Fisiologia animal comparada dos sistemas

circulatórios

Felipe Beijamini

O Sistema circulatório

• “Mover nutrientes, gases e excretas dê células e para as células.”

• E nos organismos unicelulares?

• Organismos pluricelulares necessitam de mecanismos especializados para transportar substâncias distância para difusão.

• Glicose: 5 segundos para difundir-se através de 100µm. 60 anos para difundir-se por vários metros.

Fluxo de massa ou transporte convectivo

• “movimento de substâncias a iguais taxas como um único corpo.”

Componentes dos sistemas circulatórios

1. Uma ou mais bombas, ou outras estruturas propulsoras que aplicam uma força para direcionar o fluxo de um líquido. Normalmente combinado à um sistema de válvulas.

2. Um sistema de tubos, canais ou outros espaços através dos quais o líquido pode passar

3. Um líquido que circula através do sistema.

Líquido circulante ou sangue?

Qual a diferença?

Líquidos bombeados nos sistemas circulatórios

• Líquido intersticial: líquido que banha diretamente os tecidos de vertebrados ou invertebrados.

• Sangue: líquido que circula dentro de um sistema circulatório fechado, como o de um vertebrado.• Células + Plasma

• Linfa: líquido que circula dentro de um sistema linfático, resultante de um processo de ultrafiltração.

• Hemolinfa: líquido circulante dos sistemas circulatórios abertos (hema+linfa)

Há diversidade de estruturas de bombeamento

• Câmara contrátil• Válvula

• Bomba externa• Válvula

• Contração peristáltica

Sistemas circulatórios Abertos ou Fechados

SC aberto x SC fechado

Sistema circulatório aberto Sistema circulatório fechado

O líquido circulatório não fica restrito aos vasos sanguíneos, mas sim em contato direto com os tecidos

O sangue está sempre restrito em vasos sanguíneos (artérias, capilares, veias)

Não há desenvolvimento dos vasos sanguíneos característicos. O líquido circula por sinusóides e hemocele

Há um sistema sofisticado e contínuo de capilares e veias para transportar o sangue.

Troca de substâncias ocorrem apenas nas regiões onde o líquido circulante está em contato com os tecidos.

As trocas de substâncias e gases ocorrem através dos capilares.

*Normalmente esse sistema não transporta gases (hemocianina)

Há transporte de gases. Hemoglobina* como o principal pigmento e proteína de transporte em vertebrados

Não há manutenção de pressão nolíquido circulante.

Pode manter pressão sanguínea

Principal, mas não o único

Sistema circulatório fechado, circulação simples e dupla

• Simples: o sangue passa apenas uma vez pelo coração. Observada em animais de respiração branquial.

• Dupla: o sangue passa duas vezes pelo coração. Ocorre em animais com respiração por pulmões.

Circulação Completa vsIncompleta

• Circulação dupla incompleta: há mistura de sangue venoso e arterial no coração ou na comunicação entre artéria aorta e pulmonar. Presente em anfíbios e répteis não-crocodilianos.

• Circulação dupla completa: não há mistura de sangue venoso e arterial no coração. Presente em répteis crocodilianos, aves e mamíferos.• Sangue venoso: maior pressão parcial de CO2

• Sangue arterial: maior pressã parcial de O2

Diversidade dos sistemas circulatórios nos animais• Esponjas, Cnidários e Platelmintos

Coanócitos Cavidade gastrovascular

Célula-flama

Pseudocelomados. Não possuem SC especializado, porém são capazes de mover líquido intersticial por fluxo de massa através das contrações dos músculos

das paredes corporais.

Nesses organismos o transporte de nutrientes, gases e excretas se dá por meio de difusão.

Moluscos: o desenvolvimento de um sistema circulatório típico

Sistema circulatório aberto na maioria dos grupos, exceto os cefalópodes.

Cefalópodes e o desenvolvimento de sistemas circulatórios fechados

Coração sistêmico e coração branquial.

