UNIDADE B
CAPÍTULO 4 Sistema respiratório
Respostas e comentários
Este capítulo e seus conteúdos conceituais
- Sistema respiratório
- Distinção entre respiração pulmonar (ventilação pulmonar) e respiração celular
- Inspiração e expiração
- Trocas gasosas nos alvéolos
- Noções de que a respiração pulmonar é controlada automaticamente pelo sistema nervoso
- Problemas respiratórios desencadeados pelo ar sêco
- Exemplos importantes de doenças respiratórias
- Fumo e saúde pulmonar: bronquite crônica, enfisema pulmonar e câncer
Neste capítulo, os estudantes tomarão contato com as características do sistema respiratório, conhecerão as principais doenças respiratórias e os cuidados que todo indivíduo deve incorporar para favorecer a saúde pulmonar. Isso continua a sequência de trabalho que vem sendo desenvolvida desde o início dêste volume, visando propiciar aos estudantes a aquisição de hábitos de vida saudáveis.
A título de levantamento de saberes prévios, você pode aproveitar a foto de abertura para perguntar aos estudantes: quando realizamos uma atividade física, por que nossa frequência respiratória aumenta? Propicie uma situação em que todos possam se manifestar e registre as respostas deles. É importante utilizar tais conhecimentos, cientificamente corretos ou não, como ponto de partida para desenvolver os conteúdos referentes à respiração pulmonar e à oxigenação dos tecidos. Ao final do item 6 dêste capítulo, retome essas respostas e incentive os estudantes a reavaliá-las à luz do que aprenderam.
De ôlho na Bê êne cê cê!
Este capítulo retoma a habilidade ê éfe zero cinco cê ih zero seis (“Selecionar argumentos que justifiquem por que os sistemas digestório e respiratório são considerados corresponsáveis pelo processo de nutrição do organismo, com base na identificação das funções dêsses sistemas”) e aprofunda a compreensão da importância do sistema respiratório, desenvolvendo temas que contribuem para a formação de hábitos saudáveis e para o autoconhecimento, visando ao autocuidado com a saúde.
Assim, o capítulo incentiva os estudantes a conhecer, apreciar e cuidar de si, do seu corpo e bem-estar, recorrendo aos conhecimentos das Ciências da Natureza e às suas tecnologias, indo ao encontro do preconizado na competência específica 7.
Motivação
Objetivo
Perceber que o diâmetro torácico varia na inspiração e na expiração.
Este experimento deve ser feito por duplas de pessoas do mesmo sexo. Cada dupla vai precisar de uma fita métrica.
Procedimento
- Um membro da dupla deve posicionar a fita métrica ao redor do tórax do outro.
- Aquele que tem a fita ao redor do tórax deve expirar (soltar ar) o máximo que puder e aquele que está com a fita deve rapidamente medir o diâmetro torácico, como mostra a figura A. A seguir, a medida deve ser repetida após a pessoa inspirar (deixar entrar ar) o máximo possível, como na figura B.
- Os parceiros da dupla trocam de papéis e repete-se o procedimento.
- Explique o que você observou.
Objetivo
Medir pulsação e frequência respiratória e compará-las.
Este experimento deve ser feito por grupos de 3 pessoas.
O grupo precisa de um relógio que marque segundos.
ATENÇÃO!
Não tome parte desta atividade se você não faz exercícios físicos regularmente ou se não está em boas condições gerais de saúde.
Procedimento
- A figura C ilustra o procedimento geral dêste experimento. Um dos integrantes marca 1 minuto e, nesse intervalo de tempo, mede a pulsação do companheiro. O outro integrante do grupo conta quantas vezes ele respira (inspira e expira) nesse mesmo intervalo de tempo de 1 minuto, o que é chamado de frequência respiratória.
- Os resultados devem ser anotados. A pulsação e a frequência respiratória coincidem?
- A seguir, os integrantes do grupo trocam de lugar e repetem o procedimento. Todos devem ter a pulsação e a frequência respiratória medidas e anotadas.
- Todo o procedimento deve ser repetido. Mas, desta vez, antes de ter a pulsação e a frequência respiratória medidas, o estudante deverá ter realizado alguma atividade física moderada, como fazer 30 polichinelos.
- Houve alguma diferença nas medidas? Explique o porquê.
Respostas e comentários
Motivação
O capítulo começa com dois experimentos de fácil execução e que podem ser acompanhados pela elaboração de gráficos, conforme apresentado em Sugestão de atividade, mais à frente.
A seguir, no Desenvolvimento do tema, é apresentada uma visão geral do funcionamento do sistema respiratório e retomada a distinção conceitual entre respiração celular e respiração pulmonar. Após essa introdução, o livro do estudante parte para a abordagem mais detalhada do sistema respiratório.
Uma das metas dêste capítulo é esclarecer uma concepção equivocada referente à entrada de ar nos pulmões (veja comentário no item 3).
Outro ponto importante é mostrar que, apesar de frequência cardíaca e frequência respiratória não serem a mesma coisa, durante um exercício físico, ambas aumentam (itens 5 e 6), o que os estudantes podem evidenciar no segundo experimento da abertura do capítulo.
Um terceiro ponto importante é trabalhar os distúrbios respiratórios (item 7), com destaque para os que são provocados ou agravados pelo fumo.
De ôlho na Bê êne cê cê!
Nas atividades propostas na seção Motivação dêste capítulo, é favorecido o desenvolvimento da competência geral 2, pois os estudantes são incentivados a exercitar a curiosidade intelectual e recorrer à abordagem própria das ciências, incluindo a investigação, a reflexão, a análise crítica, a imaginação e a criatividade, para investigar causas e elaborar hipóteses.
Interdisciplinaridade e noções de pensamento computacional
Os resultados do experimento de medida da frequência respiratória (segundo experimento da seção Motivação) podem receber um tratamento gráfico semelhante ao descrito no item 5 do capítulo 3 dêste Manual do professor. Também neste caso, na realização da atividade e na análise dos resultados, a abordagem pode ser interdisciplinar com Educação Física e Matemática.
De modo similar ao que foi comentado no capítulo anterior, essa atividade possibilita identificar padrões. Considerando um gráfico de colunas de número de estudantes em diferentes faixas de frequência respiratória de repôuso, haverá um padrão de distribuição com o máximo em alguma das faixas centrais e com valores mais baixos nas extremidades inferior e superior. Considerando os resultados após a realização de uma atividade física moderada, os valores de frequência respiratória aumentarão, mas continuarão a apresentar um padrão de distribuição razoavelmente similar.
Desenvolvimento do tema
1. Visão geral da atuação do sistema respiratório
O ar é uma mistura de vários gases. Os dois gases encontrados em maior quantidade no ar são o nitrogênio e o oxigênio. Os outros gases participam da composição do ar em pequena quantidade.
Analisando a composição do ar inspirado e a do ar expirado, podemos perceber que a proporção dos gases difere entre eles. Observe os gráficos a seguir e perceba as alterações: a quantidade de gás oxigênio diminui e a de gás carbônico e a de água aumentam quando o ar é expirado. O sistema respiratório tem a função de realizar trocas gasosas, com o objetivo de obter gás oxigênio para o organismo e excretar gás carbônico.
As trocas gasosas são realizadas por causa do movimento rítmico de inspiração e expiração, a respiração pulmonar.
Fonte: Elaborado a partir de Márrie-éb, E. N.; Kéller, S. M. Essentials of Human Anatomy & Physiology. décima terceira edição Harlow: Pearson, 2022. página 408, 476.
Alguns gases encontrados no ar inspirado e no expirado (em %)
Fonte: Gráficos elaborados a partir de dados para região com 0,5% de vapor de água no ar obtidos de ról, J. E.; ról, M. E. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology. décima quarta edição Philadelphia: Elsevier, 2021. página 513.
Respostas e comentários
Item 1
Iniciando o Desenvolvimento do tema, o livro do estudante apresenta uma visão geral e esquemática da integração dos sistemas respiratório e circulatório. Saliente que a finalidade pedagógica dessa imagem é introdutória, pois fornece uma visão geral de aspectos integrativos que serão mais bem elaborados ao longo dêste capítulo. Enfatize que, já a partir do item 2, ilustrações mais detalhadas serão estudadas.
Ao trabalhar este capítulo, valem as mesmas sugestões feitas no capítulo 2 dêste Manual do professor sôbre a utilização de atlas de anatomia como importante recurso didático no estudo do corpo humano.
De ôlho na Bê êne cê cê!
A análise de ilustrações do organismo humano empregadas no ensino de Ciências da Natureza, com graus variados de esquematização (incluindo os atlas específicos), estimula o reconhecimento da utilização da linguagem artística para expressar e partilhar informações científicas (competência geral 4). Essa análise também ajuda a compreender estruturas explicativas das Ciências da Natureza (competência específica 2).
Interdisciplinaridade
O professor de Matemática pode auxiliar bastante na interpretação do gráfico de porcentagens do item 1. Trata-se de um nível bem introdutório. Haverá outro momento, na seção Explore diferentes linguagens dêste capítulo, para retomar esse trabalho de porcentagens, interdisciplinar com Matemática, em um nível mais elaborado.
EM DESTAQUE
Não confunda respiração pulmonar com respiração celular
A respiração pulmonar é o processo pelo qual o ar entra nos pulmões e sai em seguida. É um acontecimento repetitivo que envolve todo o conjunto de órgãos do sistema respiratório.
