Sistemas circulatório e respiratório

RKA11C Todos os membros do Reino Animalia precisam de oxigênio para fazer energia. Oxigênio é compulsório, sem oxigênio a gente morre. Mas, como você sabe, o subproduto do processo que nos mantém todos vivos, respiração celular, é o dióxido de carbono ou CO₂, que não faz um pingo de bem aos nossos corpos. Então, a gente não precisa apenas captar o oxigênio, mas também precisamos nos livrar do CO₂. É por isso que nós temos os sistemas respiratório e circulatório: para trazer oxigênio do ar aos nossos pulmões, circulá-lo por todas as nossas células com o nosso coração e artérias recolher o CO₂ que nós não precisamos com nossas veias e liberá-lo com os nossos pulmões quando expiramos. Quando você pensa no sistema respiratório, a primeira coisa que vem à sua mente são os pulmões, certo? Mas alguns animais conseguem absorver oxigênio sem pulmões por meio de um processo chamado simples difusão, que permite que gases se movam por e através de membranas molhadas. Por exemplo, artrópodes têm pequenos poros por todo o seu o corpo que deixam o oxigênio perambular por seu corpo, onde é absorvido por estruturas respiratórias especiais. Anfíbios podem absorver oxigênio através de sua pele, embora eles também tenham pulmões ou guelras para ajudá-los a respirar, porque conseguir todo o seu oxigênio por difusão leva muito tempo. Então, por que nós temos que ter esses pulmões estúpidos, em vez de apenas usar a simples difusão? Bem, algumas razões. Para começar, quanto maior o animal, mais oxigênio ele precisa, e muitos mamíferos são bem grandes. Então, precisamos ativamente forçar o ar para nossos pulmões para obtermos oxigênio para mover nossos corpos. Mamíferos e pássaros também têm sangue quente, portanto, têm que regular sua temperatura corporal. E isso precisa de muita, mas muita caloria, e para queimar essas calorias precisa de um monte de oxigênio. Finalmente, para que o oxigênio passe através de uma membrana, a membrana deve estar molhada. Portanto, para um anfíbio absorver oxigênio através da pele, a pele deve estar úmida o tempo todo, que para um anfíbio não é lá grande coisa, mas eu, particularmente, não quero estar constantemente úmido. Você quer? É claro que peixes também precisam de oxigênio, mas eles usam oxigênio que já está dissolvido na água, por meio de suas guelras. Se você já viu uma guelra de peixe, vai se lembrar que são apenas alguns filamentos de tecido em camadas juntas. Esse tecido de guelra extrai o oxigênio dissolvido e excreta o dióxido de carbono. Ainda há alguns peixes que têm pulmões, como a piramboia, que chamamos de peixe pulmonado, já que têm pulmões. E são onde os pulmões aparecem primeiro no Reino Animal. Todos os animais, dos répteis para cima, respiram com pulmões localizados em seus corpos, basicamente, bem atrás do coração. Enquanto nós, animais mais complexos, não usamos difusão para conseguir o oxigênio diretamente, nossos pulmões conseguem. Os pulmões são repletos de membranas de dissolução de oxigênio que são mantidas úmidas com muco. "Úmidas com muco", um nome bem legal para uma banda. A chave para esses pequeninos é que os pulmões têm uma superfície enorme e podem absorver grande quantidade de oxigênio de uma única vez. Você não saberia olhando para eles, mas pulmões humanos contêm, em média, 75 metros quadrados de membrana que dissolve o oxigênio. Isso é maior que o telhado da minha casa. A difusão que pulmões usam é supersimples. Eu e você respiramos oxigênio por meio de nosso nariz e boca, ele passa por um cano chamado laringe, que então se divide em seu esôfago e se torna a sua traqueia, que então se ramifica para formar dois brônquios, cada um indo para um pulmão. Esses brônquios se ramificam de novo, formando tubos cada vez mais estreitos chamados bronquíolos. Esses bronquíolos, eventualmente, terminam em pequenos sacos chamados alvéolos. Cada alvéolo tem, em média, 50 micrômetros de diâmetro, mas cada um de nós tem cerca de 300 milhões deles. E aqui, meus amigos, é onde a mágica acontece! Alvéolos são pequenas bolsas de finas membranas úmidas, que são totalmente cobertas por minúsculos capilares estreitos, repletos de sangue. O oxigênio se dissolve através da membrana, e é