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PROVA BIMESTRAL I - FISIOLOGIA Conteúdo: Tópico 1 (Introdução à FAC) ao Tópico 5 (Alimento e Energia) Tópico 01 (03/08) - Introdução à Fisiologia Animal Comparada: Fisiologia Estudo das funções, do funcionamento e dos processos físico-químicos que ocorrem nas células, nos tecidos, nos órgãos e nos sistemas que compõem os seres vivos. Ciência Integrativa. Estudo do funcionamento dos sistemas celulares orgânicos (respiratório, circulatório, digestório, excretor, nervoso e endócrino) e das interações entre eles e deles com o meio ambiente. Objetivo Até o final do século XIX – melhorar a compreensão do corpo humano na saúde e na doença. A partir do século XX – aplicar o conhecimento fisiológico, em plena expansão, aos animais nos diferentes ambientes e tentar compreender a natureza da diversidade fisiológica. Ecofisiologia Estudo de como os organismos funcionam e respondem a mudanças em seus ambientes naturais - adaptações fisiológicas. Investiga a diversidade fisiológica em relação ao ambiente e sus implicações na ecologia dos organismos. Visão integrativa – considerada dados comportamentais, morfológicos, ecológicos e fisiológicos em um contexto evolutivo. Bioquímica Adaptativa Estudo dos mecanismos bioquímicos adaptativos que permitem que os animais vivam em ambientes tão diversos como o mar profundo, os oceanos antárticos, os picos de altas montanhas e as florestas tropicais. Analisa estratégias adaptativas conservadoras (unidades bioquímicas fundamentais) e mudanças inovadoras (exploração de novas condições) - limites ambientais e de tolerância. Desafios frente as rápidas mudanças ambientais - múltiplos estressores. Tópico 02 (10/08) - Conceitos e Princípios: Fisiologia Animal Estudo das funções, do funcionamento e dos processos físico-químicos que ocorrem nas células, nos tecidos, nos órgãos e nos sistemas - ciência integrativa. Controle e regulação de processos em grupos de células e de como as atividades desses grupos de células afetam a função de todo o organismo. Nível subcelular (interações moleculares) —> Organismo totalmente integrado. Interações entre os sistemas celulares e orgânicos destes com o meio ambiente. Fisiologia Animal Comparada Realiza comparações entre espécies para diferenciar padrões fisiológicos e entender as adaptações fisiológicas das espécies a ambientes distintos. Os processos fisiológicos básicos para todos os grupos animais foram/são induzidos por forças seletivas que atuaram/atuam durante a evolução. Organismos diferentes se adaptam a desafios ambientais similares —> padrões de evolução fisiológica e valores adaptativos dos processos fisiológicos. Objetivo principal: entender como o ambiente delineia a evolução de processos fisiológicos por meio da seleção natural. - Fisiologia ambiental = Examina os animais no contexto do ambiente em que estão inseridos – foco nas adaptações evolutivas a ambientes que podem sofrer variações - condições benignas a extremamente hostis. - Fisiologia evolutiva = Seleção natural e especiação - utiliza princípios de biologia evolutiva e sistemática (cladograma) para entender a evolução dos animais. Relação Estrutura-Função A função depende da estrutura em todos os níveis. Estruturas especializadas = funções específicas. Meio Interno Os seres vivos são sistemas abertos que interagem com o ambiente (troca de calor e matéria) - preservam um meio interno distinto (diferente), apesar das alterações (variações) do meio externo. O organismo vivo, embora necessite do ambiente que o circunda, é relativamente independente dele – os tecidos (células) não estão expostos a influências diretas e são protegidos por um verdadeiro ambiente interno, o qual é constituído, particularmente, pelos fluidos que contém o corpo. Meio interno - ambiente aquoso interno que circunda as células. Líquido extracelular - meio de transição entre o ambiente externo e o líquido intracelular – zona de tamponamento