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1 Faculdades Integradas de Ourinhos-FIO Prof. Dr. Andrey Borges Teixeira andbt@yahoo.com www.geocities.com/andbt Biofísica BIOFÍSICA � Introdução à biofísica � Bioeletricidade � Biofísica do sistema cardiovascular � Biofísica da respiração � Biofísica da função renal � Biofísica da visão � Biofísica da audição � Biofísica das radiações � Biotermologia � Biofísica aplicada à ultra-sonografia 2 Referências � HENEINE, I.F. Biofísica Básica. São Paulo: Atheneu, 2002. � GARCIA, E.A.C. Biofísica. São Paulo: Sarvier, 2002. � GUYTON, A.C., HALL, J.E. Tratado de Fisiologia Médica. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2001. � AIRES, M.M. Fisiologia. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1999. Bom Profissional � 1o Dia / 1o Ano � Férias = Estágio � Dia = 24 horas � Leituras complementares � Internet ≠ chat; blog; orkut; jogos SUCESSO � Cursos de atualização � Idiomas � Esporte e Alimentação � Lazer: quando merecido 3 Interdisciplinaridade Árvore da Medicina A CÉLULA � “A célula é a unidade viva básica do corpo e cada órgão é um agregado de muitas células diferentes, mantidas juntas por estruturas intercelulares de sustentação, com capacidade de desenvolver funções específicas”. 4 ORGANIZAÇÃO CELULAR � RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO – Rede de estruturas tubulares e vesículas achatadas interconectadas e relacionadas ao núcleo. Existe em dois tipos, o retículo endoplasmático rugoso ou granular (RER) relacionado a ribossomos e responsável pela síntese protéica e o retículo endoplasmático liso ou agranular, responsável pela síntese de substâncias lipídicas. ORGANIZAÇÃO CELULAR � APARELHO DE GOLGI – Intimamente relacionado ao retículo, é formado por quatro ou mais camadas empilhadas de delgadas vesículas achatadas. É responsável pela eliminação de substâncias. 5 ORGANIZAÇÃO CELULAR � LISOSSOMOS – organela vesiculares, formadas a partir do aparelho de Golgi. Contém várias enzimas hidrolases e é responsável pela digestão de substâncias no interior da célula. � PEROXISSOMOS – É formado a partir do retículo, possui oxidases que realizam detoxicação de substâncias. ORGANIZAÇÃO CELULAR � VESÍCULAS SECRETORAS OU GRÂNULOS SECRETORES – liberados a partir do aparelho de Golgi, realizam a secreção de substâncias. � MITOCÔNDRIAS – organelas responsáveis pela produção de energia (metabolismo energético). � NÚCLEO – Contém as informações genéticas (DNA) e é responsável pelo controle celular. 8 Modelos propostos das Biomembranas Biomembrana: Proteínas intrínsecas 9 MEMBRANA CELULAR Modelo do mosaico líquido � Proteína: Proteínas globulares embutidas (integrais ou intrínsecas) em diferentes graus numa dupla camada descontínua e fluída de fosfolipídios. Outras periféricas (ou extrínsecas) compõem o citoesqueleto e o glicocálice. MEMBRANA CELULAR Modelo do mosaico líquido � Lipídios: Os fosfolipídios são moléculas que possuem duas longas caudas de ácidos graxos hidrofóbicos e uma cabeça contendo um grupo fosfato hidrofílico com carga elétrica (anfipática). Em ambas as camadas, as cabeças hidrofílicas apontam para fora da ligação do hidrogênio com água e as caudas oleosas de ácidos graxos apontam para o interior, na direção uma da outra e para longe da água. 10 MEMBRANA CELULAR � Carboidratos: Em associação com proteína ou lipídios. Confere carga global negativa à célula, também é responsável pela ligação entre células vizinhas, recepção de substâncias específicas (receptor) além de participar da resposta imune. MEMBRANA CELULAR � Todas as membranas biológicas compartilham essa estrutura, quer seja a membrana plasmática externa, que separa o citoplasma do líquido extracelular, quer seja aquelas que circundam as organelas intracelulares membranosas, com apenas diferenças de proporções entre os elementos. 11 PERMEABILIDADE DA MEMBRANA � Dimensão - Moléculas com massa molecular maior do que cerca de 100 dáltons não conseguem passar com facilidade, excluindo assim todas as moléculas de açúcar, aminoácidos e nucleosídios, bem como seus polímeros. PERMEABILIDADE DA MEMBRANA � Lipossolubilidade - Moléculas pequenas, médias e grandes solúveis em solventes oleosos passam com facilidade através de uma dupla camada lipídica pura (O2, N2, hormônios esteróides, bem como moléculas sintéticas tóxicas). 12 PERMEABILIDADE DA MEMBRANA � Carga elétrica - Há baixa permeabilidade às substâncias polares (p. ex. íons orgânicos), devido às propriedades hidrofóbicas das caudas de hidrocarbonetos dos fosfolipídios. PERMEABILIDADE DA MEMBRANA � Obs.: Algumas moléculas apesar de polares, como água e uréia, são pequenas o bastante para passar através da dupla camada lipídica. 