Célula e fenômenos da membrana celular PB

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Fisiologia Animal II
Curso de Medicina Veterinária
MV, MSc., Dra. Cristiane Beck
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Conteúdo da aula
Célula e fenômenos da membrana celular:
Estrutura e características da membrana 	celular
Líquidos intra e extracelulares
Transportes transmembrana
Alterações do Equilíbrio Hídrico
Membrana plasmática: fundamental para constituição física das células e para organização funcional
procariontes (bactérias e algas azuis), uma membrana
eucariontes, tem outras estruturas, como membrana nuclear
Fisiologia celular: membranas, canais e transporte
Membrana celular ou plásmática é estrutura que existe em todas as células.
Além dessa função estrutural, função restritiva 
Pode-se dizer então que exerce papel fundamental para a manutenção da homeostasia.
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Estrutura química da membrana celular
Dupla camada de lipídeos: flexibilidade (estrutura fluídica- mosaico fluído)
Três grandes classes de lipídeos: fosfolipídeos, esteróis e glicolipídeos
Fosfolipídeos voltados para os meios extra e intracelular, pela afinidade com a água
Parte lipídica corresponde a cerca de 50% da membrana.
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Estrutura química da membrana celular
Proteínas: canais e transportadores 
Além de lipídios…
Canais e transportadores permitem o transporte de substâncias.
Moléculas muito pequenas podem difundir-se por todos os poros e as moléculas maiores são transportadas pela membrana de maneira facilitada e para isso é necessário um transportador.
Canais de proteína (poros): uma ou grupo de proteínas
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As membranas celulares são predominantemente lipídicas, relativamente hidrofóbicas, logo a difusão de água através desses locais da parede celular fica impedida
 
	canais de proteínas por onde a água pode se difundir 
Estrutura química da membrana celular
Relativamente hidrofóbicas pois maior parte dos fosfolipídeos é de ácidos graxos, então eles facilitam entrada de lipídios, porém a água tem fácil passagem por canais pois é o constituinte mais importante. 
Figura representa aquaporina, mas a água pode passar por qualquer canal iônico.
Hidrofóbica repele a água.
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Distribuição da água corporal
Água corpórea total (ACT): soma da água contida nos compartimentos intra e extracelular
Variação no conteúdo entre espécies, idade, sexo, estados nutricionais...
Geralmente adulto não herbívoro: 60%
Já que no slide anterior falamos em água...
Sexo: femea possui menos água (5% mais ou menos). Essa pequena diferença se deve à maior quantidade de tecido gorduroso no organismo feminino. O tecido gorduroso tem um baixo teor de água em relação aos músculos e aos órgãos internos.
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Distribuição da água entre os seus compartimentos fluídos
Líquido cérebro espinhal, humor aquoso do olho, líquidos sinoviais, urina, bile são líquidos transcelulares
- Intersticial é o que rodeia imediatamente as células, fora dela e dos vasos sanguíneos.
- Intravascular é a parte fluida do sangue conhecida como plasma. Cerca de 92% do volume plasmático é água e os 8% restantes são proteína.
- Transcelular é encontrado nas cavidades: intra-ocular, cérebroespinhal, sinoviais, urina, bile e líquidos dos trato digestivo. Maior quantidade nos ruminantes por causa dos compartimentos estomacais associados à fermentação.
- Intravascular e interstício tem a mesma composição eletrolítica porém diferem quanto às macromoléculas. Por exemplo, a albumina é tipicamente encontrana no sangue e em menor quantidade no interstício
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Animal magro
50% do peso corporal é água dentro da célula
15% nos líquidos intersticiais
5 % no plasma sanguíneo
Recém nascido e velho: maior quantidade do líquido intersticial
Animal gordo: menor quantidade (40%)
Animal “médio” (60%)
Distribuição da água corporal
Assim, os números totalizariam cerca de 70% de água total. 
Por isso animais novos, velhos e obesos se desidratam com mais facilidade, pois a água do compartimento extracelular é perdida com mais facilidade. 
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Transporte através da membrana
O que determina a passagem de substâncias orgânicas através da membrana?
