Introdução à Fisiologia Humana

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Prof. Alberto Ferreira Donatti 
Fisiologia 
Humana 
A Célula e Fisiologia Geral 
Introdução 
Introdução (História) 
Fisiologia é o estudo do funcionamento normal de uma vida 
 de seus organismos incluindo e todos os seus os e componentes e 
processos físicos. 
 
O termo fisiologia significa literalmente conhecimento da natureza. 
Aristóteles (384 322 B.C.E.) usou a palavra neste sentido amplo para 
descrever o funcionamento de todos os organismos, não apenas do 
corpo humano. 
 
No entanto, Hipócrates (Cerca de 460 377 B.C.E.), considerado o pai 
da medicina, usou a palavra fisiologia para significar o poder de cura 
da natureza, e depois disso, o campo tornou-se intimamente 
associado à medicina. 
 
No século XVI na Europa, a fisiologia havia sido formalizada como o 
estudo das funções vitais do corpo humano, embora hoje o termo é 
usado novamente para se referir ao estudo das funções de todos os 
animais e plantas. 
Introdução (História) 
Introdução (Sistemas Fisiológicos) 
Uma distinção característica da fisiologia é que ela engloba 
muitos níveis de organização, desde o nível molecular até as 
espécies de populações. 
Em um nível fundamental, átomos de elementos se unem Formam 
moléculas. A menor unidade de estrutura capaz de transportar todos 
os processos de vida é a célula. As células são conjuntos de 
moléculas separado do ambiente externo por uma barreira chamada 
membrana celular (ou plasma). Organismos simples são compostos 
de apenas uma célula, mas organismos complexos têm muitas 
células com diferentes especializações estruturais e funcionais. As 
coleções de células que realizam funções relacionadas são 
conhecidos como tecidos [texere, para tecer]. Os tecidos formam 
unidades funcionais conhecidas como órgãos [organon, ferramenta] 
e grupos de órgãos integram suas funções para criar sistemas de 
órgãos. 
Introdução (Sistemas Fisiológicos) 
Introdução (Sistemas Fisiológicos) 
Quatro sistemas trocam 
materiais entre os sistemas 
ambientais interno e externo. As 
trocas dos gases pelo sistema 
respiratório, o sistema digestivo 
absorve nutrientes e água e 
elimina resíduos, o sistema 
urinário remove o excesso de 
água, eo sistema reprodutivo 
produz óvulos ou esperma. Os 
quatro sistemas restantes se 
estendem por todo o corpo. O 
sistema circulatório distribui 
materiais por bombeamento 
sangue através dos vasos. Os 
sistemas nervoso e endócrino 
coordena as funções do corpo. 
Introdução 
Introdução (Fisiologia Humana) 
Fisiologia Humana - Na fisiologia humana, tentamos explicar as 
características e os mecanismos específicos do corpo humano 
que fazem dele um ser vivo. O próprio fato de nos mantermos 
vivos e o resultado de complexos sistemas de controle, porque a 
fome nos faz procurar por alimento e porque o medo nos faz 
buscar refugio. Sensações de frio nos fazem procurar calor. 
Outras forcas nos levam a buscar o companheirismo e a 
reprodução. 
 
Assim, o ser humano e, em muitos aspectos, como um autômato, 
e o fato de sermos seres com sensações, sentimentos e culturas e 
parte dessa sequencia automática da vida; esses atributos 
especiais nos permitem existir sob condições amplamente 
variáveis. 
Introdução 
As Células como Unidades Vivas do Corpo 
As Células como Unidades Vivas do Corpo 
A unidade viva básica do organismo é a célula. Cada órgão é 
agregado de muitas células diferentes, mantidas unidas por 
estruturas de suporte intercelular. 
Cada tipo de célula é especialmente adaptado para realizar uma 
ou algumas funções determinadas. 
 
Por exemplo, as hemácias que totalizam 25 trilhões em cada ser 
humano transportam oxigênio dos pulmões para os tecidos. 
As Células como Unidades Vivas do Corpo 
Embora as diversas células do corpo sejam acentuadamente 
diferentes umas das outras, todas tem certas características básicas 
comuns. 
 
