modulo fisio animal

FISIOLOGIA ANIMAL COMPARADA

FISIOLOGIA ANIMAL COMPARADAProf. Salomo Jos Cohin de Pinho Autores: Salomo Jos Cohin de Pinho Yukari Figueroa Mise

COLEO FORMANDO EDUCADORES EDITORA NUPRE 2010

REDE DE ENSINO FTCWilliam Oliveira PRESIDENTE Reinaldo Borba VICE-PRESIDENTE DE INOVAO E EXPANSO Fernando Castro VICE-PRESIDENTE EXECUTIVO Joo Jacomel COORDENAO DE PRODUO Cristiane de Magalhes Porto EDITORA CHEFE Francisco Frana Souza Jnior CAPA Mariucha Silveira Ponte PROJETO GRFICO Salomo Jos Cohin de Pinho Yukari Figueroa Mise AUTORIA Paulo Vinicius Senna Figueiredo DIAGRAMAO Paulo Vinicius Senna Figueiredo ILUSTRAES Corbis/Image100/Imagemsource/Stock.Xchng IMAGENS Hugo Mansur Mrcio Melo Paula Rios REVISO

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SUMRIOPROF. SALOMO JOS COHIN DE PINHO ....................................................................................... 3 1 FUNCIONAMENTO DOS SISTEMAS CIRCULATRIO, RESPIRATRIO, DIGESTRIO E EXCRETOR NOS DIFERENTES GRUPOS ANIMAIS ......................................................................................... 8 1.1 TEMA 1. CIRCULAO E RESPIRAO...................................................................................... 10 1.1.1 CONTEDO 1. CIRCULAO .................................................................................... 10 1.1.2 CONTEDO 2. RESPIRAO.................................................................................... 23 MAPA CONCEITUAL.......................................................................................................................... 36 ESTUDO DE CASO ............................................................................................................................. 37 EXERCCIOS PROPOSTOS .................................................................................................................. 38 1.2 TEMA 2. DIGESTO E EXCREO ............................................................................................. 43 1.2.1 CONTEDO 1. AQUISIO DE ITENS ALIMENTARES ............................................... 43 1.2.2 CONTEDO 2. SISTEMA DIGESTRIO...................................................................... 52 1.2.3 CONTEDO 3. ELIMINAO DE RESDUOS: EXCREO .......................................... 60 MAPA CONCEITUAL.......................................................................................................................... 68 ESTUDO DE CASO ............................................................................................................................. 69 EXERCCIOS PROPOSTOS .................................................................................................................. 71 2 FISIOLOGIA DA TRANSMISSO NERVOSA E SUAS RELAES COM O EQUILBRIO INICO, REGULAO ENDCRINA E MOVIMENTAO .........................................................................77 2.1 TEMA 3. SISTEMA NERVOSO E EQUILBRIO INICO ................................................................ 79 2.1.1 CONTEDO 1. O FUNCIONAMENTO DO SISTEMA NERVOSO ................................. 79 2.1.2 CONTEDO 2. TRANSMISSO DO IMPULSO NERVOSO .......................................... 97 2.1.3 CONTEDO 3. EQUILBRIO OSMTICO E INICO.................................................. 104 MAPA CONCEITUAL........................................................................................................................ 112 ESTUDOS DE CASO ......................................................................................................................... 113 EXERCCIOS PROPOSTOS ................................................................................................................ 114 2.2 TEMA 4. SISTEMA ENDCRINO E MOVIMENTO .................................................................... 119 2.2.1 CONTEDO 1. SISTEMA ENDCRINO.................................................................... 119 2.2.2 CONTEDO 2. SECREO E REGULAO HORMONAL ......................................... 123 2.2.3 CONTEDO 3. SISTEMA MUSCULAR ..................................................................... 136 MAPA CONCEITUAL........................................................................................................................ 150 ESTUDOS DE CASO ......................................................................................................................... 151 EXERCCIOS PROPOSTOS ................................................................................................................ 152 GABARITO DAS QUESTES...........................................................ERRO! INDICADOR NO DEFINIDO. GLOSSRIO ...............................................................................................................................158 REFERNCIAS ............................................................................................................................161

APRESENTAOPrezado (a) Graduando (a),

A fisiologia (do grego physis = natureza e logos = estudo) trata das funes dos tecidos, dos rgos e dos sistemas orgnicos de animais multicelulares, ou seja, como eles se alimentam, como ele se movimentam, como sua vida mantida. Alm disso, investiga como as modificaes no ambiente influenciam os animais, e que estratgias os animais utilizam para vencer as adversidades do meio. Processos como a homeostasia, regulao interna e interao entre organismos so estudados de maneira ampla, fazendo uma relao dos processos fisiolgicos com a maneira como os organismos sobrevivem. Para entender o funcionamento dos animais, necessrio conhec-los previamente e ter o embasamento bioqumico requerido para a compreenso dos temas abordados. Esses conhecimentos fornecem informaes preciosas para o Licenciado em Biologia, que poder compreender melhor como o sistema vivo evoluiu e se diversificou ao longo de milhares de anos. Com esta base e compreenso, ser possvel proporcionar a seus futuros alunos uma viso mais ampla de como muitos destes animais fazem parte do seu dia a dia e o entendimento de sua fisiologia permitir uma interao mais coerente dos processos vitais e interaes entre animais e o ambiente em que vivem. Ao iniciar os estudos de Fisiologia Animal Comparada, temos como finalidade fornecer informaes necessrias para que o estudante de Licenciatura em Cincias Biolgicas seja capaz de avanar na compreenso dos temas abordados na disciplina. Desta forma, a inteno deste material no esgotar por completo os conhecimentos existentes no mbito da Fisiologia Animal, mas sim fornecer uma base slida para um estudante que apresenta o perfil do futuro, ou seja, independncia, atitude e disposio para mergulhar de cabea no mundo da informao, que cada vez mais aumenta em quantidade, velocidade e qualidade.

BLOCO TEMTICO FUNCIONAMENTO DOS SISTEMAS CIRCULATRIO, RESPIRATRIO, DIGESTRIO E EXCRETOR NOS DIFERENTES GRUPOS ANIMAIS

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8Salomo Jos Cohin de Pinho - Yukari Figueroa Mise

FUNCIONAMENTO DOS SISTEMAS CIRCULATRIO, RESPIRATRIO, DIGESTRIO E EXCRETOR NOS DIFERENTES GRUPOS ANIMAIS

1.1

TEMA 1. CIRCULAO E RESPIRAO1.1.1

CONTEDO 1. CIRCULAOA circulao tem por objetivo, independente do grau de complexidade do organismo, transportar determinadas substncias por todo o sistema, funcionando como uma transportadora ferroviria, em que seus caminhos j so definidos e as substncias dependero do tipo de organismo. Animais que so mais simples, como as esponjas, utilizam as correntes do ambiente aqutico como seu sistema circulatrio; entretanto, este sistema est ausente neste grupo, assim como nos Cnidrios e Platyhelminthes. A partir do momento em que avanamos em grau de complexidade pelos grupos animais, possvel notar um determinado conjunto de estruturas que so inerentes ao sistema circulatrio. Inicialmente, faremos uma ampla abordagem desses elementos e em seguida trabalharemos como cada grupo se apresenta em relao a estes elementos em termos de escala evolutiva.


Elementos de um sistema circulatrio

O sistema circulatrio apresenta uma srie de funes importantes no funcionamento do organismo como um todo. Sua ao est interligada a todos os outros sistemas, servindo muitas vezes como via de comunicao entre estes sistemas. O sistema circulatrio apresenta primariamente as seguintes funes:

Transporte de nutrientes Transporte de gases (oxignio e gs carbnico)

Organismos unicelulares dispensam a necessidade de um sistema circulatrio, obtendo oxignio e nutrientes atravs da superfcie celular. Em animais de pequeno porte, o lquido da cavidade gastrovascular transporta nutrientes s clulas e circulao, que ocorre por difuso. Desta forma, suficiente a complexidade interna e as demandas metablicas de um sistema circulatrio ainda no so necessrias mesmo para organismos pluricelulares mais simples, como Porfera, Coelenterata e outros. Com o aumento da massa corprea do organismo, o processo de difuso passa a ser ineficiente, visto que o aumento da distncia entre as clulas que esto no centro do organismo impede que isto acontea de forma eficiente, sendo necessrio um mtodo mais sofisticado de transporte de nutrientes e oxignio: o sistema circulatrio. Secundariamente, o sistema circulatrio desenvolveu outras funes, dentre elas as seguintes:

Transporte de metablitos Transporte de produtos de excreo Transporte de hormnios Transporte de clulas sanguneas Transporte de calor Transmisso de fora Coagulao Manuteno de um meio interno adequado para as clulas Distribuir e permutar gua, eletrlitos e muitos outros componentes dos fluidos corpreos entre rgos e tecidos

11FISIOLOGIA ANIMAL COMPARADA

Aumentar a velocidade e intensidade na resposta do organismo frente a doenas, infeces e outros danos sade Regular a temperatura corprea atravs do metabolismo, seja conservando ou dissipando o calor em animais endotrmicos, como aves e mamferos

Como pode ser observado, o sistema circulatrio de extrema importncia para organismos que apresentam uma mnima complexidade em que os processos mais simples no so suficientes.

