Introdução à Fisiologia

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Fisiologia
Homeostase e feedback
Membrana Plasmática e Glicocálix
Transportes
Bioeletrogênese e Potencial de Ação
FISIOLOGIA
Função e desenvolvimento dos seres vivos. Processos físicos e bioquímicos que ocorrem no interior de cada organismo.
HOMEOSTASE E FEEDBACK
Homeostase: Um dos conceitos comumente usados na fisiologia é a palavra homeostase ou homeostasia. Este conceito nada mais quer dizer do que a manutenção das condições estáveis, constantes, no meio interno, a fim de que haja equilíbrio funcional. E, com o perfeito funcionamento de todos os sistemas, consegue-se a homeostasia. A maioria das células encontram-se protegidas no mundo externo pela zona tampão do fluido extracelular, assim, quando as condições fora do corpo mudam, tais mudanças se refletem na composição do fluido extracelular, que por sua vez afeta as células. Para evitar ou minimizar os danos causados por tais mudanças, nosso organismo criou e evoluiu diversos mecanismos auto-reguladores que mantêm a composição do fluido extracelular, mantendo-o dentro de uma faixa estreita de valores. A incapacidade na manutenção da homeostase interrompe a função normal das células e resulta em um estado de doença ou condição patológica (pathos = sofrimento).
Feedback negativo: é a reação pela qual o sistema responde de modo a reverter a direção da mudança. Conjunto de respostas produzido pelos sistemas orgânicos frente a um desequilíbrio, cuja manifestação (resposta) é no sentido de suprimir (diminuir) os efeitos que geraram o desequilíbrio. Portanto, o fato de ser negativo lembra a ideia de diminuir, eliminar, o desequilíbrio a fim de retornar à homeostasia de forma contrária àquela que deu início à instabilidade. Sendo assim, as respostas são contrárias àquelas que fazem o desequilíbrio.
 Exemplo: quando a pressão arterial eleva-se além da normalidade, o organismo inicia a ativação de mecanismos que atuam em diferentes locais do corpo com o objetivo de diminuir a pressão, assim, faz um feedback negativo. Todavia, se a pressão arterial diminui além dos limites aceitáveis, então outros mecanismos são acionados para produzir a elevação da pressão; isso também é feedback negativo. Quando a concentração corporal de dióxido de carbono aumenta, os pulmões são estimulados a aumentar a sua atividade e expelir mais dióxido de carbono. A termorregulação é outro exemplo de feedback negativo. Quando a temperatura corporal sobe, ou desce, receptores na pele e no hipotálamo sentem a alteração, desencadeia uma ordem no cérebro que dá início a uma reação no sentido de gerar ou libertar calor, conforme seja o caso. 
No feedback negativo, o órgão X estimula o órgão Y, cuja função inibe ou paralisa a atividade do órgão X. Em outras palavras, o estímulo bloqueia o seu próprio "estimulador".
Feedback positivo: a resposta amplifica a mudança da variável. Isto tem um efeito desestabilizador, porque não contribui para a homeostase. O fato de ser positivo dá a ideia de somar-se, aumentar as respostas que produzem a desequilíbrio inicial. Porém, isso não significa que ele é um mecanismo ruim e que produz a destruição orgânica, há situações em que, de fato, ele é destrutivo, mas há outras em que ele é essencial. Vejamos o exemplo: as contrações uterinas iniciam-se sutilmente para produzir a expulsão do concepto e tendem a aumentar. Logo, é a resposta somada dos estímulos de contração da musculatura uterina que tornam as contrações cada vez mais potentes e permitem a expulsão do concepto via baixa (parto normal).