[ ]: força de difusão, passagem para local onde há menor concentração
Força elética: migração para perto de íons com carga elétrica oposta
Empurrar ou puxar contra a força de difusão ou elétrica: neste caso dependem de energia
Metáfora da sala com porta trancada: sala com 150 pessoas e porta fechada, pessoas irão permanecer. Se a porta for aberta pessoas irão sair. Porém se na sala houver uma pessoa distribuindo dinheiro é provável que as pessoas se mantenham ali porque na sala há algo que as atrai. 
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Camada dupla de lipídeos – substâncias lipossolúveis (O2 e CO2) podem se difundir rapidamente
Moléculas muito pequenas podem se difundir (H2O, glicerol, etanol)
 Moléculas maiores podem ser carreadas através de difusão facilitada, ou seja necessitam de transportador
Transporte através da membrana
Então, a solubilidade ocorre em função do tamanho das moléculas, da sua carga elétrica e da sua polaridade.
Outras moléculas apolares também pode se difundir, como benzene, nitrogenio… assim como polares, mas pequenas (H2O, glycerol, etanol)- CANAIS
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Através da membrana ocorrem movimentos
Mediados
Não Mediados
Osmose
Difusão simples
Transporte ativo
Difusão facilitada
Mediação por moléculas transportadoras
Na difusão e na osmose (?) as moléculas se movimentam a favor de um gradiente eletroquímico (carga elétrica ou diferença na concentração). Aqui não há gasto energético, pois é de maneira expontânea. 
No transporte ativo existe gasto de ATP para empurrar ou puxar substâncias contra o gradiente elétrico ou químico (concentração)
Difusão= transporte passivo
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Difusão Simples:
 Não há gastos de energia.
 Movimentos de substâncias a favor do gradiente
 de concentração: da maior concentração para a menor
 Não há intervenção de moléculas transportadoras.
Exemplos:
 Gases 
 Moléculas lipossolúveis
Corresponde ao movimento constante, contínuo e ao acaso de moléculas, de regiões onde apresentam-se em maior concentração para regiões onde estão menos concentradas.
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Difusão Facilitada:
Ocorre a favor do gradiente de concentração
Não há gastos de energia
Envolve a intervenção de proteínas transportadoras
Exemplos:
 Glicose
 Aminoácidos
Relacionar glicose com alimentação. Ligação da glicose com transportador só se dá quando há insulina. Diabetes tipo 1 (baixa produção) e 2 (insulina disponível, porém problema com transportador).
DIFERENÇA ENTRE DIFUSÃO SIMPLES E FACILITADA:
Moléculas pequenas atravessam a membrana por canais, dissolvidas em líquido. Mas moléculas orgânicas relativamente grandes (como glicose e aminoácidos) entram na membrana não por meio de canais, pois os canais teriam que ser muito grandes. Isso se dá por meio de transportadores, proteínas cuja conformação se altera com a acoplagem da molécula e por meio da força de difusão tendem a entrar na célula. Não há abertura de vão em nenhum momento. Transportadores também são altamente seletivos. Uma vez aberto o canal ou acionado o transportador, a passagem de moléculas por essas estruturas se dá em função da força de difusão ou da força elétrica. SEM GASTO DE ENERGIA. 
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Osmose:
Fluxo de solvente através de uma membrana permeável apenas ao solvente
Fluxo ocorre expontaneamente do meio menos concentrado para o meio mais concentrado
Osmose é um tipo especial de difusão.
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Transporte Ativo:
Ocorre contra o gradiente de concentração
Há gastos de energia
Envolve a intervenção de proteínas transportadoras- ATPases
Exemplos:
 Aminoácidos
 Íons
Fisiologia de água e eletrólitos &
Alterações do equilíbrio hídrico
Função tissular normal e desenvolvimento da vida animal dependem da manutenção da composição dos fluídos corpóreos que banham as células
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Equilíbrio hídrico
O volume de água corporal permanece relativamente constante no dia a dia 
É obtida por ingestão ou como um produto final do metabolismo celular (água metabólica)
Perda de água ocorrepor urina, pele, gases expirados, fezes, leite
Apenas a ingestão de água e a excreção pela urina são controladas a fim de regular o volume de água corporal
Em um animal normal ela permanece constante (urina mas ao mesmo tempo bebe), mas em um animal desidratado não é assim.
