Slides sobre sistemas circulatórios para a disciplina de Biofísica do curdo de Ciências Biológicas da UFMT.

1. CIRCULAÇÃO

2. Em pequenos animais (razão superfície-
volume), o transporte de substâncias no
corpo ocorre por difusão.
Turbelário da família Pseudocerotidae

3. CIRCULAÇÃO ABERTA
O sangue (hemolinfa) é bombeado pelo esvaziamento do
coração por uma artéria até uma cavidade entre o
endoderma ao ectoderma (hemocele). A hemolinfa não
circula através de capilares, mas banha diretamente o
tecido.
Molusco bivalve

4. 
A hemocele ocupa 30 a 40% do volume corporal.

Baixa pressão.

O sistema traqueal de insetos não tem contato com o
sangue, o qual desempenha um papel insignificante no
transporte de oxigênio.

5. Pediculus humanus

6. CIRCULAÇÃO FECHADA

Um órgão bombeador (coração, vaso dorsal);

Sistema arterial, reservatório de pressão que
distribui o sangue;

Capilares, onde ocorre transferência de material
(02
, CO2
, nutrientes) entre sangue e tecidos.

Sistema venoso, reservatório de volume e
sistema de retorno do sangue ao coração.

7. Exemplo:
Sistema circulatório de mamíferos

Coração;

Artérias;

Capilares;

Veias.

8. Molusco cefalópode

9. Crustáceo malacóstraco

10. A BOMBA DE SANGUE
Megascolides australis

11. Corações são uma ou mais câmaras musculares conectadas
em série e protegidas por válvulas.
No coração do bivalve Anodonta sp., a contração do
ventrículo não somente ejeta sangue, mas também reduz a
pressão na cavidade pericárdica não complacente,
aumentando o enchimento atrial.
DiástoleSístole

12. Contido em um pericárdio
não complacente. As
contrações do ventrículo
reduzem a pressão na
cavidade pericárdica e
auxiliam no enchimento
atrial. Durante a sístole, a
pressão aumenta no
ventrículo e no cone e excede
a da aorta ventral, abrindo as
válvulas distais e ejetando o
sangue até a aorta.
O CORAÇÃO DOS
ELASMOBRÂNQUIOS
(TUBARÕES)

13. O CORAÇÃO DE UMA RÃ
Possui dois átrios e um
ventrículo. O sangue
desoxigenado deixa o
ventrículo e entra na
circulação pulmonar pelo
arco pulmocutâneo. O
sangue oxigenado flui pelo
corpo através do arco
sistêmico. No conus
arteriosus, uma prega em
espiral divide parcialmente
os fluxos entre fluxo
sistêmico (oxigenado) e
pulmocutâneo (desoxigena-
do).

14. O CORAÇÃO DA TARTARUGA
O ventrículo é parcialmente divido por um septo muscular
incompleto nas cavidades pulmonares e venosa. Um septo
horizontal separa a cavidade venosa da cavidade arterial.
O átrio direito contrai-se um pouco antes do átrio esquerdo e
ejeta o sangue desoxigenado até a
cavidade pulmonar. A
contração ventricular ejeta
o sangue até a artéria
pulmonar. O sangue
oxigenado do lado
esquerdo enche as
cavidades venosa e
arterial, e daí escoa até as
artérias sistêmicas.

15. Durante a diástole, uma saliência muscular separa
parcialmente a cavidade venosa da pulmonar. O sangue
oxigenado oriundo da sístole precedente é lançado na
cavidade pulmonar pelo sangue desoxigenado. A cavidade
arterial é preenchida pelo sangue oxigenado.
O CORAÇÃO DO LAGARTO VARANIDES

16. Durante a sístole, a saliência muscular é pressionada
firmemente contra a parede externa do coração, formando
uma barreira de pressão. Uma mistura de sangue com e
sem oxigênio é expelida da cavidade pulmonar para o arco
pulmonar e a válvula atrioventricular se abre misturando o
sangue desoxigenado da cavidade venosa com o oxigenado
da cavidade arterial e ejetando-o para os arcos aórticos.

