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FISIOLOGIA

INTRODUÇÃO

� A membrana plasmática, possui em sua constituição lipídica proteínas diversas, de variados tipos e tamanhos, o que lhe caracteriza uma imagem mosaica.

� Transportes, fluxo de nutrientes e íons;

� Função de extrema importância tanto para a sobrevivência celular como também para a manutenção da homeostasia do organismo.

ORGANISMO EM HOMEOSTASE

� Homeostasia: Permanente tendência do organismo de manter a constância do meio interno. Relativa independência do organismo em relação às oscilações do ambiente externo.

� Manter uma constância no meio interno, com valores funcionais, como por exemplo pressão arterial = 120/80 mmHg ou pH do sangue = 7,4.

ORGANISMO EM HOMEOSTASE

� Esses valores não são fixos ou seja, existe um valor médio, um intervalo entre o valor máximo e mínimo que mantém sempre em equilíbrio o meio interno, por exemplo, se o pH do sangue estiver 7,43 ou 7,35 não quer dizer que o organismo esteja em desequilíbrio, pois está dentro dos limites

ORGANISMO EM HOMEOSTASE

� Outro exemplo, os valores normais para parâmetros sanguíneos de glicose são 75 –110 mg / 100ml; se o resultado de glicose for de 90mg / 100ml está normal, porém, se o resultado for 120 mg /100ml está fora dos parâmetros de equilíbrio.

� Dois sistemas atuam na manutenção da homeostase, o sistema nervoso e o sistema endócrino.

� Em resposta a um estímulo, o sistema nervoso apresenta ação rápida, em curto prazo e com efeito localizado sobre o ponto de desequilíbrio;

� Já o sistema endócrino possui ação mais lenta, a médio e longo prazo, porém de ação duradoura e de efeito amplo sobra o organismo.

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� Tanto o sistema nervo como o sistema endócrino agem através de sistemas de feedback positivos e negativos.

� O que é feedback?� É um processo que visa restabelecer o

equilíbrio do meio interno de modo constante. O aumento ou diminuição de uma função (pressão arterial), provoca uma alteração (física ou química) no organismo, e esta alteração desencadeia uma reação para a correção funcional, garantindo o equilíbrio dinâmico.

Feedback negativo:

� É quando a alteração funcional se faz num sentido e a reação para a correção em outro, ou seja, a resposta do sistema de controle éoposta ao estímulo.

� A maior parte dos sistemas de controle do corpo atua por meio de feedback negativo.

� Na regulação da concentração de dióxido de carbono, a alta concentração de dióxido de carbono no líquido extracelular aumenta a ventilação pulmonar.

� Em outras palavras, a alta concentração produz redução da concentração, o que é negativo em relação ao estímulo desencadeante.

� De modo inverso, caso a concentração de dióxido de carbono caia a valores muito baixos, isso faz com que ocorra aumento por feedback dessa concentração. Essa resposta também énegativa em relação ao estímulo inicial.

Feedback Positivo

� O estímulo inicial produz mais estimulação do mesmo tipo, é a retraoalimentaçãopositiva observada em casos nos quais a alteração funcional e a reação se fazem no mesmo sentido, aumentando o desequilíbrio.

� Contrações uterinas: aumento das contrações – cabeça do feto força a passagem pela cérvix – estiramento da cérvix – sinais enviados de volta ao corpo uterino – contrações uterinas mais fortes... Até a expulsão do feto.

� OBS: O Feedback Positivo causa, por vezes, ciclos viciosos e morte.

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� Diminuição do volume sanguíneo (perda de sangue) – diminuição da pressão arterial; diminuição do fluxo sanguíneo p/ o coração –enfraquecimento cardíaco; diminuição do bombeamento cardíaco; diminuição do fluxo sanguíneo coronário (arterial); enfraquecimento cardíaco... Esse ciclo se repete até a morte.

� Para que haja controle do equilíbrio do meio interno, é necessária uma comunicação contínua entre as células deste organismo, e para que ocorra esta comunicação se faz necessário “portas” de entrada e saída de substâncias, e este fluxo ocorre através das proteínas presentes na membrana plasmática das células.

MEMBRANA PLAMÁTICA E TRANSPORTES

� Estão presentes na membrana plasmáticas dois tipos de proteínas: *proteínas intrínsecas –endoproteína, ectoproteína e transmembrana; *proteínas extrínsecas – interna e externa.

� Os tipos principais de proteínas participantes de transportes são as do tipo transmembrana, que atuam como um canal de passagem do meio intra-celular para o extra-celular e vice-versa

� Mas por que são necessários estes canais para a entrada e saída de substâncias?