Por exemplo, em todas as células, o oxigênio reage com 
carboidratos, gorduras e proteínas para liberar a energia necessária 
para o seu funcionamento. Os mecanismos químicos gerais de 
transformação de nutrientes em energia são, basicamente, os 
mesmos em todas as células, e todas as células liberam produtos 
finais de suas reações químicas nos líquidos que as banham. 
Quase todas as células também tem a capacidade de reproduzir 
células adicionais de seu próprio tipo. Felizmente, quando células 
de determinado tipo são destruídas por uma ou outra causa, as 
células restantes do mesmo tipo, nas condições normais, geram 
novas células para suprir sua reposição. 
As Células como Unidades Vivas do Corpo 
Retículo Endoplasmático: esta estrutura é composta de matrizes regulares ou 
dispersas de camadas podendo estar rodeado por nuvens de poliribossomos 
(alta síntese protéica) denominada RER, ou sem denominada REL. 
Aparelho de Golgi: é constituído de cisternas, a qual pode ser responsável 
pela formação dos lisossomos e vesículas diversas. 
Lisossomos: responsável pela degradação de organelas. 
Mitocôndria: responsável síntese energética do neurônio, utilizando-se de 
mecanismos aeróbicos (uso de oxigênio). Importância para sobrevivência 
neuronal. 
As Células como Unidades Vivas do Corpo 
Núcleo: presença do material genético (genes – DNA), envolvido por uma 
membrana nuclear a qual se comunica com a perikaria através de poros 
existentes na membrana (geralmente está conectado com o retículo 
endoplasmático*), 
Membrana Celular: (também chamada membrana plasmática), que envolve a 
célula, e estrutura fina, flexível e elástica, de 7,5 a 10 nanômetros de 
espessura. E composta quase totalmente por proteínas e por lipídios. 
MEMBRANA CITOPLASMÁTICA 
As Células como Unidades Vivas do Corpo 
1.Isolamento físico - A membrana celular é uma barreira física quee 
separa o fluido intracelular dentro da célula e do fluido extracelular 
circundante. 
 
2. Regulamentação do intercâmbio com o ambiente - A célula controla a 
entrada de íons e nutrientes na células além da eliminação de resíduos 
celulares e liberação de produtos da célula. 
 
3. Comunicação entre a célula e seu ambiente - A membrana celular 
contém proteínas que permitem que a célula reconheçam e respondam a 
moléculas ou mudanças em sua ambiente externo. Qualquer alteração na 
membrana celular podem afetar as atividades da célula. 
 
4. Apoio estrutural - Proteínas na membrana celular ajudam o 
citoesqueleto, o andaime estrutural interior da célula, para manter a 
forma da célula. Proteínas de membrana também criam junções 
especializadas entre células adjacentes ou entre as células e a matriz 
extracelular. As junções célula-célula e célula-matriz estabilizam a 
estrutura de tecidos 
A membrana constitui uma barreira física virtual. 
Possui diferentes graus de permeabilidade para as diferentes partículas. 
BICAMADA LIPIDICA 
As Células como Unidades Vivas do Corpo 
Ela é composta de 
proteínas inseridas em 
dupla lâmina de 
lipídeos , formando uma 
estrutura de mosaico 
fluído. 
Cadeia hidrofílica 
Cadeia hidrofílica 
Cadeia hidrofóbica 
Cadeia hidrofóbica 
Camada 1 
Camada 2 
Solução aquosa 
Solução aquosa 
BICAMADA LIPIDICA 
Mosaico Fluído 
As Células como Unidades Vivas do Corpo 
As proteínas associadas 
à membrana servem a 
muitas funções 
celulares importantes, 
incluindo: 
 