Fluidos corporais Os fluidos corpreos possuem diversas substncias orgnicas e inorgnicas em soluo, sendo que as mais importantes so os eletrlitos inorgnicos e as protenas. Os principais eletrlitos extracelulares so o sdio, o cloro e os ons bicarbonato, enquanto que o potssio, o magnsio, os ons fosfato e as protenas so os principais intracelulares. Embora exista difuso, essas propores so essenciais para que as reaes essenciais vida, como o potencial de membrana, a condutncia nervosa e os batimentos cardacos, aconteam. Os animais podem apresentar diferentes fluidos corporais de acordo com o seu grau de complexidade. Entre invertebrados desprovidos de sistema circulatrio (como Coelenterata e Ctenophora) no possvel distinguir um sangue propriamente dito. Nesses organismos, o que ocorre um fluido tecidual aquoso descolorido, contendo algumas clulas fagocitrias, protenas e sais com uma mistura aproximada gua marinha. Em vertebrados, o sangue um tecido complexo formado por plasma e outras estruturas mais elaboradas, como glbulos vermelhos em suspenso, glbulos brancos atuando como necrfagos e como clulas de defesa e fragmentos celulares (plaquetas nos vertebrados e trombcitos nos demais vertebrados) que atuam no processo de hemostasia (coagulao). Bomba de impulso: A bomba de impulso (ou corao) se baseia na capacidade do msculo em se contrair e expandir. Esse msculo ao redor de um canal reduz e expande o volume. Existem dois tipos bsicos de bombas capazes de movimentar o sangue em um sistema circulatrio: a bomba peristltica (a), na qual uma constrio num tubo movimenta o sangue ao longo deste e o impulsiona adiante e a bomba comum com cmara (b), onde contraes rtmicas das paredes foram o sangue para fora e vlvulas atuam impedindo o refluxo de sangue e unidirecionando o fluxo;


Os canais condutores de sangue ou vasos sanguneos com tamanhos diferentes possuem paredes elsticas e uma camada de msculo liso no interior de suas paredes, permitindo que seu dimetro seja alterado. Os principais tipos de canais condutores so: Artrias: So os vasos por onde o sangue corre vindo do corao. Possuem paredes relativamente espessas que consistem em camadas resistentes de fibras elsticas e msculo liso. importante enfatizar que todo vaso condutor de sangue que saia do corao denominado artria, independentemente de transportar sangue oxigenado (aorta) ou desoxigenado (artria pulmonar). As paredes espessas garantem resistncia s altas presses dos batimentos cardacos

(FONTE: HTTP://WWW.AMA-LINGUA.COM/IMAGENS/ARTERIA.GIF)

Veias: So os vasos sanguneos que trazem o sangue de volta ao corao. Apresentam paredes mais finas do que as artrias, mas tanto fibras elsticas como msculos lisos so encontrados por todo o sistema venoso. Apesar de sua menor espessura, possuem dimetro consideravelmente maior do que as artrias correspondentes. Como a presso venosa mais baixa, o retorno venoso bomba de impulso ocorre por meio de vlvulas internas nas veias, de msculos do corpo que circundam as veias e da ao rtmica dos pulmes. Sem essas estratgias, o sangue poderia se acumular nos membros inferiores de um animal em posio


ereta (um problema bastante real para pessoas que necessitam ficar de p por longos perodos.).

(FONTE: HTTP://COMPS.FOTOSEARCH.COM/COMP/LIF/LIF113/CORTANTE-VEIA-REVELAR_~SA201041.JPG)

Capilares: So canais condutores extremamente estreitos, sendo, em mamferos, apenas um pouco mais largos do que os glbulos vermelhos conduzidos. Suas paredes so formadas por apenas uma camada de finas clulas endoteliais mantidas coesas por uma delicada membrana basal e por fibras de tecido conjuntivo. A baixa espessura dos capilares explica a troca de substncias entre os fluidos no interior do capilar e os espaos intersticiais dos tecidos. Alm disso, a presso dentro do capilar fora uma quantidade de fluido para fora, atravs da parede, por meio de filtrao de massa.


(FONTE: HTTP://HRAPOSO.NO.SAPO.PT/VENULAS.JPG )

Sistema linftico O sistema linftico dos vertebrados constitui uma extensa rede de canais condutores com paredes delgadas que se formam na maioria dos tecidos do corpo a partir de capilares linfticos de fundo cego. Estes se unem formando uma estrutura com aspecto de rvore de vasos linfticos cada vez maiores que, finalmente, drenam para o interior das veias na regio do pescoo. O sistema linftico responsvel principalmente pela devoluo do excesso de fluido (linfa) filtrado atravs das paredes dos capilares para os espaos intersticiais. Em relao constituio, a linfa parecida com o plasma sanguneo, embora possua concentraes proticas mais baixas. Molculas de grande peso molecular, tais como gorduras absorvidas no intestino, retornam ao sistema circulatrio atravs do sistema linftico.


Alm disso, o sistema linftico atua na defesa do organismo. Ao longo dos vasos linfticos, a intervalos regulares, existem ndulos linfticos que possuem diversas funes relacionadas defesa do organismo. As clulas das glndulas linfticas, como os macrfagos por exemplo, removem partculas estranhas ao organismo, principalmente bactrias que, sem esse sistema, poderiam acessar a circulao geral do organismo. Assim como a medula ssea e o timo, elas tambm atuam como centros produtores, mantenedores e distribuidores de linfcitos que produzem anticorpos.

A evoluo da circulao Como vimos anteriormente, animais que possuem uma estrutura mais rstica no necessitam de uma srie de sistemas, uma vez que seus corpos so muito pequenos ou a distncia que as substncias precisam percorrer muito pequena. Entretanto, com o aumento do grau de complexidade, um meio melhor de transportar as substncias dentro do corpo passou a ser necessria. Entretanto, antes de iniciar a compreenso da evoluo da circulao, ser necessrio entender um ponto muito importante: a circulao aberta e fechada. Os fluidos so conduzidos a partir da bomba de impulso em canais ou condutos e eventualmente retornam a esse rgo por meio de um sistema, que pode ser de dois tipos: Aberto ou lacunar: o fluido circula no necessariamente confinado em canais Fechado: os fluidos circulam no interior de vasos e canais (veias, artrias, capilares etc.).


(FONTE: HICKMAN, C.P.; ROBERTS, L.S.; LARSON, A. PRINCPIOS INTEGRADOS DE BIOLOGIA. RIO DE JANEIRO: GUANABARA KOOGAN, 2003, P. 846)

Sistema Aberto

Sistema Fechado

O sangue mistura-se aos lquidos interO sangue circula no interior de vasos, celulares sem contato com fluidos intercelulares Normalmente so sistemas de baixa Normalmente so sistemas de alta prespresso so (alta resistncia perifrica e elasticidade das artrias) Menor facilidade de alterar a velocidaMaior facilidade de alterar a velocidade de e distribuio do fluxo sanguneo e distribuio do fluxo sanguneo O sangue retorna ao corao frequenO sangue retorna ao corao rapidatemente de forma lenta mente Distribuio de sangue regulada com Distribuio bem regulada para dife-


maior dificuldade

rentes rgos(FONTE: SALOMO JOS COHIN DE PINHO)

Podemos perceber que ambos os sistemas apresentam vantagens e desvantagens. O sistema fechado requer uma maior resistncia de canais e condutores, haja vista a alta presso do sistema; entretanto, garante uma distribuio bem regulada do sangue para os diferentes rgos. Os canais condutores de sangue ou vasos sanguneos no so apenas tubos com tamanhos diferentes. Eles possuem paredes elsticas e uma camada de msculo liso no interior de suas paredes, permitindo que seu dimetro seja alterado.

(FONTE: HTTP://2.BP.BLOGSPOT.COM/_0K-BPR-FJ0M/SFBNW0FSY2I/AAAAAAAAADC/YC-CYRTR7WQ/S320/LASTSCAN............JPG)

Nemertea Os animais mais simples que possuem um sistema circulatrio com sangue so os Bilaterais, mais precisamente os Nemertinos. Seu sistema circulatrio formado por uma rede vascular contendo dois ou trs troncos longitudinais. A distribuio deste sistema realizado por um nico vaso dorsal e dois vasos laterais, que esto conectados por vasos transversais. A unio destas estruturas tem um formato de colar e o sangue circula inteiramente pelos vasos,


configurando um sistema fechado. Neste grupo o corao est ausente, o que no significa que no haja uma maneira de bombear o sangue. O bombeamento ocorre pela contrao das paredes musculares dos vasos sanguneos e auxiliados pelos movimentos corporais. Estes animais so vermes que tm formato de fita e, em geral, so marinhos e seu tamanho pode variar de 20 cm at 30 m.

Moluscos A maioria das classes que pertencem ao filo Mollusca apresenta um sistema circulatrio do tipo aberto, com a presena de um corao pulstil, vasos sanguneos, seios sanguneos e pigmentos respiratrios no sangue. A exceo para este filo esta na classe dos Cephalopoda, onde a maioria de seus integrantes apresenta um sistema circulatrio do tipo fechado. Os sistemas circulatrio e respiratrio mais eficientes nos cefalpodes permitiram um aumento no tamanho corporal.

Aneldeos Os Annelida so vermes segmentados, que podem estar distribudos tanto em ambiente terrestre quanto no ambiente aqutico. Apresentam um sistema circulatrio relativamente complexo, quando comparado aos grupos citados anteriormente. Este sistema do tipo fechado e formado por vasos sanguneos de paredes musculares e arcos articos que funcionam como coraes impulsionando o sangue. Alm destas estruturas, os aneldeos apresentam pigmentos respiratrios (hemoglobina, hemeritrina ou clorocruorina).

Arthropoda Este o maior filo dentre os animais. Contm aproximadamente 900.000 espcies. O sistema circulatrio neste grupo do tipo aberto, com um corao contrtil localizado na regio dorsal, artrias e um conjunto de seios sanguneos denominado de hemocele.


Echinodermata Este filo representado por animais como a estrela-do-mar, ourio-do-mar, pepinosdo-mar e ofiurides. O sistema circulatrio deste grupo chamado de sistema hemal e desempenha pouca ou nenhuma funo no processo da circulao, e cercado por extenses do celoma. A circulao propriamente dita realizada pelos clios do peritnio, onde ocorre a circulao principal dos fluidos corpreos.

Peixes No grupo dos peixes, como em todos os vertebrados, a circulao do tipo fechada. No entanto o corao apresenta duas cmaras em srie: um trio e um ventrculo. Neste caso, o sangue percorre um circuito nico atravs do sistema vascular, sendo bombeado pelo corao, passando pelas brnquias, sendo oxigenado e em seguida distribudo para todo o organismo para ento retornar ao corao. Este tipo de sistema apresenta um problema que est relacionado perda de presso aps passar pelas brnquias, pois os capilares iro exercer resistncia passagem do sangue, causando uma reduo na presso.

Anfbios Uma importante alterao, em termos evolutivos, a diviso do corao em trs cavidades: dois trios e um ventrculo, e com isto aparece outra novidade que a circulao que passa a ser dupla, ou seja, circuitos pulmonar e sistmico funcionalmente separados. Neste tipo de circulao, o sangue bombeado pelo corao em direo ao pulmo, retornando em seguida ao corao e ento bombeado para o resto de corpo, voltando ao corao. Isto propiciou a manuteno da presso sangunea ao longo do sistema.

Rpteis Neste grupo, a circulao dupla permanece; no entanto, o corao passa a ter mais uma cavidade nos rpteis crocodilianos (jacar, crocodilo, gavial), ou seja, quatro cavidades. Nos rpteis no crocodilianos (tartaruga, lagarto etc.), o corao continua sendo de trs cavidades.