Já a respiração celular é um evento que ocorre dentro das células e que consiste na transformação de gás oxigênio e de determinados nutrientes, como a glicose, em gás carbônico e água. Durante essa transformação é liberada energia, que a célula armazena para usar em suas atividades.
O sangue leva até as células materiais de que elas necessitam. Entre esses materiais estão o gás oxigênio e a glicose (ou outro nutriente energético apropriado), usados na respiração celular. O gás carbônico e o excesso de água são transferidos para o sangue para serem eliminados do corpo. O gás carbônico será eliminado pelos pulmões. A água poderá sair na urina e no suor.
Elaborado com dados obtidos de: iuása, J.; márchal, W. Karp's Cell and molecular Biology. nona edição Hoboken: John Wiley, 2020.
2. A estrutura do sistema respiratório
Órgãos que compõem o sistema respiratório
O esquema a seguir mostra os órgãos que compõem o sistema respiratório humano.
Fonte: istár, C. êti áli. Biology: the unity and diversity of life. décima quinta edição Boston: Cengage, 2019. página 667.
Respostas e comentários
Conteúdos procedimentais sugeridos
- Medir a frequência respiratória e a pulsação de uma pessoa e compará-las.
- Verificar a alteração sofrida por ambas as medidas após a pessoa realizar uma atividade física.
- Realizar um experimento de determinação da umidade relativa do ar.
- Manusear materiais simples para montar uma aparelhagem que permita coletar o ar expirado.
Os dois primeiros referem-se aos experimentos de abertura do capítulo. Os outros dois podem ser desenvolvidos com os Projetos 5 e 6, que serão sugeridos em momentos oportunos dêste capítulo.
Em destaque
Aproveite a discussão do texto da seção Em destaque para salientar a relação entre o conteúdo dêste capítulo (sistema respiratório) e o que foi trabalhado nos capítulos anteriores – alimentos e nutrientes (capítulo 1), sistema digestório (capítulo 2), sistemas circulatório e urinário (capítulo 3).
Solicite aos estudantes que se organizem em duplas e oriente-os a elaborar, em uma folha, um mapa conceitual que evidencie a relação entre os seguintes termos:
- alimento
- digestão
- glicose
- respiração celular
- gás oxigênio
- gás carbônico
- célula
- sangue
- coração
- rim
- excretas
- urina
O texto Como ajudar os estudantes a construir um mapa conceitual, apresentado na parte inicial dêste Manual do professor, pode auxiliá-lo a esse respeito.
Deixe os estudantes à vontade para incluir outros termos, caso julguem necessário (por exemplo, nutriente, energia, vaso sanguíneo). Para otimizar, sugira a eles que trabalhem primeiro com os termos escritos em pequenos retângulos de papel, o que facilita ordenar e reordenar os itens sôbre a mesa ou carteira até obter uma disposição que a dupla considere adequada. A partir dela, os estudantes devem fazer um registro definitivo em uma folha avulsa, incluindo as setas e as palavras de ligação. Assim que todas as duplas finalizarem, peça que identifiquem o trabalho e recolha as folhas.
Ao corrigir a atividade, atente que muitos mapas diferentes (e corretos) são possíveis. Por outro lado, muitos encadeamentos incorretos de ideias podem surgir. Assim, a atividade possibilita que você identifique concepções erradas sôbre os conceitos e suas inter-relações. O que for diagnosticado permite que você faça uma retomada de conteúdos em aula e elucide dúvidas. Retenha os trabalhos consigo até chegar ao item 4, quando a devolutiva será acompanhada de nova atividade.
Item 2
Realize uma análise detalhada com os estudantes da ilustração do sistema respiratório humano, ressaltando que os números indicam a sequência de estruturas pelas quais o ar inspirado passa. Ressalte também que chamamos de vias aéreas o conjunto formado por cavidade nasal, faringe, laringe, traqueia, brônquios e bronquíolos.
À medida que for trabalhando os subitens e as seções Em destaque do item 2 (e do restante do capítulo), sempre retorne a essa ilustração para favorecer o entendimento.
O texto Em destaque “Ar sêco e problemas respiratórios” explica a importância da umidade do ar para a manutenção da saúde do sistema respiratório. Ao abordá-lo, não deixe de estabelecer uma relação com o Em destaque anterior, “Por que engasgamos? Por que espirramos?”, enfatizando que o ressecamento das vias aéreas favorece o reflexo da tosse.
O ar inspirado passa pela faringe, laringe e traqueia
O ar que entra pelo nariz, na inspiração, passa primeiramente pela cavidade nasal. Nessa cavidade existem muitos pelos pequenos que filtram o ar e retêm as partículas maiores de poeira. Se o ar inalado estiver muito frio, ele se aquece ao passar pela cavidade nasal. Se o ar inalado estiver muito sêco, a evaporação da umidade da cavidade nasal umedece o ar, o que facilita as trocas gasosas que ocorrerão no pulmão.
Da cavidade nasal, o ar vai para a faringe. Esta, um pouco mais abaixo, se comunica com dois outros órgãos. Um deles, o esôfago, faz parte do sistema digestório e conduz o alimento engolido ao estômago. (Você pode ver o esôfago representado na ilustração do sistema digestório no item 1 do capítulo 2.) O outro órgão, a laringe, faz parte do sistema respiratório e conduz o ar inspirado à traqueia.
ATIVIDADE
Certifique-se de ter lido direito
Ao estudar este capítulo, volte à ilustração anterior sempre que for necessário localizar um órgão do sistema respiratório.
No item 2 do capítulo 2 há um esquema do fechamento da entrada da laringe pela epiglote ao engolirmos.
EM DESTAQUE
Por que engasgamos? Por que espirramos?
Quando engolimos um alimento, a epiglote, que fica na entrada da laringe, automaticamente fecha essa entrada, impedindo que o alimento vá para a laringe e chegue aos pulmões. Quando, por algum motivo, esse mecanismo de fechamento falha e partículas de alimento penetram na laringe, ocorre na pessoa o reflexo de tossir. Esse reflexo também é desencadeado quando substâncias presentes no ar irritam a faringe, a laringe ou a traqueia.
A tosse permite a rápida saída de ar dos pulmões, o que expulsa da laringe os objetos intrusos ou as substâncias irritantes.
Quando pequenas partículas de material sólido entram na cavidade nasal ou quando substâncias presentes no ar irritam a mucosa nasal (revestimento da cavidade nasal), ocorre o reflexo do espirro. O violento jato de ar que é expulso ao se espirrar expele as partículas ou substâncias irritantes da cavidade nasal.
Elaborado com dados obtidos de: ról, J. E.; ról, M. E. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology. décima quarta edição Philadelphia: Elsevier, 2021. página 513.
O ar inspirado chega aos alvéolos pulmonares
Da laringe, o ar inspirado vai para a traqueia, um órgão semelhante a um “tubo”, que se bifurca em dois outros órgãos “tubulares”, os brônquios, que entram cada qual em um pulmão.
Já no interior dos pulmões, os brônquios se ramificam várias vezes, originando uma série de estruturas semelhantes a tubos cada vez mais finos, os bronquíolos.
Cada brônquio e os bronquíolos dele derivados compõem uma estrutura altamente ramificada. Os bronquíolos conduzem o ar para minúsculas estruturas, os alvéolos pulmonares, agrupados em conjuntos cuja fórma está esquematicamente representada na ilustração do sistema respiratório humano (no início dêste item 2).
Respostas e comentários
tê cê tê Saúde
Há, neste capítulo, diversas passagens relacionadas à abordagem do tê cê tê Saúde. São elas: o texto “Por que engasgamos? Por que espirramos?“; o texto “Ar sêco e problemas respiratórios”; o item 7 inteiro, inclusive o Em destaque “Enfisema pulmonar e câncer de pulmão“; e a seção Seu aprendizado não termina aqui.
De ôlho na Bê êne cê cê!
As passagens citadas anteriormente que permitem a abordagem do tê cê tê Saúde são também oportunidades para o desenvolvimento da competência específica 7, que preconiza conhecer, apreciar e cuidar de si, do seu corpo e bem-estar, compreendendo-se na diversidade humana, fazendo-se respeitar e respeitando o outro, recorrendo aos conhecimentos das Ciências da Natureza e às suas tecnologias.
É nos alvéolos que ocorrem as trocas gasosas entre o ar e o sangue, como veremos mais à frente. Os pulmões de um ser humano adulto contêm cêrca de 300 milhões de alvéolos. Se fosse possível abrir todos os alvéolos e estender a parede que os reveste, a área total resultante seria de aproximadamente 70 metros quadrados, dezenas de vezes maior que a superfície da pele que reveste o corpo de um adulto. Essa imensa área favorece tremendamente a ocorrência das trocas gasosas nos alvéolos.
EM DESTAQUE
Ar sêco e problemas respiratórios
Um conjunto de pequenos pelos que existem no interior do nariz é capaz de filtrar o ar e reter as partículas maiores de poeira. Contudo, partículas menores conseguem passar e, se chegarem aos alvéolos, desencadearão problemas pulmonares.
De que maneira o organismo pode evitar que essas partículas menores cheguem aos pulmões?