Calorimetria baseada nas trocas de gases respiratórios: 
1 mol de glicose são queimados (C6H12O6) usando 6 moles de oxigênio (6O2)
Como resultado são produzidos 6 moles de CO2 (6CO2), água (6H2O) e calor (2.820 Kj/mol) 
p. 142 do livro fisiologia animal
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Água dos alimentos e água metabólica
Água de bebidas
Água dos alimentos
	Vegetação verde pode conter 75 a 90% de água
Água metabólica: oxidação de 1 g matéria alimentar
	carboidrato: 0,6 mL de água
	gordura: 1,1 mL
	proteína: 0,4 mL
Água metabólica: 5-10% da ingestão hídrica total
Ruminantes não-lactantes, quando em pasto suculento, podem ingerir pouca ou nenhuma água.
Água metabólica pode representar 100% da ingestão hidrica em roedores no deserto. Minimizam a perda saindo das tocas frescas à noite, pele quase impermeável à água, seios nasais resfriam ar e então há baixa perda de água respiratória, urina altamente concentrada e fezes muito secas.
A água metabolica é também de ingestão afinal o que é usado para a geração de água foi ingerido em algum momento. 
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Sede e ingestão de água
Perda de água gera déficit na água corpórea- corrigido por ingestão hídrica
Déficit e comportamento de beber 
Sede: ressecamento da garganta e boca devido à redução na secreção salivar
Sinais do trato alimentar informam SNC sobre a quantidade sendo ingerida e determinam limites: inibição dos receptores hipotalâmicos
À medida que aumenta o deficit, aumenta sede
O comportamento pode ocorrer devido ao hábito, porém, a sede e o comportamento aumentam à medida que o déficit aumenta. 
Controle nervoso evita ingestão exagerada. 
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Fontes de informação sobre teor hídrico do organismo para SNC
	1. Déficit- queda no volume líquido e aumento na concentração osmótica e de sódio no LEC 
	Células na barreira hematoencefálica em contato com o sangue percebem alterações na composição dos fluidos
 	2. Queda na pressão vascular
	Receptores de estiramento nas grandes veias e átrios cardíacos, e barorreceptores arteriais no seio carotídeo e arco aórtico, via neurônios aferentes vagais
	Células liberadoras de renina no rim
Afinal como o corpo percebe o teor hídrico?
Inicialmente a queda no volume será compensado pela difusão de água das células para o LEC mas depois (se perda continuar) há diminuição do volume sanguíneo e na pressão…
REDUÇÃO DO ESTIRAMENTO DAS PAREDES DOS VASOS ESTIMULA CENTROS HIPOTALÂMICOS.
Rim: células justaglomerulares das arteríolas dos glomérulos renais. Renina age sobre o angiotensinogênio plasmático para formar angiotensina I, convertida em angiotensina II por enzima e esta provaca sede em algumas espécies (receptores certamente encontrados na barreira hematoencefálica). Outra função da renina seria o controle da pressão arterial, por fazer parte do sistema reninna-angiotensina-aldosterona, amentando reabsorçao de sódio e outros ions pelos rins.
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Excreção urinária de água e seu controle hormonal
Ingestão de água/excreção de urina
Privação: capacidade do rim em concentrar a urina
A excreção de água pelos rins é controlada pelo ADH (pela hipófise posterior) ou vasopressina: age no néfron para permitir aumento da reabsorção de água e assim diminuir a excreção de urina
Durante a privação de água a concentração de ADH no sangue aumenta e o volume urinário diminui
Falamos sobre ingestão da água, e como ocorre a eliminação?
Se um animal ficar privado de água, a taxa de excreção hídrica diminui, portanto, se o animal é desidratado mais ADH é secretado
O contrário também é verdadeiro.
