fisiologia I- homeostase, transportes ,potencial de membrana,sinapses

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Estudo de Fisiologia para P1
- Homeostase
. Capacidade do corpo de manter o meio interno relativamente estável frente a uma variação interna ou externa.
. Incapacidade da homeostase -> estado de doença ou condição patológica.
. Exemplo: Os pulmões provêem oxigênio ao fluido extracelular para repor o oxigênio utilizado pelas células, os rins mantêm as concentrações de íons constantes, e o sistema gastrointestinal fornece nutrientes.
- Membrana Plasmática
. É uma “capa” dupla que envolve e protege todo o interior da célula.
. A membrana celular é uma fina camada de lipídios intercalados com proteínas que:
# Define os limites de cada célula;
# Mantém um meio químico apropriado para os processos metabólicos da célula;
# Regula o volume citoplasmático;
# Transfere informação sob a forma de sinais químicos e elétricos;
# Transporte de substâncias e proteção.
. Permeabilidade seletiva: Capacidade de selecionar as substâncias que entram e saem da célula.
OBS: As moléculas de colesterol aumentam as propriedades da barreira ( bicamada lipídica ) e devido a seus rígidos anéis planos de esteroides diminuem a mobilidade e torna a bicamada lipídica menos fluida. 
- Proteínas da Membrana
. Proteínas constituem 50% de toda massa da membrana;
. Associam-se de vários modos com a bicamada lipídica;
. Transmembrana – região hidrofílica ( adora água ) e hidrofóbica ( detesta água );
. Outras localizadas inteiramente fora da bicamada, sendo ligadas apenas por 1 ou + grupos lipídicos covalentemente ligados ( Proteínas ancoradas ).
. Outras são ligadas por outras proteínas ( Periféricas ).
# Transportadoras – responsáveis pela bomba de Na/K, por exemplo, – Na para fora e K para dentro;
- Transporte de Membrana
. 2 classes principais de proteínas transportadoras de membrana podem ser distinguidas:
# Proteínas Carreadoras – se ligam ao soluto em um lado da membrana e levam-no para outro lado por meio de uma mudança na conformação da proteína carreadora;
# Proteínas Canal – formam minúsculos poros hidrofílicos na membrana, pelos quais solutos podem passar por difusão ( canais iônicos ).
. Soluções: Íons + pequenas moléculas orgânicas ( glicose, aminoácidos ), dissolvidos em água.
. Colóides: Macromoléculas Orgânicas ( Proteínas, polissacarídeos ) dissolvidos na água. Obs: Aspecto mais gelatinoso.
- TRANSPORTE PASSIVO:
. Difusão simples ( Oxigênio e gás Carbônico ):
# Muitas substâncias penetram nas células ou delas saem por difusão passiva, o soluto penetra na célula quando sua concentração é menor no interior celular do que no meio externo, e sai da célula no caso contrário.
# Neste processo não há consumo de energia.
# Ocorre a favor do gradiente de concentração.
# A passagem do soluto pode ocorrer tanto através dos poros como pela dupla camada lipídica.
. Difusão Facilitada:
# Algumas substâncias, como a glicose, galactose e alguns aminoácidos têm tamanho superior, o que impede a sua passagem através dos poros. No entanto, estas substâncias passam através da matriz, por transporte passivo, contando, para isto, com o trabalho de proteínas carregadoras ( proteínas transportadoras ).
- OSMOSE:
. O movimento de água de uma região de baixa concentração de solutos, portanto alta concentração de água, para uma região de alta concentração de solutos, mas baixa concentração de água.
. A força impulsora da água é chamada de pressão osmótica.
. Este equilíbrio só é possível graças a bomba de Na/K que controla a concentração de solutos.
- TRANSPORTE ATIVO:
. É a passagem de um soluto de um meio menos concentrado, para um meio mais concentrado ( contra o gradiente ), que ocorre com gasto de energia.
. Transporte ativo primário:
# A energia é derivada diretamente da degradação do trifosfato de adenosina ( ATP ) ou de qualquer outro composto de fosfato rico em energia.
# Entre as substâncias que são transportadas por este mecanismo, estão os íons Na, K, H, Cl, entre outros.
# Bomba de Na/K: Bombeia íons sódio para fora, através da membrana celular, enquanto que ao mesmo tempo, bombeia os íons potássio de fora para dentro da célula. 3 Na para fora – 2 K para dentro. Uma das mais importantes funções da bomba de Na/K é a de controlar o volume das céls. Sem essa função da bomba, grande parte das células iria inchar até estourar.
. Transporte ativo secundário:
# A energia é derivada, secundariamente, de gradientes iônicos que foram criados, primariamente, por transporte ativo primário. Em ambos os casos, o transporte depende de proteínas transportadoras, que atravessam a membrana, de modo semelhante à difusão facilitada.