entre as células e o meio externo. Organismos compostos basicamente por líquidos = 40 a 75% do peso corporal. Células - unidades funcionais da vida. Homeostase Homeo = similar ou semelhante + stasis = repouso Estabilidade do ambiente interno do organismo. Habilidade de manutenção do meio interno equilibrado fisiologicamente - equilíbrio dinâmico. Manutenção de condições constantes/relativamente estáveis/ variáveis dentro de faixas toleráveis no interior do organismo – pH, concentração de fluidos (solvente e soluto), temperatura, etc. - em relação ao meio externo. Por que a homeostase é importante? Sem a homeostase, as flutuações e os níveis subótimos de pH, oxigênio, temperatura e outras características físico-químicas do meio interno podem romper as reações químicas básicas que são o fundamento da fisiologia, da anatomia e do comportamento. Mantém as condições do organismo equilibradas. Quando a composição do líquido extracelular varia além do seu intervalo ideal de valores (faixa tolerável de variação), são ativados mecanismos compensatórios para tentar fazer o meio interno retornar ao estado de equilíbrio. Sistemas de controle fisiológico - impedem que as alterações ambientais que atuam sobre o organismo causem a ruptura do meio interno celular, do tecido e da função do órgão. - Sistema nervoso. - Sistema endócrino. Sistemas de Controle de Feedback Quando a informação sensorial sobre uma variável particular é usada para controlar processos em células, tecidos e órgãos que influenciam o nível interno da variável em questão. = mecanismos homeostáticos autorregulados. Elemento (variável controlável). Processo fisiológico (mecanismo). Sensor (detector de alteração - emissor do estímulo/resposta). Feedback negativo – resposta corretiva – sentido oposto à resposta gerada pelo estímulo inicial e age como um amplificador invertido que corrige desvios em relação ao ponto de equilíbrio (reestabelece a variável regulada). Feedback positivo – mesmo sentido do estímulo inicial, agindo como um intensificador da resposta (reforço) - altamente instável (impulso progressivamente mais forte devido à retroalimentação e amplificação). Aumento contínuo da resposta – sistema temporariamente fora de controle. Resposta pode ser limitada pela quantidade de energia e/ou substrato disponível. Mais comum em condições patológicas (não exclusivo destes processos). Organismos saudáveis - efeito regenerativo, explosivo ou auto catalítico - fase de progressão de um evento cíclico (impulso nervoso, coágulo sanguíneo, esvaziamento rápido de cavidades, etc.). Sistemas com interação entre feedback negativo e positivo - Ovulação. - Maturação de folículos. Conformação e regulação Os organismos dependem do meio que os circunda e estão submetidos às variações do mesmo – diferentes tipos de resposta. Animais funcionam dentro de limites fisiologicamente determinados, os quais estão relacionados à ação de enzimas. Enzima - molécula orgânica (geralmente proteica) com alta especificidade que atua como catalisadora de reações químicas intra e extracelulares – aceleram a velocidade dos processos sem alterá-los. Reduz a energia de ativação necessária para que uma reação química ocorra. Estratégias Fisiológicas 1 - Conformador: alterações corporais de forma que o meio interno se assemelhe às condições do meio externo – amplas faixas toleráveis de variação. Osmoconformador: líquidos corporais internos atingem equilíbrio iônico com o ambiente. Exemplo: equinodermos. Oxiconformador: consumo de oxigênio aumenta ou diminui conforme disponibilidade no ambiente. Exemplo: anelídeos. 