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Atividade Orientada I Prof. Dr. Pablo Igor Ribeiro Franco Fisiologia Humana – 2025.1 RESUMO Fisiologia I. Fisiologia é o estudo de como os organismos vivos funcionam. Os fisiologistas estão interessados na regulação da função do corpo. II. O estudo das doenças é a fisiopatologia. Como o corpo é organizado? I. As células são as unidades estruturais mais simples nas quais um organismo multicelular complexo pode ser dividido e ainda reter as características funcionais da vida. II. A diferenciação celular resulta na formação de quatro categorias gerais de células especializadas: a. Células musculares geram as atividades mecânicas que produzem força e movimento. b. Os neurônios iniciam e conduzem sinais elétricos. c. As células epiteliais formam barreiras e secretam e absorvem seletivamente íons e moléculas orgânicas. d. As células do tecido conjuntivo conectam, ancoram e sustentam as estruturas do corpo. III. Células especializadas se associam com células semelhantes para formar tecidos: tecido muscular, tecido nervoso, tecido epitelial e tecido conjuntivo. IV. Os órgãos são compostos por dois ou mais dos quatro tipos de tecidos dispostos em várias proporções e padrões. Muitos órgãos contêm múltiplas pequenas unidades funcionais semelhantes. V. Um sistema orgânico é uma coleção de órgãos que juntos executam uma função geral. Compartimentos de líquidos do corpo I. Os líquidos corporais estão contidos em compartimentos. a. O líquido extracelular é composto por líquido intersticial (o líquido entre as células) e o plasma sanguíneo. Do líquido extracelular, 75 a 80% é líquido intersticial e 20 a 25% é plasma. b. O líquido intersticial e o plasma têm essencialmente a mesma composição exceto que o plasma contém uma concentração muito maior de proteínas. c. O líquido extracelular difere em muito na composição do líquido dentro das células – o líquido intracelular. d. Aproximadamente um terço da água do corpo está no compartimento extracelular e dois terços estão no compartimento intracelular. II. As diferentes composições dos compartimentos refletem as atividades das barreiras que as separam. Homeostasia | Característica que define a fisiologia I. O ambiente interno do corpo é o líquido extracelular. II. A função dos sistemas orgânicos é manter um ambiente interno estável – isso é chamado de homeostasia. III. Numerosas variáveis dentro do corpo precisam ser mantidas homeostaticamente. Quando uma variável perde a homeostasia, isso pode deflagrar diversas alterações em outras variáveis. Homeostasia 1. Homeostasia é a condição de equilíbrio no ambiente corporal interno produzida pela ação conjunta de todos os processos regulatórios corporais. 2. Os líquidos corporais são soluções aquosas diluídas. O líquido intracelular (LIC) encontra- se no interior das células e o líquido extracelular (LEC) encontra-se fora das células. O plasma é o LEC nos vasos sanguíneos. O líquido intersticial é o LEC que preenche espaços entre as células dos tecidos; como ele cerca quase todas as células do corpo, o líquido intersticial é chamado ambiente (meio) interno corporal. 3. Disrupções da homeostasia são resultado de estímulos externos e internos e de estresse psicológico. Quando a disrupção da homeostasia é moderada e temporária, as respostas das células do corpo restabelecem rapidamente o equilíbrio no ambiente interno. Se a disrupção for extrema, a regulação da homeostasia pode falhar. 4. Mais frequentemente, os sistemas nervoso e endócrino atuam em conjunto ou separadamente para regular a homeostasia. O sistema nervoso detecta mudanças no corpo e envia impulsos nervosos para balancear mudanças em condições controladas. O sistema endócrino regula a homeostasia pela secreção de hormônios. 5. Os sistemas de retroalimentação incluem três componentes: (1) Receptores que monitoram mudanças em uma condição controlada e enviam influxos para um centro de controle (via aferente). (2) O centro de controle estabelece o valor em que uma condição controlada deve ser mantida, avalia as informações que ele recebe dos receptores e gera comandos de efluxos quando são necessários (via eferente). (3) Os efetores recebem os efluxos do centro de controle e provocam uma resposta (efeito) que modifica a condição controlada. 6. Se uma resposta reverter o estímulo original, o sistema está operando com retroalimentação negativa. Se uma resposta aumentar o estímulo original, o sistema está operando com retroalimentação positiva. 