Fluidos corporais e potencial de membrana 2011_2

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08/08/2011
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Luciano J. Pereira
HomeostasiaHomeostasia
Manutenção das condições constantes do 
meio interno.
Ex: temperatura, pressão arterial, [ ] dos solutos, 
etc...
Características dos Sistemas de ControleCaracterísticas dos Sistemas de Controle
⇒ Feedback Negativo (alça fechada)
É o mecanismo que permite oposição ao desvio de 
qualquer variável controlada.
Set point
(Ex: 36,5oC)
Outros Exemplos de Feedback Negativo:Outros Exemplos de Feedback Negativo:
↑↑↑↑ glicose
pâncreas
insulina
↓↓↓↓ PA
baroceptores
↑↑↑↑ PA↑↑↑↑ PA
Sensor
Integrador
- Sinal de erro
Efetor
Feedback PositivoFeedback Positivo
Sistema em que o efetor leva a variável 
para mais longe do seu valor inicial.
> É instavel
> Geralmente acompanha patologias
O feedback positivo às vezes pode ser útil:O feedback positivo às vezes pode ser útil:
Ex: parto normalEx: parto normal
Estiramento cérvice uterina Contrações uterinasEstiramento cérvice uterina Contrações uterinas
+
+
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O feedback positivo às vezes pode ser útil:O feedback positivo às vezes pode ser útil:
Ex: Coagulação SangüíneaEx: Coagulação Sangüínea
Perda de sangue >> Parada da perda de sangue
Luciano J. Pereira
Volume e composição dos líquidos corporais
• 50 – 70% peso corporal
• Inversa à quantidade de gordura corporal
Líquido Intracelular Líquido Extracelular
L
íq
ui
d
o 
I
nt
e
rs
ti
ci
al
Compartimento 
Hídrico Corpóreo
% do peso 
corpóreo
Água corporal total
LIC
LEC
Líquido Intersticial
Plasma
60%
40%
20%
16%
4%
Volume e composição dos líquidos corporais
K+ ------ 4 ------ 140
Ca+2 ----- 1,2 ------ 0,0001
Cl- ---- 108 ------ 4
Proteínas ------ 0,2 ------ 4
Existem ≠≠≠≠ quantitativas
A OSMOLARIDADE é a mesma
Diferenças de osmolaridade 
dissipadas pelo movimento da 
água.
Na+ ---- 139 mOsm/L ---- 14
Mecanismos reguladores do 
volume do LIC e do LEC
(1) Feedback Osmoceptor-ADH-rim controla 
concentração do Na+ e a osmolaridade do LEC
(2)Mecanismos responsáveis pela eliminação ou 
conservação de água pelos rins
– Urina diluída
– Urina concentrada
(3) Mecanismo da sede e do apetite pelo sal
• Mol
• Concentração Molar
• 6 x 1023 moléculas
• Osmolaridade
• Número de partículas
osmoticamente ativas em
solução
• miliosmol
• Vale um milésimo do osmol
• 1/1000 Osm
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• Osmolalidade
• Concentração de uma
solução em termos do 
número de partículas
dissolvidas em Kg de água.
• Osmolaridade
• Concentração osmolar por
litro de solução
• 1 L de água ≈ 1 Kg de água
• Diferenças inferiores a 1%
Osmolaridade – prática habitual em estudos fisiológicos (Guyton e Hall, 2002)
OSMOLARIDADE
Concentração de partículas osmoticamente ativas.
OSMOLARIDADE
Concentração de partículas osmoticamente ativas.
Osmolaridade = [ ] Mol x no de partículas dissociadasOsmolaridade = [ ] Mol x no de partículas dissociadas
Exemplos:
Glicose > 2 M = 2 Osm
Na+Cl- > 2 M = 4 Osm
Na+ Cl-
ISOSMÓTICA
HIPOSMÓTICA
HIPEROSMÓTICA
OSMOLARIDADE
� Número de partículas
� Mais importante que a massa da patícula
� Cada partícula exerce a mesma quantidade de pressão sobre a membrana
Glicose: Peso Molecular= 180g NaCl: Peso molecular=58,5g
1 Mol = 1 osmol 1 Mol = 2 osmóis
Osmolaridade = [ ] Mol x no de partículas dissociadasOsmolaridade = [ ] Mol x no de partículas dissociadas
Líquidos Corporais ≈ 300 m/OsmLíquidos Corporais ≈ 300 m/Osm
Osmose
Fluxo de água através de membrana semipermeável, devido as 
diferenças de concentração do soluto.