Mamferos A circulao sangunea no ser humano e nos mamferos definida como dupla e completa, porque o corao apresenta uma completa separao entre a parte direita e a esquerda, onde passam respectivamente sangue pobre de oxignio e sangue oxignado, que no se misturam entre eles porque as duas metades do corao funcionam autonomamente. Os vertebrados, inclusive os seres humanos, tm um sistema circulatrio fechado chamado de cardiovascular, constituido de uma rede de vasos tubulares. O sangue separado nos vasos do lquido intersticial. No sistema circulatrio, esto as artrias que transportam o sangue do corao aos orgos, as veias que levam o sangue ao corao e os capilares s menores unidades do sistema, e nas paredes onde ocorrem as trocas de substncias entre o sangue e os tecidos. Normalmente, as artrias transportam sangue rico em oxignio e as veias sangue pobre em oxignio. No entanto, as artrias pulmonares transportam sangue pobre em oxignio do corao aos pulmes e quatro veias pulmonares que levam sangue oxignado dos pulmes ao corao. O corao tem duas cavidades principais: o trio que recebe sangue das veias e o ventrculo que bombeia o sangue para as brnquias atravs das grossas artrias. As grandes artrias se ramificam em pequenos vasos que do origem aos capilares.



Animal Porifera Cnidaria Ctenophora Platelmintes Aneldeos Insetos Peixes cartilaginosos Peixes seos Anfbios Rpteis (no crocodilianos) Rpteis (crocodilianos) Aves stre

Habitat gua doce ou salgada gua doce ou salgada gua salgada gua doce gua doce ou terresgue Terrestre gua salgada

Sistema circulatrio Fechado, com sanAberto com hemolinfa Fechado com sangue

rgo propulsor Arcos articosVaso dorsal contrctil com ostolos Corao com duas cmaras Corao com duas cmaras Corao cmaras Corao cmaras com com trs trs

Aqutico

Fechado com sangue Fechado, com sangue Fechado com sangue Fechado com sangue Fechado com sangue

gua doce terrestre Terrestre Terrestre Terrestre

Corao com quatro cmaras Corao com quatro cmaras Corao com quatro cmaras

Mamferos

Terrestre

Fechado com sangue

(MODIFICADO DE HTTP://CURLYGIRL.NO.SAPO.PT/RESPIRACAO.HTM)


1.1.2

CONTEDO 2. RESPIRAOTome flego: agora entraremos em um importante tema de estudo. A respirao fundamental para a sobrevivncia da maioria dos organismos existentes, pois se trata de um processo vital e que est relacionado produo de energia. Em geral, os dois gases principais, envolvidos na respirao da maioria dos animais, so o oxignio e o dixido de carbono (sim, aquele mesmo do efeito estufa!). Em poucos casos, alguns organismos, como, por exemplo, algumas espcies de bactrias, utilizam o enxofre como aceptor final de eltrons no lugar do oxignio (vide Biologia Celular); entretanto so seres raros e com distribuio muito restrita no ambiente. Por definio, a respirao o processo de captao de oxignio e liberao de dixido de carbono, independentemente do meio em que esteja o organismo. Este processo est intimamente ligado ao processo de respirao celular, onde ocorre oxidao do alimento com formao de energia, dixido de carbono e gua (gua?), isto mesmo, gua. Esta gua, formada neste processo, chamada de gua metablica, e um conceito muito importante que ser utilizado nos prximos captulos. Aps compreender a importncia deste gs (O2), vamos entender um pouco como ele se desloca pelo organismo. Basicamente o oxignio pode entrar no sistema vivo de duas maneiras: atravs da superfcie corprea (pequenos organismos) ou atravs de rgos especializados na captao eficiente. Independentemente da maneira, o principal mecanismo responsvel pelo deslocamento do oxignio no organismo a difuso, isto , o deslocamento de um local mais concentrado para um menos concentrado. Pode parecer muito simples, entretanto muito eficiente. Em termos prticos, o oxignio sempre se deslocar do local onde sua concentrao for maior para o local onde sua concentrao for menor. Quando inspiramos, por exemplo, a concentrao de oxignio em nossos alvolos, superior a concentrao encontrada no sangue. Desta forma, o oxignio vai se deslocar dos alvolos para o sangue, de modo que as concentraes fiquem equivalentes. Ao contrrio do que se acredita, a concentrao de oxignio no ar no alterada com o aumento da altitude, at pelo menos 100 km de altura, ou seja, at esta altura a concentrao de oxignio no ar permanece em torno de 20,9% em relao aos outros gases presentes. Mas se a concentrao de oxignio a mesma, por que ns temos dificuldade de respirar em grandes altitudes? A principio, a quantidade de ar como um todo reduzido, entretanto o maior fator que interfere neste processo a presso que a prpria atmosfera exerce sobre ns e que na verdade fracionada na proporo de cada gs presente na mesma. Desta forma, quanto mais alto ns estamos, mais difcil fica para captar o oxignio que est no ar, visto que a prpria


presso auxilia neste processo, exercendo assim uma fora no mesmo.. Nos seres humanos, os efeitos so muito variados e apresenta relao direta com a altura em que a pessoa esteja. Inicialmente, o corpo tenta se ajustar situao atpica aumentando a quantidade de glbulos vermelhos no sangue, na esperana de que mais molculas de oxignio sejam captadas para satisfazer suas necessidades.

Efeitos da altitude no ser humano Mal da Montanha Entre as principais reclamaes, esto dores de cabea, nusea e vmito, tonturas e insnia. Em geral, o Mal da Montanha no srio, mas seus sintomas podem ser indicaes prvias de edema pulmonar e edema cerebral. Edema pulmonar de altitude Se a presso nos pulmes de um alpinista for muito grande, o plasma (a parte lquida do sangue) pode vazar nos alvolos pulmonares. Com os pulmes cheios de fluido, o alpinista pode sofrer com respirao entrecortada, dor no peito, falta de ar e tosse. A maioria dos casos fatais ocorre acima de 3.600 metros. Edema cerebral de altitude O aumento do fluxo de sangue no crebro devido falta de oxignio produz inchao, e pode causar confuso, entorpecimento, alucinaes e coma. potencialmente fatal, mas os pacientes podem se recuperar completamente se forem tratados imediatamente em uma altitude mais baixa. Perda de discernimento A falta de oxignio no crebro pode fazer com que os alpinistas experimentem uma perda de clareza mental. Eles podem esquecer de comer e at perder o senso de direo. Sua memria pode falhar, podendo surgir tambm dificuldade para falar normalmente. Ataxia Os alpinistas precisam de bom equilbrio, coordenao e habilidade manual, mas a parte do crebro que controla essas habilidades exige muito oxignio para funcionar corretamente. Como o ar fica mais rarefeito em altitudes elevadas, o suprimento de oxignio tambm diminui, causando perda potencial de coordenao e equilbrio.


Perturbao do sono Durante o sono, os nveis menores de oxignio podem fazer com que a respirao do alpinista torne-se irregular, com vrias respiraes profundas seguidas por vrios segundos em apnia, sem respirao. Desidratao A respirao mais profunda e intensa em altitudes elevadas faz com que o corpo do alpinista perca mais gua do que o normal atravs dos pulmes. Perda de peso Muitos alpinistas perdem o apetite em altitudes elevadas. Os intestinos tambm influenciam na perda de peso, pois no conseguem absorver alguns alimentos (especialmente gorduras) de forma to eficiente. Coagulao do sangue O aumento da produo de clulas vermelhas em altitudes elevadas por mais de um ou dois meses faz com que o sangue se torne mais espesso, e pode causar coagulao em algumas cavidades. Outra causa provvel de coagulao a desidratao em altitudes elevadas. Dor de dente de altitude Esta condio dolorosa ocorre quando uma poro de ar fica presa nas obturaes. Pode irritar um nervo, afrouxar a obturao ou at expuls-la devido presso em altitudes elevadas. Flatulncia de altitude Essa condio se apresenta em altitudes elevadas. Os alpinistas podem sentir um aumento da quantidade normal de gs em seus intestinos devido s mudanas na presso atmosfrica. Cegueira pela neve ou inflamao da crnea por raios ultravioleta Quanto maior a altitude maior a exposio perigosa radiao ultravioleta. A cada 300 metros de subida, a exposio luz ultravioleta aumenta cerca de 4%. Assim, os alpinistas no topo do Everest esto 30 vezes mais expostos aos raios UV do que se estivessem no nvel do mar.


Queimaduras solares As queimaduras solares representam um perigo real. Alpinistas devem usar filtro solar com FPS 30, pelo menos, e reaplic-lo no mnimo a cada duas horas ao longo do dia.

(FONTE:HTTP://WWW.DISCOVERYBRASIL.COM/EVEREST/ALTITUDE/FLASH/NOFLASH/INDEX.SHTML)

Aps est curiosidade, vamos compreender um pouco mais sobre o processo respiratrio em meio aqutico e terrestre. Apesar da molcula de oxignio no sofrer alterao em qualquer um dos meios, algumas propriedades relativas aos gases interferem no processo de solubilidade no ar ou na gua e a capacidade de captao do oxignio pelos organismos. Quando paramos para pensar na gua, logo imaginamos o seguinte: ela formada por H2O, sendo assim, deve estar saturada de oxignio, no mesmo?!! Na verdade no, quando comparada ao ar, a gua apresenta uma quantidade de oxignio dissolvido muito menor do que a encontrada no ar atmosfrico. Quais os efeitos que este fato causa nos organismos? o que iremos discutir daqui para frente. A principio, a quantidade de oxignio dissolvido em 1 litro de gua de apenas 7 ml em contraste com o ar que apresenta 209 ml de oxignio dissolvido por litro. Obviamente, o primeiro efeito deste fato que organismos aquticos devem fazer um esforo muito maior para conseguir umas poucas molculas de oxignio do que os organismos terrestres. Por consequncia, o custo-benefcio para obteno de oxignio maior na terra, visto que aqueles que esto na gua devem desprender um maior percentual de energia para realizar o processo da respirao. Se at aqui j era difcil, perceba como mais complicado ainda para obter oxignio na gua. A viscosidade (a fora de atrao entre as molculas dificulta sua separao) um fator que tambm aumenta muito a dificuldade para realizar a respirao na gua, pois nela a viscosidade 50 vezes maior do que a viscosidade no ar. No foi por acaso que apesar de a vida ter surgido na gua que durante a evoluo ocorreu uma irradiao para o ambiente terrestre, onde a obteno de oxignio mais simples. Mas as dificuldades no acabam por aqui. Um fator importantssimo durante o processo respiratrio a difuso dos gases, onde no ar a difuso de oxignio simplesmente 10000 vezes maior do que na gua. Coitado dos peixes!! Como toda histria tradicional, esta apresenta um final feliz. Existe um ditado que diz no importa o que acontea, a natureza sempre encontra um caminho, ou seja, independentemente da dificuldade os seres vivos sempre conseguem desenvolver algum mecanismo para super-la. Com tantos problemas acontecendo, os rgos respiratrios especializados foram a soluo.