A superfície dos bronquíolos mais largos, dos brônquios e da traqueia é revestida por uma série de cílios (minúsculas estruturas que lembram “pelos”) e por uma camada de muco (líquido “pegajoso”). As pequenas partículas que escapam da filtração realizada pelo nariz acabam grudando nesse muco. Os cílios, que estão em constante movimento, empurram continuamente o muco para cima, em direção à entrada da laringe. Chegando lá, o muco é engolido com a saliva, sem que a pessoa perceba. Assim, as partículas que grudam no muco deixam de oferecer risco à saúde pulmonar.
Quando o ar inspirado está extremamente sêco, parte considerável da água presente no muco que reveste as vias respiratórias evapora, o que as deixa ressecadas. Isso provoca tosse, dificuldade para respirar e favorece a entrada de poeira nos pulmões.
A presença de vapor de água no ar é importantíssima para ajudar nosso organismo a respirar adequadamente. Nas épocas do ano em que o ar fica mais sêco ocorrem, com maior frequência, problemas respiratórios na população, sobretudo em crianças e idosos.
Elaborado com dados obtidos de: Silvertorn, D. U. Human Physiology: an Integrated Approach. oitava edição Glenview: Pearson, 2019.
Use a internet
Sugestões de páginas que fornecem a umidade relativa do ar para diversas localidades brasileiras:
https://oeds.link/pBFi1b
https://oeds.link/oxniqc
Acessos em: 14 abril 2022.
Dê uma busca para localizar outras.
Use sempre essas previsões para evitar atividades físicas ao ar livre quando a umidade estiver muito baixa (abaixo de 30%), porque isso é muito prejudicial ao sistema respiratório.
Respostas e comentários
Conteúdos atitudinais sugeridos
- Ser consciente dos problemas respiratórios que ocorrem com maior frequência nas épocas de ar sêco.
- Reconhecer a importância dos exercícios físicos para a saúde, realizados com regularidade, sob orientação adequada e com acompanhamento médico periódico.
- Valorizar os progressos da Ciência e suas aplicações médicas como agentes do bem-estar humano.
- Ser consciente dos graves riscos decorrentes do fumo.
Aproveite os textos “Ar sêco e problemas respiratórios”, “Enfisema pulmonar e câncer de pulmão” (Em destaque do item 7) e o boxe Reflita sôbre suas atitudes do item 5 para reforçar essas importantes atitudes referentes ao autocuidado com a saúde.
Projeto
O Projeto 5 (do final do livro) pode ser realizado neste ponto. Trata-se de uma atividade em que se determina a umidade relativa do ar por meio da medida da temperatura do bulbo sêco e do bulbo úmido de dois termômetros.
Esse projeto é comentado neste Manual do professor, junto da respectiva ocorrência no final do livro do estudante.
Atividades
Ao final do item 2, proponha os exercícios 1 a 6 do Use o que aprendeu e a atividade 1 da seção Explore diferentes linguagens.
3. Os movimentos de inspirar e de expirar
O volume da cavidade torácica varia
A ideia básica envolvida na entrada e na saída de ar que ocorrem na respiração pulmonar está ligada a uma importante propriedade do ar: ele ocupa todo o espaço disponível.
Os pulmões são órgãos esponjosos que se encontram protegidos numa cavidade formada pelas costelas, a cavidade torácica. Quando inspiramos, a cavidade torácica aumenta de volume e o ar entra nos pulmões. Quando expiramos, a cavidade torácica diminui de tamanho e o ar sai dos pulmões.
Músculos atuam na respiração pulmonar
Mas você deve estar se perguntando: como a cavidade torácica muda de tamanho?
Essa mudança se deve ao trabalho de músculos envolvidos no processo da respiração pulmonar, o diafragma e os músculos intercostais, esquematizados na ilustração a seguir. O diafragma é um músculo que separa a cavidade torácica — na qual estão alojados os pulmões e o coração — do abdômen — no qual estão vários órgãos do sistema digestório, como o estômago e os intestinos. Os músculos intercostais prendem-se às costelas e distribuem-se sôbre e entre elas.
Esquema da atuação dos músculos na respiração pulmonar
Fonte: , G. J.; Dérricksan, B. Principles of Anatomy and Physiology. décima quinta edição Danvers: John Wiley, 2017. página 870-871.
Respostas e comentários
Item 3
Ao abordar esse item, reserve um tempo da aula para explorar com detalhes o Esquema da atuação dos músculos na respiração pulmonar. Certifique-se de que os estudantes compreenderam o papel dos músculos diafragma e intercostais na inspiração. Enfatize que, quando inspiramos, o músculo diafragma se contrai e desce. Já os músculos intercostais, que também se contraem, puxam as costelas para cima. Esses dois eventos provocam a expansão da caixa torácica. Na expiração, esses músculos se relaxam, provocando contração da caixa torácica.
Uma das metas dêste capítulo é esclarecer uma concepção equivocada, por vezes presente no senso comum, de que, na inspiração, o “peito estufa” por causa da entrada do ar “puxado” pelos pulmões. Contudo, ao contrário do senso comum, nossos pulmões não “puxam” ar. Conforme o item 3 explica, na inspiração, a contração do (músculo) diafragma e dos músculos intercostais faz o volume da cavidade torácica aumentar. O ar entra nos pulmões em decorrência do aumento do volume da cavidade torácica.
Isso permite retomar uma importante propriedade do ar (estudada no 6º ano), que é a de ele ocupar todo o espaço disponível. Assim, não é a entrada do ar que faz o “peito estufar”, mas, sim, o contrário: o aumento do volume da cavidade torácica favorece a admissão de ar nos pulmões.
Aprofundamento ao professor
Veja, na parte inicial dêste Manual do professor, na seção Aprofundamento ao professor, o texto “O que causa o soluço?”.
Ao inspirarmos, o diafragma e os músculos intercostais se contraem, o que provoca o aumento de volume da cavidade torácica e promove a entrada de ar nos pulmões.
Ao expirarmos, ocorre exatamente o contrário: o diafragma e os músculos intercostais se relaxam, a cavidade torácica diminui de volume e ocorre saída de parte do ar que está nos pulmões.
Esquema da inspiração e da expiração
Fonte: Reiven, P. H. êti áli. Biology. décima segunda edição Nova York: McGraw-Hill, 2020. página .1057.
EM DESTAQUE
Verifique o movimento de suas costelas
Uma maneira simples de verificar a atuação dos músculos intercostais é colocar a mão espalmada sôbre as costelas do peito, inspirar e expirar fundo. Você perceberá como as costelas se elevam na inspiração, quando os músculos intercostais se contraem, e como elas descem na expiração, quando tais músculos se relaxam.
Elaborado com dados obtidos de: mur, K. L.; dálei dois, A. F.; AGUR, A. M. R. Clinically oriented anatomy. oitava edição Philadelphia: Wolters Kluwer, 2018.
4. As trocas gasosas nos pulmões
O conceito de difusão
Observe as duas fotos. A foto A mostra um pouco de corante líquido para alimentos sendo colocado em água, com um conta-gotas, e a foto B mostra a mistura após 15 minutos. O que se observa é que, mesmo sem agitarmos o líquido com uma colhér, o corante se mistura à água.
Na foto A, o número 1 indica uma região onde há alta concentração de corante, e o número 2 indica uma região onde há baixa concentração de corante. Podemos afirmar que, durante o processo, o corante se espalhou, indo da região de maior concentração (1) para a de menor concentração (2).
Respostas e comentários
sôbre o Esquema da inspiração e da expiração
Ao analisar essa ilustração esquemática, não deixe de relacioná-la ao resultado do primeiro experimento da seção Motivação da abertura dêste capítulo.
A inspiração ocorre devido ao aumento do volume da cavidade torácica (evidenciado pelo aumento do diâmetro torácico), e a expiração acontece por causa da redução do volume da cavidade torácica (evidenciada pela diminuição do diâmetro torácico).
Reserve um tempo para que os estudantes leiam o texto da seção Em destaque intitulado “Verifique o movimento de suas costelas” e realizem, individualmente, essa verificação.
Atente!
Para conhecimento do professor: além dos músculos intercostais ilustrados no livro do estudante (os intercostais externos), há outro grupo de músculos intercostais (os intercostais internos), que atuam na expiração forçada, contraindo-se e forçando as costelas mais para baixo do que na expiração normal.
Com isso, expira-se mais ar do que com o simples relaxamento do diafragma e dos intercostais externos. Atletas em competições costumam forçar a expiração a fim de que a ventilação pulmonar renove maior quantidade de ar. Não se sugere abordar esse detalhe com os estudantes, mas é importante saber disso para responder a eventuais perguntas.
Projeto
O Projeto 6 (do final do livro) pode ser realizado a esta altura do curso. Trata-se de uma atividade para verificar o volume de ar que cada estudante consegue expirar.
Esse projeto é comentado neste Manual do professor, junto da respectiva ocorrência no final do livro do estudante.
Atividades
Ao final do item 3, tem-se um momento oportuno para propor os exercícios 7 a 9 do Use o que aprendeu e as atividades 2 e 3 do Explore diferentes linguagens.
Quando determinado material se espalha de uma região onde está mais concentrado para outra região na qual está menos concentrado, dizemos que o material passou pelo processo de difusão. No experimento mostrado nas fotos, o corante sofre difusão da região 1 para a região 2.
Há vários exemplos de difusão na vida cotidiana. Ao abrirmos um frasco de perfume, o vapor dêsse perfume se difunde em várias direções, por vezes chegando ao nosso nariz. A fumaça de uma queimada se difunde pelo ar das vizinhanças e pode ser percebida, pelo cheiro, por alguém que esteja a certa distância. O conceito de difusão é necessário para entendermos como ocorrem as trocas gasosas nos alvéolos pulmonares.