A sede e a queda da pressão sanguínea além da liberação da renina, causam liberação do hormonio antidiurético (ADH) que provoca diminuição do volume urinário. Então renina entre outras coisas causa sede para aumento do volume de fluidos e aumenta pressão sanguínea e ADH retém líquidos (digamos que quando o efeito é atingido, aumento do volume por ex. Então renina diminui)
Liberação de ADH da hipófise posterior causada primariamente por modificações na osmoconcentração do plasma e solução hipertônica e núcleos supra-ópticos do hipotálamo contém células sensíveis a tais mudanças.
p. 264 livro Dukes.
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Água perdida por outras vias
Fezes
Depende da espécie: menor em ovinos e maior em bovinos
Gases respiratórios
Ar inspirado tem menos água que o expirado 
Aumenta com a temperatura e com aumento da FR
Superfície corporal
Suor 
Calor
Distúrbios do TGI
Saliva: felinos, ratos e cangurus quando estressados
Além da excreção urinária.
Calor: Há um nível basal de perda de calor corporal devido a contínua evaporação da água a partir dos pulmões, da mucosa oral e através da pele. 
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Desidratação
Envolve perda de água e eletrólitos
Quando? Que compartimento?
Rápida ou lenta
Primeiros sinais: 
Procurar água para beber 
Diminuição do volume urinário 
Pelo aumento da osmoconcentração e diminuição do volume do LEC
Quando a perda é maior do que o consumo. 
Líquido extracelular.
Na desidratação lenta haverá o desvio da água para dentro do espaço extracelular (LEC)
Depois, se o animal continuar perdendo líquido e ou por algum motivo não ingere água, não vai haver água suficiente para estabilizar a quantidade de soluto no corpo e estes são eliminados também pela urina.
Volume LEC diminui com o tempo, pois inicialmente pela osmoconcentracao maior espera-se que primeiro haja passagem de líquido da celula para o LEC.
Eletrólitos são todas as substâncias que dissociadas ou ionizadas originam íons positivos (cátions) e íons negativos (ânions) pela adição de um solvente ou aquecimento. Desta forma torna-se um condutor de eletricidade. 
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Adaptação à perda de água
Camelo, asinino: maior adaptação
Ovinos: alta capacidade de suportar altas temperaturas e falta de água- lã como isolante, fezes secas e urina [ ]
Equino: pouco adaptado; sudorese, porém glândulas sudoríparas podem entrar em exaustão (anidrose)
Bovinos, cães, gatos e suínos: pequena adaptação
Diferenças entre espécies quanto a adaptações fisiológicas.
Camelo: estoca calor durante o dia e libera o mesmo à noite (estoca de dia pois se fosse liberar de dia, isso envolveria gasto de calor por evaporação), pelagem isolante, baixa perda de água respiratória (secreções nasais higroscópicas reduzem umidade relativa do ar expirado), fezes ressecadas, se reidratam rapidamente (grandes quantidades de água sem hemólise de hemáceas (eritrócitos bicôncavos ovais)
Equinos: anidrose não é problema de falta de água mas sim a falha das glandulas em responder à adrenalina. 
Bovinos: gl. sudoriparas para termoregulação na pele e focinho, suíno (focinho?) caes e gatos (autores afirmam todo corpo) nos coxins plantares.
NORMALMENTE ANIMAIS QUE SUAM MUITO (OU PELO MENOS UM POUCO COMO BOVINOS), TEM BAIXA CAPACIDADE DE ADAPTAÇÃO À PERDA DE ÁGUA. 
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Adaptação à perda de água
Condições climáticas: falta de água e altas temperaturas (ex. Desertos)
Temperaturas elevadas- necessidade maior de água
Diferenças entre espécies quanto à capacidade de controle de temperatura:
Bos indicus: gado indiano; maior capacidade, glândulas sudoríparas maiores e em maior qtde
Bos taurus: gado europeu
O clima é um fator determinante para que os animais desenvolvam adaptações fisiológicas.
Pois se apenas fosse seco, vegetação adaptada poderia conter água suficiente, porém em altas temperaturas a vegetação perde muita água. 