OsmoseOsmose atravésatravés de de membranamembrana semipermeávelsemipermeável
Pressão Osmótica
Força impulsora para o fluxo osmótico de água.
Pressão necessária para interromper a osmose.
É proporcional à osmolariade da solução. 
HIPERTÔNICA
ISOTÔNICA
HIPOTÔNICA
HIPERTÔNICA
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Tonicidade > Exemplos
hipotônica
isotônica
hipertônica
Osmolaridade e 
Tonicidade
Toda solução isosmótica é isotônica?
Ex: Uréia O
A=B
ISOSMÓTICA HIPOTÔNICA
NaCl
Cálculo da concentração do 
soro fisiológico
Cálculo da concentração do 
soro fisiológico
1 mol de NaCl 2 osmóis - 58,5g
2000 mosmóis - 58,5g
300 mosmóis - X
2000 X = 58,5 x 300
X=8,775g
8,775g - 1000ml
Y - 100ml
Y=0,8775% 0,9%
Cálculo da concentração do 
soro glicosado
Cálculo da concentração do 
soro glicosado
1 mol de Glicose 1 osmol - 180g
1000 mosmóis - 180g
300 mosmóis - X
1000 X = 180 x 300
X=54g
54g - 1000ml
Y - 100ml
Y=5,4% 5%
Características das Membranas CelularesCaracterísticas das Membranas Celulares
Bicamada 
Lipídica
-- HidrofílicaHidrofílica
-- HidrofóbicaHidrofóbica
Cabeça
2 caudas
Proteínas
• Bicamada de fosfolipídios
• Glicerol fosforilado (cabeça) - hidrofílico
• Ácidos graxos (caudas) - hidrofóbico
Proteínas
-Integrais: - Incrustadas através de toda a membrana
- Contato com o LEC e LIC
- Periféricas: - Ligação frouxa
- Lado intra ou extracelular
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Mecanismos de TransportesMecanismos de Transportes
-- Difusão SimplesDifusão Simples
Movimento aleatório das moléculas ou íons por energia cinética.
• Movimentação constante
• Maior movimentação de A para B
• Difusão Efetiva de A para B
A B
Fatores que interferem na velocidade da difusão
• Intensidade do gradiente de concentração
- Maior a diferença, maior a velocidade de difusão
• Coeficiente de partição
- Compostos apolares têm maior solubilidade
• Coeficiente de difusão
- Pequenos solutos em soluções não-viscosas têm maior solubilidade
• Espessura da membrana
- Maior a espessura, menor a velocidade de difusão
• Área de superfície disponível para a difusão
- Maior a área, maior a velocidade de difusão
• Carga (somente para difusão de eletrólitos)
- Pode adicionar ou anular os efeitos das diferenças de concentração
Difusão simples
• Difusão pela bicamada lipídica
▫ Substâncias lipossolúveis
• Difusão por canais protéicos
▫ Água e moléculas insolúveis em lipídios
▫ Permeabilidade seletiva
� Diâmetro, forma e natureza de cargas elétricas
▫ Presença de comportas
� Mecanismo para controle da permeabilidade
� Regulação pela voltagem ou agentes químicos
Difusão FacilitadaDifusão Facilitada
É a difusão mediada por carreador.É a difusão mediada por carreador.
• Ocorre a favor do gradiente de concentração
� Possuem filtro de seletividade
� Possuem comportas
� Devem passar por ciclo de fixação 
e alteração conformacional
⇒⇒⇒⇒ Transporte Ativo Primário⇒⇒⇒⇒ Transporte Ativo Primário
O ATP está O ATP está diretamentediretamente acoplado ao processo acoplado ao processo 
de transporte.de transporte.