2 - Regulador: Utiliza mecanismos bioquímicos, fisiológicos, comportamentais e outros para regular o meio interno em resposta à variação de condições ambientais (meio externo). Osmorregulador: mantém as concentrações iônicos dos líquidos corporais dentroda faixa ideal – acima ou abaixo dos níveis ambientais. Exemplo: crustáceos, decápodes, maioria dos insetos, maioria dos vertebrados. Oxirregulador: mantém o consumo de oxigênio em níveis quase estáveis à medida que o oxigênio ambiental diminui. Exemplo: camarão-de-água-doce, maioria dos moluscos, maioria dos vertebrados. Regulação - requer gasto de energia. Adaptação, Aclimatização e Aclimatação Adaptação - a fisiologia de uma espécie permite que ela ocupe determinado ambiente como resultado da evolução por seleção natural. Aclimatização - mudança bioquímica, fisiológica e/ou anatômica que resulta da exposição de determinado espécime a condições ambientais variáveis, mas que ocorrem naturalmente em seu ambiente natural (sazonais ou de curto prazo). Aclimatação - processo que se assemelha à aclimatização, mas está relacionado a mudanças induzidas experimentalmente (laboratório ou campo). Ritmos biológicos Ritmos biológicos ou biorritmos - mudanças em variáveis reguladas resultando em padrões de repetição ou ciclos de mudança - se desenvolvem em resposta às variações naturais do meio externo. Geralmente sincronizados com mudanças ambientais previsíveis ou cíclicas - fotoperíodo (dia- noite) e sazonalidade (estações do ano), por exemplo. Possibilitam a organização temporal interna e sua sincronização com o ambiente externo – preparam o organismo para as mudanças ambientais, garantindo o bom funcionamento do sistema biológico - maior eficiência e melhor desenvolvimento. Ritmo biológico diário - ritmo circadiano. Tópico 03 (17/08 à 24/08) - Trocas Gasosas e Respiração: 17/08 Metabolismo energético Conjunto de reações químicas destinadas à obtenção de energia para manutenção das funções vitais. Molécula (transportadora) de energia - nucleotídeo composto por base nitrogenada (adenina) + açúcar (ribose) + fosfato. Energia armazenada nas ligações químicas entre os fosfatos – manutenção dos processos celulares. ADP – ATP – AMP = Moléculas transportadoras de energia. Oxidação - perda de elétrons (e consequentemente aumento da carga) ou aumento da reatividade - não necessariamente ocorre na presença de oxigênio. Oxigênio - elevada eletronegatividade - tendência a atrair/receber elétrons (= íon negativo). Respiração Celular Conjuntos de vias metabólicas pelas quais a molécula de glicose é oxidada, ocorrendo a liberação de energia que é armazenada em moléculas de ATP – Metabolismo celular. Respiração anaeróbia (anaerobiose) - receptor de elétrons diferente do oxigênio (compostos nitrogenados, compostos de enxofre, dióxido de carbono, compostos de ferro, de manganês ou de cobalto, entre outros). Fermentação - oxidação parcial do piruvato (ou ácido pirúvico) resultante da glicólise. Degradação da glicose em álcool etílico (fermentação alcoólica) ou ácido lático (fermentação lática) na ausência de oxigênio. Respiração aeróbia - oxigênio como receptor de elétrons. Fermentação - degradação da glicose em álcool etílico (fermentação alcoólica) ou ácido lático (fermentação lática) na ausência de oxigênio. Balanço energético = 2 moléculas de ATP (saldo). Fermentação alcoólica - bactérias e leveduras. Fermentação lática - bactérias, protozoários, fungos, células do tecido muscular e hemácias. Sequência: Tecido muscular – atividade física intensa - ausência de oxigênio (bloqueamento do Ciclo de Krebs) - fermentação - liberação de ácido lático - fadiga muscular. Hemácias - ausência de mitocôndrias – maximiza a chegada de gás oxigênio aos tecidos. Respiração aeróbia - processo mais complexo e muito mais eficiente (19x) do que a fermentação. Fase anaeróbia - Balanço energético = 38 moléculas de ATP (saldo). Trocas gasosas Troca de gases entre o meio externo e as superfícies respiratórias por meio de processos de difusão simples. - Osmose x Difusão. Trocas gasosas entre o organismo e o meio externo: Difusão direta - células (superfície respiratória) e o meio. Difusão indireta – gases transportados por fluido corporal circulante e células transportadoras que estabelecem a comunicação entre a superfície respiratória e as células do interior do corpo. 