II. Fisiologia Celular

POLÍGRAFO DE FISIOLOGIA 1º BIMESTRE 
 
 
I. FISIOLOGIA CELULAR 
 
O entendimento das funções dos sistemas exige profundo conhecimento dos mecanismos 
celulares básicos. Embora haja diferenças entre os sistemas, eles são embasados por um 
conjunto comum de princípios fisiológicos. 
 
1.1 VOLUME E COMPOSIÇÃO DOS LÍQUIDOS CORPORAIS 
 
No organismo humano, a água constitui uma alta proporção do peso corporal. A 
quantidade de água é denominada de água corpórea total (50% a 70% do peso corporal). Em 
geral a água corpórea se correlaciona inversamente com a gordura corporal. Assim, a água 
corpórea total corresponde a uma maior percentagem do peso corporal quando a gordura é 
pouca e a uma menor percentagem quando a gordura é muita. Devido às mulheres terem 
maior percentual de tecido adiposo que os homens, elas possuem menor quantidade de água 
corporal. 
A água corpórea total é dividida entre dois compartimentos orgânicos: líquido intracelular 
(LIC) e líquido extracelular (LEC). O LIC está contido dentro das células e corresponde a 2/3 da 
água corpórea total; o LEC está fora das células e corresponde a 1/3 da água corpórea total. O 
LIC e LEC estão separados pelas membranas celulares (citoplasmáticas). O LEC está dividido 
em dois compartimentos: o plasma (líquido circulante nos vasos sangüíneos) e o líquido 
intersticial, que banha as células. Eles são separados pela parede capilar. Devido à parede do 
capilar ser impermeável a grandes moléculas, como proteínas plasmáticas, o líquido intersticial 
contém pouca ou nenhuma proteína. 
A composição dos líquidos corporais não é uniforme. Apresentam concentrações 
amplamente diferentes dos vários solutos. Há também diferenças nas concentrações de 
solutos entre o plasma e o líquido intersticial, que ocorrem como resultado da exclusão da 
proteína do líquido intersticial. 
As quantidades de soluto são expressas em moles, equivalentes ou osmoles. Podem ser 
expressas em moles por litro (mol/L), equivalentes por litro (Eq/L) ou osmoles por litro (Osm/L). 
Nas soluções biológicas, as concentrações de soluto são geralmente muito baixas e expressas 
em milimoles por litro (mmol/L), miliequivalentes por litro (mEq/L) ou miliosmoles por litro 
(mOsm/L). 
Os compartimentos hídricos orgânicos devem obedecer ao princípio da 
eletroneutralidade; isto é, cada compartimento deve ter a mesma concentração em mEq/L de 
cargas positivas (cátions) e negativas (ânions). Mesmo quando há uma diferença de potencial 
através da membrana celular, o equilíbrio de cargas ainda é mantido nas partes principais das 
soluções. 
 
Fig. 1: Composição química dos líquidos extracelular e intracelular. 
O principal cátion do LEC é o sódio (Na+), e os ânions que o contrabalançam é o cloreto 
(Cl-) e o bicarbonato (HCO3-). Os principais cátions do LIC são o potássio (K+) e o magnésio 
(Mg2+), e os ânions que os contrabalançam são as proteínas e os fosfatos orgânicos. Outras 
diferenças notáveis são de Ca2+ e do pH. O LIC apresenta uma concentração muito baixa de 
Ca2+ ionizado, enquanto o LEC apresenta 4 vezes mais. O LIC é mais ácido (tem um pH mais 
baixo) do que o LEC. 
Apesar de todas as diferenças entre as concentrações individuais, a concentração total é 
mantida em equilíbrio devido ao fato da água fluir livremente através das membranas celulares. 
As diferenças de concentração através das membranas são mantidas por mecanismos de 
transporte que consomem energia, localizados nas membranas. O mais conhecido é o 
mecanismo de transporte Na+-K+- ATPase (bomba Na+-K+), que transporta Na+ do LIC para 
LEC e K+ do LEC para LIC, contra seus respectivos gradientes de concentração, utilizando 
energia (ATP). 
De modo semelhante, a concentração intracelular de cálcio é mantida num nível mais 
baixo do que a concentração extracelular. Essa diferença é estabelecida, em parte, por uma 
Ca2+ ATPase de membrana celular, que bombeia Ca2+ contra seu gradiente eletroquímico, 
utilizando ATP como energia. 
Além dos transportes que usam diretamente ATP como fonte de energia, outros 
estabelecem diferenças de concentração através da membrana celular por utilizarem o 
gradiente transmembranar do Na+ (estabelecido pela bomba Na+-K+ ATPase) como fonte de 
energia. Esses transportadores criam gradientes de concentração para glicose, aminoácidos, 
Ca2+ e H+ sem utilização direta de ATP. 
As membranas celulares têm a maquinaria necessária para estabelecer gradientes 
grandes de concentração. Porém, se as membranas forem livremente permeáveis a todos os 
solutos, esses gradientes poder-se-iam rapidamente dissipar. Assim, é importante que as 
membranas celulares não sejam livremente permeáveis a todas as substâncias, e sim que 
tenham permeabilidade seletiva, que mantém os gradientes de concentração estabelecidos 
pelos processos de transporte consumidores de energia. De modo geral, as diferenças de 
concentração entre o LIC e LEC sustentam funções fisiológicas importantes. 
 