As trocas gasosas ocorrem nos alvéolos pulmonares
Os alvéolos têm um interior oco; eles são minúsculos saquinhos dentro dos quais chega o ar inspirado na respiração pulmonar. Os alvéolos estão rodeados por capilares sanguíneos, estruturas semelhantes a “pequenos canais” muito estreitos e de paredes finíssimas. Por dentro dêsses capilares sanguíneos circula o sangue que realiza as trocas gasosas com o ar inspirado presente no interior dos alvéolos.
O sangue que chega, pelos capilares, até o redor dos alvéolos contém gás carbônico em concentração mais alta do que o ar inspirado e contém gás oxigênio em concentração mais baixa do que o ar inspirado. Por causa dessas diferenças de concentração, o gás carbônico sofre difusão do sangue para o ar e o gás oxigênio sofre difusão do ar para o sangue.
Fonte: Friman, S. êti áli. Biological Science. sétima edição Hoboken: Pearson, 2020. página 903, 905.
Respostas e comentários
Item 4
No item 4, utilize as fotos A e B para explicar que a difusão é o espalhamento de determinada substância de uma região em que está mais concentrada para outra região na qual está menos concentrada.
A seguir, explique que o sangue que chega aos capilares que rodeiam os alvéolos pulmonares contém gás carbônico em concentração mais alta do que o ar inspirado e contém gás oxigênio em concentração mais baixa do que o ar inspirado.
Analise com os estudantes a ilustração referente às trocas gasosas que ocorrem nos alvéolos pulmonares e saliente que, devido às diferenças de concentração, o gás carbônico se difunde do sangue para o interior do alvéolo e o gás oxigênio se difunde do interior do alvéolo para o sangue.
Utilize o Esquema da circulação pulmonar do final dêsse item 4 para mostrar o sentido do fluxo sanguíneo do coração para os pulmões e dêstes de volta ao coração.
Retome a discussão do capítulo 3 sôbre o trajeto sanguíneo na circulação e, se considerar necessário, peça aos estudantes que analisem novamente a última ilustração do item 4 do capítulo 3, que esquematiza a circulação do sangue pelo interior do coração e pelo restante do corpo.
Mostre aos estudantes que o Esquema da circulação pulmonar do item 4 dêste capítulo 4 ilustra com maior grau de detalhamento a circulação pulmonar, que já havia sido estudada no capítulo 3.
Caso você tenha proposto a atividade referente à elaboração de mapa conceitual, no Em destaque do item 1, peça à turma que se organize novamente nas mesmas duplas de estudantes. Devolva as folhas corrigidas às duplas e peça que refaçam o mapa conceitual em uma nova folha, efetuando eventuais alterações decorrentes da sua correção do trabalho e inserindo também os seguintes novos termos: difusão, pulmões e alvéolos pulmonares. Assim que todas as duplas finalizarem, peça que identifiquem o trabalho e recolha as folhas.
Ao analisar os mapas conceituais, será possível verificar se os estudantes corrigiram adequadamente os eventuais erros e se inseriram os novos termos corretamente. Caso perceba que ainda existem dúvidas, retome o conteúdo.
Você pode usar essa atividade como parte da avaliação.
Após a troca de gases, o sangue está rico em gás oxigênio e pobre em gás carbônico. Esse sangue oxigenado será, em seguida, distribuído a partir do coração para todas as células do corpo, que aproveitarão o gás oxigênio para realizar a respiração celular. Essas mesmas células descarregarão no sangue o gás carbônico, produzido na respiração celular, a fim de que ele seja levado aos pulmões e saia no ar expirado. E todo o ciclo se repete.
Esquema da circulação pulmonar
Fonte: mur, K. L.; dálei dois, A. F.; AGUR, A. M. R. Clinically oriented anatomy. oitava edição Philadelphia: Wolters Kluwer, 2018.
5. Frequência cardíaca e frequência respiratória
A frequência cardíaca (pulsação) indica quantas vezes nosso coração bate a cada minuto. Já a frequência respiratória indica quantas vezes inspiramos e expiramos por minuto. O segundo experimento proposto no início dêste capítulo permite perceber que a pulsação e a frequência respiratória não têm valores iguais para um mesmo indivíduo.
No entanto, uma regularidade pode ser facilmente percebida no experimento. Ao realizar uma atividade física, tanto a frequência cardíaca quanto a frequência respiratória aumentam. Você sabe por quê?
O exercício físico requer dos músculos maior atividade. Assim, as células dos músculos gastam mais energia e, por isso, têm de aumentar a velocidade com que realizam a respiração celular. O coração tem de bater mais vezes a cada minuto — aumento da frequência cardíaca —, a fim de aumentar a quantidade de sangue bombeado e distribuir mais rapidamente gás oxigênio às células dos músculos.
ATIVIDADE
Reflita sôbre suas atitudes
Praticar atividades físicas regularmente traz uma série de vantagens, especialmente para o sistema circulatório e o respiratório.
É conveniente que os exercícios físicos sejam feitos com regularidade, sob orientação adequada e com acompanhamento médico periódico.
Você valoriza as atividades físicas como algo importante à saúde?
Você realiza atividades físicas regularmente?
Respostas e comentários
sôbre o Esquema da circulação pulmonar
Para seu conhecimento, seguem as denominações das veias e artérias mencionadas na ilustração esquemática.
Atividades
Ao final do item 4, podem ser realizados pelos estudantes os exercícios 10 a 12 do Use o que aprendeu.
Itens 5 e 6
No item 5, o segundo experimento da abertura dêste capítulo é retomado e seu resultado é interpretado.
Além disso, a pergunta sugerida, neste Manual do professor, na abertura dêste capítulo, pode ser respondida com o que é tratado nesse item 5. (A pergunta é: quando realizamos uma atividade física, por que nossa frequência respiratória aumenta?) Assim, após trabalhar esse tema, sugere-se retornar às respostas dos estudantes, incentivando-os a reavaliar as respostas dadas.
No item 6, explique, conforme está desenvolvido no texto do livro do estudante, que o contrôle da frequência respiratória é realizado automaticamente pelo sistema nervoso, que envia, a intervalos regulares, impulsos nervosos para os músculos envolvidos nos movimentos de inspiração e de expiração.
De ôlho na Bê êne cê cê!
O boxe Reflita sôbre suas atitudes do item 5 oferece novamente a oportunidade de trabalhar a competência específica 7, já citada neste capítulo do Manual do professor.
O aumento da frequência respiratória durante uma atividade física está ligado à maior necessidade de gás oxigênio pelos músculos. Quanto maior o número de inspirações e de expirações por minuto, maior a quantidade de gases trocados nos alvéolos pulmonares. Em outras palavras, o aumento da frequência respiratória permite oxigenar mais rapidamente o sangue, que, por sua vez, fornecerá mais rapidamente gás oxigênio aos músculos em atividade.
ATIVIDADE
Amplie o vocabulário!
Hora de debater o significado de cada conceito, redigi-lo com nossas palavras e incluí-lo no nosso blog.
• sistema respiratório
• inspiração
• expiração
• respiração (pulmonar)
• alvéolo
• frequência respiratória
6. O contrôle automático da respiração pulmonar
Podemos aumentar ou reduzir conscientemente o ritmo respiratório por pequenos períodos de tempo. Também podemos prender a respiração por alguns segundos.
Na maior parte do tempo, contudo, a frequência respiratória é controlada automaticamente pelo sistema nervoso, que envia impulsos nervosos, a intervalos regulares, aos músculos envolvidos nos movimentos de inspiração e de expiração. Esses impulsos fazem um adulto em repôuso normalmente inspirar e expirar cêrca de 10 a 14 vezes por minuto.
O sistema de contrôle automático da respiração pulmonar pelo sistema nervoso inclui um sensor que detecta a concentração de gás carbônico no sangue. Quando realizamos uma atividade física, as células musculares transferem mais gás carbônico para o sistema circulatório e a concentração dêsse gás no sangue aumenta. Assim que detecta esse aumento, o sistema nervoso acelera a frequência com que envia impulsos nervosos aos músculos responsáveis pela respiração pulmonar. Como consequência, a frequência respiratória aumenta.
Simultaneamente, o sistema nervoso também envia estímulos ao coração para que bata mais rápido. Ambas as alterações, o aumento da frequência respiratória e o aumento da frequência cardíaca, garantem maior oxigenação do sangue e uma distribuição mais rápida do sangue oxigenado às células do corpo, particularmente às células musculares que estão em atividade mais intensa.
Quando voltamos ao repôuso, a concentração de gás carbônico no sangue gradualmente volta a se reduzir e, por isso, o sistema nervoso faz tanto a frequência respiratória como a frequência cardíaca retornarem aos valores de repôuso.
O que causa a “dor do lado”?
Quando indivíduos pouco acostumados ao esporte realizam atividade física um pouco mais intensa, como uma pequena corrida ou um jôgo de futebol, podem ter a chamada “dor do lado”. É uma dor do tipo pontada sentida na altura das últimas costelas, entre o centro e a lateral do tronco.
A causa é a seguinte: a atividade física provoca aumento da frequência respiratória, o que exige um trabalho mais intenso do diafragma. Esse músculo passa a necessitar de maior oxigenação. A “dor do lado” aparecerá caso o abastecimento de sangue oxigenado ao diafragma não seja suficiente.