1. Oxigênio; 2. Gás carbônico; 3. Sangue venoso; 4. Ar inalado/exalado; 5. Sangue arterial; 6. Capilar sanguíneo; Hematose Processo de trocas gasosas que ocorre nos capilares sanguíneos dos alvéolos pulmonares por meio de difusão simples. Concentração de determinado gás (no ar ou na água) - expressa em relação à sua pressão parcial. 53:38 – anotar. Transporte de O2 Transporte de CO2 – 7% dissolvido no plasma, 23% transportado via hemoglobina e 70% na forma de bicabornato. Transferência de Gases Pigmentos respiratórios - complexos de proteínas e íons metálicos (metaloproteínas) - coloração característica. Hemoglobina (Fe) = vertebrados e invertebrados (exemplo: Oligocheta). Hemeritrina (Fe) = Priapulida, Braquiopoda e Annelida (Polychaeta). Clorocruorina (Fe) = Annelida (Hirudinea e Polychaeta). Hemocianina (Cu) = Mollusca (Cephalopoda) e Arthropoda (Crustacea e Araneae). Ausência de pigmentos respiratórios - Mollusca, Arthropoda e Protochordata, entre outros invertebrados – hemolinfa. Pigmentos respiratórios e Transporte de Oxigênio Combinam reversivelmente com o O2. Quantidade de O2 ligada ao pigmento respiratório - diretamente proporcional à pressão parcial do O2. Taxa de transferência para o sangue e do sangue – aumenta na proporção da diferença da pressão parcial através do epitélio. Afinidade dos pigmentos respiratórios Alta afinidade por O2 – facilita o movimento do O2 do ambiente para o sangue – libera O2 nos tecidos apenas quando a pressão parcial é muito baixa. Baixa afinidade por O2 – facilita a liberação de O2 nos tecidos. Diferentes pigmentos respondem de forma diferenciada às condições dentro das células sanguíneas. Afinidade diferenciada em diferentes fases do ciclo de vida. Redução da afinidade hemoglobina-oxigênio Temperatura elevada; Diminuição do pH (acidose); Aumento da concentração de CO2; Ligação de fosfatos orgânicos à hemoglobina; Privação por diferença de afinidade Hemoglobina + CO = carboxiemoglobina – efeito tóxico. Afinidade 200 x maior do que pelo O2. Transporte de CO2 – CO2 + H2O = ácido carbônico (H2CO3) = bicabornato (HCO3-) + H+. Bicabornato – forma predominante de CO2 em pH sanguíneo normal - concentração maior no plasma. Anidrase carbônica - catalisa a formação de bicabornato – presente nas células sanguíneas vermelhas. Atua na transferência de CO2 para o plasma e do plasma. Células sanguíneas Espécies diferentes - células vermelhas de diferentes tamanhos. Coeficiente de difusão de gases = inversamente proporcional à espessura da membrana das células sanguíneas (“barreira”) - proteínas mediadoras. Taxa de movimentação de O2 e CO2 - pressão parcial do gás (força motriz), distância de difusão, coeficiente de difusão e tempo de trânsito através da superfície respiratória. Células maiores - maior tempo de trânsito. Estratégias para alteração rápida nas taxas de transferência de gases Ajuste da frequência respiratória (ventilação). Ajuste do volume respiratório. Ajuste do fluxo e da distribuição do sangue nos tecidos e na superfície respiratória. Superfícies Respiratórias Sempre úmidas (difusão só ocorre em meio líquido); Elevada permeabilidade; Espessura reduzida (distância de difusão); Muito vascularizadas (difusão indireta); Grande superfície de contato; 24/08 Tipos de respiração Organismos aquáticos menos complexos e/ou com menores dimensões (poucas camadas de células) vs. Organismos mais complexos e/ou com maiores dimensões - estruturas especializadas. Estruturas especializadas História evolutiva; Tamanho e estrutura corporal; Natureza do ambiente em que vive; Respiração Tegumentar ou Cutânea - Difusão direta.