(1) transporte de 
substâncias 
biologicamente 
importantes para 
dentro e para fora da 
célula (p. ex., canais 
iônicos), 
(2) reconhecimento 
celular (p. ex., 
antígenos de 
superfície), 
(3) comunicação célula-
célula (p. ex., 
receptores para 
neurotransmissores e 
hormônios) e 
(4) organização 
tecidual (p. ex., 
moléculas de 
aderência). 
Líquido Intracelular e ExtracelularLíquido Intracelular e Extracelular 
Cerca de 60% do corpo humano adulto é composto por líquidos, 
principalmente, uma solução aquosa de íons e outras substancias. 
Embora a maior parte desse líquido esteja dentro das células e seja 
chamado de líquido intracelular, cerca de um terço se encontra nos 
espaços fora das células e é chamado de líquido extracelular. 
Este líquido extracelular esta em movimento constante por todo o 
corpo. Ele é rapidamente transportado no sangue circulante e em 
seguida misturado no sangue pelos líquidos teciduais, por 
difusão, através das paredes dos capilares. 
O líquido extracelular é, também, 
chamado de meio interno do corpo, 
ou milieu intérieur, termo 
introduzido, ha mais de 100 anos, 
pelo grande fisiologista frances do 
seculo XIX, Claude Bernard. 
Líquido Intracelular e Extracelular 
Diferenças entre os Líquidos Extracelular e Intracelular. 
 
O líquido extracelular - contém grandes quantidades de sódio, cloreto e 
íons bicarbonato mais os nutrientes para as células, como oxigênio, 
glicose, ácidos graxos e aminoácidos. Também contém dióxido de 
carbono que é transportado das células para os pulmões para ser 
excretado, alem de outros produtos de excreção celulares, que são 
transportados para os rins para serem eliminados. 
 
O líquido intracelular - difere significativamente do líquido extracelular; 
por exemplo, ele contém grandes quantidades de íons potássio, 
magnésio e fosfato, em vez dos íons sódio e cloreto, encontrados no 
líquido extracelular. Mecanismos especiais para o transporte de íons, 
através das membranas celulares, mantém as diferenças de 
concentração iônicas entre os líquidos extracelulares e intracelulares. 
Líquido Intracelular e Extracelular 
Líquido Intracelular e Extracelular 
Homeostasia 
Homeostasia 
O termo homeostasia e usado, pelos fisiologistas, para definir a 
manutenção de condições quase constantes no meio interno. 
Todos os órgãos e tecidos do 
corpo humano executam funções 
que contribuem para manter 
essas condições relativamente 
constantes. 
 
Por exemplo, os pulmões 
proveem oxigênio ao liquido 
extracelular para repor o 
oxigênio utilizado pelas células, 
os rins mantém constantes as 
concentrações de íons e o 
sistema gastrointestinal fornece 
os nutrientes. 
Homeostasia 
1. Manutenção da Homeostase celular 
A função celular normal requer que a composição do líquido intracelular 
seja rigorosamente controlada. Por exemplo, a atividade de algumas 
enzimas depende do pH. 
 
Assim sendo, o pH intracelular deve ser regulado. A composição 
intracelular iônica é mantida de forma similar dentro de limite. Isto é 
necessário para o estabelecimento do potencial de membrana, uma 
propriedade celular especialmente importante para a função normal de 
células excitáveis (por exemplo, neurónios e células musculares) e para a 
sinalização intracelular (por exemplo, intracelular [Ca ++] ). Finalmente, o 
volume de células deve ser mantida porque o encolhimento ou inchaço 
das células pode levar a danos celulares ou morte. 
 
Regulação da composição intracelular e volume celular é realizada 
através da atividade de transportadores específicos na membrana 
plasmática das células. Então é importante analizar os mecanismos pelos 
quais as células mantêm ambiente iônico intracelular e potencial de 
membrana e controlar seu volume. 
Homeostasia 
Homeostasia dos Íons e 
Líquidos Corporais 
Homeostasia 
Homeostasia 
2. O Transporte de Substâncias através das Membranas Celulares 
Proteínas de Transporte - As moléculas de proteína na membrana 
apresentam propriedades totalmente diferentes para o transporte de 
substancias. Suas estruturas moleculares interrompem a continuidade da 
bicamada lipídica, representando via alternativa através da membrana 
celular. Em sua maioria, as substancias proteicas por essa razão podem 
funcionar como proteínas de transporte. 
Diferentes proteínas funcionam de modos distintos. Algumas contem 
espaços aquosos por toda a extensão da molécula, permitindo o livre 
movimento da água, bem como de íons ou de moléculas selecionados; 
elas são referidas como proteínas canais. Outras, conhecidas como 
proteínas transportadoras, se ligam as moléculas ou aos íons a serem 
transportados; alterações estruturais nas moléculas da proteína, 
então, movem a substancia através dos interstícios da proteína até o 
outro lado da membrana. 
 
