Fiosiologia Celular

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FISIOLOGIA CELULAR
O papel da água no organismo:
 O meio interno é constituído por soluções aquosas separadas por membranas em diversos compartimentos, basicamente compartimentos celulares e extracelulares e suas subdivisões
Esta separação é possível por serem as membranas de constituição lipídica, e como tal pouco permeáveis a água.
A vida se originou nos oceanos, dependendo essencialmente da presença de água na Terra.
A constituição iônica atual das células é um reflexo das constituições dos oceanos primevos
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Íon - Partícula com carga elétrica positiva ou negativa, do tamanho de um átomo ou molécula, que resulta da perda ou ganho de um ou mais elétrons por um átomo ou molécula neutros, ou da dissociação eletrolítica de moléculas em soluções.
Ânion – íon carregado negativamente.
Cátion - íon carregado positivamente.
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Compartimentos fundamentais
Compartimento intracelular – Não é contínuo, mas subdividido em um enorme número de células individuais, cada uma constituindo uma unidade com um grau considerável de interdependência.
Obs. Têm muito em comum devido a origem comum da água dos oceanos primitivos, particularmente com base em sua constituição iônica fundamental, rica em potássio e pobre em sódio
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Concentrações iônicas intracelulares
O cátion predominante é o potássio, havendo ainda níveis significantes de sódio e magnésio.
Os ânions mais importantes são os fosfatos, orgânicos e inorgânicos, as proteínas e bicarbonato.
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Meio Extracelular
O meio extra celular é constituído por alguns subcompartimentos diferentes.
Fluido Intersticial – situado entre as células dos diferentes tecidos, mas fora dos vasos sangüíneos.
Plasma – Porção fluida do sangue.
Fluidos transcelulares – separado dos demais por camadas epiteliais (fluido do sistema digestório, da cavidade pleural e peritoneal)
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O volume dos fluidos transcelulares é pequeno, correspondendo a entre 1 a 3 % do peso corporal.
O meio extracelular se caracteriza por ter como cátion principal o sódio e como ânion principal o cloreto.
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Volume Celular
O fluido intracelular está em equilíbrio osmótico com o meio extracelular, sendo assim sua osmolaridade é muito semelhante àquela do extracelular.
O volume celular depende do conteúdo de sais, proteínas e outras substâncias das células, e do equilíbrio osmótico entre a célula e o meio extracelular.
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Membrana Celular
Uma característica comum a todos os sistemas biológicos - sejam eles procarióticos ou eucarióticos, unicelulares ou pluricelulares – é a presença de uma membrana que define os limites do que é a célula, e a separa do meio em que ela se encontra.
Membrana celular pode ser compreendida como a fronteira da célula, e como tal, constitui uma barreira para a passagem de substâncias entre o interior e o exterior da célula
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FUNÇÃO
Função da Membrana – Barreira seletiva para transporte de substâncias entre o citoplasma e o meio extracelular 
Permeabilidade Seletiva
 Organismos pluricelulares – Membrana é uma região de troca de informações entre células.
Substâncias secretadas por células (mediadores químicos) podem se ligar aos seus receptores
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As células em meio hipotônico, ela inchará, por entrada de água, e pode mesmo romper-se caso a hipotonicidade externa seja exagerada (água destilada)
Em meio hipertônico a célula reduzirá seu volume
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Propriedades estruturais da água
A molécula da água é polarizada, isto é, ela tem um momento de dipolo, pois uma parte da molécula é levemente positiva e outra parte levemente negativa.
Este fato é conseqüência da distribuição assimétrica de carga elétrica.
O ângulo entre os dois átomos de hidrogênio é de 104,50 , de modo que estes átomos estão de um lado da molécula, dando-lhe carga positiva, enquanto o átomo de oxigênio está do outro lado dando-lhe carga negativa
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A molécula de água é bastante polar, onde os pares de elétrons das suas ligações covalentes podem ser encontrados com maior probabilidade próximos ao oxigênio do que próximo aos dois átomos de hidrogênio.
O átomo de oxigênio tem uma afinidade maior por elétrons do que os átomos de hidrogênio, ou seja, o oxigênio é mais eletronegativo que o hidrogênio 
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Dipolo
Na molécula de água existe uma região relativamente negativa e uma região relativamente positiva (DIPOLO).
Os dipolos reagem entre si, sendo que a região mais positiva de uma molécula é atraída pela região mais negativa da outra. 
Tal interação observada na água recebem o nome de ponte de hidrogênio.
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Moléculas Solúveis
Para que uma substância se dissolva na água é preciso que as moléculas de água e as do soluto “prefiram” interagir umas com as outras do que interagir entre si mesmas.
Substâncias que são solúveis em água têm características predominantemente polares.
Íons, devido às suas cargas que atraem os dipolos de água também tendem a ser bastante hidrossolúveis.
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Polaridade
Moléculas Polares e Não-Polares (A maioria das moléculas presentes nos sistemas vivos é extremamente solúvel em água e pouco solúvel em solventes não – polares). 
Diferença de Concentração Entre o Meio Citoplasmático e o Meio Intersticial 
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FISIOLOGIA CELULAR
Composição de Membrana - Bicamada Lipídica 
·        Fosfolipídios 
Região Apolar – Constituída por duas cadeias longas, compostas por átomos de carbono e hidrogênio.
Região Polar – Apresenta um grupamento fosfato
     