- Difusão direta e indireta. Respiração cutânea em vertebrados Papilas respiratórias - projeções dérmicas - Difusão direta e indireta. - Papilas respiratórias + sistema ambulacral ou hidrovascular. - Igual a locomoção, respiração, transporte de substâncias, excreção, circulação e percepção do meio externo. - Papilas respiratórias (brânquias) + sistema ambulacral ou hidrovascular. - Filamentos periorais (brânquias) + árvore respiratória + sistema ambulacral ou hidrovascular. Respiração Traqueal - Difusão direta. - Ausência de pigmentos respiratórios (hemolinfa). - 2 a 10 pares de espiráculos - adultos (tórax e/ou abdômen). - Ostíolo - controle do fluxo de ar e redução da perda de água (válvulas). - Cerdas (barreira contra a entrada de partículas) - ausência de ostíolo. - Insetos voadores – sacos aéreos desenvolvidos. - Ventilação ativa (músculos abdominais) x ventilação passiva. - Larvas aquáticas - estruturas especiais associadas ao sistema traqueal. - Brânquias; Sifão respiratório. Respiração Branquial - brânquias - Transferência de gases por sistema de contracorrente. - Mecânica da respiração na água. - Ao aumentar volume a pressão interna diminui. - Ao diminuir o volume a pressão interna aumenta. Respiração Pulmonar - Difusão direta e indireta. - Complexidade sucessiva – aumento progressivo da taxa metabólica. Mecânica da respiração aérea ou ventilação Lei de Boyle – em um sistema fechado, no qual a temperatura é mantida constante, verifica-se que determinada massa de gás ocupa um volume inversamente proporcional à sua pressão. Anfíbios 1. O ar entra na bolsa da cavidade bucal. 2. Glottis abre; O recuo elástico dos pulmões e a compreensão da parede torácica reduzem o volume pulmonar; O ar forçado para fora dos pulmões e das narinas. 3. Nares perto; O assoalho da cavidade bucal sobe; O ar é empurrado para os pulmões. 4. A glote se fecha; A troca gasosa ocorre nos pulmões. Répteis - Bomba de aspiração auxiliada pelo fígado - pistão. - Musculatura corporal. Mamíferos - Aumenta volume torácico e pressão interna diminui. - Diminui volume torácico e pressão interna aumenta. - Diafragma. Ciclo respiratório Inspiração x Expiração. Locomoção x Respiração. Estruturas complementares Bexiga natatória (flutuabilidade). Bexiga natatória fisóstoma - respiração aérea. 1. Boca aberta – cavidade bucal se expande e ar entra na cavidade bucal. 2. Boca fechada – cavidade bucal se comprimi e ar entra na câmara anterior do órgão de respiração aérea. 3. Boca fechada e câmara anterior fechada e a câmara posterior se contrai e o ar usado é exalado pela câmara posterior. O ar sai através do opérculo. 4. Boca fechada e câmera anterior abre. A câmera anterior se contrai e o ar novo flui para a câmera posterior. Ocorre trocas gasosas. Sacos vocais. Sacos aéreos. Pulmões - Parabrônquios. Sacos aéreos craniais: Cervicais, clavicular e torácicos craniais. Sacos aéreos caudais: Torácicos caudais e abdominais. Fluxo unidirecional dos gases Transferências de gases por sistema croscorrente (corrente cruzada). Respiração mista e metamorfose 1. Girinos – brânquias bem desenvolvidas; pulmões em desenvolvimento, não funcionais. 2. Girinos com respiração aérea: brânquias bem desenvolvidas; pulmões desenvolvidos e funcionais. 3. Pós-metamorfose: brânquias reabsorvidas; pulmões bem desenvolvidos e cauda sendo reabsorvida. Tópico 04 (31/08) - Circulação: Sistema de Transporte - O2 e nutrientes. - CO2 e produtos resultantes do metabolismo celular. - Hormônios. - Enzimas. - Células de defesa e anticorpos. Regulação de temperatura (calor metabólico). Organismos aquáticos MENOS complexos e/ou com menores dimensões (poucas camadas de células) - Difusão simples. Ausência de sistema de transporte especializado - poríferos, cnidários, equinodermos e helmintos. Organismos MAIS complexos e/ou com maiores dimensões - Sistema de transporte especializado = sistema circulatório. Componentes: - Órgão propulsor - coração. - Sistema de distribuição - lacunas (hemocele) ou vasos sanguíneos. - Fluido circulante – hemolinfa ou sangue. Tipos de circulação 1. Circulação aberta = artrópodes e moluscos (exceto cefalópodes). 