Tanto as proteínas canais como as proteínas transportadoras são, via de 
regra, extremamente seletivas para os tipos de moléculas ou de íons 
que será permitido atravessar a membrana. 
Homeostasia 
2. O Transporte de Substâncias através das Membranas Celulares 
Homeostasia 
3. “Difusão” Versus “Transporte Ativo.” 
O transporte através da membrana celular, tanto diretamente, através 
da bicamada lipídica, como por meio de proteínas, ocorre por um de dois 
processos básicos: difusão ou transporte ativo 
a) Difusão - Movimento continuo de moléculas umas contra as outras 
nos líquidos ou nos gases. Os íons difundem-se da mesma maneira que 
as moléculas inteiras, e ate mesmo particulas coloidais em suspensão 
se difundem de modo semelhante, a não ser pelo fato da dispersão dos 
coloides ser bem mais lenta do que a das substancias moleculares, por 
eles serem maiores. 
A difusão através da membrana celular e dividida em dois subtipos, 
chamados difusão simples e difusão facilitada. 
 
Homeostasia 
3. “Difusão” Versus “Transporte Ativo.” 
Lipossolubilidade - Um dos fatores mais importantes que determinam 
quão rapidamente a substancia se difunde pela bicamada lipídica é a 
lipossolubilidade dessa substancia. As lipossolubilidades do oxigênio, do 
nitrogênio, do dióxido de carbono e do álcool, por exemplo, são altas; 
assim, todas elas podem se dissolver diretamente na bicamada lipídica e 
se difundir através da membrana celular, do mesmo modo como ocorre a 
difusão para solutos hidrossoluveis nas soluçõess aquosas. 
Poros - Os poros são compostos por proteínas integrais da membrana 
celular que formam tubos abertos através da membrana e que ficam 
sempre abertos. No entanto, o diâmetro do poro e sua carga elétrica 
fornecem seletividade que permite a passagem de somente algumas 
moléculas. 
A difusão simples significa que o movimento cinético das 
moléculas ou dos íons ocorre através de abertura na 
membrana ou através dos espaços intermoleculares, sem que 
ocorra qualquer interação com proteínas. 
Homeostasia 
3. “Difusão” Versus “Transporte Ativo.” 
Difusão por Osmose – processo efetivo de movimento da água causado 
por sua diferença de concentração. Em certas circunstancias, pode-se 
desenvolver diferença da concentração da água através da membrana, do 
mesmo modo como as diferenças de concentração podem ocorrer para 
outras substâncias. Quando isso ocorre, passa a existir movimento efetivo 
de água através da membrana celular, fazendo com que a célula inche ou 
encolha, dependendo da direção do movimento da água. 
Exemplo : Isotônico/Hipotônico/Hipertônico 
Isotônica 
Homeostasia 
3. “Difusão” Versus “Transporte Ativo.” 
Hipotônico 
Hipertônica 
Homeostasia 
3. “Difusão” Versus “Transporte Ativo.” 
Difisão por Potencial Elétrico da Membrana – Se um potencial elétrico for 
aplicado através da membrana, a carga elétrica dos íons faz com que eles 
se movam através da membrana mesmo que não exista diferença de 
concentração para provocar esse movimento. 
Homeostasia 
3. “Difusão” Versus “Transporte Ativo.” 
Difusão por Diferença de Pressão – Pressão na verdade significa a soma 
de todas as forcas das diferentes moléculas que se chocam com a 
determinada área de superfície em certo instante. Então, quando a 
pressão e maior em um lado da membrana doque no outro lado, isso 
significa que a soma de todas as forcas das moléculas se chocando contra 
o canal em um lado da membrana e maior que do outro lado. Na maioria 
das vezes, isso e causado por grande numero de moléculas se chocando a 
cada segundo com um dos lados da membrana do que no outro lado. O 
resultado e quantidade maior de energia disponível para causar o 
movimento efetivo das moléculas do lado de alta pressão para o lado de 
menor pressão. 
Homeostasia 
3. “Difusão” Versus “Transporte Ativo.” 
Canais – Muitas das proteínas 
canais são altamente seletivas para 
o transporte de um ou mais íons ou 
moléculas especificas. Isso resulta 
das características do canal 
propriamente dito, como seu 
diâmetro, sua forma, e a natureza 
das cargas elétricas e das ligações 
químicas ao longo de suas 
superficies internas. 
A difusão facilitada requer a interação com uma proteína 
transportadora que ajuda a passagem das moléculas ou dos 
íons, através da membrana, por meio de ligação química com 
eles, transportando-os dessa forma em movimento de vaivém 
— como o de ponte aérea — através da membrana. 
Homeostasia 
3. “Difusão” Versus “Transporte Ativo.” 
A. Difusão facilitada por canais 
iônicos: Proteínas integrais na 
membrana atravessam a membrana e 
formam um poro aquoso, pelo qual 
íons (p. ex., Na+, K+, Cl– e Ca2+) 
podem cruzar a membrana. 
 