7. Um exemplo de retroalimentação negativa é a regulação da pressão arterial. Se um estímulo faz com que a pressão arterial (condição controlada) se eleve, os barorreceptores (células nervosas sensíveis à pressão, os receptores) nos vasos sanguíneos enviam impulsos (influxos) para o encéfalo (centro de controle). O encéfalo envia impulsos (efluxos) para o coração (efetor). Como resultado, a frequência cardíaca diminui (resposta) e a pressão arterial diminui até o normal (restauração da homeostasia). 8. Um exemplo de retroalimentação positiva ocorre durante o parto. Quando o trabalho de parto começa, o colo do útero do útero é estirado (estímulo) e células nervosas sensíveis ao estiramento do colo do útero (receptores) enviam impulsos nervosos (influxo) para o encéfalo (centro de controle). O encéfalo responde liberando ocitocina (efluxo), que estimula o útero (efetor) a contrair-se com mais força (resposta). O movimento do feto estira ainda mais o colo do útero, mais ocitocina é liberada e ocorrem contrações ainda mais intensas. O ciclo é interrompido quando o feto é expulso. 9. O comprometimento da homeostasia – desequilíbrios homeostáticos – pode levar a distúrbios, doenças e, até mesmo, à morte. Um distúrbio é um termo genérico para qualquer anomalia de estrutura ou de função. Uma doença é um acometimento com um conjunto definido de sinais e de sintomas. Fisiologia Celular 1. Uma célula é a unidade funcional e estrutural viva básica do corpo. 2. A biologia celular é o estudo científico de estrutura e função celulares. Membrana Plasmática 1. A membrana plasmática, que envolve e contém o citoplasma de uma célula, é composta por lipídios e proteínas. 2. De acordo com o modelo do mosaico fluido, a membrana é um mosaico de proteínas flutuando na bicamada lipídica (como icebergs no mar). 3. A bicamada lipídica consiste em duas camadas sequenciais de fosfolipídios, colesterol e glicolipídios. A organização em bicamada ocorre porque os lipídios são anfipáticos, tendo porções polares e apolares. 4. As proteínas integrais se estendem através da bicamada lipídica; as proteínas periféricas se associam aos lipídios da membrana ou às proteínas integrais nas superfícies interna ou externa da membrana. 5. Muitas proteínas integrais são glicoproteínas, com um grupo de açúcar ligado à extremidade voltada para o líquido extracelular. Junto com os glicolipídios, as glicoproteínas formam um glicocálice na superfície extracelular das células. 6. As proteínas da membrana possuem várias funções. As proteínas integrais são canais e carreadores que ajudam solutos específicos a atravessarem a membrana; são receptores que funcionam como locais de reconhecimento celular; são enzimas que catalisam reações químicas específicas e ancoram proteínas nas membranas plasmáticas a filamentos de proteína dentro e fora da célula. As proteínas periféricas funcionam como enzimas e como ligantes; sustentam a membrana plasmática; ancoram proteínas integrais e participam de atividades mecânicas. As glicoproteínas de membrana funcionam como marcadores de identidade celular. 7. A fluidez da membrana é maior quando há mais ligações duplas nas caudas de ácidos graxos dos lipídios que compõem a bicamada. O colesterol torna a bicamada lipídica mais forte, porém menos fluida, na temperatura corporal normal. Sua fluidez permite que ocorraminterações na membrana plasmática, permite o movimento dos componentes de membrana e permite que a bicamada lipídica se regenere quando rompida ou perfurada. 8. A permeabilidade seletiva da membrana permite que algumas substâncias passem mais facilmente do que outras. A bicamada lipídica é permeável à maior parte das moléculas apolares sem carga elétrica. Ela é impermeável a íons e a moléculas com carga elétrica ou polares, com exceção de água e ureia. Os canais e os carreadores aumentam a permeabilidade da membrana plasmática a substâncias polares e com carga elétrica de tamanhos pequeno e médio, incluindo íons, que não conseguem atravessar sozinhos a bicamada lipídica. 9. A permeabilidade seletiva da membrana plasmática permite a existência de gradientes de concentração, diferenças nas concentrações de substâncias químicas entre um lado da membrana e o outro. Transporte através da membrana plasmática 1. Nos processos passivos, uma substância se move a favor de seu gradiente de concentração através da membrana utilizando sua própria energia cinética de movimento. Nos processos ativos, é utilizada energia celular para direcionar a substância “ladeira acima” contra seu gradiente de concentração. 2. Na difusão, moléculas ou íons se movem de uma área de concentração maior para uma área de concentração menor até que o equilíbrio seja alcançado. A taxa de difusão através de uma membrana plasmática é afetada pela diferença do gradiente de concentração, pela temperatura, pela massa da substância se difundindo, pela área de superfície disponível para a difusão e pela distância através da qual a difusão deve ocorrer. 