2. Circulação fechada = cefalópodes, anelídeos e vertebrados. Hemolinfa flui lentamente - Baixa taxa metabólica. O sangue flui rapidamente (transporte mais eficiente) - Taxa metabólica mais elevada. Evolução dos sistemas de transporte Aberto: Fluido circulante sai do interior dos vasos e mistura-se com o líquido intersticial. Fechado: Fluido circulante circula sempre no interior de vasos. Circulação simples: Sangue efetua 1 trajeto e passa uma só vez no coração. Circulação dupla: Sangue efetua 2 trajetos e ocorre circulação pulmonar e sistêmica. - Incompleta: coração com 3 cavidades. - Completa: coração com 4 cavidades. Sistema cardiovascular: Válvulas cardíacas: Artérias, veias e capilares: Variação da velocidade, pressão e área de circulação: Pressão sanguínea Pressão sistólica (sístole do miocárdio = contração). Pressão diastólica (diástole do miocárdio = relaxamento). Ciclo Cardíaco 1º ruído = fechamento das válvulas tricúspide (AD) e mitral (AE). 2º ruído = fechamento das válvulas pulmonar (VD) e aórtica (VE). Sistema excito-condutor Geração e transmissão de impulsos elétricos rítmicos: - Nódulo sinoatrial ou sinusal = autoexcitação rítmica. - Feixes internodais. - Nódulo atrioventricular. - Feixe atrioventricular (Feixe de His) e Fibras de Purkinje. Eletrocardiograma – ECG Despolarização = ativação. Repolarização = relaxamento. Circulação coronária Vasos sanguíneos próprios do miocárdio e do sistema excito-condutor do coração: - Artérias coronárias. - Veias cardíacas. - Vasos superficiais e vasos profundos. Sistema linfático Disponibilização de oxigênio e nutrientes para as células. Remoção de detritos e macromoléculas produzidos pelas células durante o metabolismo e que não podem ser captadas pelo sistema sanguíneo. Drenagem de fluidos (linfa) em excesso dos tecidos corporais para a circulação (capilares linfáticos - veias linfáticas - veias subclávias). Defesa do organismo - produção de anticorpos e eliminação de micro-organismos e resíduos celulares (linfonodos ou gânglios linfáticos). Durante a circulação: (1) passagem de componentes do sangue (difusão) e de parte do plasma (osmose) para o espaço intersticial (meio extracelular); (2) remoção de detritos, macromoléculas e excesso de linfa do interstício para o sangue. Sangue e linfa 1. Capilar sanguíneo; 2. Plaquetas; 3. Glóbulo vermelho; 4. Glóbulo branco; 5. Plasma; 6. Célula; 7. Linfa intersticial; 8. Capilar linfático; 9. Linfa circulante; Tópico 05 (14/09 à 21/09) - Alimento e Energia Alimento e Energia Alimento = matéria prima + energia = metabolismo. Crescimento + manutenção + reprodução. Item alimentar = varia de moléculas individuais absorvidas através da superfície corporal a presas vivas deglutidas inteiras. Origem = fonte inorgânica, vegetal ou animal. Produtores: De 15 a 70% da energia luminosa assimilada pela fotossíntese é utilizada na manutenção do organismo. Produtividade primária líquida = 30 a 85% da energia assimilada. Consumidores: Produtividade secundária líquida = 5 a 20% da energia disponível no nível trófico anterior. Eficiência de assimilação (itens alimentares): Vertebrados = 90% Insetos = 70 a 80% Sementes = 80% Brotos = 60 a 70% Folhas maduras = 30 a 40% Eficiência de produção líquida (organismos): Pássaros = 1% Pequenos mamíferos = 6% Répteis = 75% Ingestão, Digestão e Absorção Alimentos consumidos pelos seres vivos - heterótrofos 1. Ingestão - Introdução dos alimentos na cavidade digestiva do ser vivo. 2. Digestão - Conjunto de transformações (físicas e/ou químicas) que os alimentos sofrem para serem convertidosde moléculas complexas (proteínas, lipídios ou polissacarídeos) a moléculas mais simples (aminoácidos, ácidos graxos e monossacarídeos) por meio de reações de hidrólise catalisadas por enzimas). Mantém o suprimento de água, eletrólitos e nutrientes em um fluxo contínuo no organismo. 