� Simplesmente porque há certos tipos de substâncias que não conseguem ultrapassar a membrana celular;

� Substâncias como gases e moléculas pequenas sem cargas elétricas ultrapassam facilmente a camada celular,

� Porém moléculas grandes (como a glicose) ou moléculas com cargas elétricas (Na+; Cl-) não passam pela membrana celular, e nestes casos é necessário um canal específico, que facilite a entrada ou saída destas moléculas. A este fluxo de substância chamamos de transportes de membrana.

Difusão simples:

� Transporte de soluto que ocorre a favor do gradiente de concentração de determinada substância, do local de maior concentração para o local de menor concentração, sem que se faça necessária a presença de proteínas carreadoraspara facilitar o fluxo desta substância.

� Proteínas carreadoras: proteínas que mudam sua conformação para transportar moléculas muito grandes ou carregadas eletricamente.

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Transporte Passivo (difusão facilitada):

� Transporte de soluto que ocorre a favor do gradiente de concentração, do local onde a substância está mais concentrada para o local onde está menos concentrada, porém neste caso, com o auxilio de proteínas carreadoras e canais iônicos, pois estas moléculas são muito grandes para ultrapassar a membrana celular, ou possuem cargas elétricas.

� Transporte Ativo: é o transporte de soluto que ocorre contra o gradiente de concentração, com gasto energético, do local onde está menos concentrado para o local mais concentrado.

� Osmose: é o transporte de solvente (líquido) do local onde há menos concentração para onde há mais concentração.

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BOMBA DE SÓDIO E POTÁSSIO

� As células em geral possuem íons dissolvidos em solução sendo então dotadas de cargas elétricas.

� Os principais grupos portadores de carga elétrica que aparecem no ambiente celular são os íons Na+; K+; Cl-; e A- (ânions orgânicos carregados, como proteínas e aminoácidos).

� A concentração desses íons é diferente em relação ao ambiente intracelular e o extracelular.

� Dessa forma, o interior da célula possui uma maior concentração de íons K+ e A- tornando a carga elétrica líquida negativa.

� O exterior possui uma concentração maior de íons Na+ e Cl- com uma carga elétrica resultante positiva.

� Essa diferença de polaridade gera uma diferença de potencial elétrico através da membrana celular, chamado de potencial de membrana.

� Devido à diferença de concentração de cada íon entre os ambientes intracelular e extracelular, surge uma força motriz que faz com que esses íons atravessem a membrana celular de forma a equilibrar o gradiente de concentração.

� Para o potássio, a direção do fluxo de íons é do seu interior para o exterior.

� Porém, à medida que os íons potássio abandonam o interior da célula, a carga elétrica resultante acaba ficando cada vez mais negativa.

� Assim, os íons potássio acabam sendo carregados para o interior da célula devido a forças de natureza elétrica .

� Esse fluxo de íons potássio continua até o momento que as forças de natureza elétrica são compensadas devido à força gerada pelo gradiente de concentração .

� Para o sódio, o fluxo de íons devido ao gradiente de concentração (potencial químico) possui o sentido do exterior para o interior celular.

� Nesse caso, como o interior da célula possui carga negativa, a força elétrica acaba carregando os íons sódio para o interior da célula.

� Assim, os fluxos de íons sódio para o interior da célula são regidos pelos potenciais químicos e elétricos e nenhum fenômeno passivo arrasta os íons para fora da célula.

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� Para os ânions orgânicos, essa transferência através da membrana é dificultada devido aos seus grandes tamanhos moleculares.

� Os íons cloreto possuem uma contribuição na difusão discreta em relação aos outros grupos já mencionados.

� Em repouso, os íons potássio e sódio atravessam a membrana através de canais específicos para cada um desses íons.

� Os íons potássio atingem um estado de equilíbrio onde as forças elétricas e químicas se anulam e não ocorre mais fluxo de potássio pela membrana.

� Já para o sódio, as forças elétricas e químicas se somam e não existe forma de controlar o fluxo.

� O número de canais abertos para o transporte de potássio é quase 30 vezes maior que para o sódio, o que não permite que o fluxo de ambos os íons seja tão desequilibrado.

� Como a célula necessita manter o seu potencial de repouso (negativo no meio intra-celular e positivo no meio extracelular), deve existir um mecanismo que transporta os íons potássio e sódio contra os seus gradientes de concentração, fazendo com que a célula mantenha a sua polaridade e seu potencial constante.

� Esse mecanismo recebe o nome de bomba de sódio-potássio.

� O funcionamento dessa bomba está baseado em uma proteína (Na+K+ATPase) de elevado peso molecular que atravessa o interior e o exterior da membrana.

� No lado interior da célula, essa proteína possui sítios para sódio e ATP e no exterior, sítios para o potássio.

� Para cada três íons sódio , dois íons potássio são transportados. Isso estabelece a diferença de potencial exigida pela membrana.

� Como a saída de sódio não é acompanhada pela entrada de potássio na mesma proporção, estabelece-se uma diferença de cargas elétricas entre os meios intra e extracelular: há déficit de cargas positivas dentro da célula e as faces da membrana mantêm-se eletricamente carregadas.