13 POTENCIAL ELETROQUÍMICO � Toda partícula se movimenta segundo as leis CONCENTRAÇÃO, PRESSÃO e VOLTAGEM, até um ponto de equilíbrio. POTENCIAL ELETROQUÍMICO � Em relação às membranas biológicas, as moléculas desde que não encontrem empecilho, movem-se espontaneamente de uma região de maior concentração para uma de menor concentração, de pressão mais alta para uma de menor pressão e de maior potencial elétrico para uma de menor. 14 POTENCIAL ELETROQUÍMICO � A passagem através da membrana a favor do potencial eletroquímico é também denominada TRANSPORTE PASSIVO. Quando a movimentação é contrária ao potencial, TRANSPORTE ATIVO, gera consumo de energia para que ocorra. Mecanismos de transporte através das membranas 15 PROCESSOS PASSIVOS � Difusão Simples �Processo passivo, no qual as partículas sem carga de uma solução fluem espontaneamente ao longo de seu gradiente eletroquímico (concentração, pressão e voltagem) através da bicamada lipídica. �A movimentação cessa quando o gradiente eletroquímico das partículas for igual em todas as partes da solução. PROCESSOS PASSIVOS � Difusão Simples �A velocidade com a qual as partículas se movem dependem da lipossolubilidade das partículas através da bicamada lipídica, da hidrossolubilidade das partículas através das proteínas de membrana (canais aquosos), das dimensões, forma e carga das partículas. 16 PROCESSOS PASSIVOS � Difusão Facilitada � Transporte mediado por carreadores (proteínas de membrana) que permitem que partículas muito grandes possam fluir através da membrana, a favor do seu gradiente eletroquímico. � As proteínas carreadoras sofrem modificações espontâneas de sua conformação. PROCESSOS PASSIVOS � Difusão Facilitada � A velocidade de movimentação aumenta a medida que aumenta o gradiente de concentração até que os sítios de ligação estejam totalmente ocupados, a partir de quando passa a ser constante (Cinética de Michaelis-Menten). 17 PROCESSOS PASSIVOS � Osmose � Fluxo passivo da água através da bicamada lipídica. É criado pela presença de soluto em concentrações diferentes, nas duas faces da membrana (pressão osmótica). � A água flui da região menos concentrada para a mais concentrada, até a igualdade das concentrações (hipotonicidade, isotonicidade e hipertonicidade). � Quanto maior a diferença de concentração de uma substância impermeável através da membrana, maior a tendência da água a mover-se para o lado de alta concentração. PROCESSOS ATIVOS �Transporte ativo Primário �Transporte de substâncias contra seu gradiente eletroquímico, com consumo de energia. 18 PROCESSOS ATIVOS � Bomba sódio-potássio (Na+K+) ou bomba ATPase de Na+K+ ⇒ mantém alta a concentração de K+ e baixa a concentração de Na+ no líquido intracelular. � 3 íons Na+ e uma molécula de ATP (quebra do ATP) provocando transporte de sódio para fora da célula. � 2 íons K+ se fixam ao carreador, fora da célula, os íons potássio são transportados para dentro a célula. PROCESSOS ATIVOS �Transporte ativo Primário �Bomba de Cálcio (Ca++) – no retículo sarcoplasmático das fibras musculares, mantém a concentração intracelular de Ca++ abaixo de 0,1µmol/L. Retira o Ca++ do citoplasma e o acumula no retículo. 19 PROCESSOS ATIVOS �Transporte ativo Primário �Bomba hidrogênio/potássio (H+/K+) – das células da mucosa gástrica - regula a secreção de H+ para o lúmen gástrico. PROCESSOS ATIVOS � Transporte Ativo Secundário (ou co- transporte) � Utilizam energia armazenada no gradiente de concentração do Na+, para transportar substâncias contra gradiente de energia. � A energia contida no gradiente eletroquímico do Na+ produz alterações conformacionais na proteína carreadora e aumenta sua afinidade pela molécula que vai ser transportada, provocando o transporte através da membrana. 20 PROCESSOS ATIVOS � Transporte Ativo Secundário (ou co- transporte) � O Na+ e a molécula podem ser transportados na mesma direção (transporte simporte) ou em direção oposta (antiporte). � Exemplos: Transporte de Glicose e aminoácidos para lúmen intestinal; Transporte de Cálcio nas células ventriculares cardíacas e nas células musculares esqueléticas; Transporte de Hidrogênio, nos túbulos proximais do rim, bombeado H+ para fora da célula. PROCESSOS ATIVOS � Transporte Vesicular (transporte molecular) � Endocitose: � Ocorre a invaginação da membrana celular que posteriormente funde-se formando vesículas (endossoma ou lisossoma). � Exs: Colesterol, Ferro, Bactérias. � Fagocitose (dimensões macromoleculares) � Pinocitose (dimensões moleculares) 21 PROCESSOS ATIVOS � Transporte Vesicular (transporte molecular) � Exocitose: � Ocorre fusão de vesículas com a membrana plasmática (de dentro para fora da célula). � Exs: hormônios, enzimas digestivas e transmissores sinápticos.
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