3. Absorção - processo de passagem das substâncias resultantes da digestão para o interior do corpo. Quantidade e qualidade. Tipos de ingestão 1. Ingestão passiva; 2. Ingestão ativa; Métodos de ingestão Superfície corpórea externa. Absorção de moléculas diretamente do meio em que os organismos vivem – osmose e difusão. Ausência de sistema digestivo Evolução a partir de organismos primitivos que não apresentavam cavidade corpórea (acelômico). Perda secundária do trato gastrointestinal. Protozoários, endoparasitas (helmintos, moluscos e crustáceos) e invertebrados aquáticos. Endocitose Captação de moléculas diretamente no meio em que os organismos vivem - vesícula endocítica. Fagocitose - protuberâncias da superfície celular estendem-se e envolvem partículas relativamente grandes. Pinocitose Partículas menores se ligam à superfície celular e a membrana plasmática se invagina formando uma cavidade endocitótica. Protozoários e células de tecidos alimentares de organismos pluricelulares. Filtração Ingestão de partículas em suspensão - meio aquático. Transporte de itens alimentares em correntes naturais de água ou correntes geradas pelos movimentos de partes do corpo. Dispositivos especializados localizados na superfície do corpo ou dentro dele - cílios (+muco), flagelos (+muco) e estruturas córneas semelhantes a peneiras. Pequenos invertebrados marinhos sésseis - esponjas, braquiópodes, bivalves e tunicados. Vertebrados aquáticos - peixes, larvas de anfíbios, aves filtradoras (franja ao longo do bico) e mamíferos (barbatanas). Ingestão de líquidos (seiva ou sangue) 1. Mecanismo de “perfurar e sugar” - enzima proteolítica e substância anticoagulante. 2. Sucção - faringe muscular. 3. Helmintos (=faringe protrátil), anelídeos (sanguessugas) e artrópodes (= probóscide). 4. Mecanismo de “cortar e lamber” - substância analgésica e anticoagulante. 5. Artrópodes (mandíbula afiada e lábio), agnatas (dentes córneos raspadores) e mamíferos (dentes perfuro-cortantes). Ingestão de vegetais 1. Raspagem – estruturas semelhantes a lixas (rádula). Gastrópodes 2. Moagem – placas ósseas e dentes (molares). 3. Vertebrados – peixes, répteis e mamíferos. Captura de presas 1. Peças bucais e apêndices para capturar, dilacerar e mastigar. Bico agudo dilacerante, estruturas quitinosas semelhantes a dentes, dentes pontiagudos (palato e/ou mandíbula) e bico. Membros anteriores modificados para capturar presas – palpos ou pedipalpos modificados em pinças (quelas), etc. Estruturas auxiliares – ventosas, garras, etc. Predadores diversos – invertebrados e vertebrados. Dentes Vertebrados não-mamíferos - um único tipo de dente (homodontia), exceto serpentes venenosas (presas inoculadoras). Mamíferos - formas diferentes (heterodontia) incisivos, caninos, pré-molares e molares. Toxinas para imobilização de presas Subjugar presas (paralisia) ou afastar outros predadores. Efeito neurotóxico, hemolítico e/ou proteolítico. Peças bucais semelhantes a agulhas para injeção de veneno (quelíceras) ou dentes modificados (presas inoculadoras). Animais simples podem possuir arranjos sofisticados de células produtoras/secretoras de toxinas na superfície do corpo. Celenterados (cnidoblasto ou cnidócito - célula urticante, nematocisto – filamento urticante), anelídeos, moluscos, artrópodes e serpentes. Tipos de Digestão Em relação ao organismo. Extracorporal – ocorre totalmente fora do organismo, por meio de enzimas digestivas lançadas no meio externo. Exemplo: fungos. Intracorporal – ocorre no interior do organismo, em cavidades ou órgãos especializados. Exemplo: animais de forma geral. Tubo digestivo incompleto: composto por apenas uma abertura que funciona simultaneamente como boca e ânus. Exemplo: cnidários e helmintos. Tubo digestivo completo: composto por duas aberturas independentes – entrada de alimentos e saída de resíduos. Exemplo: equinodermos, artrópodes, anelídeos e vertebrados. Extra e intracorporal – ocorre em duas etapas, sendo uma fora (enzimas digestivas inoculadas na presa) e outra no interior do organismo (cavidades ou órgãos especializados). Exemplo: aranhas. Em relação as células: Digestão extracelular - transformação do alimento exclusivamente fora das