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1. Metabolismo Aeróbio X Anaeróbio Anaeróbio: Glucose ácido láctico + 2 unidades de energia*. Aeróbio: Glucose + O2 CO2 + H2O + 38 unidades de energia*. * ATP

2. Estrutura da molécula de ATP. O ATP é composto por uma base orgânica e uma cadeia de fosfatos. Note que as regiões carregadas da cadeia do fosfato estão próximas umas das outras. Essas cargas tendem a se repelir umas às outras, dando às ligações que as mantém unidas uma energia potencial de transferência particularmente alta.

3. Diferenças da respiração na água e no ar • Problemas: • Água tem pouco oxigênio (bastante no ar); • Metazoários devem levar grandes quantidades de oxigênio para os tecidos do corpo; • Como extrair oxigênio da água e movê-lo contra um gradiente de concentração para o corpo, e distribuí-lo para os tecidos? • Sistema respiratório; • Sistema circulatório.

4. Física da Água versus a do Ar Viscosidade: água é 60 vezes mais viscosa do que o ar Densidade: água é 800 vezes mais densa do que o ar Condutividade de calor e capacidade: água alta; ar baixa

5. Oxigênio na água • Oxigênio tem baixa solubilidade na água • Conteúdo do ar seco: • 20,9% O2 (209ml/L); 0,03% CO2 (0,3ml/L) • Conteúdo do ar úmido (38% úmido): • 13% O2; 0,02% CO2 • Conteúdo de gases na água saturada: • A 15°C, 7ml O2/ L • CO2 varia devido ao sistema tampão (0,3ml/L de água como gás, total 34 a 56ml/L, principalmente na forma de íon bicarbonato).

6. Volume dissolvido de CO2= 1019 x0,03/100 = 0,3ml/L de O2 = 34,1 X 20,9/100 = 7,1ml/L

7. A água, em equilíbrio com o ar atmosférico a 15ºC, contém 7ml de O2 por 1000ml de água. Estes 7ml pesam 0,01g e esta quantidade é encontrada em um peso de água 100.000 vezes maior. O ar contém 209ml de O2 em 1000ml de ar. Esse O2 pesa 0,28g. O restante do ar, 791ml de N2, pesa 0,91g. Portanto, para obtenção de uma dada quantidade de oxigênio deve-se mover apenas 3,5 vezes sua massa de gás inerte.

8. Solubilidade do Oxigênio com a Temperatura

9. Temperatura apresenta um duplo problema • Solubilidade do O2 decresce com a temperatura • Taxas metabólicas aumentam com a temperatura • Em águas quentes, peixes devem retirar mais O2 de uma menor quantidade!

10. Órgãos Respiratórios Principalmente brânquias, pulmões, traquéias e outros órgãos acessórios. Brânquias – evaginação de tecidos vascularizados – principalmente para respiração aquática. Alguns animais com respiração aérea possuem brânquias ou estruturas similares modificadas (caranguejos terrestres–pulmões branquiostégicos). Pulmões – invaginação de tecidos vascularizados – principalmente para respiração aérea. Alguns, como o pepino-do-mar possuem pulmões aquíferos. Traquéia – sistema de tubos dos insetos, respiração aérea. Órgãos acessórios para respiração aérea e aquática.

11. Como os peixes removem 80 - 90% do oxigênio disponível na água? Respiração aquática: Sistemas Respiratórios de Peixes (brânquias) • Distâncias de difusão pequena nas brânquias • Grande superfície de difusão nas brânquias • Sistema de contra corrente para troca de gases • Grandes volumes de água passam pelas brânquias (100.000X o peso em água, no ar somente 3,5X)

12. Distâncias de difusão curtas • Os filamentos branquiais possuem “placas de difusão” chamadas lamelas secundárias com um epitélio muito fino; • Nos tecidos do corpo os capilares são estreitos e com epitélio muito fino para minimizar as distâncias de difusão entre o sangue e as células.

15. 1- arco branquial; 2- epitélio mucoso; 3- membrana basal; 4-submucosa, 5- osso; 6- tecido adiposo; 7- arteríola branquial eferente; 8- arteríola branquial aferente; 9- lamela primária ou filamento branquial; 10- lamela secundária

16. 1- lamela primária; 2- lamela secundária; 3- células epiteliais; 4- células mucosas; 5- células pilares; 6- lúmem do capilar; 7- eritrócitos; 8- células basais; 9- sinus venoso central.

18. Área Branquial • Quatro arcos branquiais em cada lado do corpo no peixes ósseos. • Duas fileiras de filamentos branquiais em cada arco (demibrânquias). • Muitos filamentos por demibrânquia com pouco espaçamento. • Muitas lamelas secundárias por filamento branquial. • Resultado: área branquial é 10 - 60 x a área da superfície do corpo, dependendo da espécie.

20. Sistema de Contra-Corrente • Sangue flui através das lamelas no sentido posterior para anterior • A água flui sobre as lamelas no sentido anterior para posterior • Contra-corrente permite difusão de oxigênio mais concentrado da água para menos concentrado do sangue, ao longo de toda a lamela

26. Volume grande de água • Mecanismo típico é uma bomba na câmara branquial chamada de bomba bucal ou faringiana; • Alternativa: nadar com a boca e os opérculos ligeiramente abertos permitindo com que a água flua enquanto o peixe nada.

28. Bomba Faringiana - 4 passos • 1. Enche a cavidade da boca (abre a boca, expande o volume da boca, expande o volume da câmara opercular com o opérculo fechado) • 2. Enche a cavidade branquial (fecha a boca, aperta a cavidade bucal, expande a cavidade branquial, com opérculo fechado) • 3. Expele água da cavidade branquial (aperta boca e cavidade branquial, abre o opérculo) • 4. Prepara-se para o próximo ciclo.

32. Estruturas Respiratórias Auxiliares • Pele – difusão de oxigênio da água para uma densa rede de capilares da pele (enguias) • Bexiga natatória fisóstoma (gars, pirarucu) • Pulmões – modificação da bexiga natatória (peixes pulmonados: pirambóia, Protopterus, Neoceratodus) • Boca – teto vascularizado (enguia elétrica, mudsuckers) • Trato digestório – estômago ou parede intestinal vascularizada (bagres, loaches)

33. Arapaima gigas (pirarucu)

35. RESPIRAÇÂO AÉREA Brânquias – caranguejos, Lígia (baratinha-da-praia), caranguejos terrestres (como caranguejo-dos-coqueiros) Pulmões – de difusão – como de alguns moluscos – ex. : Littorina de ventilação – tetrápodes. A ventilação na maioria dos vertebrados é bidirecional. Nas aves é mais complexo, basicamente unidirecional.

38. Rana cancrivora

40. Pulmão de aves