Essa dor é ainda mais intensa se a atividade estiver sendo realizada após uma refeição farta. Ela também pode acontecer em atletas que não se aqueceram adequadamente para atividades intensas.
ATIVIDADE
Tema para pesquisa
O que é respiração boca a boca e em que situações ela é útil?
Respostas e comentários
Amplie o vocabulário!
Redações possíveis, considerando o nível de compreensão atual dos estudantes:
- sistema respiratório Conjunto de órgãos que permite a inspiração e a expiração do ar, bem como a passagem de gás oxigênio do ar inspirado para o sangue e a expulsão de gás carbônico do sangue para o ar expirado.
- inspiração Entrada de ar nos pulmões.
- expiração Saída de ar dos pulmões.
- respiração (pulmonar) Movimento rítmico de inspiração e expiração que permite a ocorrência das trocas gasosas nos pulmões.
- alvéolo Estrutura microscópica, em fórma de saco, existente (aos milhões) nos pulmões, na qual ocorrem as trocas gasosas entre o ar e o sangue.
- frequência respiratória Número de vezes a cada minuto que se realiza o movimento de inspiração/expiração.
Atividades
Após o item 5, proponha os exercícios 13 e 14 do Use o que aprendeu e as atividades 4 e 5 do Explore diferentes linguagens.
Tema para pesquisa
A respiração boca a boca é uma fórma de respiração artificial praticada diretamente com a boca na boca do paciente, na qual se assopra ar dentro dos pulmões dele. Ao abordar esse tema, utilize o gráfico do item 1 para mostrar que o ar expirado ainda contém bastante gás oxigênio. Ele também contém elevado teor de gás carbônico, o que, no caso da respiração boca a boca, faz manter alta a concentração dessa substância no sangue, promovendo intensa estimulação do centro respiratório no sistema nervoso central, o que pode fazer a pessoa voltar a respirar pela ativação dos músculos que promovem a inspiração.
De ôlho na Bê êne cê cê!
O boxe Tema para pesquisa do item 6 vai ao encontro do desenvolvimento da competência geral 10 e da competência específica 8, por estimular os estudantes a agir pessoal e coletivamente com respeito, autonomia, responsabilidade, flexibilidade, resiliência e determinação, recorrendo aos conhecimentos das Ciências da Natureza para tomar decisões frente a questões a respeito da saúde individual e coletiva, com base em princípios éticos e solidários.
7. Distúrbios do sistema respiratório
Resfriado e gripe são viroses
O resfriado e a gripe são doenças do sistema respiratório causadas por vírus, ou seja, são viroses. Essas enfermidades passam de uma pessoa para outra por meio de vírus presentes em gotículas de saliva, espalhadas ao tossir ou espirrar.
Os vírus que causam o resfriado entram pelo nariz e se instalam nas células da cavidade nasal e da faringe, causando sua inflamação. Os sintomas, que incluem nariz entupido ou escorrendo, tosse e mal-estar, iniciam-se, em geral, 1 ou 2 dias após o contágio. É necessário cêrca de uma semana para que o doente se restabeleça. Não há remédio que cure resfriado. A medicação, quando receitada por médico, destina-se apenas a aliviar o incômodo trazido pelos sintomas.
A gripe, outra virose que ataca o sistema respiratório, manifesta seus sintomas de 1 a 4 dias após o contágio. Seus efeitos são mais violentos do que os do resfriado e incluem dor de cabeça, febre, perda de apetite, fraqueza e dores nos músculos, na pele e nas articulações. Assim como no caso do resfriado, medicamentos não curam a gripe, apenas podem aliviar alguns sintomas.
Respostas e comentários
Atividades
Após a análise das legendas das fotos A e B do final do item 6, podem ser propostas as atividades 6 a 8 do Explore diferentes linguagens.
Item 7
Para abordar resfriado, gripe, pneumonia e tuberculose, doenças que afetam principalmente o sistema respiratório (a tuberculose pode atingir outros órgãos, como as tubas uterinas), proponha aos estudantes a realização da metodologia ativa sala de aula invertida.
Inicie a aula pedindo aos estudantes que, individualmente, façam a leitura do texto relativo a essas doenças. Em seguida, convide quatro estudantes para explanar para a turma o que entenderam sôbre cada uma delas. Oriente a turma a ouvir respeitosamente. Faça pausas periódicas para dirigir perguntas também aos demais estudantes, verificando assim sua atenção às explicações.
Ao final, reserve um tempo da aula para o esclarecimento das eventuais dúvidas.
Pneumonia é doença bacteriana
Há algumas espécies de bactérias que são eficientemente combatidas pelas defesas naturais do organismo. Contudo, quando o corpo se encontra debilitado, combatendo uma virose, por exemplo, essas bactérias podem não ser combatidas com eficiência e originar infecções bacterianas. É geralmente esse o caso da pneumonia bacteriana, uma infecção dos pulmões causada por certas espécies de bactérias. O doente tem febre alta, dores no peito, falta de ar e expele catarro, que, às vezes, contém sangue. Deve-se procurar atendimento médico e seguir o tratamento proposto rigorosamente, pois o tipo de medicamento e a dose adequada são essenciais para a cura efetiva da doença, que, se não tratada, pode ser fatal.
Tuberculose é doença bacteriana
Outra séria doença do sistema respiratório é a tuberculose pulmonar, causada por bactérias da espécie Micobactérium tuberculósis. Elas passam de uma pessoa para outra por meio de gotículas de saliva espalhadas quando o doente tosse.
A bactéria pode atacar os rins, os ossos e o cérebro, mas, como a via de entrada no organismo é o sistema respiratório, são os pulmões os primeiros órgãos a serem afetados. A tuberculose pulmonar é, segundo a Organização Mundial de Saúde (ó ême ésse), uma das moléstias infecciosas que mais matam no mundo.
Como defesa contra a bactéria, o organismo produz estruturas com uma grossa camada de tecido conjuntivo ao redor dos alvéolos pulmonares atacados por ela. Essas estruturas, os tubérculos, reduzem a velocidade com que a infecção se espalha pelo corpo, mas em geral não matam as bactérias. Quando os tubérculos são detectados numa radiografia de pulmão, isso atesta que o organismo tem ou teve contato com a bactéria.
Os sintomas da tuberculose pulmonar incluem febre, suores noturnos, emagrecimento e catarro com sangue. Embora a doença possa ser curada com o uso de antibióticos, se ela não for diagnosticada e tratada a tempo pode provocar a morte.
Os indivíduos acometidos de aids, cujas defesas do organismo se encontram comprometidas por causa da síndrome, quando expostos à bactéria causadora da tuberculose, podem facilmente adquirir a doença, que, nesse caso, pode ser fatal.
Distúrbios respiratórios de origem alérgica
A alergia é um distúrbio no qual o corpo se torna muito sensível a determinado material ou substância e passa a responder a ele toda vez que sua presença é detectada dentro do organismo. Algumas pessoas têm alergia a materiais que entram no corpo pelas vias respiratórias, como pelos de animais, perfumes, grãos de pólen etcétera, que podem desencadear crises de rinite alérgica ou de asma brônquica.
Asma e músculos lisos
Na ilustração sôbre trocas gasosas nos alvéolos pulmonares, no item 4 dêste capítulo, você pode ver que existem músculos ao redor dos bronquíolos. São músculos lisos, que realizam movimentos involuntários. Um ataque de asma provoca a contração dêsses músculos, e é por isso que os bronquíolos se estreitam e dificultam a respiração.
Quem tem asma deve seguir as orientações de seu médico. Se for necessário, ele indicará uma bombinha especial que, no caso de ataque asmático, precisa ser imediatamente usada para inspirar um medicamento que relaxa esses músculos, dilata os bronquíolos e impede que o ataque seja fatal.
Respostas e comentários
Subitem Distúrbios respiratórios de origem alérgica
As alergias de origem respiratória são bastante comuns na população brasileira.
Ao abordar o tema dêsse subitem, comente também que as reações alérgicas podem acontecer devido a outros fatores além de substâncias ou materiais inalados, como picadas de insetos, administração de medicamentos, aplicação de perfumes ou cosméticos na pele e ingestão de certos alimentos específicos.
Destaque que uma crise alérgica, dependendo da gravidade, pode até provocar a morte caso a pessoa não receba tratamento médico adequado.
Aprofundamento ao professor
Veja, na parte inicial dêste Manual do professor, na seção Aprofundamento ao professor, os textos “Como surge a alergia?”, “O que é histamina? Que papel desempenha na inflamação? E em um ataque de asma?“ e “Como atua a bombinha para asmáticos?“. Os três textos são subsídios ao educador a respeito de temas do item 7.
De ôlho na Bê êne cê cê!
Os boxes Asma e músculos lisos e Use a internet, do item 7, novamente auxiliam no desenvolvimento das competências específicas 7 e 8, já citadas neste capítulo.
A rinite alérgica é uma fórma de alergia na qual ocorre a inflamação da parede interna da cavidade nasal, com produção de muco, que escorre pelo nariz.
A asma brônquica é um distúrbio que se caracteriza pela contração das paredes dos bronquíolos, o que diminui o espaço interno para a passagem do ar inspirado e provoca intensa falta de ar.