MEMBRANA PLASMÁTICA
Estrutura: semipermeável; tipicamente lipoprotéica, mas, além de lipídios e proteínas, também apresenta hidratos de carbono. Os lipídios mais comuns na membrana são os fosfolipídios, esfingolipídios e esteroides; a variedade de proteínas é muito grande. O modelo teórico atualmente aceito para a estrutura da membrana é o do mosaico fluido, proposto por Singer e Nicholson. De acordo com o modelo, a membrana apresenta um mosaico de moléculas proteicas, que se movimentam em uma dupla camada lipídica fluida. A dupla camada de fosfolipídios é fluida, de consistência oleosa, e as proteínas mudam de posição continuamente, como se fossem peças de um mosaico. A função do colesterol nas células animais é regular essa fluidez.
	Proteínas
	  60%
	Enzimas, glicoproteínas e polipeptídeos
	Lipídios
	  40%
	Fosfolipídios, colesterol, glicolipídios e esfingolipídios
Funções: revestimento, proteção e permeabilidade seletiva. Além disso, a membrana plasmática intervém nos mecanismos de reconhecimento celular por meio de receptores específicos - moléculas que reconhecem agentes do meio, como, por exemplo, os hormônios. 
P.S.: Segundo o mosaico fluido, existem dois tipos de proteínas na membrana celular: integral e periférica. As proteínas integrais ou intrínsecas são inseridas na bicamada lipídica, participam do transporte entre membranas, pois atuam como carreadores (transportadores) ou formam os canais  da membrana celular. As proteínas periféricas ou extrínsecas não estão inseridas na matriz fosfolipídica, mas localizam-se na periferia da membrana, ligando-se frouxamente, por forças eletrostáticas.
- As especializações da membrana: 
Microvilosidades: encontradas em células do epitélio intestinal e rins, no geral em células que possuem função de absorção. Servem para aumentar a superfície de contato com o meio externo, aumento da absorção da célula.
Invaginações de base: As membranas das células dos canais renais possuem, na base, profundas invaginações relacionadas com o transporte da água reabsorvida por esses órgãos.
Desmossomos: são espécies de "botões adesivos", que aparecem nas membranas adjacentes de células vizinhas. Ocorrem nos epitélios e servem para aumentar a adesão entre as células.
Interdigitações: correspondem a dobras da membrana que se encaixam para aumentar a adesão; também ocorrem em células epiteliais.
Cutículas: são camadas delgadas (películas) que em muitos casos recobrem externamente a membrana plasmática. A composição química dessas películas geralmente é glicoprotéica. A cutícula também recebe o nome de glicocálix. As cutículas não são indispensáveis à integridade da célula, mas estão relacionadas com a associação celular na constituição dos tecidos.
Cimentos intercelulares: Nos organismos pluricelulares, nos quais as células se organizam em tecidos, elas se acham ligadas entre si por meio de substâncias cimentificantes. Nos vegetais em geral essas substâncias são pectatos de cálcio; nos tecidos animais são os ácidos hialurônico e condroitinossulfúrico.
Junção Oclusiva: impede a entrada de microrganismos entre as células, bloqueia a entrada no meio das células principalmente de vírus e bactérias e isola as duas células que estão a se unir.
Junção Comunicante: serve para permitir troca de substâncias entre uma célula e outra, principalmente de aminoácidos e água.
GLICOCÁLIX
O glicocálix é a cobertura da superfície externa da célula formada por glicoproteínas, glicolipidios, proteogliglicanos e proteínas. Existe em células animais, nas quais executa as funções de proteção, reconhecimento, adesão celular e inibição por contato. A rejeição de enxertos e transplantes deve-se à atividade do glicocálix dos linfócitos, uma categoria de células do sistema de defesa orgânica  que invade o tecido ou orgão transplantado e destrói as células estranhas. O glicocálix (ou glicocálice) corresponde a açúcares ligados às proteínas (glicoproteínas) que formam filamentos presos na membrana plasmática, voltadas para o lado externo da célula. O glicocálix ajuda a proteger a superfície celular de lesões mecânicas e químicas. Ele também torna a superfície lisa, auxiliando células móveis, como os leucócitos, a abrir caminhos através de espaços estreitos, o que também impede as células sanguíneas de grudarem umas nas outras ou às paredes dos vasos sanguíneos. Nos animais, o glicocálix também terá função de reconhecimento celular, sendo, por exemplo, de grande importância em transplantes.Assim, quanto mais parecido o glicocálix de uma pessoa for com o de outra, mais fácil a compatibilidade da doação.