Superfcies respiratrias Quando os animais so muito pequenos, a soluo passa a ser bem simples: o oxignio difundido atravs do prprio tegumento (revestimento do corpo). Entretanto, existe uma relao direta entre o tamanho do animal e a necessidade de uma estrutura respiratria especializada e mais eficiente. Como dito anteriormente, as dificuldades so um estmulo para a evoluo, e isto no deixa de ser verdade ao relatarmos os mais diferentes tipos de superfcies respiratrias medida que os animais apresentam um maior gasto energtico. Animais com estruturas mais simples, como as Esponjas e os Cnidrios, realizam trocas gasosas atravs da prpria superfcie corporal (cutnea). No caso das Esponjas, a gua contendo oxignio dissolvido passa atravs dos canais existentes na sua estrutura, e neste momento ocorre uma difuso de oxignio para dentro das clulas e a sada de gs carbnico (CO2). Nos Cnidrios, ocorre o mesmo, diferindo apenas do fato de que aqui no existem canais como nas Esponjas. Isso s possvel, pois os Cnidrios apresentam apenas duas camadas de clulas em sua estrutura, tornando possvel a respirao do tipo cutnea. Outro grupo importante na compreenso da evoluo ocorrida em relao respirao so os Platyhelminthes. Nesse grupo, existe uma excelente relao superfcie corporal/troca gasosa que proporcionada pela sua forma achatada ( um dos poucos casos em que ser chato bom). Obviamente, apesar do sucesso em termos de sobrevivncia, os trs grupos citados acima apresentam certa restrio energtica devido s limitaes relacionadas ao processo respiratrio, ou seja, o tamanho do organismo e as estratgias de sobrevivncia sero limitadas pelo gasto de energia necessrio para que o animal execute a tarefa. Os Aneldeos, apesar de respirarem pelo tegumento, necessitam de um sistema de distribuio para que o oxignio obtido chegue at todas as clulas do corpo. Desta forma, os capilares subcutneos entram no processo e surgem como um sistema integrado, que realiza diversas funes alm de transportar gases respiratrios. Acompanhando o processo evolutivo dos sistemas respiratrios, entraremos nas superfcies respiratrias especializadas (Brnquias, Pulmes e Traquias).

J que a vida muito provavelmente surgiu no ambiente marinho, ento vamos comear nosso estudo pelas brnquias.


Brnquias As brnquias provavelmente surgiram a partir da necessidade maior de energia pelos organismos e/ou por aumento de tamanho e volume corporal. Como visto anteriormente, apenas organismos pequenos conseguem manter uma respirao atravs da pele. Os organismos que lanaram mo das brnquias, como superfcie respiratria, encontraram uma boa soluo para suas necessidades. Entretanto, esbarraram em outros problemas que so muito comuns at hoje para aqueles que as utilizam. O ambiente aqutico representa um grande desafio para a obteno de oxignio, pois contm apenas 7 ml de oxignio dissolvido para cada litro de gua. Alm disto, sua viscosidade grande e a difuso de gases dificultada. Com tantas dificuldades, as brnquias representam o melhor sistema respiratrio existente entre os animais, com uma eficincia muito maior na captao de oxignio do que os outros tipos. Entretanto, mesmo com esta eficincia, os animais aquticos, ao contrrio dos terrestres que realizam um fluxo de entrada e sada de ar pela mesma abertura, realizam a ventilao atravs de fluxo contnuo onde a gua entra por uma abertura e sa por outra. Este fato justificado pela necessidade de energia que seria necessria para realizar um fluxo de entrada e sada de ar pela mesma abertura, que seria maior do que a obtida pela prpria respirao, ou seja, a energia gasta para realizar o processo seria maior do que a que seria conseguida no final do processo causando um dficit. A exceo para este caso ocorre apenas em pequenos organismos, dentre eles algumas larvas de insetos aquticos, em que a gua bombeada para dentro e para fora da mesma maneira que ocorre com seres humanos. Para solucionar este problema, os animais aquticos desenvolveram um sistema onde a gua entra por uma abertura, passa pelas brnquias e sai por outra abertura, que em geral acompanha o fluxo de gua facilitando sua sada e evitando que o animal tenha que exercer mais fora. A entrada da gua pode ocorrer de duas maneiras. A primeira exige que o animal realize a suco da gua atravs de movimentos especiais, seja atravs de clios, flagelos ou at mesmo pelo aparato bucal. A segunda maneira seria a seguinte: se Maom no vai at a montanha a montanha vai at Maom, isto mesmo, a outra soluo ir na direo da gua. Desta maneira, a gua entra pela abertura desejada e passa pelas brnquias saindo por outra abertura. Esta tcnica geralmente utilizada por animais que precisam de uma grande quantidade de oxignio para realizar a predao de forma eficiente ou at mesmo realizar o deslocamento em grandes distncias com altas velocidades.. Durante esta situao, o que ocorre que quanto maior a velocidade maior ser a entrada de gua e, por consequncia, a absoro do oxignio. por isso que animais como o tubaro, o atum e o marlim azul nadam geralmente com a boca aberta.


A maneira pela qual o organismo resolve os problemas relativos obteno de oxignio depende em parte da quantidade necessria para realizar suas funes e em parte das caractersticas evolutivas do grupo ao qual pertence o organismo. Dessa forma, animais que evoluram executando uma funo sssil no ambiente tendem a desenvolver, por exemplo, mecanismos semelhantes. As brnquias podem ainda aumentar sua capacidade de absoro do oxignio, exibindo uma srie de forma e utilizaes diferenciadas. Partindo de um sistema mais simples, as brnquias podem ter um formato que lembra uma abertura com fundo cego e uma capacidade muito limitada. A partir da teremos outros modelos, onde quanto maior for a superfcie de contato com a gua maior ser a eficincia na captao de oxignio. Para conseguir isso, a superfcie das brnquias se dobrou da mesma maneira que as vilosidades do nosso intestino, e com este formato a rea que entra em contato com a gua aumentou bastante. Isto quer dizer mais oxignio, que quer dizer mais energia, maior capacidade de realizar as funes, maior possibilidade de suportar um maior crescimento corporal e por consequncia ocupar uma posio diferente na cadeia trfica no ambiente. Notem que diferentes estratgias podem definir a posio dos organismos nos ecossistemas, lembrando que o conjunto de caractersticas que exerce esta presso e no apenas uma ou duas. Aps esta surpreendente soluo para conseguir maior quantidade de oxignio, temos mais uma que fantstica, pois apesar de ser bem simples, torna o processo ainda mais eficiente. Quando a gua passa pelos capilares localizados nas brnquias, o oxignio que est na gua passa atravs da difuso para estes capilares e ento distribudo pelo corpo. Entretanto, um detalhe muito importante mudar radicalmente o processo. Quando a gua segue o mesmo fluxo (direo) do sangue nos capilares, rapidamente o oxignio presente nesta gua absorvido, e ento este capilar no tem mais de onde retirar o oxignio. Por outro lado, quando a gua segue na direo contrria do fluxo de sangue que est fluindo no capilar, ocorre exatamente o contrrio, pois o sangue estar sempre em contato com a gua rica em oxignio, fazendo com que este sangue atinja seu ponto de saturao de oxignio, ou seja, ficar to cheio de molculas de oxignio que no conseguir captar mais nenhuma outra. Isto, alm de permitir uma maior captao de oxignio, ainda faz com que o sistema seja mais compacto, ocupando um menor espao no organismo. Este sistema conhecido como fluxo contracorrente.

Um peixe fora dgua

Apesar do fato de que a vida surgiu na gua, este ambiente deixou de ser interessante para muitos grupos animais, que depois de milhes de anos passaram a migrar para o ambien-


te terrestre. Os insetos provavelmente foram os primeiros animais a conquistar de fato o ambiente terrestre. Seguindo sua trilha, e por que no a trilha de alimento, os Tetrapoda seguiram o mesmo caminho e a consequncia disto foi uma enorme variedade de espcies que rapidamente dominaram o ambiente terrestre. Mas nem tudo so flores, apesar da grande oferta de alimento disponvel e fartura em termos de quantidade de oxignio dissolvido no ar, outros fatores levaram estes aventureiros pioneiros a uma vida muito difcil no comeo. Isso ocorreu devido ao fato de que alguns problemas ficaram evidentes nesse novo ambiente. A ausncia da gua, por exemplo, fez com que os animais sofressem toda ao da gravidade em seus esqueletos, uma vez que quando estavam dentro da gua estes efeitos eram minimizados pela flutuabilidade proporcionada pelo meio. Outro fator importante neste perodo inicial foi o problema do ressecamento gerado pela ausncia da gua, que tinha reflexo na respirao, visto que ao respirar o animal tambm perdia gua para o meio. Uma srie de solues relacionadas questo da respirao foram encontradas e a partir daqui abordaremos algumas delas.

Pulmes Os pulmes so estruturas especializadas para a respirao area e quando comparados s brnquias, em termos de captao de oxignio, so bem menos eficientes neste processo. Uma possvel explicao para isto a maior quantidade de oxignio dissolvido no ar e a facilidade de difuso, quando comparado ao ambiente aqutico. Em termos gerais, os pulmes apresentam uma variao dependendo do grupo animal, podendo ir de um simples saco de fundo cego at uma estrutura mais elaborada com uma rea de contato maior devido s suas subdivises e s vilosidades e estruturas especiais. Em geral, podemos subdividir os pulmes em dois tipos: os pulmes de difuso e os pulmes de ventilao. Os pulmes de difuso so muito simples e realizam a captura do oxignio utilizando apenas o processo de difuso, no sendo necessria a ventilao. Este tipo de pulmo encontrado apenas em organismos muito pequenos, que no precisam de uma grande quantidade de oxignio para sobreviver, como, por exemplo, os ispodes, caracis, escorpies etc. Os pulmes de ventilao ocorrem em animais de maior porte e tm por caracterstica a difuso associada ventilao forada, onde o ar entra e sai devido ao de movimentos respiratrios. Quando observamos de maneira geral os pulmes dos Anfbios, Rpteis e Mamferos, poderemos perceber uma transio em termos evolutivos na compartimentao, aumentando a rea da superfcie respiratria.