Bomba de sódio-potássio
• Ocorre contra o gradiente de concentração
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⇒⇒⇒⇒ Transporte Ativo Secundário⇒⇒⇒⇒ Transporte Ativo Secundário
Ocorre uso indireto de ATP.Ocorre uso indireto de ATP.
• Transporte de 2 ou mais solutos
acoplados
• Na+ de acordo com seu gradiente
eletroquímico
• Outro soluto se move contra o
gradiente eletroquímico
• ATP indireto para Na-K ATPase
⇒⇒⇒⇒ Transporte Ativo Secundário⇒⇒⇒⇒ Transporte Ativo Secundário
1) CO-TRANSPORTE (Simporte)1) CO-TRANSPORTE (Simporte)
2) CONTRA-TRANSPORTE (antiporte ou troca)2) CONTRA-TRANSPORTE (antiporte ou troca)
Transporte mediado 
por carreador
Transporte mediado 
por carreador
� Tem mais velocidade em baixas concentrações.
� É auto-limitada. (SATURAÇÃO)
� É necessário especificidade química (ESTEREOESPECIFICIDADE).
� Existe competição.
(galactose inibe o transporte de glicose)
Solutos quimicamente relacionados 
ResumoResumo dos dos transportestransportes de de membranamembrana
Tipo de 
transporte
Ativo ou
Passivo
Mediado
por
carreador
Utiliza
energia
metabólica
Dependente do 
gradiente do Na+
Difusão simples Passivo; a favor do 
gradiente
Não Não Não
Difusão
facilitada
Passivo; a favor do 
gradiente
Sim Não Não
Transporte
ativo primário
Ativo; contra o 
gradiente
Sim Sim; direto Não
Co- transporte Ativo secundário* Sim Sim; indireto Sim (solutos se movem
no mesmo sentido do Na+
através da membrana) 
Contra-
transporte
Ativosecundário* Sim Sim; indireto Sim (solutos se movem
no mesmo sentido do Na+
através da membrana) 
Potenciais de membrana e 
potencias de ação
Células excitáveis
• Algumas células (neurais e musculares) são 
capazes de gerar impulsos eletroquímicos em 
suas membranas
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Potenciais de membrana resultantes 
da Difusão
Na+
+
+
+
+
+
+
+
Na+
+61 mV
K+
+
+
+
+
+
+
+
K+
-94 mV
-
-
-
-
-
-
-
Potencial de Difusão
Na+
Cl-
Na+
Cl-
- +
- +
- +
- +
Membrana seletiva para o Na+
Fc
Fe
Potencial de Equilíbrio
Equilíbrio Eletroquímico (Fc = Fe)
Fpropulsora = 0
•Depende do gradiente de 
Concentração
É a diferença de potencial gerada pela difusão de íons 
ao longo de seu gradiente de concentração.
Equação de Nernst
•Calcula o potencial de equilíbrio para íon monovalente;
•Para uma determinada diferença de concentração;
•Admitindo-se que a membrana seja permeável a este íon
FEM (mv) = ±61 log10 [ Ci ]
[Ce ]
Equação de Goldman
� Potencial de difusão depende de 3 fatores:
(1) polaridade da carga elétrica de cada íon
(2) permeabilidade da membrana a cada íon
(3) concentrações dentro e fora da membrana de cada íon
� Repouso : maior permeabilidade ao K+ e ao Cl-
FEM (mv)= -61 log [Na]i PNa + [K]i PK + [Cl]e PCl
[Na]ePNa + [K]e PK + [Cl]i PCl
Potencial de Membrana (Repouso)
� Por convenção, o potencial de membrana é expresso como 
um potencial intracelular em relação ao potencial extracelular.
� Resulta dos potenciais de difusão, que por sua vez
resultam das diferenças de concentração dos diversos íons.
� Diferença de potencial através da membrana de 
células excitáveis quiescentes.
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
� Gerado por potenciais de difusão
� Causas da Eletronegatividade em Repouso:
� Canais de vazamento Na-K (100x mais permeáveis ao K) -86 mV
� Bomba Na-K (3 Na para 2 K) -4 mV.