3. Moléculas hidrofóbicas apolares como oxigênio, dióxido de carbono, nitrogênio, esteroides e vitaminas lipossolúveis (A, E, D e K), além de moléculas não carregadas polares e pequenas, como água, ureia e pequenos alcoóis, se difundem através da bicamada lipídica da membrana plasmática por difusão simples. 4. Na difusão facilitada mediada por canal, um soluto se move a favor de seu gradiente de concentração através da bicamada lipídica através de um canal na membrana. Exemplos incluem canais iônicos que permitem que íons específicos como K+, Cl–, Na+ ou Ca2+ (que são muito hidrofílicos para penetrarem o interior apolar da membrana) se movam através da membrana plasmática. Na difusão facilitada mediada por carreador, um soluto como a glicose se liga a uma proteína carreadora específica em um lado da membrana e é liberado do outro lado após o carreador passar por uma mudança de formato. 5. A osmose é um tipo de difusão em que há movimento líquido de água através de uma membrana seletivamente permeável de uma área com maior concentração de água para outra com menor concentração. Em uma solução isotônica, os eritrócitos mantêm seu formato normal; em uma solução hipotônica, eles incham e sofrem lise; em uma solução hipertônica, eles murcham e sofrem crenação. 6. Algumas substâncias podem atravessar a membrana contra seus gradientes de concentração por transporte ativo. As substâncias transportadas ativamente incluem íons como Na+, K+, H+, Ca2+, I– e Cl–; aminoácidos e monossacarídios. Duas fontes de energia direcionam o transporte ativo: a energia obtida a partir da hidrólise do ATP é a fonte no transporte ativo primário e a energia armazenada em um gradiente de concentração de Na+ ou de H+ é a fonte no transporte ativo secundário. A bomba de transporte ativo primário mais prevalente é a bomba de sódio e potássio, também denominada Na+-K+ ATPase. 7. Na endocitose, pequenas vesículas se soltam da membrana plasmática para movimentar material através da membrana para uma célula; na exocitose, vesículas se fundem com a membrana plasmática para moverem material para fora de uma célula. A endocitose mediada por receptor é a captação seletiva de moléculas grandes e de partículas (ligantes) que se ligam a receptores específicos em áreas da membrana denominadas fossas revestidas por clatrina. Na endocitose de fase fluida (pinocitose), a ingestão de líquido extracelular, uma vesícula reveste o líquido que será captado para dentro da célula. 8. A fagocitose é a ingestão de partículas sólidas. Alguns leucócitos destroem micróbios que entram no corpo por meio da fagocitose. Questões de revisão 1. Liste os sistemas orgânicos do corpo e forneça descrições em uma frase sobre suas funções. 2. Qual das opções a seguir é um dos quatro tipos básicos de células no corpo? a. Respiratório b. Epitelial c. Endócrino d. Tegumentar e. Imunológico 3. A maior parte da água no corpo humano é encontrada a. No compartimento de líquido intersticial. b. No compartimento de líquido intracelular. c. No compartimento plasmático. d. No compartimento de líquido extracelular total. 4. Todo líquido encontrado fora das células é coletivamente chamado de líquido _____ e consiste em líquido _________ e __________. 5. Por que as membranas são mais permeáveis a moléculas não polares do que à maioria das moléculas polares e ionizadas? 6. Que características distinguem a difusão simples da difusão facilitada? 7. Que características distinguem a difusão facilitada do transporte ativo? 8. Que alteração irá ocorrer no volume celular quando uma célula for colocada em uma solução hipotônica? Em uma solução hipertônica? 9. No(a) ________, as vesículas delimitadas por membrana no citosol de uma célula fundem- se com a membrana plasmática e liberam o seu conteúdo no líquido extracelular. 10. Os canais pelos quais a água atravessa as membranas plasmáticas são denominados ________. 11. _______ é o nome que descreve o processo pelo qual a glicose move-se através de uma membrana plasmática. 12. Em dois casos (A e B), as concentrações do soluto X em dois compartimentos de 1 ℓ separados por uma membrana através da qual X pode se difundir são: Concentração de X (mM) Caso Compartimento 1 Compartimento 2 A 3 5 B 32 30 a. Em que sentido o fluxo efetivo de X ocorrerá no caso A e no caso B? b. Quando for alcançado o equilíbrio de difusão, qual será a concentração de soluto em cada compartimento no caso A e no caso B? Bons estudos!