Necessidade maior de água ou necessidade maior de CONSERVAR água. 
Mesmo havendo baixa capacidade de adaptação à perda de água em algumas espécies com os bovinos, existem diferenças por ex quanto à capacidade de controle de temparatura. Adaptação à perda de água e capacidade de controle de temperatura são coisas diferentes. 
Ou seja: falando em temperature, existemdiferenças entre espécies quanto ao controle de temperatura em função da sua capacidade de adaptação à perda de água. Por ex. Bovinos, que tem pequena capacidade de adaptação existem diferenças entre espécies. 
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Eletrólitos 
Composição iônica é típica de muitas células corporais, porém existem exceções. Ex. mais cloro em eritrócitos e células da mucosa gástrica
Ânions:
	Cloreto (LEC)
	Bicarbonato (LEC)
Cátions:
	Potássio (LIC)
	Magnésio (LIC, e mais substâncias orgânicas)
	Sódio (LEC)
Eletrólitos são substâncias (formados por ions ou moléculas ) que quando se dissolvem liberam ions em solução; elementos carregados eletricamente.
As marcações se referem a quais ions são principalmente responsáveis pela osmoconcentração nos diferentes compartimentos
LEC: extracelular
LIC: intracellular
Excessoes: Poucos íons cloro nas células musculares e mais em…
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Sódio: principal cátion do líquido extracelular
45% no líquido extracelular
45% nos ossos (metade deste % não faz intercâmbio com fluidos)
Restante no interior das células
A longo prazo concentração constante pelo controle da ingestão e excreção urinária
Curto prazo: se aumentar no LEC, aumenta ADH e sede
Água bebida então dilui o LEC, aumenta seu volume, isto aumenta volume sanguíneo e os excessos (sódio e água) são excretados= nível normal
Excrecão do sódio pelo rim envolve primeiro a filtração do sódio plasmático no glomérulo e em seguida, a reabsorção a partir do túbulo, da maior parte do sódio filtrado. A diferença entre a quantidade filtrada e a absorvida é a quantidade excretada na urina.
Se quantidade de sódio plasmático ou taxa de filtração glomerular aumentar, reabsorção não aumentará proporcionalmente e diferença entre sódio filtrado e reabsorvido será maior e mais sódio será excretado
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Sódio 
Déficit de sódio no LEC leva à excrecão rápida do excesso de água pois osmolalidade deprimida inibe liberação de ADH e volume urinário aumenta
O déficit plasmático a longo prazo também estimulará liberação de aldosterona pelo córtex adrenal: ação de aumentar reabsorção de sódio e excreção de potássio a partir dos túbulos renais
Contrário do slide anterior
Fazer esquema comparando sódio no LEC, ADH e volume urinário.
A diminuição do sódio plasmatico aumenta aldosterona, e ao contrário, aumento de K aumenta aldosterone
Osmolalidade refere-se ao número de partículas osmoticamente ativas de soluto presentes em um quilograma do solvente
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Potássio: principal cátion do líquido intracelular 
89% estão localizados dentro das células
Bem regulado pela excreção renal: rins são mais capazes de excretar do que conservar, porém, se dieta pobre, reduzem excreção
A regulação de K no LEC envolve a aldosterona: pequeno aumento de K provoca secreção da aldosterona pelo córtex adrenal, resultando em excreção de potássio na urina
A ingestão dietética geralmente ultrapassa necessidade.
Ao contrário da relação do sódio com a aldosterona; pois diminuição de sódio aumenta aldosterona.
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Cloreto e bicarbonato
Concentração do cloro tende a ser secundariamente regulada pela regulação da concentração de Na e bicarbonato
Se excesso de Na for excretado pelos rins, o cloreto irá acompanhá-lo
Se nível plasmático de bicarbonato se elevar, quantidade equivalente de cloro será excretada para manter eletroneutralidade no LEC
Ânions 
Bicarbonato se eleva por ex. por uma condição de alcalose.
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Outros elementos dos fluídos corpóreos
Proteínas plasmáticas
Glicose
Uréia
…