 
 
 
 
 
 
B–D. Difusão facilitada por meio de 
proteínas carreadoras: Glicídios e 
aminoácidos são importantes para a 
célula e podem atravessar a 
membrana ligando-se a uma proteína 
carreadora integral da membrana, 
que, a seguir, libera o soluto no lado 
oposto. 
Homeostasia 
3. “Difusão” Versus “Transporte Ativo.” 
A difusão facilitada difere, de modo 
importante, da difusão simples pelo 
seguinte modo: apesar de a velocidade 
da difusão simples, através de um canal 
aberto, aumentar em proporção direta a 
concentração da substância difusora, na 
difusão facilitada a velocidade da 
difusão tende a um máximo, designado 
como Vmax, a medida que a 
concentração da substância difusora 
aumenta. 
 
Enquanto a concentração da substância 
difusora aumenta, a intensidade da 
difusão simples continua a aumentar 
proporcionalmente, mas na difusão 
facilitada a velocidade da difusão não 
pode aumentar acima do nível do Vmax. 
Homeostasia 
3. “Difusão” Versus “Transporte Ativo.” 
b) Transporte Ativo - Quando a membrana celular transporta as 
moléculas ou íons “para cima”, contra um gradiente de concentração 
(ou “para cima”, contra um gradiente elétrico ou de pressão), o 
processo e chamado de transporte ativo. 
 
Transporte Ativo Primário Transporte Ativo Secundário 
A energia e derivada diretamente 
da degradação do trifosfato de 
adenosina (ATP) ou de qualquer 
outro composto de fosfato com alta 
energia. 
A energia e derivada 
secundariamente da energia 
armazenada na forma de diferentes 
concentrações iônicas de 
substancias moléculares 
secundarias ou iônicas entre os 
dois lados da membrana da célula, 
gerada originariamente por 
transporte ativo primário. 
Homeostasia 
3. “Difusão” Versus “Transporte Ativo.” 
Transporte Ativo Primário 
 
Bomba de Sódio-Potássio - Entre as substancias que são 
transportadas por transporte ativo primário estão o sódio, 
o potássio, o cálcio, o hidrogênio, o cloreto e alguns outros 
íons. O mecanismo de transporte ativo mais estudado em 
seus detalhes e a bomba de sódio-potássio (Na+-K+), 
processo de transporte que bombeia íons sódio para fora, 
através da membrana celular de todas as células, e ao 
mesmo tempo bombeia íons potássio de fora para dentro. 
Essa bomba e a responsável pela manutenção das 
diferenças de concentração entre o sódio e o potássio 
através da membrana celular, bem como pelo 
estabelecimento da voltagem elétrica negativa dentro das 
células. 
Homeostasia 
3. “Difusão” Versus “Transporte Ativo.” 
Transporte Ativo Primário Bomba de Sódio-Potássio 
 
Homeostasia 
3. “Difusão” Versus “Transporte Ativo.” 
Transporte Ativo Secundário 
Contrasporte 
O transportador, neste caso, atua 
como local de ligação para o íon 
sódio e para a substancia a ser 
cotransportada. Uma vez que 
ambos estejam ligados, o 
gradiente de energia do íon sódio 
faz com que o íon sódio e a outra 
substância a ser transportada 
entrem para o interior da célula. 
Homeostasia 
3. “Difusão” Versus “Transporte Ativo.” 
Transporte Ativo Secundário 
Contratrasnsporte 
Dois importantes mecanismos de 
contratransporte (trans - 
porte na direcao oposta a do ion 
primario) sao os 
contratransportes 
de sódio-cálcio e de sódio-
hidrogênio 
Homeostasia 
Potencial de Repouso 
Potencial de Repouso 
Como visto anteriormente, nas duas partes da membrana, vê-se 
que as diferenças entre as concentrações iônicas nos dois lados 
de membrana seletivamente permeável podem, sob condições 
apropriadas, criar potencial de membrana. 
Medida do Potencial de Membrana 
 
O método para medir o potencial de membrana e simples na 
teoria mas em geral complicado na pratica, em razão das 
pequenas dimensões da maioria das fibras. 
 