Respirao Traqueal As traqueias so rgos respiratrios muito especializados pois, por caracterstica prpria, consegue levar o oxignio diretamente para as clulas do organismo como um todo sem necessitar de uma cooperao do sistema circulatrio. Em geral, o sistema traqueal apresenta o seguinte modelo: um sistema de pequenos tubos que se ramificam ao longo do organismo e se subdivide em tubos de menor calibre (traquolas) que liberam o oxignio no tecido alvo. A perda de gua no momento da respirao minimizada pela ao dos espirculos que esto localizados na entrada das traqueias. Outro padro bsico do sistema traqueal a sua distribuio ao longo do organismo, onde existem 12 pares de espirculos, 3 pares no trax e 9 no abdome. As variaes existentes, em geral, partem do plano bsico de 12 pares e podem at estar ausentes. No caso em que os espirculos so ausentes, as trocas gasosas ocorrem por difuso direta atravs da cutcula que muito fina, e em seguida o sistema traqueal realiza a distribuio por todo o organismo. Outra alterao importante so as brnquias traqueais, que so formadas por uma superfcie muito grande e fina, permitindo assim a troca gasosa entre a gua e o sistema traqueal. Este tipo de brnquia traqueal pode ser encontrada tanto na regio abdominal quanto na luz do reto do organismo, e torna possvel a respirao em ambiente aqutico, como ocorre com a larva de muitos insetos que passam parte de sua vida na gua at o momento da fase adulta.

Respirao atravs do tegumento (respirao cutnea) Animais de pequeno porte, em geral, realizam o processo de troca gasosa com o meio (O2 e CO2) atravs do prprio tegumento. Em casos muito raros, animais de maior porte utilizam apenas a respirao cutnea. O que ocorre em geral que a respirao cutnea est associada respirao atravs de um rgo especializado (pulmo, traqueia ou brnquias). Os representantes mais comuns que utilizam este tipo de respirao so as Esponjas, os Cnidrios, os Platyhelminthes e muitos Annelida. Dentre os vertebrados, o grupo que melhor utiliza este recurso so os Anfbios, que podem regular, por exemplo, o quanto da respirao cutnea ser utilizada em relao respirao pulmonar. Nos outros grupos de vertebrados, a respirao cutnea insignificante, a no ser em casos raros, como a tartaruga verde e a serpente marinha. Apesar do advento das superfcies respiratrias, o grande aumento na demanda de oxignio criou a necessidade de um novo suporte na captao de mais oxignio, uma vez que a difuso dele no sangue no muito boa. Para resolver este problema, surgiram os pigmentos


respiratrios que aumentaram muito a eficincia no transporte de oxignio dentro do sistema. Os pigmentos respiratrios esto presentes em muitas espcies; entretanto no em todas, podendo ocorrer ou no dentro do mesmo grupo animal ou at mesmo em diferentes tipos de pigmentos. O mais conhecido a hemoglobina; entretanto existem outros como a mioglobina, a hemeritrina, a clorocruonina e a hemocianina. A diferena entre elas o tipo de metal que est ligado ao sistema. Na hemoglobina, por exemplo, temos o ferro (Fe2+) ligado a um anel de porfirina do grupo heme; e na mioglobina, a disposio e o metal so os mesmos. Na hemocianina, o metal que ocorre o cobre; na clorocruonina e na hemeritrina temos o ferro tambm; entretanto a maneira na qual ele se liga estrutura diferente.

Regulao da Respirao A respirao dos animais ocorre normalmente de forma automtica e involuntria. Entretanto, ela pode ser realizada por controle voluntrio atravs da ao de neurnios. Em geral, isto ocorre devido ao aumento da demanda de oxignio que, como resposta, o organismo aumenta a ventilao dos rgos respiratrios at que a necessidade de oxignio seja saciada. Entretanto, a respirao deve se ajustar demanda do organismo por oxignio. Curiosamente, ao invs do oxignio, o gs carbnico que exerce maior influencia na taxa respiratria. Isso acontece porque, em condies normais, as taxas de oxignio arterial no caem o suficiente para ativar seus receptores. Por outro lado, um pequeno aumento nos nveis de dixido de carbono no sangue tem efeitos imediatos na atividade respiratria. Vale lembrar que o dixido de carbono tem duzentas vezes mais afinidade com a hemoglobina do que o oxignio. Animais que vivem na gua utlizam um sistema de regulao da respirao atravs da quantidade de oxignio Quando a hemoglobina se liga ao oxignio, chamada oxihemoglobina, enquanto que quando esta est ligada ao gs carbnico denominada carboxihemoglobina. Em termos bioqumicos, o que acontece no sangue quando as taxas de gs carbnico aumentam :



CO2 + H2O H2CO3 Anidrase carbnica Onde:

H+ + HCO3-

CO2 dixido de carbono (ou gs carbnico) H2O gua (presente naturalmente no sangue) H2CO3 cido carbnico H+ on hidrognio (acidificando o meio) HCO3- on bicarbonato


A reao mostra como o dixido de carbono se combina com a gua para formar o cido carbnico. Este ento se dissocia, liberando ons hidrognio que acidificam o meio. A anidrase carbnica, enzima que catalisa a converso do gs carbnico em cido carbnico, est presente dentro das clulas. Diversos sistemas atuam tamponando a concentrao dos ons hidrognio, impedindo a diminuio brusca do pH do sangue. Fazem parte das substncias tamponantes, mais importantes no sangue, o sistema bicarbonato-cido carbnico, os fosfatos e as protenas sanguneas. Agora que j observamos as principais caractersticas dos sistemas respiratrios, vamos fazer um passeio rpido dentro dos grandes grupos animais, pelo menos os que melhor representam estes sistemas e suas variaes. Quadro comparativo entre os principais grupos animas Animal Porifera Cnidaria Ctenophora Platelmintes Aneldeos Insetos Peixes cartilaginosos Peixes seos Anfbios Rpteis (no crocodilianos) Rpteis (crocodilianos) Aves stre Terrestre gua salgada Habitat gua doce ou salgada gua doce ou salgada gua salgada gua doce gua doce ou terresDifuso direta Difuso direta Difuso direta Difuso indireta (hematose) com sistema contracorrente Difuso indireta (hematose) com sistema contracorrente Difuso indireta (hematose) Difuso indireta (hematose) Difuso indireta (hematose) Difuso indireta (hematose) Trocas superfcie respiratria/clulas Difuso direta Difuso direta

Aqutico gua doce terrestre Terrestre Terrestre Terrestre


Mamferos

Terrestre

Difuso indireta (hematose)

(MODIFICADO DE HTTP://CURLYGIRL.NO.SAPO.PT/RESPIRACAO.HTM)


MAPA CONCEITUAL


ESTUDO DE CASOO misterioso desaparecimento das rs

Certamente voc j ouviu falar ou viu alguma vez uma r. Se for este o caso, fique atento, pois as rs, assim como as abelhas, do indcios de que em breve tero sua comunidade extinta caso no tomem providencia. Segundo documentrio e informaes do site da Discovery, as rs esto sumindo desde as florestas de Porto Rico s selvas da Amrica Central. Um dos principais motivos de sua misteriosa ausncia a perda de habitat, que tem uma srie de efeitos nos organismos, principalmente os endmicos, que so intimamente ligados ao local que vivem. A grande pergunta aqui em quais mecanismos fisiolgicos a perda de habitat pode agir?. No to simples responder a esta pergunta. Para isso, necessrio conhecer as peculiaridades de cada grupo animal e s ento tentar associar estes fatores. O desafio est lanado, pesquise sobre as rs e descubra os possveis motivos de seu desaparecimento e como agem os mecanismos fisiolgicos neste caso. ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________


EXERCCIOS PROPOSTOS

1. Motivado pela beleza da gua verde-non de uma praia brasileira, um banhista se arrisca a um mergulho. No podia ter tido ideia melhor. Sobre uma pedra, pode ver uma anemna-do-mar reluzindo um azul-fluorescente indescritvel. Pouco adiante, um ourio-do-mar movimentava lenta e ritmadamente os seus espinhos como em uma solitria dana. Ao sair da gua, foi surpreendido por uma fuga de vrios siris para suas tocas. Olhou para o lindo cu azul como em um ato de agradecimento. Gaivotas faziam grandes rasantes sobre a gua em busca de alimento. O festival de beleza s cessou quando, ao sentar-se orla para uma guade-coco, percebeu que o lixo humano um desastrado atrativo de insetos, especialmente de baratas.

Assinale a alternativa que indica, correta e respectivamente, o tipo do sistema respiratrio de cada um dos animais citados (e sublinhados) no texto.

a) Ausente (ou respirao por difuso direta); branquial; pulmonar; traqueal; traqueal. b) Traqueal; ausente; branquial; pulmonar; ausente. c) Ausente; branquial; branquial; pulmonar; traqueal. d) Branquial; traqueal; traqueal; pulmonar; ausente. e) Traqueal; ausente; pulmonar; traqueal; branquial.

2. Com relao circulao nos animais vertebrados, correto afirmar que:

a) nos anfbios, o sistema cardiovascular aberto, e a circulao completa. b) no corao dos peixes, h mistura de sangue arterial e venoso; a circulao incompleta. c) a circulao nos rpteis no crocodilianos simples e completa. d) em aves e mamferos, observa-se que a circulao dupla e completa. e) nos anfbios e nos rpteis crocodilianos, a circulao simples e incompleta


3. O tipo de sistema respiratrio dos animais est relacionado com o ambiente em que vivem. Assinale abaixo a relao correta entre o animal e seu tipo de respirao. a) Abelha respirao traqueal. b) Barata respirao pulmonar. c) Caramujo respirao traqueal. d) Minhoca respirao pulmonar. e) Golfinho respirao branquial.

4. A funo das vlvulas existentes nas veias : a) retardar o fluxo sanguneo. b) impedir o refluxo de sangue. c) acelerar os batimentos cardacos. d) retardar as pulsaes. e) reforar as paredes dos vasos.

5. No corao dos mamferos h passagem de sangue: a) do trio esquerdo para o ventrculo esquerdo. b) do ventrculo direito para o trio direito. c) do ventrculo direito para o ventrculo esquerdo. d) do trio direito para o trio esquerdo. e) do trio direito para o ventrculo esquerdo.