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COMPOSIÇÃO DA MEMBRANA
·        Colesterol - Tem uma estrutura aproximadamente alongada, com uma grande porção apolar e uma pequena extremidade polar.
Sua região apolar é composta por uma série de anéis de carbono, conferindo a molécula uma rigidez muito maior se comparada aos fosfolipídios.
A região polar corresponde a um grupo OH
 
 
 
       
 
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PROTEÍNAS DE MEMBRANA
 Proteínas de Membrana 
Enzimas
 Proteínas de transporte 
 Receptores para hormônios e neurotransmissores
 
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Transporte de Membrana
Os mecanismos capazes de transferir substâncias através de membranas biológicas têm várias funções importantes.
A principal é a de manter a constituição dos principais compartimentos do organismo de forma constante.
Manter as concentrações iônicas e de outras substâncias das células de uma maneira fundamental para a própria vida.
Permitir a transferência de íons e outras substâncias para epitélio (digestório)
Levando à secreção de substâncias do meio interno através de células glandulares para o meio externo
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O transporte de água e solutos através das membranas epiteliais que compõem a unidade funcional do rim, o néfron, também é essencial para a manutenção da constância do meio interno.
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TRANSPORTE DE MEMBRANA
   Transporte pela, mas não através, das membranas
 Endocitose – Permite a entrada de material na célula sem passar através da membrana plasmática (fagocitose e pinocitose) Processo Ativo
 
 Exocitose – Liberação de neurotransmissores/ liberação de proteínas secretoras
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TRANSPORTE DE MEMBRANA
·        Transporte de Moléculas Através das Membranas
 
a)   Difusão (simples) – Movimento térmico aleatório de átomos ou moléculas (Movimento Browniano)
 
b)     Osmose – Fluxo de água, através da membrana semipermeável de um compartimento no qual a concentração de soluto seja menor para um compartimento no qual a concentração de soluto seja maior.
 
Obs. Ocorre osmose porque a presença de soluto diminui o potencial químico da água. “A água tende a fluir de onde o seu potencial químico é maior para onde o seupotencial químico é menor”.
 
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Difusão
Difusão depende da diferença de concentração de uma substância entre dois pontos ou através de uma membrana, ocorrendo movimento da substância do local de concentração maior para o de concentração menor.
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Osmose
É um movimento particular de difusão para a água, que depende de uma diferença de osmolaridade entre dois compartimentos separados por uma membrana.
Osmolaridade – É o somatório de concentração de todas as moléculas e íons independentes que existem em uma solução aquosa por litro de água.
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Soluções
Uma solução é chamada de hipertônica quando apresenta pressão osmótica efetiva maior que aquela de uma célula viva.
Uma solução hipotônica tem pressão osmótica efetiva menor que a célula, e a célula nela imersa inchará.
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Movimento da água no organismo
A água ingerida atinge as regiões mais distantes do ponto de ingestão por meio de dois mecanismos:
Convecção
Difusão
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Convecção – Água se move em bloco, juntamente com os outros constituintes do sangue impulsionado pela bomba cardíaca (movimento de volume)
Difusão – Em regiões periféricas, a água deve atravessar diferentes tipos de membranas.
Células – Bicamadas de fosfolipídios
Paredes capilares – Membrana basal e endotélio capilar
Epiteliais
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Mecanismos
Em níveis capilares, a água experimenta o processo de ultra filtração e difusão:
Ultrafiltração – Processo que permite passagem de água e solutos de tamanho molecular pequeno por estruturas microscópicas, descontinuidades ou “poros”, motivados por pressão hidrostática entre a luz capilar e o interstício.
Obs. Estes poros não deixam passar macromoléculas (proteínas) nem elementos figurados (glóbulos brancos e vermelhos e plaquetas) 
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2 . Difusão – Ao nível das células, a água se move por difusão, tanto através da bicamada lipídica como através de poros bem menores (os canais de água)
Obs. Difusão, osmose e/ou a pressão hidrostática é que são capazes de mover água através de membranas de qualquer espécie.
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Água e membranas
Obs. São várias as maneiras pelas quais a água pode passar por membranas biológicas:
Dissolvendo-se na bicamada (limitado)
Canais de água (aquaporinas)
Co-transporte com outros solutos (controvertido)
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TRANSPORTE DE MEMBRANA
B · Transporte Mediado por Proteínas Através da Membrana
 1)Transporte Ativo – Permitem a concentração de seus substratos contra o gradiente de concentração.
 
 MECANISMO:
· Citoplasma da maioria das células animais, a concentração de sódio é menor e a concentração de potássio é maior do que suas concentrações extracelulares.
· A bomba de sódio e potássio ATPase promove o transporte de 3 ións de sódio para fora das células e 2 íons de potássio para dentro da célula para cada molécula de ATP hidrolisada.
· Mecanismo é denominado de peristaltismo molecular.
 
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TRANSPORTE DE MEMBRANA
 2) Transporte Ativo Secundário – (Co – Transporte)
 
Obs. O transporte de sódio para fora da célula cria um gradiente de concentração, que por sua vez, representa um armazenamento de energia.
Obs II. Em condições apropriadas, essas energias de difusão do sódio pode, em termos literais, puxar outras substâncias junto com o sódio através da membrana 
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TRANSPORTE DE MEMBRANA
 3)     Transporte Facilitado (difusão facilitada)