A pipeta e introduzida através da membrana celular para o 
interior da fibra. Então, outro eletródio, chamado “eletródio 
indiferente”, e colocado no liquido extracelular, e a diferença 
potencial entre as partes interna e externa da fibra e medida 
usando-se voltímetro apropriado. 
Potencial de Repouso 
Este microeletrodo é uma peça de tubo de vidro com uma 
ponta muito fina, ligada a um condutor elétrico e ligada a 
um aparelho de osciloscópio (registra a voltagem na 
membrana). 
Normalmente, as células em repouso geram um potencial 
negativo, chamado de potencial de repouso. 
Potencial de Repouso 
Carga Positiva 
Carga Negativa 
+ 
- 
Meio Externo 
Meio Interno 
Potencial de Repouso 
Esse potencial negativo é gerado devido a dois fatores: 
(1) Diferença de concentração de íons específicos através 
da membrana, que é estabelecido por proteínas na 
membrana denominados transportadores ativos; 
Estes transportadores 
ativamente (uso de ATP) 
move os íons ou para 
dentro ou para fora das 
células contra seu 
gradiente de 
concentração; 
Potencial de Repouso 
(2) a membrana é seletivamente permeável a específicos 
íons, que é estabelecido por proteínas denominadas 
canais iônicos; 
Eles permitem que certos 
tipos de íons atravessem a 
membrana na direção de 
seu gradiente de 
concentração 
Potencial de Repouso 
Para entender como o gradiente iônico e a permeabilidade seletiva 
gera o potencial de membrana, observemos o seguinte modelo: 
Considere um simples sistema que 
possua uma membrana que é 
semipermeável (K+)* 
Íons Potássio e 
Cloreto 
(K+Cl-) 
Concentração é a mesma em ambos 
os lados. 
Potencial de Repouso 
Contudo, se a concentração de K+Cl- de cada lado não for o mesmo, o 
potencial de membrana será gerado. 
(I) O potássio tende a 
difundir para o lado 2 a 
favor do gradiente de 
concentração. 
(II) O lado 2 se torna 
mais positivo que o lado 
1 , então o K+ para de 
passar devido a força 
elétrica. 
Potencial de Repouso 
(A) A membrana é permeável apenas 
ao K+ e o lado I e II possuem as 
mesmas concentrações de KCl. Se não 
há diferença de concentração, não há 
fluxo de íons e nenhuma diferença de 
potencial elétrico. 
(B) O lado I recebeu uma 
concentração 10x maior de KCl, então 
os íons K+ se difundem para o lado II 
a favor do gradiente de concentração 
– o lado II se torna mais positivo que 
o I. 
(C) Depois de um tempo, a difusão de 
K+ para o lado II diminui devido ao 
potencial elétrico , então o sistema 
entraem equilíbrio, gerando o 
potencial de repouso (equilíbrio). 
Potencial de Repouso 
Íons K 
Íons Na 
Difusão simples de K para 
fora, a favor do gradiente 
Grandes anions impermeantes (proteínas intracelulares) 
Canais de K 
sem comporta 
Formação de dipolo elétrico através da 
membrana, isto é, a saída de cargas positivas 
torna a membrana carregada eletricamente. 
Potencial de Repouso 
Agora o K difunde-se 
passivamente para 
dentro, impelido pelo 
gradiente elétrico. 
Finalmente, ocorre um Estado 
de Equilíbrio, em que o fluxo 
resultante = 0 
 
O valor do potencial elétrico 
que se opõe a saída de K 
(impelido pelo gradiente 
químico) é denominado 
Potencial de equilíbrio do ion 
 
Potencial de Repouso 
Potencial de 
Repouso 
Potencial de Repouso