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Biofisica DA Respiração Final
Biofísica (Universidade Regional de Blumenau)
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Biofisica DA Respiração Final
Biofísica (Universidade Regional de Blumenau)
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BIOFISICA DA RESPIRAÇÃO
o Os seres vivos necessitam de oxigênio para manutenção dos processos metabólicos que lhes 
garantem a vida;
o Através das reações bioquímicas há uma constante produção de gás carbônico, cuja 
eliminação é necessária para o equilíbrio o meio interno (principalmente aeróbica);
o O aparelho respiratório funciona em associação com o sistema circulatório;
 - Sangue que leva o O2 que inspiramos até as células e traz o CO2 aos pulmões para
 que seja eliminado;
- Pleura visceral 
- Pleura parietal
- Espaço interpleural
- M. diafragma 
- Mm. intercostais
Espaço interpleural: 
- precisa ter uma pressão negativa (menor que a pressão atmosférica) para evitar a 
retração excessiva pulmonar.
Pulmões: Órgão muito extensível 
Parênquima pulmonar (fibras elásticas): 
- Distendem na inspiração – acúmulo de energia potencial elástica
- Liberação da energia acumulada para expiração (eliminação de CO2) – retração pulmonar
o São mantidos expandidos no interior da cavidade torácica → pressão negativa do espaço
interpleural.
CICLO RESPIRATÓRIO:
Inspiração: Processo ativo (seja no repouso ou no exercício) de contração muscular. Acontece até 
que a pressão alveolar fique igual a pressão atmosférica.
 
TRONCO CEREBRAL - bulbo (centro de controle respiratório) – NERVOS
 Diafragma (abaixamento) Músculos intercostais externos (contração) 
Karine Tres - XLVII
pATM = 0 cm em H2O
-4 cm H2O a -8 cm H2O
 volume intratoráxico 
 pressão interpleural (+ negativo)
 pressão alveolar
EXPANSÃO PULMONAR 
entrada de ar
Karine Tres - XLVII
-2 cm H2O a -4 cm H2O
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Expiração:
- Repouso: praticamente um processo passivo. 
Utiliza a energia potencial elástica advinda da inspiração
- Exercício e obstrução das vias aéreas: processo ativo. 
TRONCO CEREBRAL - bulbo (centro de controle respiratório) – NERVOS
 Diafragma (abaixamento) Músculos intercostais externos (contração) 
Alteração na pressão interpleural:
o Pressão subatmosférica pleural → atmosférica (QUANDO SE IGUALA NÃO TEM EXPANSÃO)
o Ar penetra no folheto interpleural → pneumotórax
o Pneumotórax pode ser por perfuração pleural parietal, visceral ou de ambas as pleuras
o TRATAMENTO: Reconstituição da pressão interpleural (DRENO) 
Escoamento do ar nas vias aéreas:
Equação de Poiseuille: 
 