Anelídeos: sistema circulatório fechado e hemoglobina.

Artrópodes: sistema circulatório aberto. E toda diversidade do grupo.

Presença de hemocianina em crustáceos

Mas o sistema circulatório desses animais não é do tipo aberto?

Equinodermos: movimentação do líquido celomático.

Sistema hemal sistema vascular de água usado para mover O2 e Nutrientes

Sistema circulatório em cordados

Aberto e fechado

Urocordados e cefalocordados Vertebrados

Evolução do sistema circulatório fechado

Vertebrados

• Maior abrangência de funções:• Transporte de nutrientes absorvidos pelo sistema

digestório• Transporte dos produtos de excreção das células ou dos

órgãos onde são formados para os órgãos.• Transporte de gases: oxigênio a partir dos órgãos

respiradores e gás carbônico a partir dos tecidos em sentido oposto.

• Transporte de hormônios e produtos metabólicos de uma parte para outra do corpo

• Defesa contra agentes patogênicos• Termorregulação transferir calor a partir das partes

internas do para partes mais superficiais.

O plano circulatório dos vertebrados

• Sistema fechado

• Coração com câmaras e centralizado

• Circulação hepática

• Capilares

• Sistema linfático

Vertebrados possuem vasos sanguíneos com paredes complexas

Cuja espessura varia de acordo com a função

Inclusive nos capilares

Tecido adiposoMúsculoTecido nervoso

Vilos intestinaisGlândulas endócrinasGlomérulo renal

FígadoMedula vermelhaBaço

• Não possui aberturas nas paredes.

• Lâmina basal contínua• Célula endoteliais

contínuas umas às outras• Proteínas de junção

intercelular.

• Fenestras entre células endoteliais.

• Fenestras cobertas por um diafragma permeável e não membranoso

• Lâmina basal contínua• Proteínas de junção

intercelular menos complexas.

• Lúmen grade• Bastante espaço entre as

células endoteliais• Não há membrana basal.

Estático ou dinâmico?

Plástico ou definitivo?

Angiogênese!

• Leitura recomendada: genética e genômica: Angiogênese. Princípios de fisiologia animal.

• Moyespg 361

Vertebrados possuem uma ou mais bombas ligadas em série

Diversidade de sistemas circulatórios nos vertebrados• Variam entre completos e incompletos!

• Circulação pulmonar e sistêmicas podem, ou não, estar separadas.

Peixes: circuito simples

• Sangue flui através das brânquias e para os tecidos corporais e então volta para o coração.

• Coração com duas câmaras.

Pulmões e a mudança no padrão da circulação

• Dois circuitos em série.

• Sangue bombeado do coração pelas artérias pulmonares para os pulmões e retornando ao coração pelas veias pulmonares:• Circulação dupla: permite aumento da

velocidade/pressão com qual o sangue é transportado• Circulação pulmonar: Sangue é movido do coração aos

pulmões• Circulação sistêmica: Sangue é movido do coração para

o restante do corpo.

Vantagens evolutivas?

Mamíferos: circuitos pulmonares e sistêmicos completamente separados

1. Sangue venoso

é bombedo para

os pulmões

2. Sangue arterial

retorna ao

coração para

ser bombeado

ao restante do

corpo.

Anfíbios

• Coração com três câmaras:• Dois átrios e um

ventrículo

• Há “alguma” mistura entre sangue arterial e venoso

• Ventrículo incompletamente separado

Répteis

Répteis não crocodilianos

• Coração com um septo que divide parcialmente o ventrículo.

• Átrios recebem sangue retornando ao coração (pulmão ou sistêmica)

• Ventrículo bombeia sangue ao corpo

Répteis crocodilianos?

Aves

1a.

1b.2a.

2b.

1. Sangue venoso bombeado do coração para os pulmões

2. Sangue arterial bombeado do coração para o restante do corpo.