O que é respiração?
O termo "respiração" refere-se a dois processos separados, os quais ocorrem nos seres vivos e estão relacionados à geração de energia. Uma é a respiração fisiológica, o processo pelo qual um organismo absorve oxigênio e excreta dióxido de carbono. O segundo é a respiração celular, uma série de reações bioquímicas que permitem que uma célula gere energia.
Respiração Fisiológica
Existem quatro estágios nesse processo em humanos e outros mamíferos, e eles traçam o progresso do oxigênio desde a inalação para os pulmões até a absorção por órgãos internos e outros tecidos. Também abrange a expiração de dióxido de carbono.
Ventilação
O primeiro estágio é a ventilação, na qual o ar entra e sai dos alvéolos dos pulmões. Estas são estruturas fibrosas de colágeno que se expandem durante a inalação, para absorver a quantidade máxima de oxigênio; após a expiração, eles contraem e liberam dióxido de carbono. Os alvéolos estão presentes apenas nos pulmões de mamíferos; no entanto, estruturas semelhantes existem em outros animais vertebrados, como répteis e aves.
Troca de Gás Pulmonar
Nesta fase, o oxigênio dos alvéolos entra no sistema circulatório através dos capilares pulmonares. Os alvéolos e os capilares pulmonares são separados por uma barreira com apenas duas células de espessura; uma vez através dessa barreira, as moléculas de oxigênio se ligam à hemoglobina, uma proteína especial, nos glóbulos vermelhos.
Transporte de Gás
O transporte de gás começa nos capilares pulmonares. Nesta etapa, o oxigênio ligado à hemoglobina se move pelos vasos sanguíneos do sistema circulatório, eventualmente entrando nos capilares por todo o corpo. Os capilares alimentam órgãos, glândulas e outros tecidos, que precisam de um suprimento constante de oxigênio para funcionar.
Troca de gás periférico
O estágio final é a troca periférica de gases, na qual o oxigênio se move dos capilares para as células. Isso acontece de maneira semelhante à maneira como os gases se difundem entre alvéolos e capilares pulmonares nos pulmões. Os gases residuais, como o dióxido de carbono excretado pelas células, entram nos capilares e passam pelo sistema circulatório para os pulmões, onde são liberados durante a expiração.
Outros sistemas fisiológicos
A respiração não é exclusiva de organismos com pulmões. Por exemplo, na maioria das espécies de peixes, ocorre em brânquias, que permitem aos animais extrair oxigênio da água. Nos anfíbios, a maioria das trocas gasosas ocorre na pele; os pulmões fornecem um meio de controlar os níveis de oxigênio do corpo, agindo como uma fonte secundária de oxigênio. As plantas produzem oxigênio via fotossíntese e absorvem mais através da difusão através de suas folhas. Independentemente do processo físico, todos esses organismos absorvem oxigênio e excretam dióxido de carbono, assim como os mamíferos.
Respiração celular
O oxigênio que é trazido para os tecidos via respiração fisiológica é usado em todas as células para o processo bioquímico da respiração celular. Esse processo, também conhecido como metabolismo oxidativo, é um conjunto de reações químicas, muitas envolvendo oxigênio, que permitem ao corpo converter determinadas moléculas em energia utilizável. Nas células animais e vegetais, ocorrem as reações que convertem nutrientes em uma molécula rica em energia chamada trifosfato de adenosina (ATP).
O oxigênio é necessário para a respiração celular, porque muitas reações de redução da oxidação, também chamadas de reações redox, ocorrem durante todo o processo de respiração. Esse gás é um poderoso agente oxidante, o que significa que, em reações químicas, ele pode rapidamente fornecer seus elétrons disponíveis. Isso o torna muito útil em reações.
As reações que ocorrem também são chamadas de catabólicas, porque quebram moléculas grandes de nutrientes em moléculas menores. Essas moléculas são açúcares, que são derivados de carboidratos; ácidos gordos da gordura da dieta; e aminoácidos, derivados de proteínas. Os elétrons são liberados quando os nutrientes são decompostos e os elétrons são usados em reações que produzem ATP. Essa molécula rica em energia é então usada nas células para alimentar quase todas as reações que ocorrem dentro delas.
Respiração celular anaeróbica
Em animais e plantas, assim como em muitas espécies bacterianas, o tipo de respiração celular que ocorre é aeróbico, o que significa simplesmente que ele usa oxigênio. Em algumas espécies de bactérias, a respiração é anaeróbica, o que significa que não usa oxigênio. Em vez disso, esses organismos usam moléculas como nitrato ou enxofre como substituto. Alguns até evoluíram a ponto de viver apenas em ambientes livres de oxigênio.