Volumes e capacidades pulmonares:
VOLUMES PULMONARES:
o Volume corrente (V C): 
- Volume de ar inspirado ou expirado em cada respiração normal
- Volume trocado em um ciclo respiratório
- Necessidade de oxigênio nos tecidos
- VR: 500 mililitros (Em repouso – para homens. Em mulheres o valor é inferior)
o Volume de reserva inspiratória (VRI): 
- Volume extra de ar que pode ser inspirado além do volume corrente normal (Exercício)
- Inspiração forçada
- VR: 3.000 mililitros
 volume intratoráxico 
 pressão interpleural (- negativo)
 pressão alveolar (+)
RETRAÇÃO PULMONAR 
saída de ar
 gradientes de pressão (∆P) e tubos longos (I)
 desenvolvimento de grandes fluxos (Φ)
 tubos longos (I) 
 alta viscosidade (n)
 fluxo (resistência)
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o Volume de reserva expiratória (VRE): 
- Quantidade extra de ar que pode ser expirada forçadamente ao final do volume corrente 
normal
- VR: 1.100 mililitros (juntando ao volume corrente = 1.600 mililitros)
o Volume residual (VR): 
- Volume de ar que permanece nos pulmões após expiração máxima
- Evita colapso pulmonar
- VR: 1.200 mililitros
CAPACIDADES PULMONARES:
o Capacidade inspiratória (CI): 
- V. reserva inspiratória + V. corrente
- VR: 3.500 mililitros
o Capacidade funcional residual: 
- V. de reserva expiratória + V. residual
- Quantidade de ar que permanece nos pulmões após expiração normal
- VR: 2.300 mililitros
o Capacidade vital: 
- V. de reserva inspiratória + V. de reserva expiratório + V. corrente 
- NÃO SE INCLUI O VOLUME RESIDUAL POIS ELE NÃO PODE SER EXPIRADO
- Quantidade máxima de ar que uma pessoa pode expelir dos pulmões após ter inspirado ao 
máximo
- VR: 4.600 mililitros
o Capacidade pulmonar total: 
- Capacidade vital (V. de reserva inspiratória + V. de reserva expiratório + V. corrente) + residual
- Volume máximo de expansão pulmonar com o maior esforço inspiratório possível
- VR: 5.800 mililitros
Espirometria:
- Avaliar a ventilação pulmonar 
- Registra o volume de ar em movimento para dentro e para fora dos pulmões 
- Eficácia de tratamento (asma, bronquite, fibrose pulmonar, etc...
Tensão superficial:
- Todo líquido, posto em contato com um gás, forma uma membrana elástica na interface gás 
líquido
- Essas membranas funcionam como redes elásticas, tensas e resistentes
- Prejudica a passagem dos gases
Karine Tres - XLVII
Volume respiratório por minuto:
- Quantidade total de ar fresco que se movimenta pelas vias respiratórias a cada minuto
- ALTA durante exercícios físicos 
VR = VC x FR (frequência respiratória)
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- Ocasionada devido a forte força de atração entre as moléculas de água
- A tensão sobre os alvéolos diminui a passagem de O2
A tensão superficial possui dois efeitos no pulmão:
o Barreira a difusão: Quanto maior a tensão superficial da fina camada líquida que recobre o 
alvéolo mais difícil será penetração do O2. 
- Surfactantes pulmonares: 
→ função: promover a estabilidade dos alvéolos (↓ TS) – bactericida 
→ estímulo para liberação: deformação mecânica que o movimento pulmonar impõe sobre 
pneumócitos 
→ baixa surfactante estado patológico 
→ tratamento: surfactante exógeno
→ Síndrome da angústia respiratória (da membrana hialina): acomete recém-nascidos 
prematuros, sem quantidade ideal de surfactantes há o aumento da tensão superficial, 
consequentemente não há penetração do oxigênio e morrem por asfixia.
o Fechamento dos alvéolos: a alta tensão superficial acarreta fechamentodos alvéolos.
- Membrana respiratória (pulmonar): Possui poros que permitem difusão dos gases. 
 O2 passa para o sangue e CO2 passa para os alvéolos. 
Fatores x velocidade de difusão gasosa x 
 membrana respiratória:
- Espessura da membrana: Quanto maior mais difícil para 
a passagem de gás pelo aumento de seu trajeto.
- Área superficial da membrana: Quanto maior a área
mais rápida será a difusão.
- Velocidade de difusão do gás no tecido da membrana:
Relacionada com a solubilidade do gás no tecido. Será 
praticamente a mesma da difusão dos gases na água. (CO2 
é 20x mais solúvel).
- Diferença de pressão entre os dois lados da membrana: Quanto maior a diferença mais fácil será 
a difusão.
 Espessura da membrana: ↓ espessura da membrana ↑ difusão de um gás
- Ex: Edema – ↑ líquido (Acúmulo de fluido no espaço intersticial – passagem dos gases é mais 
difícil).
 Área superficial da membrana: ↑ área da membrana respiratória ↑ difusão dos gases 
- Ex: retirada de pulmão 
 Velocidade de difusão do gás no tecido da membrana: Depende da solubilidade do gás.
- Ex: CO2 se difunde 20x mais rápido que o O2.
 Diferença de pressão entre os dois lados da membrana: Depende da pressão do gás nos alvéolos 
e da pressão do gás no sangue. 
Karine Tres - XLVII
Surfactantes diminuem a tensão superficial por
diminuírem a força de atração facilitando a
entrada de oxigênio nos alvéolos
Obs: ↑ de 2 a 3x mais prejudicará as trocas gasosas.
Obs: ↓ 1/3 ou ¼ da área da membrana prejudica as trocas gasosas no repouso.
O2 – ↑ pressão no alvéolo: difunde para o capilar
CO2 – ↓ pressão no capilar: difunde para o alvéolo
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CAPTAÇÃO DO O2 DOS ALVÉOLOS PELO SANGUE PULMONAR:
 O2 – ↑ pressão no alvéolo: difunde para o capilar
 Difusão do oxigênio ocorre dos capilares teciduais para as células
 A diferença de pressão permite que ocorra a difusão.
DIFUSÃO DO CO2 DAS CÉLULAS PARA OS ALVÉOLOS:
 