Embora seja difícil falar em cura para esses problemas, há meios de, com ajuda médica, descobrir quais são os fatores que desencadeiam as crises a fim de manter-se longe deles. Com isso, quem é alérgico pode evitar as crises alérgicas ou diminuir sua frequência. Há, também, algumas medicações adequadas que reduzem a sensibilidade aos fatores que causam alergia.
ATIVIDADE
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• resfriado
• gripe
• tuberculose
• pneumonia bacteriana
• rinite alérgica
• asma
EM DESTAQUE
Enfisema pulmonar e câncer de pulmão
Os bronquíolos mais largos, os brônquios e a traqueia têm um sistema de limpeza formado por cílios que se movimentam e que são revestidos de muco. A fumaça de cigarro contém substâncias que paralisam o movimento dêsses cílios, e, com isso, partículas de poeira, poluição e fumaça conseguem chegar aos alvéolos.
À medida que a fumaça do cigarro inativa os cílios, as células que revestem as vias aéreas passam a liberar mais muco para realizar a limpeza dessas vias. O muco se acumula e começa a ocorrer a tosse típica dos fumantes. A tosse é um reflexo do corpo que visa limpar as vias aéreas para a entrada de ar.
Dia após dia, a fumaça dos cigarros irrita a parede dos brônquios e dos bronquíolos, causando sua inflamação, a bronquite. Por causa da perda do mecanismo de limpeza, bactérias podem chegar com maior facilidade aos pulmões, deixando o fumante mais sujeito a infecções pulmonares, como a pneumonia bacteriana. Embora essas infecções possam ser tratadas com antibióticos, a bronquite persistirá enquanto o indivíduo fumar, tornando-se bronquite crônica.
O próximo estágio é o do enfisema pulmonar, no qual os alvéolos pulmonares perdem sua elasticidade, praticamente não se esvaziam e oferecem grande dificuldade para expirar o ar e para renová-lo na inspiração.
Use a internet
Se liga: o cigarro é contra você!
O portal sôbre o tabagismo do Ministério da Saúde tem, entre outras informações, vários dados sôbre as doenças e mortes causadas pelo fumo no Brasil e no mundo e, principalmente, uma série de dicas para ajudar quem quer parar de fumar.
Você pode encontrar o portal mediante uma busca por Inca tabagismo.
Respostas e comentários
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Redações possíveis, considerando o nível de compreensão atual dos estudantes:
- resfriado Doença contagiosa causada por vírus que ataca o sistema respiratório. Os sintomas incluem secreção nasal, congestão nasal, tosse e mal-estar.
- gripe Doença contagiosa de origem viral que ataca o sistema respiratório. Mais violenta que o resfriado, os sintomas costumam incluir febre, fraqueza, falta de apetite, dores nos músculos, na pele e nas articulações.
- tuberculose Doença infecciosa dos pulmões causada por bactéria (), transmitida por gotículas de saliva do doente, espalhadas quando ele tosse.
- pneumonia bacteriana Doença infecciosa dos pulmões causada por certas espécies de bactérias. Os sintomas são, em geral, febre, dores no peito, falta de ar e eliminação de catarro, que pode conter sangue.
- rinite alérgica fórma de alergia na qual há inflamação da parede interna da cavidade nasal, com produção de muco, que escorre pelo nariz (podendo ou não congestioná-lo).
- asma Distúrbio em que ocorre contração das paredes dos bronquíolos, reduzindo o espaço para a passagem de ar, provocando falta de ar.
O coração de uma pessoa com enfisema pulmonar tem de trabalhar mais para suprir a oxigenação deficiente do sangue nos pulmões.
Por causa disso, é comum doentes de enfisema pulmonar morrerem com problemas cardíacos.
Dentro do núcleo de nossas células fica o material genético, que contém informações para a produção de substâncias essenciais às atividades da célula. Na fumaça do cigarro há várias substâncias capazes de causar danos ao material genético, o que descontrola algumas das atividades celulares. Diz-se que uma pessoa está com câncer quando algumas células do corpo começam a se multiplicar descontroladamente. A probabilidade de fumantes contraírem câncer é comprovadamente maior do que em não fumantes, como mostram os dados da tabela.
|
Localização do câncer |
Aumento do risco |
|---|---|
|
Pulmão |
22,4 vezes |
|
Boca |
27,5 vezes |
|
Laringe |
10,5 vezes |
|
Esôfago |
7,6 vezes |
|
Rim |
3,0 vezes |
|
Bexiga |
2,9 vezes |
|
Pâncreas |
2,1 vezes |
|
Estômago |
1,5 vez |
Fonte: Dados referentes ao sexo masculino, obtidos de Gôudmãn, L.; , L. (edição) Cecil Medicina. vigésima terceira edição Rio de Janeiro: Elsevier, 2009. volume 1, página 200.
Fumar consiste em inspirar fumaça contendo mais de quatro mil diferentes substâncias tóxicas e aumentar as chances de morrer antes da hora ou de sofrer com doenças de maior incidência nos fumantes.
Elaborado com dados obtidos de: , V.; , A. K.; , J. C. Robbins & Cotran pathologic basis of disease. décima edição Philadelphia: Elsevier, 2020.
A bronquite crônica e o enfisema pulmonar pertencem a um tipo de enfermidade que recebe o nome de doença pulmonar obstrutiva crônica, abreviado pela sigla .
Para ter uma ideia de como se sente uma pessoa com enfisema pulmonar, inspire o mais fundo que conseguir e, em seguida, solte apenas um pouco dêsse ar. Inspire novamente até o máximo e solte apenas um pouco do ar. Faça isso repetidas vezes e em pouco tempo, com essa “respiração curta”, você sentirá necessidade de mais ar.
Fibrose pulmonar
A inalação frequente de pó de sílica, pó de carvão e fibras de asbestos (amianto) pode conduzir à fibrose pulmonar, na qual, em reação à presença de partículas estranhas nos pulmões, o organismo produz uma camada de tecido conjuntivo fibroso (cheio de fibras), que reveste o material intruso. Quanto maior for a quantidade de partículas inaladas, maior a quantidade de tecido fibroso produzido e maior a perda de elasticidade do pulmão, o que dificulta a inspiração e as trocas gasosas no pulmão.
É alta a incidência de câncer de pulmão entre as pessoas com fibrose pulmonar.
Respostas e comentários
Em destaque
Esse é um texto de grande importância dêste capítulo, pois possibilita construir conhecimentos para a rejeição ao tabagismo.
Ao trabalhá-lo, explique que a fumaça de cigarro tem efeito prejudicial sôbre os cílios de proteção que existem nos bronquíolos mais largos, nos brônquios e na traqueia, comprometendo sua atuação para impedir que partículas atinjam os alvéolos. Fumar aumenta a secreção de muco nas vias aéreas, provocando tosse frequente. Também conduz à inflamação de brônquios e bronquíolos, a bronquite, que se torna crônica ao longo dos anos.
Explique que um estágio seguinte do tabagismo é o do enfisema pulmonar, quando os alvéolos perdem a elasticidade, oferecendo dificuldade para a ventilação pulmonar e provocando falta de ar.
Mencione que a bronquite crônica e o enfisema pulmonar dificultam a oxigenação do organismo, configurando uma condição denominada doença pulmonar obstrutiva crônica (). A oxigenação deficiente sobrecarrega a atividade do coração, podendo acarretar problemas cardíacos, às vezes fatais.
Na exposição, dê ênfase especial ao fato de a probabilidade de câncer ser bem maior entre fumantes, analisando com os estudantes a tabela apresentada na seção.
Estimule os estudantes a acessar as informações do Ministério da Saúde sôbre os riscos do cigarro, conforme a orientação do Use a internet.
Reserve parte de uma aula para realizar uma roda de conversa em que os estudantes possam apresentar argumentos e sugestões para que as pessoas não comecem a fumar ou abandonem esse hábito. Além de estimular os estudantes a desenvolver a capacidade de produzir análises críticas, criativas e propositivas e de argumentar em textos orais, a atividade contribui para a consciência coletiva dos problemas acarretados pelo cigarro e a rejeição ao tabagismo.
De ôlho na Bê êne cê cê!
A abordagem do subitem Fibrose pulmonar possibilita trabalhar a competência específica 4, no que se refere a avaliar aplicações e implicações culturais da ciência e de suas tecnologias para propor alternativas aos desafios do mundo contemporâneo, incluindo aqueles relativos ao mundo do trabalho. Esse subitem favorece também o desenvolvimento da competência específica 8, já citada neste capítulo.
Atividades
Após o subitem Fibrose pulmonar, proponha o exercício 15 do Use o que aprendeu.
ATIVIDADE
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• bronquite
• enfisema
• câncer
• câncer de pulmão
ATIVIDADE
Tema para pesquisa
Pesquise quais são as especialidades da Medicina que cuidam de pacientes com os problemas de saúde estudados neste capítulo.
Organização de ideias
MAPA CONCEITUAL
Atividade
Use o que aprendeu
1. Ao dar uma baforada num espelho frio, notamos que ele fica embaçado. Isso evidencia a presença de qual substância no ar expirado?
Versão adaptada acessível
1. Ao dar uma baforada num espelho frio e tocá-lo logo em seguida, é possível sentir a umidade em sua superfície. Isso evidencia a presença de qual substância no ar expirado?
Orientação para acessibilidade
1. Caso haja estudantes cegos ou com baixa visão na turma, a sensação de umidade percebida na superfície do espelho evidencia a presença de vapor de água no ar expirado.
- Compare o ar inspirado e o ar expirado no que diz respeito à porcentagem de:
- gás oxigênio.