17. CORAÇÃO DE MAMÍFERO
Possui quatro
câmaras:
Dois átrios que
recebem o sangue dos
sistemas sistêmico e
pulmonar;
Dois ventrículos, que
ejetam o sangue dos
sistemas.

18. Células dos nódulos
sinoatrial e
atrioventricular:
menores, fracamente
contráteis, auto-rítmicas,
fracamente contráteis.
Grandes células
miocárdicas: estão na
superfície interna da
parece ventricular
contráteis;
MIOCÁRDIO: músculo cardíaco. Consiste em três tipos de
fibras musculares.
Células miocárdias
médias: fortemente
contráteis, constituem a
maior parte do coração.

19. Marcapassos neurogênicos: são neurônios, mecanismo
extrínseco (muitos invertebrados, a maioria dos artrópodes);
Marcapassos miogênicos: mecanismo intrínseco, células
musculares invertebrados (moluscos e outros invertebrados).

20. Batimento cardíaco: contração (sístole) e relaxamento
(diástole).
A contração de cada célula está associada a um potencial de
ação (PA). A atividade elétrica é iniciada nas células pequenas
do marcapasso, localizado no nódulo sinoatrial, e transmitida
a todas células maiores por junções abertas e desmossomas na
membrana, na região dos discos intercalados.

21. Potencial de ação cardíaco
A. Começa a onda de despolarização e a condutância do
potássio diminui;
B. Polarização invertida;
C. Repolarização;
D. Soma vetorial da atividade resultante.

22. A transmissão do impulso é unidirecional e se dá em ondas
concêntricas, do endocárdio para o epicárdio.
Nódulo sinoatrial
Nódulo atrioventricular
Feixe de His
Fibras de Purkinje
Miocárdio dos dois
ventrículos

23. Fase de platô: tempo (vários milisegundos) no qual a
membrana permanece despolarizada, produzindo uma
contração prolongada.

24. Eletrocardiograma (ECG): registra o somatório
de alterações que ocorre durante a despolarização
e repolarização e a duração do platô.
P. Despolarização atrial;
QRS. Despolarização ventricular;
T. Repolarização ventricular.

25. Débito cardíaco: volume de sangue bombeado pelo
ventrículo por unidade de tempo.
Volume sistólico: volume de sangue ejetado por unidade de
tempo.
Frequência cardíaca: número de batimentos por unidade de
tempo.
A epinefrina (circulante) e a norepinefrina (liberada das
fibras nervosas adrenérgicas que inervam o nódulo sinusal)
possui três efeitos sobre a função cardíaca:
1. aumento da frequência cardíaca (efeito cronotrópico
positivo);
2. aumento da força de contração do miocárdio (efeito
inotrópico positivo);
3. aumento da velocidade de condução da onda de excitação
(efeito dromotrópico positivo).
O EFEITO DAS CATECOLAMINAS

26. O EFEITO DA ACETILCOLINA (ACh)
A acetilcolina, liberada pelas fibras parassimpáticas
colinérgicas do nervo vago, lentifica o coração com o
aumento do intervalo entre PAs do marcapasso (efeito
cronotrópico negativo).

27. Lei de Laplace: a relação entre a tensão da parede e
pressão em uma estrutura oca esférica está relacionada
com o raio da curvatura da parede. De acordo com
ela, um coração grande pode gerar o dobro de tensão em
sua parede do que um coração com metade desse
tamanho, contanto que apresente um quociente maior
entre massa muscular e volume.
P = pressão transmural (diferença de pressão através da
parede da esfera)
y = tensão da parede
R = raio de curvatura da esfera
2y
R
P =

28. O SISTEMA ARTERIAL
É composto por vasos grossos, elásticos e musculares.
FUNÇÕES
1. Atua como reservatório de pressão para forçar o
sangue pelas arteríolas;
2. Amortece as pressões e fluxo gerados pelo coração
para produzir um fluxo mais contínuo nos capilares;
3. Controla a distribuição de sangue às diferentes redes
capilares através de uma vasoconstrição seletiva;
4. Conduzir o sangue do coração às artérias.