 CO2 – ↓ pressão no capilar: difunde para o alvéolo 
 Difusão do gás carbônico ocorre das células para os alvéolos
 Se difunde para os tecidos com pressão de 46 mmHg 
 Cessa-se o gradiente quando chega a pressão de 40mmHg 
Os gases existem nos líquidos sob duas formas: 
1- Combinados com solutos – 97% a 98% (ex: HbO2)
2- Dissolvidos fisicamente (livres) – 3% (ex: O2) 
TRANSPORTE DE OXIGÊNIO E DE GÁS CARBÔNICO: 
 
- O aumento de CO2 na célula passa para o interstício e dele para os capilares teciduais.
- Apenas 7% é transportado dissolvido fisicamente, o restante penetra nas hemácias. 
- Do que entra nas hemácias 70% será hidratado pela anidrase carbônica e formará ácido 
carbônico dissociando-se em H+ e HCO3
-. 
Karine Tres - XLVII
HEMOGLOBINA SEMPRE SE LIGA COM O
QUE ESTÁ EM MAIOR CONCENTRAÇÃO.
Karine Tres - XLVII
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- H+ se associa à hemoglobina (mecanismo de tamponamento).
- HCO3
- vai para o plasma e pelo movimento de contratransporte entra o cloro. 
- Os 23% que sobraram se combinam com a hemoglobina formando carbamino hemoglobina.
Assim:
- No capilar chega H+ + hemoglobina, HCO3
-, CO2 + hemoglobina (carbamino hemoglobina) e 7% de 
CO2. 
- Nos capilares pulmonares há alta pressão de O2 fazendo com que a hemoglobina solte o CO2 e o 
H+ e se ligue ao O2. A liberação de H
+ faz com que ele se ligue com HCO3
- gerando H2CO3 que pela 
anidrase carbônica gera CO2 + H2O.
CAPILAR PULMONAR ALVÉOLO MEIO AMBIENTE
 7% CO2 ------------------- CO2 ------------------- CO2 
 23% Hb.CO2 ------------------- CO2 ------------------- CO2 
 70% HCO3
- H.Hgb ----anidrase--- H2CO3 ------------------- CO2 + H2O
Efeito Bohr: 
- Hb se liga ao O2 → libera prótons
- Hb se desliga do O2 → incorpora prótons 
Efeito Haldane: Combinação do O2 com a Hb tendendo em 
deslocar o CO2 que antes estava ligado a ela.
- Hb se liga ao O2 → CO2 ↓
- Hb se desliga do O2 → CO2 ↑
 
Hipoxia: Disponibilidade diminuída de O2 
para as células do corpo.
Causas:
- Pressão parcial reduzida do oxigênio no ar (altitudes elevadas)
- Anormalidades pulmonares que reduzem a difusão de oxigênio para o sangue (↑ tensão 
superficial)
- ↓ Hb (hemoglobina)
- incapacidade cardíaca
- incapacidade dos tecidos em utilizar o oxigênio.
NO ALVÉOLO: CO2 liberado e baixa concentração de H+ devido a formação de ácido carbônico. 
Esse torna o meio mais alcalino aumentando a afinidade da hemoglobina por O2. 
NOS TECIDOS: Sangue recebe CO2 e aumenta-se a concentração de H+ devido a dissociação do 
ácido carbônico. O meio se torna mais ácido e a hemoglobina perde afinidade pelo O2 
assim esse é liberado para os tecidos.
Esses efeitos são
adjuvantes no
transporte de H+ e CO2.
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