Transporte em mamíferos

Mamíferos têm uma circulação dupla fechada. "Fechada" significa que o sangue permanece dentro dos vasos sanguíneos 血管 o tempo todo. "Dupla" significa que o sangue passa pelo coração 心脏 duas vezes para cada volta completa pelo corpo. Isso resulta em dois laços interligados, por isso chamamos de circulação dupla 双循环 e o sistema inteiro de sistema circulatório 循环系统:

• a circulação pulmonar 肺循环 transporta sangue do coração aos pulmões e de volta.
• a circulação sistêmica 体循环 transporta sangue do coração para o resto do corpo e de volta.

O sangue viaja nesta ordem: artérias 动脉 → arteríolas 小动脉 → capilares 毛细血管 → venulas 小静脉 → veias 静脉.

Os principais vasos são:

• a artéria pulmonar 肺动脉 — transporta sangue pobre em oxigênio 氧气 do coração para os pulmões.
• a veia pulmonar 肺静脉 — transporta sangue rico em oxigênio dos pulmões de volta ao coração.
• a aorta 主动脉 — a grande artéria que transporta sangue rico em oxigênio do coração para o corpo.
• a cava 腔静脉 — a grande veia que retorna sangue pobre em oxigênio do corpo para o coração.

Como os vasos se adaptam às suas funções

Células sanguíneas

Você deve reconhecer: glóbulos vermelhos 红细胞 (que transportam oxigênio), e três glóbulos brancos — monócitos 单核细胞, neutrófilos 中性粒细胞 e linfócitos 淋巴细胞.

Água, plasma e fluido tecidual

A água é a parte principal do sangue. É um bom solvente 溶剂, então transporta substâncias dissolvidas, e possui alta calor específico 比热容, assim a temperatura do sangue permanece estável.

No início de um capilar, a alta pressão do sangue empurra líquido (mas não as células ou proteínas grandes) para fora do plasma 血浆 e através da parede do capilar. Este líquido ao redor das células é o fluido tecidual 组织液. Ele fornece oxigênio e glicose às células e remove resíduos. A maior parte retorna ao capilar na extremidade distante, onde a pressão é menor.

Transportando oxigênio

O oxigênio é transportado pela hemoglobina 血红蛋白 nas hemácias. Mostramos como a hemoglobina retém o oxigênio por meio da curva de dissociação do oxigênio 氧解离曲线. Este gráfico em forma de S plota a saturação 饱和度 (o quão cheia de oxigênio está a hemoglobina) contra a pressão parcial 分压 do oxigênio:

• onde a pressão parcial do oxigênio é alta (nos pulmões), a hemoglobina carrega oxigênio e fica quase totalmente saturada.
• onde é baixa (nos tecidos respiradores), a hemoglobina libera seu oxigênio para as células usarem.

O deslocamento de Bohr

Quando os tecidos estão muito ativos, liberam mais dióxido de carbono 二氧化碳, o que diminui o pH. Isso faz com que a hemoglobina libere oxigênio mais facilmente, deslocando a curva para a direita. Essa mudança benéfica é o deslocamento de Bohr 波尔位移: o oxigênio é cedido exatamente onde é mais necessário.

Transportando dióxido de carbono

Um pouco de dióxido de carbono dissolve diretamente no plasma, mas a maior parte é transportada após uma reação dentro das hemácias:

1. a enzima 酶 anidrase carbônica 碳酸酐酶 acelera a reação do dióxido de carbono com a água para formar ácido carbônico.
2. o ácido carbônico se divide em íons hidrogênio e íons bicarbonato 碳酸氢根离子.
3. os íons bicarbonato saem para o plasma. Esta é a principal forma como o dióxido de carbono é transportado.
4. para manter o equilíbrio de carga, íons cloreto 氯离子 entram nas hemácias. Esse movimento é o deslocamento de cloreto 氯转移.
5. os íons hidrogênio se ligam à hemoglobina para formar ácido hemoglobínico 血红蛋白酸; isso absorve os íons hidrogênio e mantém o pH estável.

Alguns dióxido de carbono também se liga diretamente à hemoglobina para formar carbamohemoglobina 氨甲酰血红蛋白.

Exemplo resolvido. Nos pulmões, a pressão parcial do oxigênio é cerca de $12\ \text{kPa}$ e a hemoglobina está cerca de 98% saturada; em um músculo em exercício, é cerca de $3\ \text{kPa}$ e a saturação cai para cerca de 40%. Quanto oxigênio é liberado e por que a curva tem formato de S? Subtraia as saturações: $98 - 40 =$ 58% do oxigênio da hemoglobina é liberado no músculo. A forma em S vem da ligação cooperativa - o primeiro oxigênio a se ligar muda a forma da hemoglobina para que os seguintes se liguem mais facilmente, é por isso que o meio da curva é tão íngreme. Essa inclinação é o ponto: uma pequena queda na pressão parcial em um tecido respirador causa uma grande liberação de oxigênio. O dióxido de carbono extra em um músculo em exercício diminui o pH e desloca a curva para a direita, então ainda mais é liberado na mesma pressão parcial - esse é o deslocamento de Bohr fazendo seu trabalho.

Estrutura

O coração tem quatro câmaras. As duas câmaras superiores são os átrios 心房 (singular: átrio); eles têm paredes finas porque apenas empurram o sangue para baixo nas câmaras abaixo. As duas câmaras inferiores são os ventrículos 心室; eles têm paredes musculares espessas porque bombearam o sangue para fora do coração.

A parede do ventrículo esquerdo é mais espessa que a do ventrículo direito, porque o lado esquerdo precisa bombear o sangue por todo o corpo, enquanto o lado direito apenas bomba para os pulmões próximos.

O ciclo cardíaco

Um batimento cardíaco é o ciclo cardíaco 心动周期. Ele tem duas partes: sístole 收缩期 (quando o músculo cardíaco contrai) e diástole 舒张期 (quando relaxa e enche). Quando uma câmara se contrai, a pressão interna aumenta; essa mudança de pressão abre e fecha as válvulas para que o sangue flua apenas em uma direção.

Controlando o batimento cardíaco

O coração define seu próprio ritmo:

• o nó sinoatrial 窦房结 no átrio direito é o marcapasso. Ele envia uma onda de excitação elétrica que se espalha pelos átrios e os faz contrair.
• o nó atrioventricular 房室结 capta a onda, segura-a por um momento (para que os átrios esvaziem primeiro), depois a transmite adiante.
• o tecido de Purkinje 浦肯野组织 leva a onda para baixo e através das paredes do ventrículo, para que os ventrículos contraiam de baixo para cima e empurrem o sangue para fora.

• Rastreie a circulação dupla e nomeie as câmaras, válvulas e vasos; a parede do ventrículo esquerdo é mais espessa (bombeia mais longe com maior pressão).
• Leia o gráfico de pressão do ciclo cardíaco: uma válvula se abre/fecha quando as pressões através dela se cruzam.
• Explique a curva de dissociação do oxigênio (em forma de S) e o deslocamento de Bohr (mais CO2 a desloca para a direita, liberando mais O2 para o tecido ativo).
• A maior parte do CO2 é transportada como hidrogenocarbonato (via deslocamento do cloreto).