- gás carbônico.
- vapor de água.
- O que acontece com a respiração celular se, por algum motivo, uma pessoa for impedida de executar a respiração pulmonar?
Respostas e comentários
tê cê tê Economia
Em diversos locais dêste volume, os estudantes poderão conhecer diferentes áreas de atuação profissional, abordando a temática Trabalho e inserindo-se, portanto, na macroárea de tê cê tês Economia. No caso do boxe Tema para pesquisa, a continuidade dêsse trabalho possibilita conhecer áreas médicas como otorrinolaringologia, pneumologia, infectologia e oncologia.
De ôlho na Bê êne cê cê!
O boxe Tema para pesquisa do item 7 alinha-se ao desenvolvimento da competência geral 6, pois estimula o estudante a apropriar-se de conhecimentos que possibilitem entender as relações próprias do mundo do trabalho e fazer escolhas alinhadas ao seu projeto de vida.
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Redações possíveis, considerando o nível de compreensão atual dos estudantes:
- bronquite Inflamação dos brônquios.
- enfisema Distúrbio dos alvéolos pulmonares, em que eles perdem a capacidade de promover eficientemente as trocas gasosas.
- câncer Doença caracterizada pela multiplicação contínua e descontrolada das células de um determinado tecido. Geralmente atinge tecidos vizinhos, podendo, inclusive, se espalhar para outras partes do corpo (fato chamado de metástase). O tecido que se desenvolve em excesso é chamado tumor maligno ou carcinoma.
- câncer de pulmão Câncer que se desenvolve em tecidos que formam o pulmão, geralmente o tecido epitelial dos brônquios.
Respostas do Use o que aprendeu
1. O fato de o espelho ficar embaçado evidencia a presença de vapor de água no ar expirado.
Esse vapor de água, que sai com temperatura aproximadamente igual à do corpo, se condensa sôbre o espelho frio. As muitas pequenas gotas de água líquida é que embaçam o espelho.
2. a) A porcentagem de gás oxigênio é maior no ar inspirado.
b) A porcentagem de gás carbônico é maior no ar expirado.
c) A porcentagem de vapor de água é maior no ar expirado (salvo quando a pessoa inspira ar muito úmido, como em sauna a vapor ou durante inalação de vapor de água).
3. Impedida de realizar a respiração pulmonar, faltará gás oxigênio para as células da pessoa realizarem a respiração celular (isso conduz à morte de células e até do indivíduo).
- Considere os seguintes componentes do sistema respiratório:
- Alvéolo
- Bronquíolo
- Brônquio
- Laringe
- Diafragma
- Cavidade nasal
- Faringe
- Traqueia
- Em que sequência o ar inspirado percorre esses componentes?
- Em que sequência o ar expirado passa por esses componentes?
- Qual dêsses componentes não tem contato direto com o ar inspirado ou expirado?
- A tosse é um reflexo automático que representa uma vantagem adaptativa. Qual é a importância dêsse reflexo para o organismo?
- O espirro, que consiste na rápida saída de ar pelas vias respiratórias, pode acontecer quando algum objeto estranho encosta nos pequenos pelos internos do nariz.
Qual é a utilidade do espirro para o sistema respiratório?
7. Alguns eventos relacionados à respiração pulmonar são:
A. Contração dos músculos intercostais.
B. Relaxamento dos músculos intercostais.
C. Contração do diafragma.
D. Relaxamento do diafragma.
E. Contração da caixa torácica.
F. Expansão da caixa torácica.
Reúna esses eventos em dois grupos e explique o critério que usou para fazer essa reunião.
- Muitos apreciadores de churrasco gostam de comer costela de boi assada. A carne ao redor dos ossos das costelas são músculos do animal (veja foto a seguir).
- Como se chamam esses músculos?
- Qual é a função deles no organismo do animal?
- Qual é o papel do diafragma no sistema respiratório?
- Que importante evento ocorre nos alvéolos pulmonares?
- Qual das quatro cavidades do coração bombeia sangue para a circulação pulmonar? Esse sangue vai aos pulmões por veias ou artérias?
- O sangue retorna dos pulmões ao coração por veias ou artérias? A qual cavidade do coração chega esse sangue?
- Qual é a relação entre atividade física, frequência cardíaca e frequência respiratória?
- O gás oxigênio é transportado no sangue ligado à hemoglobina, uma substância vermelha presente nos glóbulos vermelhos no sangue. Uma análise de sangue, em laboratório, revelou que uma pessoa que vive numa cidade praiana tem 15 gramas de hemoglobina em cada 100 mililitros de sangue e que outra que vive nas altas montanhas dos Andes peruanos tem 20 gramas de hemoglobina em cada 100 mililitros de sangue.
Proponha uma possível explicação para a diferença observada.
- Por lei, embalagens de cigarro devem alertar para os riscos do tabagismo. Um dos avisos diz que fumar causa enfisema pulmonar.
- Explique o que é enfisema pulmonar.
- Por que um indivíduo com enfisema pulmonar pode desenvolver problemas cardíacos?
Respostas e comentários
4. a) Cavidade nasal séta faringe séta laringe → traqueia séta brônquio séta bronquíolo séta alvéolo.
b) Alvéolo séta bronquíolo séta brônquio séta traqueia séta laringe séta faringe séta cavidade nasal.
c) O diafragma.
5. Eliminar partículas que tenham entrado na laringe, impedindo que elas atinjam os pulmões.
6. Espera-se que os estudantes afirmem que a utilidade do espirro é expulsar o objeto intruso do nariz por meio de um violento jato de ar, impedindo-o de chegar aos pulmões.
7. A, C, F – relacionados à inspiração. B, D, E – relacionados à expiração.
8. a) Músculos intercostais (atuam na respiração pulmonar).
b) Quando se contraem, provocam aumento do volume da caixa torácica e consequente inspiração de ar.
9. Ao se contrair ou ao se distender, o diafragma acarreta aumento ou diminuição do volume da caixa torácica, propiciando a entrada ou saída do ar.
10. As trocas gasosas: passagem de gás oxigênio do ar inspirado para o sangue e de gás carbônico do sangue para o ar que será expirado. Essas trocas gasosas ocorrem por difusão.
11. O ventrículo direito. O sangue vai por artérias (as artérias pulmonares).
12. Retorna por veias (as veias pulmonares) e chega ao átrio esquerdo.
13. Quanto maior for a intensidade de uma atividade física, maiores serão a frequência cardíaca e a frequência respiratória, a fim de oxigenar melhor os tecidos do organismo.
14. Quanto maior a altitude, menor é a pressão do ar e menor a quantidade de ar presente num certo volume de atmosfera (mais rarefeita está a atmosfera). Nas altas montanhas dos Andes peruanos, menos gás oxigênio atinge os pulmões a cada inspiração. O aumento da quantidade de hemoglobina é uma resposta do organismo a essa situação para compensar a oxigenação deficiente. Havendo mais hemoglobina no sangue, haverá aproveitamento mais eficiente do gás oxigênio presente no ar.
15. a) Enfisema pulmonar é a perda de elasticidade dos alvéolos pulmonares, que praticamente não se esvaziam na expiração. Isso diminui a capacidade para expirar o ar e renová-lo na inspiração, reduzindo a oxigenação do sangue.
b) O coração de quem tem enfisema pulmonar trabalha mais rápido para compensar a baixa oxigenação do sangue. Essa sobrecarga do coração pode desencadear problemas cardíacos.
De ôlho na Bê êne cê cê!
A atividade 14 do Use o que aprendeu possibilita desenvolver a competência específica 3, já que envolve analisar, compreender e explicar características, fenômenos e processos relativos ao mundo natural, exercitando a curiosidade para buscar respostas com base nos conhecimentos das Ciências da Natureza.
Atividade
Explore diferentes linguagens
A critério do professor, estas atividades poderão ser feitas em grupos.
TABELA
1. A tabela mostra a porcentagem dos componentes do ar inspirado e do ar expirado por uma pessoa, em uma localidade que apresenta 0,5% de vapor de água no ar.
|
Ar inspirado |
Ar expirado |
|
|---|---|---|
|
Componente A |
0,04% |
3,6% |
|
Componente B |
20,84% |
15,7% |
|
Outros gases |
79,12% |
80,7% |
Fonte: ról, J. E.; ról, M. E. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology. décima quarta edição Philadelphia: Elsevier, 2021. página 513.
- Em seu caderno, identifique pelo nome os componentes A e B.
- Qual é o principal constituinte do ar que corresponde à maior parte dos “outros gases”?
- Cite uma outra substância presente nos “outros gases”.
MODELO
2. A ilustração mostra um modelo de pulmão, construído com objetos caseiros. Nesse modelo, o balão de borracha representa um pulmão, o pedaço de borracha esticado representa o diafragma e a “boca” da garrafa representa as vias aéreas.
Redija um pequeno texto em seu caderno, explicando como esse modelo poderia ser usado em uma aula sôbre a atuação do diafragma na inspiração e na expiração.
Fonte: Friman, S. êti áli. Biological Science. sétima edição Hoboken: Pearson, 2020. página 904.
ATIVIDADE PRÁTICA
3. Faça o seguinte experimento deitado com as costas para baixo. Coloque a mão espalmada sôbre a região do umbigo, inspire profundamente e, a seguir, expire profundamente. Sinta com a mão o movimento do abdômen durante a inspiração e a expiração.