� O potencial eletronegativo criado no interior da célula devido à bomba de sódio e potássio échamado potencial de repouso da membrana, ficando o exterior da membrana positivo e o interior negativo.

� Dizemos, então, que a membrana estápolarizada.

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� Quando estimulada, uma pequena região da membrana torna-se mais permeável aos íons sódio (abertura dos canais de sódio).

� Como a concentração desse íon é maior fora do que dentro da célula, o sódio atravessa a membrana no sentido do interior da célula.

� A entrada de sódio é acompanhada pela pequena saída de potássio..

� Este fluxo de íons inverte o potencial da membrana, ou seja, o meio intra-celular passa a ser positivo e o meio extra-celular torna-se negativo.

� Esta inversão de potencial é a despolarização , a célula que antes era polarizada (negativamente) despolariza e torna-se positiva internamente

� Essa positividade (despolarização) determina a parada do fluxo de íons sódio para o interior da fibra, fazendo com que a membrana se torne novamente impermeável a esses íons.

� Por outro lado, a membrana torna-se ainda mais permeável ao potássio, que migra para o meio interno.

� Devido à alta concentração desse íon no interior, muitos íons se difundem, então, para o lado de fora.

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� Isso cria novamente eletronegatividade no interior da membrana e positividade no exterior – processo chamado repolarização , pelo qual se restabelece a polaridade normal da membrana.

� A repolarização normalmente se inicia no mesmo ponto onde se originou a despolarização, propagando-se ao longo da célula.

� Após a repolarização, a bomba de sódio bombeia novamente os íons sódio para o exterior da membrana, criando um déficit extra de cargas positivas no interior da membrana, que se torna temporariamente mais negativo (hiperpolarização ) do que o normal.

� A eletronegatividade excessiva no interior atrai íons potássio de volta para o interior. Assim, o processo traz as diferenças iônicas de volta aos seus níveis originais.

IMPULSO NERVOSO

� Os neurônios são as células responsáveis pela recepção e transmissão dos estímulos do meio (interno e externo), possibilitando ao organismo a execução de respostas adequadas para a manutenção da homeostase.

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� Para exercerem tais funções, contam com duas propriedades fundamentais: a irritabilidade (também denominada excitabilidade ou responsividade) e a condutibilidade .

� Irritabilidade é a capacidade que permite a uma célula responder a estímulos, sejam eles internos ou externos.

� Portanto, irritabilidade não é uma resposta, mas a propriedade que torna a célula apta a responder.

� A resposta emitida pelos neurônios assemelha-se a uma corrente elétrica transmitida ao longo de um fio condutor: uma vez excitados pelos estímulos, os neurônios transmitem essa onda de excitação -chamada de impulso nervoso - por toda a sua extensão em grande velocidade e em um curto espaço de tempo.

� Esse fenômeno deve-se à propriedade de condutibilidade.

� Os impulsos nervosos ou potenciais de ação são causados pela despolarização da membrana além de um limiar (nível crítico de despolarização que deve ser alcançado para disparar o potencial de ação).

� Os potenciais de ação assemelham-se em tamanho e duração e não diminuem àmedida em que são conduzidos ao longo do axônio, ou seja, são de tamanho e duração fixos.

� A aplicação de uma despolarização crescente a um neurônio não tem qualquer efeito até que se cruze o limiar e, então, surja o potencial de ação. Por esta razão, diz-se que os potenciais de ação obedecem à "lei do tudo ou nada" .

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� Para transferir informação de um ponto para outro no sistema nervoso, é necessário que o potencial de ação, uma vez gerado, seja conduzido ao longo do axônio.

� Um potencial de ação iniciado em uma extremidade de um axônio apenas se propaga em uma direção, não retornando pelo caminho já percorrido.

� Conseqüentemente, os potenciais de ação são unidirecionais .

� Uma vez que a membrana axonal é excitável ao longo de toda sua extensão, o potencial de ação se propagará sem decaimento.

� A velocidade com a qual o potencial de ação se propaga ao longo do axônio depende de quão longe a despolarização é projetada à frente do potencial de ação, o que, por sua vez, depende de certas características físicas do axônio:

� a velocidade de condução do potencial de ação aumenta com o diâmetro axonal.

� Axônios com menor diâmetro necessitam de uma maior despolarização para alcançar o limiar do potencial de ação.

� Nesses de axônios, presença de bainha de mielina acelera a velocidade da condução do impulso nervoso.

� Nas regiões dos nódulos de Ranvier, a onda de despolarização "salta" diretamente de um nódulo para outro, não acontecendo em toda a extensão da região mielinizada (a mielina é isolante).

� Fala-se em condução saltatória e com isso há um considerável aumento da velocidade do impulso nervoso.