Pulmes que tiram oxignio da gua? Por Lucia Helena de Oliveira Respirar, segundo o bom e velho dicionrio Aurlio, absorver o oxignio do ar nos pulmes. Cientistas americanos, no entanto, pretendem fazer um acrscimo a definies clssicas como essa, pois, segundo eles, repirar tambm encher os pulmes com um lquido transparente, inspido e inodoro, conhecido como perfluorcarbono. Ainda nos anos 60, descobriu-se que essa substncia possui uma concentrao to grande de oxignio a ponto de os pulmes de cobaias serem capazes de extra-lo com facilidade. S no final do ano passado, porm, na Universidade de Temple, nos Estados Unidos, experimentou-se pela primeira vez em seres humanos a chamada respirao lquida, ou seja, a substituio do ar pelo perfluorcarbono. Foram sete casos de bebs prematuros demais para realizarem os movimentos respiratrios sem a ajuda de aparelhos. Um sistema foi especialmente construdo para injetar nos pulmes, com extrema delicadeza, o lquido rico em oxignio. Nenhum beb sobreviveu por causa de outras complicaes de sade. Mas os cientistas garantem que, apesar disso, a respirao lquida, em si, pode ser considerada um sucesso, digno de ser comemorado como um dos grandes avanos da medicina nos ltimos tempos. Trocar o gs da atmosfera por esse lquido fabricado em laboratrio oferece a vantagem imediata de aposentar os tradicionais aparelhos de ventilao artificial, usado sempre quando os pulmes no conseguem trabalhar por conta prpria. As mquinas convencionais de ventilao, ao simularem os movimentos respiratrios, lanam ar no organismo do paciente com tanta fora que a presso acaba arrebentando as clulas. Alis, so uma das mais frgeis estruturas do corpo humano. Por isso, chega a ser surpreendente que uma pessoa de meia-idade ainda tenha pulmes funcionando, bem ou mal, vivendo em um mundo coberto pela fumaa da poluio e dos cigarros prprios ou alheios. Isso s possvel porque o ar, antes de alcanar as clulas pulmonares, percorre as chamadas vias areas, repletas de obstculos para toda sorte de partcula txica. Esse caminho ainda tem mistrios que fazem alguns pesquisadores perderem o flego de espanto.(FONTE:HTTP://SUPER.ABRIL.COM.BR/SUPERARQUIVO/1991/CONTEUDO_112421.SHTML ) (ACESSADO EM 20/01/2010)


BIOEXECUTANDO

Medindo a Capacidade Respiratria

Material: Anilina. Conta-gotas. Frasco de vidro grande com tampa. Bacia. Papel, rgua, tesoura, durex. Jarra medidora. Tubo de borracha para aqurio. Lpis. Caneta piloto.

Mtodo: Corte uma tira de papel de 3 centmetros de largura e do comprimento do frasco utilizando a rgua. Faa marcaes a cada 1 centmetro por todo o comprimento da tira de papel; cole a tira de papel no frasco com durex com as marcas para fora, cobrindo-o totalmente com durex; Encha a jarra com gua e vire-a no frasco, marcando a altura da gua na tira de papel com o piloto. Repita essa marcao a cada jarra de gua colocada aps o frasco cheio e pingue algumas gotas da anilina na gua; Coloque gua at a metade da bacia; Feche o frasco, vire-o de boca para baixo e coloque-o dentro da bacia com gua; Cuidadosamente, tire a tampa do frasco; Introduza uma das extremidades do tubo dentro do frasco, cuidadosamente, sem deixar entrar ar; Pea a um membro da equipe para segurar o frasco e sopre, uma s vez, no tubo com toda fora possvel; Marque para aonde foi a altura da gua; Compare as duas marcas do limite da gua.


Questes: 1. 2. 3. 4. mos? JANELA DO CONHECIMENTO HICKMAN CP, ROBERTS LS, LARSON A. Princpios integrados de Biologia. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2003, p. 846. Um livro inovador, pois integra diferentes reas da Biologia ressaltando aspectos histricos que forma a base do conhecimento atual sobre os animais e suas relaes com o ambiente. Nessa abordagem multidisciplinar dos grupos zoolgicos e de protozorios, destacam-se contedos citologia, gentica, histologia, embriologia, anatomia comparada e funcional, etologia, fisiologia, ecologia, paleontologia, taxonomia, sistemtica e ainda etimologia. O que acontece quando o ar soprado dentro do frasco? Para que servem as marcas no frasco? Qual a funo da anilina? Que relao pode ser feita desse experimento com a respirao dos organis-

WITHERS PC. Comparative Animal Physiology. 1a ed. Saunders College Publishing, 1992, p. 949. Esse livro traz uma abordagem que atente tanto biofsica quanto fisiologia animal. Atende ao estudo zoolgico, biomdico e morfofisiolgico de animais que variam de invertebrados simples a vertebrados. Pautado na biologia evolutiva, traz as mudanas progressivas, modificaes e desenvolvimentos de sistemas fisiolgicos de simples para animais complexos, sempre de maneira comparativa e enfocando as estratgias frente s situaes ambientais.

SCHMIDT-NIELSEN K. Fisiologia Animal: Adaptao e Meio Ambiente, So Paulo, Santos Livraria Editora, 2002. Essa obra permite compreender os processos fisiolgicos dos rgos e sistemas dos organismos animais, seus mecanismos de regulao interna e adaptao ao meio ambiente. Discute tanto as caractersticas fisiolgicas dos grandes grupos como tambm traz uma reflexo acerca das condies do ambiente que selecionam as condies nos organismos.


1.2

TEMA 2. DIGESTO E EXCREO1.2.1

CONTEDO 1. AQUISIO DE ITENS ALIMENTARESA aquisio de itens alimentares tem uma estreita relao com a fisiologia do animal por duas razes principais. A primeira que muitas formas de aquisio do item obedecem a uma sequncia de eventos que desencadeada a partir de reaes oriundas do prprio sistema, seja na elaborao de um veneno que tem propriedades paralisantes e digestrias ou at mesmo na questo da rapidez de um movimento ou a secreo de substncias atrativas para outros animais como uma forma de isca. A segunda razo que o tipo de alimento que o animal vai adquirir est relacionado com o mecanismo desenvolvido por ele para este fim. Com base nos hbitos alimentares dos animais, estes podem ser divididos didaticamente em quatro categorias; entretanto estas categorias devem ser observadas com muito bom senso, pois a natureza vasta e apresenta uma srie de variaes: Herbvoros se alimentam principalmente de vegetais; Carnvoros se alimentam principalmente de herbvoros e de outros carnvoros; Onvoros se alimentam tanto de vegetais como de animais; Saprfagos se alimentam de matria orgnica em decomposio.

Mecanismos para obteno de alimentos

Raros so os animais capazes de absorver nutrientes diretamente do ambiente externo. A maioria dos animais precisa se alimentar ativamente, trabalhando para conseguir o alimento. Como a obteno do alimento constitui uma das mais poderosas formas motivadoras da evoluo (animais que no so capazes de obter alimentos enfraquecem e morrem), a seleo natural aprimorou diversas especializaes na aquisio e ingesto do alimento.


Ingesto de alimento particulado Um dos mais abundantes e proveitosos recursos alimentares o que est na forma particulada. Para quem pensa grande, esta uma boa exceo, pois prov uma forma muito nutritiva e abundante alimentao. O alimento particulado pode ser considerado toda substncia que seja utilizada como alimento por um organismo, sendo ela partes minsculas de um animal ou at mesmo pequenas criaturas que vivem em geral na gua e acaba por fornecer uma importante fonte de alimento dentro da cadeia trfica. O plncton representa um rico domnio vivo, podendo ser encontrado nos primeiros cem metros a partir da superfcie dos oceanos. Conceitualmente, so organismos que, apesar de ter movimento prprio, acabam sendo conduzidos pelas correntes ocenicas, no conseguindo vencer suas foras. Dentre os representantes, podemos encontrar desde o famoso plncton at as conhecidas guas-vivas. Embora sua distribuio no seja uniforme no planeta, existem alguns pontos nos quais o plncton mais facilmente encontrado, como em esturios e reas de ressurgncia, onde existe um abundante suprimento de nutrientes para esses microrganismos que se multiplicam com espantosa rapidez. O plncton consumido por uma srie de animais de maior porte, tanto invertebrados como vertebrados, que se utilizam de uma srie de estratgias na aquisio desse item, podendo ainda ser predado por organismos que tambm pertencem ao prprio plncton. Um dos mtodos mais amplamente utilizados na captura desse alimento a captura de material em suspenso. A maioria dos animais suspensvoros utiliza superfcies ciliadas na produo de correntes que transportam partculas de alimento para o interior de seus sistemas digestrios. Invertebrados suspensvoros como Poliquetas tubcolas, moluscos bivalves, hemicordados e a maioria dos protocordados capturam o plncton em faixas de muco que conduzem o alimento para o trato digestivo. Outros exemplos como a pulga dgua e as cracas utilizam suas patas franjadas com cerdas para realizar movimentos de varredura, criando correntes de gua e transportando o alimento para a boca.



Uma outra estratgia para capturar matria particulada a filtrao, que parece ter surgido diversas vezes na evoluo dos animais como modificao secundria entre os representantes de grupos essencialmente seletivos quanto ao alimento. Vrios mecanismos distintos de filtrao so comuns em pequenos crustceos, esponjas e bivalves. Alguns vertebrados tambm desenvolveram a filtrao como estratgia alimentar, embora o crivo de seus filtros retenha organismos maiores do que os itens microscpicos usualmente capturados pelos invertebrados filtradores.



Dentre os vertebrados, diversos peixes pelgicos so comedores de plncton. Arenque, manjubas e cavalinhas possuem estruturas branquiais que atuam como peneiras na captura de material particulado. Mesmo os tubares, considerados predadores perfeitos, possuem representantes que se alimentam por filtrao, como o tubaro assoalhador e o tubaro-baleia. Esses tubares se alimentam exclusivamente de plncton, sendo que a gua rica desses microorganismos entra pela boca desses animais, que filtrada e flui sobre as brnquias. Este tipo de alimento acaba sendo muito atrativo, pois no requer muita competio. Dentro dos mamferos, os cetceos misticetes (baleias de barbatanas) so completamente especializados nesse tipo de alimento. Suas estruturas filtradoras so formadas por uma srie de placas crneas fixadas na maxila superior e bilateralmente pendentes. Quando o animal nada, a gua flui por entre essas placas e o plncton capturado nas extremidades das placas, que so bastante delgadas.



O grupo das aves tambm possui representantes filtradores. A procelria conhecida como pssaro-baleia ou prion possui uma srie de lamelas que se estendem marginalmente ao longo do bico superior. Esta ave se alimenta por meio da filtrao de crustceos presentes na superfcie da gua de modo similar ao que as baleias misticetes fazem, o que justifica o nome dessa ave. Alm dela, o flamingo tambm utiliza seu bico modificado na filtragem de pequenos organismos aquticos.