absorvido pelo sangue nesses capilares, que vão, por meio do sistema circulatório, fazer todas as células do seu corpo felizes e saudáveis. Mas, enquanto os alvéolos entregam o oxigênio, os capilares estão trocando por dióxido de carbono, que o sistema circulatório acabou de recolher pelo corpo inteiro. Os alvéolos e os capilares, basicamente, apenas trocam um gás pelo outro. De lá, os alvéolos pegam o CO₂ e o espremem para fora através dos bronquíolos, dos brônquios, da traqueia, finalmente, para fora do seu nariz e da sua boca. Portanto, inspire para mim uma vez. Parabéns! O oxigênio agora está na sua corrente sanguínea. Agora, expire. Maravilha! O CO₂ agora deixou as instalações, e você nem tem que pensar sobre isso. Então, você tem que pensar em algo mais importante, tipo: "Quantos Cheetos você poderia enfiar na sua boca ao mesmo tempo?" Agora vocês vão dizer: "Ah, legal, isso é demais, Hank! Mas como os pulmões funcionam de verdade? Como eles fazem as coisas que fazem? Como eles fazem o ar entrar e sair, e essas coisas?" Bem, uma ótima questão, ótima pergunta! Pulmões são como uma bomba, mas eles não têm nenhum músculo que causa sua contração e expansão. Para isso, nós temos esta grande e plana camada de músculos que fica bem embaixo dos pulmões chamado de diafragma torácico. No final de uma inspiração, o seu diafragma está relaxado. Imagine um arco empurrando o fundo dos seus pulmões para cima e os forçando para fora, de forma que eles não tenham muito volume. Mas, quando você inspira, o diafragma se contrai e se achata, permitindo que os pulmões se abram. Como sabemos na Física, quando o volume de um recipiente aumenta, a pressão dentro diminui, e os fluidos, incluindo o ar, sempre fluem para baixo, de acordo com a pressão, da pressão alta para a pressão baixa. Enquanto a pressão em nossos pulmões diminui, o ar entra. Quando o diafragma relaxa, a pressão dentro dos pulmões fica maior que a do ar fora, e o ar desoxigenado sai. E isso é respiração! Já o sistema circulatório funciona com o bombeamento, assim como o sistema respiratório, exceto que, em vez de mover ar para dentro e para fora dos pulmões, move sangue para dentro e fora dos pulmões. O sistema circulatório move sangue oxigenado para fora dos pulmões, para os lugares do corpo que precisam dele, e traz o sangue desoxigenado de volta para os nossos pulmões. Talvez, você esteja se perguntando: "Ei, e o coração? Não é o coração o ponto principal do sistema circulatório?" Bem, se acalme, eu vou te explicar! A gente costuma pensar no coração como o grande chefão do sistema circulatório e, claro, você estaria em uma baita encrenca se não tivesse coração. Mas o trabalho do coração é, basicamente, fazer o sistema circulatório funcionar. Mover o sangue por todo o seu corpo e devolvê-lo para os pulmões, para que eles possam pegar mais oxigênio e se livrar do CO₂. Resultado: o sistema circulatório dos mamíferos, essencialmente, faz o desenho de um "8". Sangue oxigenado é bombeado do coração para o resto do corpo e, quando faz o retorno para o coração novamente, é bombeado em um circuito menor para os pulmões, para pegar mais oxigênio e despejar CO₂ antes que ele volte para o coração e comece todo o ciclo de novo. E, apesar de o coração fazer todo o esforço no sistema circulatório, os pulmões são o quartel-general das hemácias, os carteiros que carregam o oxigênio e o CO₂. A forma como o sistema circulatório move o sangue é bem estilosa. Lembra quando eu estava falando sobre o ar se movendo da alta pressão para a baixa pressão? O mesmo acontece com o sangue. Um coração com quatro câmaras, que é apenas um baita pedaço forte de músculo, está desenhado para que uma câmara, o ventrículo esquerdo, tenha muita pressão. De fato, a razão pela qual parece que o coração está localizado um pouquinho para a esquerda do centro é porque o ventrículo esquerdo é tão assustadoramente enorme e musculoso. E tem que ser assim mesmo, para que mantenha a pressão alta o suficiente para que o sangue oxigenado seja expelido dali. Do ventrículo esquerdo, o sangue se move pela aorta, um tubo gigante, e depois por meio das artérias e dos vasos sanguíneos, que levam o sangue fora do coração para o resto do corpo. Artérias são