1.2 ESTRUTURA CELULAR 
 
Embora existam diferentes células, em geral possuem semelhanças. A figura ilustra todos 
os componentes de uma célula típica. Cada célula especializada, como por exemplo, uma 
célula nervosa ou sangüínea, possuem alguma ou todas as propriedades de uma célula. A 
célula é envolvida por membrana e apresenta diversas estruturas com funções determinadas. 
 
Fig.2: Estrutura da célula 
 
* MEMBRANA CELULAR 
 
As membranas são componentes de todas as células. Todas as células são revestidas 
pela membrana plasmática, que as separa do ambiente extracelular. A membrana plasmática, 
como já mencionado, atua como uma barreira de permeabilidade. Contém enzimas, receptores 
e antígenos que desempenham papéis importantes na interação da célula com outras células e 
com hormônios e outros agentes reguladores do líquido extracelular. 
As membranas revestem organelas das células eucarióticas, que dividem a célula em 
compartimentos distintos, no interior dos quais realizam processos bioquímicos determinados. 
A maioria das membranas biológicas apresenta diversas características em comum. Porém, a 
composição e estrutura dessas membranas diferem de uma célula a outra e entre as 
membranas de uma mesma célula. 
 
 
Estrutura da Membrana 
 
Os constituintes mais abundantes das membranas celulares são proteínas e lipídios. O 
componente lipídico consiste de fosfolipídios, colesterol e glicolipídios e é responsável pela alta 
permeabilidade das membranas celulares a substâncias lipossolúveis (CO2, O2, ácidos graxos 
e hormônios esteróides) e baixa permeabilidade a substâncias hidrossolúveis (íons, glicose, 
aminoácidos). O componente protéico consiste em transportadores, enzimas, receptores de 
hormônios, antígenos de superfície e canais para íons e para água. 
 
• Composição Lipídica: 
 
• Fosfolipídios: consiste de um grupamento polar da cabeça (glicerol fosforilado) e por 
duas caudas não-polares (ácidos graxos). O grupamento polar é hidrofílico enquanto as caudas 
são hidrofóbicas. Em ambiente aquoso, os fosfolipídios se organizam com suas cadeias 
hidrofóbicas de ácidos graxos para longe do contato com a água, formando a bicamada 
lipídica. 
 
 
Fig.3: Estrutura da membrana celular e da bicamada lipídica. 
 
Os fosfolipídios mais abundantes dessas membranas são, com freqüência, os contendo 
colina (lecitinas e esfingomielinas). A seguir, em abundância, estão os aminofosfolipídios. 
Outros fosfolipídios são o fosfatidilglicerol, fosfatidilinositol e cardiolipina. 
Alguns estão em quantidade diminuta nas membranas e desempenham papel vital no 
processo de transdução celular de sinais. O fosfatidilinositol bifosfato, quando clivado por 
uma fosfolipase C ativada por receptor, libera o inositol trifosfato (IP3) e o diacilglicerol. O 
IP3 é liberado no citosol atuando nos receptores do retículo endoplasmático para promover a 
liberação das reservas