Ingesto de grandes massas de alimento Entre as adaptaes animais mais interessantes quanto ao hbito alimentar, esto aquelas relacionadas obteno, manipulao e ingesto de grandes partculas ou massas de alimento. importante enfatizar que essas modificaes e os animais portadores das alteraes esto intimamente relacionados quilo que cada animal come. A predao requer do animal a capacidade de localizar, capturar, subjugar, segurar e engolir o alvo. A grande maioria dos animais que utilizam essa estratgia simplesmente agarra o alimento e o engole praticamente intacto, embora algumas modificaes altamente sofisticadas tenham surgido para a predao, como o desenvolvimento de toxinas digestrias, parali-


santes e letais presa no momento da captura, e a modificao morfolgica de dentes apropriados para o tipo de alimento ingerido. Invertebrados no possuem dentes verdadeiros (visto que os dentes surgiram com os peixes primitivos), mas desenvolveram uma srie de estruturas, como bicos ou estruturas dentiformes para segurar e morder a presa. O aneldeo poliqueta Nereis possui uma faringe muscular dotada de mandbulas quitinosas capazes de serem evertidas velozmente para agarrar o alimento. Aps a captura da presa, a faringe volta a se retrair e a presa engolida. Moluscos como o Conus desenvolveram uma espcie de arpo dotado de neurotoxinas que ele projeta com grande rapidez para paralisar peixes e outros animais que possam servir de alimento para ele. Neste caso, o molusco associou uma estrutura protrtil a uma neurotoxina na captura do alimento. Muitos invertebrados so capazes de reduzir o tamanho do alimento por meio de estruturas de fragmentao (como as peas bucais de diversos crustceos) ou retalhadoras (como a mandbula em forma de bico de polvos e lulas). Os insetos possuem trs pares de apndices ceflicos que servem para diversas funes, como dentes quitinosos, mandbulas, talhadeiras, lnguas e tubos sugadores. O primeiro par geralmente atua como dentes que esmagam o alimento; o segundo como mandbulas que agarram o alimento; e o terceiro como uma lngua exploratria e gustativa. Estes animais so de extrema importncia para qualquer ecossistema, pois realizam a primeira quebra de matrias que se acumulam nos ambientes, facilitando a ao de outros organismos no processo de decomposio da matria orgnica. Sem estes organismos, a matria poderia se acumular, pois o processo de decomposio seria mais demorado. Vertebrados utilizam as peas bucais principalmente para agarrar a presa e impedir que ela escape at que consigam subjug-la e engoli-la. Peixes utilizam os dentes e estratgias como a suco da gua ao redor da presa para captur-la. Outros aplicam mordidas repetidas para lacerar o alimento, reduzindo-o a pedaos menores, passveis de serem engolidos. Animais como o tubaro apresentam um ligamento frouxo entre o palato e a caixa craniana, sendo capazes de everter a dentadura e otimizar a aquisio do alimento. Anfbios so animais carnvoros, alimentando-se de insetos, aranhas, minhocas, lesma, caracis, centopias e praticamente quaisquer outros itens que se movam e sejam pequenos o suficiente para serem engolidos de uma s vez. Dentre os anfbios, os sapos se destacam, pois atacam as presas em movimento com sua lngua protrtil, que se liga regio anterior da boca e livre na regio posterior. A extremidade livre da lngua bastante glandular, produzindo uma secreo viscosa que atua como uma espcie de cola, grudando a presa na lngua. Quando presentes, os dentes so utilizados para impedir o escape da presa da cavidade bucal, e no para a mastigao. Outro grupo que utiliza este mtodo so algumas espcies de lagartos, co48Salomo Jos Cohin de Pinho - Yukari Figueroa Mise

mo o camaleo, que pode ter a lngua com um comprimento duas vezes maior que o do prprio corpo. A velocidade de ao dos msculos que impulsionam a lngua deste animal to grande que a presa s escapa quando o animal erra seu alvo. Dentro do grupo dos rpteis, as serpentes representam as mais notveis especializaes para a alimentao. A reteno da presa e a ausncia de membros locomotores esto associadas a adaptaes trficas extraordinrias. O crnio das serpentes formado por cerca de 55 ossos, em um fenmeno chamado de estreptostilia. Alm disso, boa parte dos ossos que compem o crnio das serpentes est conectada entre si por ligamentos elsticos, o que permite uma cintica craniana mpar dentre os seres vivos. Isso faz com que as serpentes sejam capazes de engolir animais enormes, maiores do que a sua capacidade craniana. Devido a esta caracterstica, quando as serpentes se alimentam de animais muito maiores do que ela, estas podem passar grandes perodos sem se alimentar devido grande reserva conseguida em uma nica alimentao. Entretanto, isto faz com que durante alguns dias o animal fique vulnervel, pois sua mobilidade muito reduzida. A ausncia de membros locomotores requer que a deglutio do animal ocorra independentemente dos membros, e que este seja engolido inteiro, visto que as serpentes no possuem aparato para cortar o alimento em pedaos menores. Nesse sentido, as serpentes apresentam os dentes retroposicionados para prender e segurar o alimento. As hemimandbulas se movimentam independentemente para empurrar o alimento para o interior das serpentes, e seu trato digestivo capaz de se distender para acomodar suas grandes e pouco frequentes refeies. As serpentes podem ser peonhentas ou no peonhentas. As no peonhentas se alimentam desferindo um bote, no qual projeta cerca de um tero do corpo para a frente, mordendo a presa e enrolando-se sobre seu corpo, fazendo constrico na regio torcica. O motivo dessa constrico a paralisao dos msculos intercostais e diafragma, responsveis pela respirao. Algumas costelas da presa podem se partir, embora este no seja o objetivo da constrico. Aps a morte da presa por asfixia, a serpente engole o alimento utilizando os dentes para conduzi-lo ao seu trato digestivo. Serpentes que so peonhentas desenvolveram um aparato inoculador de toxinas que paralisam a presa e a digerem, facilitando a alimentao. Esse aparato se localiza na boca, onde dois dentes modificados so desde parcialmente at totalmente canaliculados e esto conectados a glndulas produtoras de veneno. Essas serpentes desferem o bote tal qual fazem as serpentes no peonhentas, mas no realizam contrio. O veneno tem ao digestria e paralisante, de modo que a presa no consegue fugir e morre prximo serpente, que se alimenta deglutindo o alimento da mesma maneira que as serpentes no peonhentas. Aves conceitualmente no possuem dentes; entretanto possuem bicos crneos que so amplamente utilizados na aquisio do alimento. O tamanho e o formato do bico esto dire-


tamente relacionados aos hbitos alimentares das aves. Estas podem ser conhecidas como eurfagas (espcies generalistas que so capazes de ingerir diferentes itens alimentares) ou estenfagas (espcies especialistas com hbito alimentar restrito). A variao dentro deste grupo muito grande e dentre os demais animais est entre as maiores. Isto permitiu ao grupo se difundir pelo ambiente com sucesso, pois conseguiram se adaptar aos mais variados tipos de alimento e tambm evitou a competio interespecfica. O bico das aves so evidentemente adaptados para hbitos alimentares especficos, desde tipos generalistas como o bico forte e pontiagudo do corvo (eurfagas) para especialistas como o bico das aves de rapina (estenfagas), que possuem a parte superior do bico comprida, forte e encurvada para baixo, facilitando a dilacerao da carne das presas. O bico de um picapau, por exemplo, reto, duto e possui um dispositivo similar a um cinzel. O pica-pau utiliza seu bico disparando golpes fortes e rpidos para escavar buracos na madeira, expondo cavidades onde se alojam insetos e larvas. Associado a esse bico, o pica-pau possui uma lngua longa, flexvel e farpada, que consegue remover os insetos das galerias formadas pelas batidas repetidas do bico. A mastigao propriamente dita, ou seja, a triturao do alimento e no somente o esmagamento ou retalhamento, uma exclusividade dos mamferos, que possuem classicamente quatro tipos dentrios distintos: incisivos, especializados em morder, cortar, descascar e roer; caninos, que so planejados para segurar, perfurar e retalhar; e pr-molares e molares, localizados ao final da mandbula, que servem para moer, esmagar e triturar. Este plano bsico da dentio dos mamferos bastante modificado de acordo com o hbito alimentar do mamfero. Por exemplo, representantes do grupo Carnvora, como a raposa, possuem caninos proeminentes que auxiliam na subjugao da presa; roedores, como a marmota, no possuem caninos, e seus incisivos crescem por toda a vida; e herbvoros, como o veado, possuem molares achatados com cristas complexas, que so apropriadas para moer o material vegetal.

Alimentao por fluidos A alimentao por ingesto de fluidos caracterstica de parasitas, embora possa ser encontrada em diversas espcies de animais de vida livre. Alguns endoparasitas apenas absorvem os nutrientes que o circundam, disponveis independentes da vontade do animal hospedeiro. Outros mordem e raspam o tecido do hospedeiro, sugando o seu sangue e se alimentando de seu contedo intestinal.


(FONTE: HTTP://WWW.ACHETUDOEREGIAO.COM.BR/NOTICIAS/NOTICIAS.GIF/SANGESSUGA.JPG)

Ectoparasitas como sanguessugas, alguns crustceos e insetos se utilizam de uma ampla variedade de peas bucais perfuradoras, sugadoras e lambedoras para se alimentar de sangue e outros fluidos. Diversos Arthropodas se alimentam de fluidos, como pulgas, mosquitos, piolhos, percevejos e carrapatos, sendo estes ectoparasitas de humanos e demais vertebrados. Muitos so vetores de doenas perigosas sade humana, como o Aedes aegypti (mosquito da dengue) que transmite a dengue e o Triatomas sp (barbeiro), que transmite a doena de chagas, sendo considerados mais danosos do que apenas irritantes e incmodos. O mosquito um animal que se sobressai no ato de sugar o sangue quente (de animais endotrmicos). Apenas as fmeas se alimentam de sangue, e elas pousam delicadamente sobre a epiderme da presa e comea a perfur-la com um conjunto de seis peas bucais com formato de agulha. Uma delas utilizada para injetar uma substncia anticoagulante secretada pelo mosquito (essa substncia provoca a coceira comum aps uma picada de mosquito e serve como meio de transmisso de microorganismos, podendo causar malria, dengue, encefalite, febre amarela etc.). Uma outra pea bucal formada por um tubo oco atravs do qual o sangue sugado da presa. As sanguessugas tambm apresentam esta habilidade, podendo inclusive apresentar caractersticas semelhantes ao mosquito no momento da alimentao, como a liberao de substncias anticoagulante. O sistema digestrio desses animais apresenta especializao para este tipo de alimentao. Outro animal que possui representantes que se alimentam por fluidos o morcego, que inclusive atrela muitos mitos ao seu redor. Existem cerca de mil espcies de morcegos no planeta, e trs desses mil so hematfagos. Dois deles se alimentam de sangue de aves e apenas um (Desmodus rotundus) de sangue de mamferos. Como todos os morcegos so noturnos ou crepusculares, os hematfagos saem noite para se alimentar. Eles cortam a pele da presa uti-


lizando seus incisivos (e no os caninos como nos filmes de vampiros) e lambem o sangue que escorre pela ferida. Para que a ferida no coagule, os morcegos hematfagos desenvolveram a draculina, uma substncia anticoagulante presente em sua saliva similar dos mosquitos.