células. Exemplo: fungos. Digestão intracelular - transformação do alimento exclusivamente no interior das células. Exemplos: protozoários e poríferos. Digestão extra e intracelular - transformação do alimento iniciada fora do corpo ou no interior do tubo digestivo (enzimas digestivas), sendo continuada e concluída no interior das células. Exemplos: outros animais. Sistema Digestório Tubo digestivo completo – trato digestivo com passagem unidirecional. Recepção do alimento. Condução do alimento. Digestão do alimento. Absorção de nutrientes. Estocagem de resíduos. Órgãos, glândulas e estruturas auxiliares - hormônios, enzimas e outros produtos. Digestão Mecanismos e Processos Digestão mecânica - alteração física do alimento - fragmentação, trituração e separação. Componentes: dentes (e língua), moela, movimentos peristálticos (motilidade) e bílis (emulsificação de gorduras). Digestão química - ação de enzimas catalisadoras - hidrólise de polímeros em monômeros. Componentes: saliva, suco gástrico, suco pancreático e suco intestinal. Hidrólise enzimática Hidrólise = quebra de ligação química de uma molécula orgânica com adição de uma molécula de água = íons de hidrogênio (H+) e hidroxila (OH-). Enzima hidrolítica ou hidrolase – catalisador. Enzimas Moléculas orgânicas de natureza proteica. Atuam sobre um único substrato = específicas. Aceleram reações químicas. Ação influenciada pela temperatura e pelo pH. Regulação hormonal Hormônio/Local de secreção/Tecido alvo/Ação/Fatores que estimulam a liberação Gastrina/estômago/ estômago (glândulas gástricas) /estimula as glândulas gástricas e a secreção do pepsinogênio e do HCL./distenção do estômago pelo alimento, pela cafeína e por proteínas parcialmente digeridas. Secretina/Duodeno/Pâncreas e fígado/ pâncreas estimula secreção dos compostos alcalinos do suco pancreático e fígado aumenta a velocidade de secreção da bile/ pâncreas - ácido sobre o duodeno. Colecistocinina/duodeno/pâncreas e vesícula biliar/pâncreas estimula liberação de enzimas digestivas e vesícula biliar estimula a contração e esvaziamento. Peptídeos inibitórios da contração gástrica/duodeno/estômago/diminui atividade de contração do estômago/presença de gorduras e carboidratos no duodeno. CQC = Colecistocinina ou Colecistoquinina - estimulação (+) e inibição (-). Digestão química - Glândulas salivares. - Deglutição. - Glândulas estomacais. - Pâncreas - Enteroquinase (Duodeno) = enzima responsável pela ativação do tripsinogênio - tripsina. - Glândulas intestinais. Local de digestão: Boca - estômago - intestino. Boca – pH neutro (6,4 – 7,5); Estômago - ácido (+ ou – 2,0); Intestino delgado - básico ou alcalino (7,8 – 8,2); Simbiose Bactérias e protozoários simbiontes Absorção Transporte dos produtos da digestão Unicelulares - vesícula endocítica = vacúolo alimentar ou vacúolo digestivo (citoplasma). Pluricelulares – trato gastrointestinal - epitélio intestinal (células) - líquido intersticial - circulação (linfática e sanguínea) - tecidos e células. Epitélio intestinal = epitélio absortivo – microvilosidades. Microvilosidades + glicocálice = bordadura em escova. Enzimas digestivas (estágio digestivo final), proteínas de membrana e glicocálice. Epitélio absortivo (microvilosidades)- líquido intersticial - circulação. Elementos digestivos e absortivos (microvilosidades) Glicocálice (matriz extracelular - glicolipídios, esfingolipídios, glicoproteínas e proteoglicanos). Enzimas digestivas. Proteínas transportadoras. Estruturas absortivas (microvilosidades) Membrana apical e membrana basolateral. Adaptações do sistema digestivo Apesar de haver diferenças entre os vários grupos animais, há quatro processos comuns a todos os organismos que possuem sistema digestivo: Motilidade; Secreção; Digestão; Absorção; 1. Estômago simples; 2. Fermentadores pré-gástricos (ruminantes e camelídeos). 3. Fermentadores pós-gástricos (equinos e lagomorphos).
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