TIPOS DE TRANSPORTE
Transporte passivo: Caracteriza-se por acontecer a favor do gradiente de concentração, sem gasto de energia. O fato de ser a favor do gradiente e sem gasto de energia significa que as substâncias nela envolvidas deslocam-se do meio mais concentrado para o meio menos concentrado, sem utilizar a energia fornecida pela hidrólise do ATP (ATP → ADP + P + Energia).
Difusão: transporte de soluto do mais concentrado para o menos concentrado por uma membrana permeável. Pode ser:
DIFUSÃO SIMPLES: Consiste na passagem das moléculas do soluto, do local de maior para o local de menor concentração, até estabelecer um equilíbrio. É um processo lento, exceto quando o gradiente de concentração for muito elevado ou as distâncias percorridas forem curtas. A passagem de substâncias, através da membrana, se dá em resposta ao gradiente de concentração. Este processo físico é uma das formas de entrada e saída de substâncias na célula, é lento nos líquidos e rápido nos gases. Imaginemos por exemplo, como os gases atravessam a membrana celular. As moléculas de O2 e CO2 entram na célula por difusão, deslocando-se  passivamente do local de maior pressão para o local com menor pressão.
A substância passa do meio onde a concentração é maior (meio hipertônico) para o meio onde a concentração é menor (meio hipotônico) até chegar a um equilíbrio (isto é, até os meios se tornarem isotônicos).
Essa passagem de pequenas moléculas a favor do gradiente, pode ocorrer através da bicamada lipídica ou através de canais proteicos.
 
1. Difusão simples através da bicamada.
Assim entram moléculas lipídicas como os hormônios esteróides, anestésicos como o éter e fármacos lipossolúveis. Também penetram assim substâncias apolares como o oxigênio e o nitrogênio atmosférico. Algumas moléculas polares de pequeno tamanho, como a água, o CO2, o etanol e a glicerina, também atravessam a membrana por difusão simples.
2. Difusão simples através de canais.
Ocorre mediante as denominadas proteínas de canal. Assim penetram íons como o Na+, K+, Ca2+, Cl-. As proteínas de canal são proteínas com um orifício ou canal interno, cuja abertura está regulada, por exemplo, como ocorre com neurotransmissores ou hormônios, que se unem a uma determinada região, o receptor da proteína de canal, que sofre uma transformação estrutural que induz a abertura do canal. Canais de sódio: as cargas internas deste canal são negativas, o que atrai o sódio desidratado para o interior do mesmo. Canais de potássio: canais protéicos específicos para transportar os íons potássio. Esses canais não possuem carga elétrica como os de sódio.
DIFUSÃO FACILITADA: a proteína carreadora possui em seu interior um receptor específico. Quando certa partícula penetra nesta proteína carreadora, ela se fixa ao receptor. Em seguida, a proteína carreadora sofrerá alteração conformacional, fechando um lado e abrindo o outro. Como o poder de fixação desse receptor é fraco, a partícula aderida é facilmente liberada e depositada no interior ou no exterior da célula, dependendo de qual face é aberta. Um exemplo de molécula que usa esse transporte é a glicose e os aminoácidos. Com a ação da insulina, a velocidade/capacidade desse transporte aumenta em 10 a 20 vezes. Estas proteínas recebem o nome de proteínas transportadoras ou permeases.
 
OSMOSE: transporte de água do menos concentrado para o mais concentrado. É a difusão da água (solvente)  pela membrana celular, que é semipermeável. A água desloca-se do meio mais diluído (hipotônico) para o mais concentrado (hipertônico), obedecendo as leis da difusão - a favor do gradiente de concentração. O movimento da água de um meio para outro se encerra quando houver a produção de uma pressão osmótica que se oponha ao movimento da água, cessando seu deslocamento.