1.2.2

CONTEDO 2. SISTEMA DIGESTRIOO processo de digesto significa literalmente despedaar. Os alimentos ingeridos devem ser degradados atravs de aes mecnicas e qumicas, sendo reduzidos a pequenas unidades passveis de absoro e utilizao pelo organismo.

Evoluo anatmica do sistema digestrio Do ponto de vista anatmico, o nvel mais primitivo de sistema digestrio o que ocorre dentro das prprias clulas (fagocitose) sem que haja nenhum mecanismo de preparao antes de o alimento chegar at as clulas responsveis pelo preparo. Nesta, uma partcula de alimento englobada num vacolo digestivo. Enzimas digestivas so adicionadas a esse vacolo e os produtos da digesto, como aminocidos, acares simples e outras molculas, so absorvidas pela clula. Aps isso, esses produtos podero ser utilizados diretamente pela clula ou, caso se trate de organismos pluricelulares, ser transportados para outras clulas. Os resduos desse processo so eliminados da clula. As esponjas realizam este tipo de processo apesar de ser to grande. Este processo apresenta uma limitao, pois a partcula de alimento precisa ter um tamanho suficiente para ser englobada e caso isto no ocorra a digesto no ser possvel. Os Platelmintos turbelrios e nemertneos conseguiram resolver este problema acrescentando ao processo intracelular uma etapa anterior onde o alimento reduzido antes de chegar at a clula (digesto extracelular). Na digesto extracelular, algumas clulas que revestem a luz do trato digestivo se especializaram na produo de diversas substncias que atuam na digesto, enquanto outras clulas se modificaram para atuar especificamente na absoro. Os Agnatha (citstomos) desenvolveram uma abertura para a captao de alimentos (boca) independentemente do sistema tubular. O alimento era ingerido pela boca e internamente era digerido intracelularmente por fagocitose. Havia apenas uma abertura se comuni-


cando com o ambiente. Isso quer dizer que o animal ingeria o alimento e eliminava as excretas pelo mesmo orifcio. Com os Platyhelminthes, surgiu o sistema digestrio com duas cavidades distintas: a cavidade bucal e a anal associados a um sistema tubular. Esse sistema apresentava melhorias na digesto, visto que o alimento passava por um trajeto no interior do animal. Entretanto, a no compartimentalizao dificultava as diferentes etapas da digesto, pois as clulas do sistema tubular precisavam ser capazes de executar todas as etapas, sem especializao celular. Por fim, surgiu a compartimentalizao do sistema digestrio, o que permitiu o surgimento de estruturas bastante complexas relacionadas digesto, como os cecos, fgado, vescula biliar etc. Esse tipo de sistema digestrio mais eficiente do que puramente a digesto intracelular, embora apresente limitaes, como o tamanho do alimento e o tipo de enzimas existentes.

Evoluo fisiolgica do sistema digestrio Fisiologicamente, os sistemas digestrios podem ser de trs tipos: Reatores de poro: Neste caso, ocorre a digesto de pequenas quantidades de alimento. A alimentao subsequente est atrelada completa digesto do alimento anteriormente ingerido. Esse tipo fisiolgico de digesto ocorre em organismos unicelulares. Reatores de fluxo contnuo: No sistema digestrio de reatores de fluxo contnuo, o animal est constantemente se alimentando e o alimento est sempre sendo digerido em um nico local do sistema digestrio, sem compartimentalizao. o caso de invertebrados primitivos. Reatores plug-flow. O alimento ingerido em intervalos e digerido em diferentes compartimentos do sistema digestivo.

reas funcionais do sistema digestivo O trato digestrio dos metazorios pode ser dividido em cinco principais regies: (1) Recepo, (2) Conduo e armazenamento, (3) Moagem e incio da digesto, (4) Digesto final e absoro, e (5) Absoro de gua e concentrao de slidos.


1. Recepo

Essa regio consiste em estruturas para a tomada do alimento e sua deglutio. Nessa regio, esto includas as peas bucais (mandbulas, maxilas, quelceras, rdula, bico etc.), a cavidade bucal e a faringe muscular. A maioria dos metazorios, que no se alimentam por material particulado em suspenso, possui glndulas salivares localizadas na boca que produzem substncias lubrificantes contendo muco para auxiliar na deglutio. comum que as glndulas salivares possuam funes secundrias especializadas, tais como a secreo de enzimas txicas para imobilizar presas que se debatem e enzimas salivares que iniciam o processo de digesto. Aneldeos e sanguessugas, por exemplo, produzem uma secreo salivar altamente complexa contendo substncias anestsicas (o que torna a mordida praticamente indolor), bem como diversas enzimas que atuam impedindo a coagulao do sangue e aumentando o fluxo sanguneo por vasodilataco e dissoluo dos tecidos de ligao que mantm as clulas dos vasos unidas. A ptialina ou amilase salivar uma enzima que atua na quebra dos carboidratos, iniciando a hidrlise do amido de origem tanto animal quanto vegetal. Essa enzima produzida por moluscos herbvoros, insetos e primatas, incluindo o prprio ser humano. Com a mastigao e a salivao, o alimento convertido em bolo alimentar e deglutido. Nesse processo, a amilase salivar continua a agir por algum tempo, digerindo provavelmente a metade do amido dos alimentos antes do bolo alimentar alcanar o estmago. No estmago, o meio cido desativa essa enzima, que requer um pH mais elevado para agir. A lngua, novidade evolutiva dos vertebrados, geralmente est fixa ao assoalho da boca e serve para auxiliar na movimentao e deglutio do alimento nessa regio do sistema digestrio. Vale lembrar que essa estrutura pode ser utilizada para outros fins nos diferentes grupos animais, desde um sensor olfativo para a deteco de presas (serpentes e alguns lagartos) como tambm atuando diretamente na captura do alimento (alguns anfbios, camalees, picapaus, tamandus etc.)

2. Conduo e armazenamento

Em muitos invertebrados e vertebrados, o esfago atua na transferncia de alimentos da regio de recepo para a regio de digesto. Em alguns invertebrados, como os aneldeos, insetos e octpodes, o esfago se expande em um papo que utilizado no armazenamento do alimento antes da digesto. O papo est presente tambm nas aves, onde atua armazenando e


amaciando os alimentos (gros, por exemplo) antes de sua passagem para o estmago. O papo das aves tambm pode estocar alimentos para que esses fermentem levemente e sejam regurgitados posteriormente e sirvam de alimento para os filhotes.

3. Moagem e digesto inicial

Na maioria dos animais, desde vertebrados a invertebrados, o estomago armazena e mistura os alimentos aos sucos digestivos e promove a digesto inicial. Muitas vezes, a quebra mecnica do alimento, principalmente vegetais ricos e celulose, prossegue no estmago dos herbvoros por meio de estruturas de triturao e moagem. A moela muscular em oligoquetas terrestres e nas aves auxiliada pela ingesto de pequenas pedras e areia junto com o alimento ou, como nos Arthropoda, por um revestimento endurecido (dentes quitinosos do proventrculo dos insetos) e dentes calcreos do moinho gstrico dos crustceos. Muitos invertebrados complementam a digesto estomacal por meio de divertculos digestivos (tbulos de fundo cego ou bolsas que saem do fundo principal). Em geral, essas estruturas so revestidas por um epitlio multifuncional com clulas especializadas na secreo de muco ou de enzimas digestivas, ou ainda para a absoro e armazenamento do alimento. Como exemplo disso, temos os cecos dos aneldeos poliquetas, as glndulas digestivas dos moluscos bivalves e os cecos pilricos dos equinodermas, como a estrela-do-mar. Vertebrados herbvoros desenvolveram diversas estratgias para explorar microorganismos capazes de desdobrar a celulose, removendo dessa forma mais nutrientes a partir da matria vegetal, abundante no planeta. Embora a matria vegetal seja abudante na terra, a celulose que envolve as clulas vegetais s degradada por uma nica enzima, a celulase, que secretada por pouqussimos seres no planeta. Nenhum metazorio, por exemplo, capaz de sintetizar sua prpria celulase para digerir diretamente a celulose. Mesmo essa simbiose, com os microorganismos, requer a triturao da matria vegetal, realizada pelo metazorio herbvoro. A celulose o principal constituinte dos vegetais, mas um carboidrato diferente da glicose, pois possui ligaes do tipo . Apenas os invertebrados (alguns protozorios ciliados, flagelados, traas e bactrias simbiontes) so capazes de produzir a celulase, enzima que degrada a celulose. Alguns desses invertebrados vivem em simbiose com vertebrados na parte posterior do trato digestivo e digerem a celulose ingerida por herbvoros. O prprio cupim que destri madeira no capaz de digerir a celulose, fazendo simbiose com microorganismos para digeri-la. Para que esses microorganismos possam atuar na degradao da celulose, o material vegetal precisa estar bastante triturado. Ruminantes verdadeiros como o boi fazem essa simbiose e salivam excessivamente para tamponar o meio e torn-lo propcio para o desenvolvimento desses microorganismos. Apesar dessa secreo excessiva, o animal no desi-


drata porque a gua reabsorvida pelo intestino grosso. Em cavalos, que so herbvoros mas no ruminantes verdadeiros, o aproveitamento da celulose menor porque no h possibilidade de regurgitao. Isso pode ser observado nas fezes desses animais. As fezes do boi so mais homogneas e apresentam poucos resduos de material vegetal, enquanto que as fezes do cavalo eliminam bastante material vegetal no digerido por conta da macerao insuficiente da mastigao. A renina uma enzima que coalha o leite e encontrada no estomago de mamferos ruminantes, embora provavelmente ocorra em outros mamferos tambm. Coalhando e precipitando as protenas presentes no leite, ela retarda seu deslocamento atravs do estomago. A renina retirada do estomago de bezerros e muitas vezes utilizada na fabricao de queijos. Os vertebrados carnvoros e onvoros possuem o estomago com o formato tpico de um tubo muscular com formato de u apresentando glndulas produtoras de enzimas proteolticas e cidos extremamente fortes. Essas cidos provavelmente evoluram como uma adaptao para matar as presas e interromper a atividade e a proliferao bacteriana. Quando o alimento alcana o estmago, o esfncter cardaco se abre por reflexo, permitindo o acesso do material ingerido, e depois se fecha, impedindo o refluxo e a prpria regurgitao do alimento. O material mais compactado na poro final do estmago, pr

modulo fisio animal

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