pulmões mais pequenos, assim
e de forma a compensar tal facto
apresentam também hematose
cutânea.
• Os répteis, mais adaptados ao
ambiente terrestre apresentam
uns pulmões ligeiramente maiores.
• Ainda assim pequenos o que lhes
dificulta a oxigenação dos tecidos,
o que associado ao facto da
circulação sanguínea ser
incompleta, faz com que estes
seres vivos sejam
poiquilotérmicos.

25. Pulmões
• Aves e mamíferos são os seres vivos que apresentam
aparelhos respiratórios mais complexos.

26. Pulmões - Aves
• As aves são seres vivos que
apresentam elevadas taxas
metabólicas, pelo que necessitam de
uma boa oxigenação dos tecidos.
• Além de apresentarem uma grande
superfície respiratória,apresentam
também uma boa ventilação pulmonar.
• Além dos pulmões as aves apresentam
os chamados sacos aéreos por todo o
corpo, o que lhes permite ter reservas
de ar que aumentam a eficiência da
ventilação.
• Os sacos aéreos permitem também
diminuir a densidade o que lhes
facilita o voo, além de que permite
também dissipar mais rapidamente o
calor resultante do metabolismo.

27. Pulmões - Aves
• Nas aves o ar circula em apenas um sentido…
Sacos aéreos posteriores – Pulmões – Sacos aéreos
anteriores
• A hematose só ocorre nos pulmões ao nível dos
parabrônquios, finos canais abertos nas duas
extremidades.
• A hematose não ocorre ao nível dos sacos aéreos,
mas estes permitem que o ar circule em apenas um
sentido.
• Para que o ar percorra todo o sistema, têm que
ocorrer dois ciclos ventilatórios.
• Na primeira inspiração o ar circula pela traqueia até aos
sacos aéreos posteriores.
• Durante a primeira expiração o ar passa desses sacos
para os pulmões, onde ocorre hematose.
• Na segunda inspiração passa novo ar para os sacos
posteriores e o ar dos pulmoes passa para os sacos
anteriores.
• Durante segunda expiração o ar dos sacos anterioes é
expluso para o exterior.
• Tal como nos peixes, os animais que apresentam
pulmões fazem circular o ar em contracorrente, o que
aumenta significativamente a eficiência da hematose.

28. Pulmões - Mamíferos
• No caso dos mamíferos a superfície
respiratória é constituída por
milhões que alvéolos pulmonares.
• Estes dispõem-se em cacho em
torno dos bronquíolos.
• Neste grupo de animais o ar circula
em dois sentidos opostos, sendo
necessários apenas um ciclo
respiratório para que o ar percorra
todo o sistema.
• Durante a inspiração o ar é levado
até aos aleveolos pulmunares, via
traqueia, brônquios e bronquíolos.
• Durante a expiração o ar é expulso
dos alvéolos pulmunares.

29. Pulmões - Mamíferos
• Nos alvéolos pulmunares,
chegando o ar novo (rico em
oxigénio), ocorre a hematose
pulmunar.
• O processo é bastante eficaz
uma vez que existe um
profusa rede de capilares a
rodear os alvéolos.
• No caso do Homem mesmo
após uma expiração profunda,
permanece sempre algum ar
nos pulmões – ar residual.