Transporte ativo: requer energia, pois os solutos são transportados do meio que apresenta a menor concentração para o meio que apresenta a maior concentração de solutos, requer proteínas transportadoras, que nesse caso não são chamadas permeases, mas sim, bombas. Como exemplo de transporte ativo, podemos citar o que é executado pela bomba de sódio e potássio (também chamada Na+/K+ ATPase). Essa proteína transporta, ao mesmo tempo, três íons Na+ para fora da célula e dois íons K+ para dentro. Neste processo, as substâncias são transportadas contra o gradiente de concentração, ou seja, da região menos concentrada para a região mais concentrada, consumindo a energia fornecida pelo ATP. Um exemplo de transporte ativo é a bomba de sódio e potássio, que explica porque, normalmente a concentração de íons Na+ é de 10 a 20 vezes mais elevada no citoplasma que no líquido extracelular.  
*Para manter a desigualdade denas concentrações  iônicas, a célula recorre á bomba de Na+ e K+, que usa uma proteína transportadora, a enzima Na+K+Atpase. essa enzima  bombeia íons sódio e potássio contra seus gradientes de concentração, expulsando três íons Na+ e captando dois íons K+ do meio. Assim a célula mantém as diferenças de concentrações iônicas e a membrana  celular permanece polarizada, ou seja "normal". 
Obs: a) proteínas de canal: possuem espaços aquosos por toda a espessura da bicamada lipídica, permitindo o movimento livre da água e de alguns íons ou moléculas selecionadas.
b) proteínas transportadoras ou carreadoras: são proteínas na bicamada que permitem a união com moléculas ou íons que transportarão e, na sequência, alterações na sua formação permitem a movimentação da molécula ou íon a ser transportado.
Endocitose: é o processo através do qual as células captam macromoléculas, substâncias particuladas e, em casos especializados outras células. O material a ser ingerido é, progressivamente, envolvido por uma pequena região da membrana plasmática, que primeiro invagina e depois se fecha e se desprende formando uma vesícula intracelular, que contém a substânca ou material ingerido. Dois tipos principais de endocitose podem ser distinguidos com base no tamanho das vesículas endocíticas formadas: 
1. Pinocitose ("célula bebendo"), que envolve a ingestão de fluidos e solutos através de vesículas pequenas (150nm de diâmetro) . ingestão de substâncias em solução. É um processo que se parece com a exocitose, só que no sentido contrário.
2. Fagocitose ("célula comendo"), ingestão de partículas sólidas ou micro-organismos com o uso de prolongamentos chamados pseudópodes, que englobam aquilo que a célula irá internalizar. Algumas células do sistema imunitário conseguem fagocitar e destruir micro-organismos patogênicos dessa forma. Esses pseudópodes, dependendo do tipo de célula, também podem ser utilizados para a locomoção, as amebas, por exemplo, se movem com o uso dos pseudópodes.que envolve a ingestão de partículas grandes como microorganismos e pedaços de células, via vesículas grandes denominadas fagossomos, geralmente maior que 250nm de diâmetro. 
Exocitose: constitui um processo de eliminação de compostos contidos em vesículas, sem que haja permeabilização através da membrana celular. Neste processo podemos considerar três etapas: 
1 - Migração das vesículas de exocitose através do citoplasma. 
2 - Fusão da vesícula com a membrana celular 
3 - Lançamento do conteúdo da vesícula no meio extracelular. 
OBS.: Hipertônico: tem maior concentração de solutos, em relação ao outro meio que está sendo considerado. Hipotônico: tem menor concentração de solutos, em relação ao outro meio que está sendo considerado. Isotônico: tem concentração de solutos igual a do outro meio que está sendo considerado.