musculares e têm paredes grossas para manter a alta pressão enquanto o sangue circula. Enquanto as artérias se ramificam para irem a diferentes lugares, elas formam arteríolas menores e, finalmente, os leitos de pequenos capilares os quais através de sua enorme superfície, facilitam a entrega de oxigênio em nosso corpo para as células que precisam. O leito de capilares é um lugar onde o sangue pega CO₂. De lá, o sangue continua se deslocando para o ponto de menor pressão, por meio de uma série de veias. Elas fazem o oposto do que as artérias fizeram: ao invés de separar, se tornam menores e menores e, pequenas, seguem juntas para fazer veias maiores e maiores, para levar o sangue desoxigenado de volta ao coração. A diferença entre a maioria das veias e das artérias, é que, em vez de ter paredes grossas e maleáveis, veias têm paredes mais finas e válvulas para impedir que o sangue flua em direção contrária, o que seria bem ruim. Isso é necessário, porque a pressão do sistema circulatório vai caindo até que o sangue flua para duas veias principais. A primeira é a veia cava inferior, que desce pelo centro do corpo e cuida do sangue que vem da parte baixa do seu corpo. A segunda é a veia cava superior, que se localiza no topo do coração e recolhe o sangue da parte superior do corpo. Juntas, elas entram no átrio direito do coração, que é o ponto de menor pressão no sistema circulatório. Todo o sangue desoxigenado está agora de volta ao coração, e ele precisa sugar mais um pouco de oxigênio. Portanto, ele flui para o ventrículo direito e, então, para a artéria pulmonar. Lembre-se que a artéria é algo que flui para fora do coração, mas, nesse caso, o sangue é desoxigenado. E pulmonar significa "dos pulmões", então você sabe que esse é o caminho para os pulmões. Depois que o sangue faz o seu caminho para os alvéolos e pega o oxigênio fresco, ele flui para a veia pulmonar. Lembre-se que é uma veia, porque está fluindo para o coração, ainda que contenha sangue oxigenado. De lá, entra novamente no coração, onde flui para o átrio esquerdo e depois para dentro do ventrículo esquerdo, onde ele faz todo o circuito corpóreo mais e mais vezes. E é assim que funciona! Nossos corações são realmente eficientes e incríveis! E eles têm que ser, porque nós somos endotérmicos, do sangue quente. Significa que mantemos uma temperatura interna estável. Ter um metabolismo endotérmico é bem bacana, porque é menos vulnerável a flutuações da temperatura externa que os exotérmicos, animais de sangue frio. Além disso, as enzimas, que fazem todo o trabalho, operam em uma faixa muito estreita de temperatura. Nos humanos, essa faixa fica entre 36 e 37 graus Celsius. Mas endotérmicos precisam se alimentar constantemente para manter o metabolismo alto e também criar calor. Por causa disso, precisamos de muito oxigênio, graças ao incrível e eficiente coração de quatro câmaras e nossos gigantescos pulmões. Exotérmicos, por outro lado, têm metabolismos lentos e não precisam de tanto alimento. Uma cobra está tranquila se fizer uma refeição mensal! Como os exotérmicos não estão fazendo muito, no sentido metabólico, não precisam de muito oxigênio. É por isso que o seu sistema circulatório pode ser bem mais ou menos e ineficiente que está tudo certo. No desenvolvimento dos cordados, um dos sinais de complexidade era o número de câmaras no coração de um animal. Peixes têm apenas duas câmaras: um ventrículo e um átrio. O sangue se oxigena quando se move através das guelras e, então, leva oxigênio pelo resto do corpo de volta ao coração, onde se move nas guelras de novo. Répteis e anfíbios têm corações de três câmaras, eles têm dois átrios, mas apenas um ventrículo. Isso significa que nem todo o sangue fica oxigenado sempre que faz um circuito completo pelo corpo. Portanto, o sangue oxigenado é bombeado através do corpo e misturado com um pouco de sangue desoxigenado. Não é supereficiente, mas, de novo, não precisa ser. Aí está o porquê por trás de como o oxigênio chega a todos os lugares que ele precisa chegar. A questão é: o que faz o diafragma funcionar? O que faz o coração funcionar? De onde vem essa energia? Bem, ela vem do sistema digestivo! E é sobre isso que vamos falar na próxima aula.