Ao inspirar e expirar, há alteração do volume da cavidade torácica, mas nesse experimento você sentiu também o abdômen se movimentar! Usando o que você aprendeu sôbre a atuação do diafragma, proponha uma explicação para esse fato.
Respostas e comentários
Respostas do Explore diferentes linguagens
1. a) A é o gás carbônico e B é o gás oxigênio.
b) O gás nitrogênio.
c) Vapor de água. (Essa é a resposta mais provável. Porém, também são corretas quaisquer respostas que contenham outros gases presentes normalmente no ar em pequenas quantidades, tais como o argônio.)
2. Espera-se que os estudantes, em seu texto, associem o puxão no pedaço de borracha com a contração do diafragma, que aumenta o volume da cavidade torácica e favorece a entrada de ar nos pulmões (representados pelo balão), que se expandem. Empurrar de volta o pedaço de borracha à posição inicial, por outro lado, corresponde ao relaxamento do diafragma, que reduz o volume da cavidade torácica e expulsa ar dos pulmões.
Professor, esse exercício é interessante para elaborar a ideia de modelo, bastante útil em Ciências da Natureza.
3. A expectativa é que os estudantes afirmem que, quando se contrai para a inspiração, o diafragma pressiona o conjunto de órgãos do abdômen (estômago, intestinos etcétera) e, por causa disso, a mão sente o abdômen subir durante o experimento. Na expiração, ocorre o movimento contrário do diafragma e sente-se o abdômen descer. Veja a esquematização a seguir.
Interdisciplinaridade
Os estudantes podem ser estimulados, em atividade interdisciplinar com Arte, a construir modelos similares ao apresentado na atividade 2, porém com outros materiais e com aspecto mais realista (dois brônquios, dois pulmões etcétera). Os estudantes podem elaborar vídeos explicando o funcionamento dos modelos, e esses vídeos podem ser postados no blog das equipes.
GRÁFICOS
Os gráficos indicam a porcentagem do sangue que passa pelas diferentes partes da circulação sistêmica (sistemas do corpo) quando um indivíduo está em repôuso e quando faz exercício físico moderado (por exemplo, uma caminhada rápida). Analise‑os para realizar as atividades 4 e 5.
Fonte: istéfens, R. êti áli. BSCS Biology: a molecular approach. nona edição Columbos (Ohio): Glencoe/McGraw-Hill, 2006. página 202.
- A quantidade total de sangue bombeado pelo coração a cada minuto é a mesma em ambas as situações? Em caso negativo, em que situação é maior?
- Qual das partes do corpo sofre maior aumento de circulação sanguínea quando o indivíduo está em atividade? Por que isso acontece?
TIRINHA
6. Veja a tirinha e responda.
Por que, mesmo prendendo a respiração, uma pessoa acaba inspirando após algum tempo?
Respostas e comentários
Interdisciplinaridade
As atividades 4 e 5 propiciam oportunidade para continuar a parceria com Matemática sôbre porcentagens. O que é novo e interessante aqui é que, da situação de repôuso para a de exercício físico, as porcentagens mudam e a quantidade total de sangue fluindo (por unidade de tempo) também muda. Importante sempre lembrar: porcentagens incidem sôbre um todo!
Nesses dois gráficos de colunas empilhadas, a altura de cada coluna (indicada por uma cor diferente) é proporcional ao volume de sangue bombeado ao órgão indicado.
No gráfico da direita, o comprimento total da sequência de colunas empilhadas é maior, pois, devido à atividade física, o volume total de sangue bombeado é maior que na situação de repôuso (em consonância com a resposta da atividade 4). Em termos porcentuais, contudo, a soma é 100% em ambos os casos.
Respostas do Explore diferentes linguagens (continuação)
4. Não. Quando o indivíduo está em atividade, a quantidade de sangue bombeado é maior.
5. Os músculos esqueléticos, porque trabalham mais quando se está em atividade física e, por isso, precisam receber maior quantidade de sangue.
6. O contrôle da respiração pulmonar é feito de maneira automática pelo sistema nervoso, medindo a concentração de gás carbônico no sangue. Quando essa concentração está muito alta, são ativados os músculos que atuam na inspiração.
De ôlho na Bê êne cê cê!
A atividade 2 da seção Explore diferentes linguagens permite aos estudantes desenvolver a competência específica 2, ajudando-os a compreender conceitos fundamentais e estruturas explicativas das Ciências da Natureza, de modo a sentir segurança no debate de questões científicas.
A competência geral 2 e a competência específica 3 (já mencionadas anteriormente neste capítulo) têm seu desenvolvimento potencializado pelas atividades 2 e 3.
Ainda na seção Explore diferentes linguagens, a competência geral 4 é favorecida pelas atividades 4, 5 e 8, visto que elas envolvem trabalhar com conhecimentos das linguagens matemática e científica para compreender informações.
ESTIMATIVA
- Vamos considerar que um adulto em repôuso inspire 12 vezes por minuto. Considere também que, em cada inspiração, entre meio litro de ar em seus pulmões. Usando esses dados, responda às perguntas em seu caderno.
- Quantos litros de ar entram nos pulmões em 1 minuto?
- Quantos litros de ar entram nos pulmões em uma hora?
- Quantos litros de ar entram nos pulmões em 24 horas?
- Quantos litros de ar entram nos pulmões em uma semana?
GRÁFICO
8. O gráfico mostra o consumo médio de gás oxigênio por alguns animais. Consulte-o para responder às perguntas.
Volume de gás oxigênio que alguns animais (em repôuso) consomem em uma hora
Fonte: , P.; Stôun, G.; Dionsan, I. Environmental Physiology of animals. segunda edição Malden (Massachusetts): Blackwell Publishing, 2005. página 131.
- Que relação existe entre o tamanho dêsses animais e o consumo de gás oxigênio por seus músculos?
- É correto afirmar que o corpo de um elefante consome menos gás oxigênio do que o de um camundongo? Explique.
- Quantos mililitros de gás oxigênio um gato de 1 quilograma consome em 1 hora?
- Quantos litros de gás oxigênio um cão de 5 quilogramas consome em uma hora? (Use a informação de que 1.000 mL = 1 L, isto é, 1.000 mililitros equivalem a 1 litro.)
Seu aprendizado não termina aqui
Há muitas doenças infectocontagiosas transmitidas pelo sistema respiratório. Cada uma tem sintomas característicos e envolve riscos específicos. De vez em quando, ocorrem surtos dessas doenças nas diferentes regiões do país, o que pode incluir aquela em que você mora.
Esteja atento às notícias locais, pois isso possibilita reconhecer mais rapidamente os sintomas dessas doenças e procurar orientação médica adequada, seja para você ou para seus familiares. Aprender e estar bem informado é essencial para o exercício da cidadania.
Respostas e comentários
Respostas do Explore diferentes linguagens (continuação)
7. a) 12 × 0,5 litros = 6 litros
b) 60 × 6 litros = 360 litros
c) 24 × 360 litros = .8640 litros
d) 7 × .8640 litros = .60480 litros
Compare os resultados obtidos com exemplos cotidianos de volume. Por exemplo:
- 6 litros são o volume de 3 garrafas de 2 litros cada;
- 360 litros são o volume de uma pequena piscina infantil cuja base seja um quadrado com 1 métro de medida de lado e cuja profundidade seja 36 centímetros;
- 8.640 litros são, aproximadamente, o volume de uma caixa-d’água cúbica de 2,05 métros de medida de aresta (de fato, o volume exato desse cubo é (2,05 métros)3, ou seja, 8,615 métros cúbicos ou 8.615 litros);
- 60.480 litros são, aproximadamente, o volume de uma piscina retangular com lados de medida 6 metros e 10 metros e com profundidade de 1 metro (o volume exato dessa piscina é 60 métros cúbicos, ou seja, 60.000 litros).
8. a) O gráfico mostra que, quanto menor o tamanho do animal, maior o consumo de gás oxigênio por quilograma de massa corporal.
b) Espera-se que os estudantes respondam que não. Apesar de cada quilograma do corpo do elefante consumir menos gás oxigênio do que cada quilograma do corpo do camundongo, o corpo todo do elefante (milhares de quilogramas) consumirá, no total, muito mais gás oxigênio do que o corpo todo do camundongo (bem menos de 1 quilograma).
c) Pelo gráfico, 680 mililitros.
d) No gráfico, lê-se que cada quilograma do cão consome 330 mililitros de oxigênio. Assim, 5 quilogramas consumirão 5 vezes 330 mililitros, ou seja, .1650 mililitros. Como .1000 mililitros equivalem a 1 litro, .1650 mililitros equivalerão a 1,650 litros.
Interdisciplinaridade
Na atividade 8, é possível ampliar a abordagem estabelecida com Matemática sôbre porcentagem. Pode-se escolher o camundongo como referência (100%) e expressar os demais valores percentualmente em relação a ele, calculando que valores deveriam ser colocados nas barras, nesse caso. Pode-se, a seguir, repetir a atividade usando desta vez o elefante como referência (100%).
De ôlho na Bê êne cê cê!
O boxe Seu aprendizado não termina aqui oferece oportunidade para desenvolver a competência geral 5 e a competência específica 6, pois propõe utilizar diferentes linguagens e tecnologias digitais de informação e comunicação para se comunicar e acessar informações, produzir conhecimentos e resolver problemas das Ciências da Natureza de fórma crítica, significativa, reflexiva e ética.