29. O amortecimento
da pressão gerada
pelo coração.
É determinada pelo volume de sangue contido no sistema
arterial e pela natureza da parede arterial.
A PRESSÃO ARTERIAL

Grande artéria condutora e
elástica.

30. 
Artéria muscular
de tamanho
médio.
Exemplo: a aorta ventral dos peixes, que envia o sangue
para as brânquias, é mais elástica para que amorteça as
pressões de fluxo do coração e uniformize o fluxo de
sangue nas brânquias.

31. As arteríolas são revestidas por músculo liso que, na maioria
das vezes, é inervado pelo sistema nervoso simpático.
Algumas arteríolas, como as pulmonares, são inervadas pelo
sistema nervoso parassimpático.

32. As arteríolas ramificam-se em metarteríolas, onde
o músculo liso torna-se descontínuo e termina em um
esfíncter pré-capilar. Em geral, a grossura da capa
muscular e a elasticidade da parede do vaso
diminuem com o aumento da distância do coração.
Uma capa de colágeno limita a extensibilidade dos
vasos sanguíneos.

33. O SISTEMA CAPILAR

A maioria dos capilares possui 1 mm de extensão e 3 a 10
µm de diâmetro;

Forma uma rede extensa de modo que uma célula não está
mais do que 3 ou 4 células de distância de um capilar;

O sistema capilar possui volume potencial de por volta 14%
do volume sanguíneo total de um animal;

34. 
Suas paredes, completamente ausentes de tecido
conjuntivo e músculo liso, são formadas por uma única
camada de células endoteliais circundadas por uma
membrana basal de colágeno e mucopolissacarídeos.

Células alongadas com capacidade de contrair-se
(pericitos) são encontrados envolvendo os capilares.

35. Um leito microcirculatório

36. Os capilares são classificados quanto a sua
permeabilidade:

Capilares contínuos (menos permeáveis);

Capilares fenestrados (permeabilidade
intermediária);

Capilares sinusoidais (mais
permeáveis).

37. CAPILARES CONTÍNUOS: localizados no músculo,
tecido nervoso, pulmões, tecido conjuntivo e glândulas
exócrinas. A membrana basal é contínua. As células
endoteliais contém um grande número de vesículas
pinocitóticas e são separadas por fendas de até 4nm.

38. CAPILARES CONTÍNUOS: substâncias lipossolúveis
difundem-se através da membrana celular. Água e
outros íons difundem-se através das fendas cheias de
água. Outras macromoléculas trafegam através das
células endoteliais por meio das vesículas pinocitóticas.

39. CAPILARES FENESTRADOS: são encontrados em
glomérulos renais, intestinos e glândulas endócrinas. São
permeáveis a quase tudo exceto as grandes proteínas e
hemácias. Membranas plasmáticas externa e interna
perfuradas por poros. Sua membrana basal é completa.

40. CAPILARES SINUSOIDAIS: encontrados no fígado,
medula óssea, baço, nódulos linfáticos e córtex adrenal.
Possuem fendas paracelulares que se estendem através da
membrana basal. O sangue que circula os capilares do figado
tem a mesma composição que o plasma.

41. O SISTEMA VENOSO

Atua como condutor do retorno do sangue dos capilares
ao coração;

Atua como reservatório de sangue, devido ao grande
diâmetro e baixa pressão das veias;

As veias são mais delgadas, contém menos músculo liso,
mais colágeno e menos fibras elásticas;
Veia Artéria

42. 
Cerca de 50% do volume total do sangue nos mamíferos
está contido nas veias;

As veias possuem válvulas em formas de bolsa que
permitem o fluxo somente em direção ao coração;
Veia média Vênula

43. O FLUXO DO SANGUE

44. 
O fluxo ocorre do
lugar de pressão mais
alta para o de pressão
mais baixa;

A pressão diminui a
medida que aumenta
a distância do
coração;

A pressão gerada
durante a contração
cardíaca dissipa-se
na superação da
resistência ao fluxo
oferecida pelos vasos
que é muito alta nas
arteríolas.