Potencial de Repouso
K+
Na+
Ecélula = -90 mv
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Potenciais de Ação
São variações rápidas do potencial de membrana que 
se propagam pelas células excitáveis.
+ + + + + +
- - - - - -
Potenciais de Ação
� Repouso
� Despolarização
� Repolarização
Estímulo Limiar e Limiar de excitabilidade
Limiar de 
excitabilidade
Estímulo sublimiar
Base Iônica do Potencial de Ação:
M
IL
IV
O
L
T
A
G
E
M
+35
-50
-70
1- REPOUSO
1 2 3
- Alta permeabilidade ao K+
- Baixa permeabilidade ao Na+
Base Iônica do Potencial de Ação:
M
IL
IV
O
L
T
A
G
E
M
+35
-50
-70
2- DESPOLARIZAÇÃO
1 2 3
-Maior condutância ao Na+
-Potencial de membrana fica menos negativo
Na+
Base Iônica do Potencial de Ação:
M
IL
IV
O
L
T
A
G
E
M
+35
-50
-70
3- REPOLARIZAÇÃO
1 2 3
InativadoInativado K+
- Fechamento das comportas de inativação dos canais de Na+
-Aumento da condutância ao K+
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Canais de Sódio Voltagem-Dependentes
Comporta de ativação
Comporta de inativação
Repouso
Na+
Despolarização Repolarização
LIC
LEC
1
2 3
1
2
3
voltagem voltagem
Canais de Potássio Voltagem-Dependentes
Repouso Despolarização
(ativação lenta)
Repolarização
K+
3
1 2 3
1
2
Pós-Potencial Hiperpolarizante
� Seguinte à repolarização: potencial fica mais negativo.
� Condutância ao K+maior que no repouso
� Seguinte à repolarização: potencial fica mais negativo.
� Condutância ao K+maior que no repouso
Características dos Potenciais de Ação
- Amplitude
- Propagação sem decremento
- - - - - - -
+ + + + + + + 
+
-
-
+
- Resposta Tudo ou Nada
Restabelecimento dos gradientes iônicos de 
Na+ e K+ após Potencial de Ação
� Atividade de bombeamento
� Proporcional ao cubo da [ ] de Na+
� Atividade de bombeamento
� Proporcional ao cubo da [ ] de Na+
Período Refratário
Absoluto Relativo
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Inibição da 
excitabilidade
Na+
Lidocaína
X
X
Potenciais de Ação - Platô
� Aumenta o período de despolarização
� Canais de Ca2+ - voltagem dependentes lentos
Ritmicidade de tecidos excitáveis
Vo
lta
ge
m
 
(m
v
)
Tempo
�O potencial de repouso da membrana é muito próximo do limiar; 
de forma que os canais de Na+ e Ca2+ são facilmente abertos.
�Novo potencial não ocorre imediatamente após um potencial prévio devido 
o aumento na condutância ao K+ que permanece por alguns milissegundos.
Fibra mielinizada Fibra amielinizada
Fibras nervosas
� Condução saltatória
SINAPSE Fibras nervosas
Bibliografia Básica:
1) GUYTON, A. C. & HALL, J. E. Tratado de Fisiologia Médica. 10.ed. Rio de Janeiro: 
Guanabara Koogan, 2002. Capítulo 5. Potenciais de membrana e potenciais de ação. Pag. 
53-66.
2) COSTANZO, L.S. Fisiologia. 1.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1999 Capítulo 1. 
Fisiologia Celular.Pag 2-26.
Figuras: www.google.com
Bibliografia Básica:
1) GUYTON, A. C. & HALL, J. E. Tratado de Fisiologia Médica. 10.ed. Rio de Janeiro: 
Guanabara Koogan, 2002. Capítulo 5. Potenciais de membrana e potenciais de ação. Pag. 
53-66.
2) COSTANZO, L.S. Fisiologia. 1.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1999 Capítulo 1. 
Fisiologia Celular.Pag 2-26.
Figuras: www.google.com