45. Fluxo laminar
Fluxo sanguíneo alinhado e contínuo. O fluxo é zero
próximo às paredes e máximo no centro ao longo do
eixo do vaso. O fluxo laminar é caracterizado por um
perfil de velocidade parabólica através do vaso.

46. Fluxo laminar contínuo:
muito comum em vasos menores.
Fluxo laminar pulsátil: o
sangue é primeiro
acelerado e depois mais
lento e as paredes dos
vasos se expandem e se
relaxam quando a pressão
oscila com cada batimento
cardíaco. É característico
das grandes artérias.

47. Lei de Poiseuille
Descreve a relação entre pressão e fluxo laminar
contínuo de um líquido em um tubo rígido. A velocidade
do fluxo de um líquido (Q) é diretamente proporcional à
diferença de pressão (P1 – P2) ao longo de um tubo e à
quarta potência do raio do tubo (r) e é inversamente
proporcional ao comprimento do tubo (L) e à
viscosidade do líquido.
A viscosidade ( ) é a medida da resistência ao
deslizamento das camadas adjacentes umas sobre as
outras.

48. Lei de Poiseuille
Q =
(P1
– P2
) r4
8 L
Q = velocidade do fluxo
P1 – P2 = diferença de pressão ao longo do tubo
r = raio do tubo
L = comprimento do tubo
= viscosidade do líquido

49. A relação entre pressão e fluxo sanguíneo não é descrita
com exatidão pela lei de Poiseuille, pois a pressão e fluxo
sanguíneo arteriais são pulsáteis, as paredes dos vasos
sanguíneos não são rígidas e o sangue é um líquido
complexo constituído de plasma e células. O desvio desta
relação é representado por α:
͔α = r
√2πnfρ
η
n = ordem do componente harmônico
f = frequência da oscilação
ρ = densidade
Quando α for 0,5 ou menos, a relação entre pressão e fluxo
é descrita pela lei de Poiseuille.

50. O inverso do termo da lei de Poiseuille é a resistência ao
fluxo, medida, na circulação periférica, em unidades de
resistência periférica (PRU).
R =
P1 - P2
Q
8Lη
πr4
=
Em razão da ampla presença de hemácias, o sangue
comporta-se com uma viscosidade quatro vezes maior
do que a água. No entanto, nos vasos com menos de 0,3
mm de diâmetro, a viscosidade do sangue aproxima-se do
plasma devido a um menor hematócrito.

51. A inspiração em mamíferos
contribui para o retorno do
sangue venoso ao coração,
pois a expansão da caixa
torácica reduz a pressão
dentro do tórax succionando
o sangue das veias da cabeça
e da cavidade abdominal para
o coração e para as grandes
veias da cavidade torácica.
Alguns peixes possuem um
coração na cauda que ajuda
o sangue venoso retornar ao
coração central.

52. BIBLIOGRAFIA
BRUSCA, R.C.; BRUSCA, G.J. Invertebrados. 2ª
edição. Rio de Janeiro – RJ: Guanabara Koogan, 2007.
DURAN, J. E. R. Biofísica: Fundamentos e aplicações.
São Paulo: Prentice Hall, 2003.
RANDALL, D.; BURGGREEN, W.; FRENCH, K.
Fisiologia Animal: Mecanismos e Adaptações. 4ª
edição. Rio de Janeiro: Guanabara-Koogan, 2011.
RENEINE, I.F. Biofísica básica. Rio de Janeiro: Ed.
Atheneu, 1984-2000.