# Quando há o transporte dos íons Na para fora da cél pelo TA ( transporte ativo) primário, forma-se, um gradiente de concentração de Na muito intenso. Esse gradiente representa um reservatório de energia, já que o excesso de Na no exterior da cél tende sempre a se difundir para o interior. O Na pode puxar outras substâncias junto, através da membrana. Esse fenômeno recebe o nome de co-transporte.
. Fibrose Cística: É decorrente da deficiência no canal de cloreto ( responsável por eliminar cloreto para o meio extracelular ), que faz com que haja aumento da concentração de Na e água no meio interno, fazendo com que o muco externo se torne mais denso, impedindo a filtração e causando infecções pulmonares graves devido ao acumulo de bactérias.
- Canais iônicos e Potencial da membrana
. Na membrana existem canais pequenos ( poros aquosos ) que permitem passagem de pequenas moléculas hidrossolúveis;
. E existem canais iônicos que são seletivos a íons e têm portões;
. Estes diferentemente dos poros aquosos não ficam permanentemente abertos;
. Os canais iônicos diferem um dos outros em relação:
# Seletividade iônica
# Controle – condições que influenciam sua abertura e fechamento
. Para um canal controlado por voltagem a abertura é controlada pelo potencial de membrana;
. Para um canal com portão controlado por ligante, como receptor para Ach ( Acetilcolina ), essa probabilidade é controlada pela ligação de alguma molécula à proteína do canal;
. Canal ativado por estiramento a abertura é controlada por uma força mecânica aplicada sobre o canal.
- Potencial da membrana:
. A bomba de sódio e potássio transporta, ativamente e constantemente, íons sódio de dentro para fora da célula e, ao mesmo tempo, íons potássio em sentido contrário, isto é, de fora para dentro das células.
. A bomba de sódio e potássio transporta mais rapidamente íons sódio ( de dentro para fora ) do que íons potássio ( de fora para dentro ). Para cada cerca de 3 íons sódio transportados ( para fora ), 2 íons potássios são transportados em sentido inverso ( para dentro ).
. Isso acaba criando uma diferença de cargas positivas entre o exterior e o interior da célula, pois ambos os íons transportados pela bomba ( sódio e potássio ) são cátions ( com 1 valência positiva ), e a Bomba de sódio e potássio transporta, portanto, mais carga positiva de dentro para fora do que fora para dentro da célula.
. Cria - se assim um gradiente elétrico na membrana celular, conhecido como Potencial de Membrana Celular: No seu lado externo acaba se formando um excesso de cargas positivas enquanto que no seu lado interno ocorre o contrário, isto é, uma falta de cargas positivas faz com que o líquido intracelular fique com mais cargas negativas do que positivas. Na maioria das células nervosas tal potencial equivale a algo em torno de -85 mv.
OBS: O potencial da membrana depende principalmente do gradiente de potássio. Isso porque o potencial de membrana se aproxima do potencial de membrana do potássio porque a condutância do mesmo é maior do que a do sódio devido a uma maior quantidade de canais.
- Potencial de Ação:
. Quando a membrana de uma célula excitável realmente se excita, uma sucessão de eventos fisiológicos ocorre através da tal membrana, tais fenômenos, em conjunto, produzem o Potencial de Ação. A membrana celular pode ser excitada momento em que recebe um determinado estímulo ( calor, frio, solução salinahipertônica ou hipotônica, ácidos, bases, corrente elétrica, pressão, etc.).
. Um típico potencial de ação dura apenas alguns poucos milésimos de segundo, e pode ser dividido nas seguintes fases:
- Despolarização: É a primeira fase do potencial de ação.
- Repolarização: É a segunda fase do potencial de ação e ocorre logo em seguida à despolarização.
- Repouso: É a terceira e ultima fase.
- Descrição do processo:
. Ao chegar no potencial de ação, nós temos inicialmente um estímulo que incita a abertura de alguns canais de sódio devido ao esgarçamento da membrana, caso seja um estímulo mecânico, possibilitando a chegada ao limiar de excitação do potencial de ação. A partir disso, os canais de sódio dependentes de voltagem se abrem e dá continuidade a despolarização da membrana. Quando atingir o pico de transição, os canais de sódio dependentes de voltagem se fecham e os canais de potássio dependentes de voltagem se abrem, devido ao diferencial elétrico, dando início, assim, à repolarização. O período refratário é dado pelo fechamento dos canais de sódio dependentes de voltagem. Ao final ocorre uma hiperpolarização, a qual leva a membrana a ter um potencial Eq próximo ao do potássio. Com isso há um retorno ao potencial de repouso, dando início ao período refratário relativo, com os canais de sódio e as bombas de sódio e potássio ( bomba Na+\K+ATPase ).
- Neurotransmissão:
. Os neurônios são formados por três partes: o corpo celular, o axônio e os dendritos. Um impulso nervoso é transmitido pelo neurônio axônio através de sinapses, uma região de contato entre a extremidade do axônio de um neurônio e a superfície de outras células, que podem ser tanto outros neurônios como células sensoriais, musculares ou glandulares.
. Uma sinapse é formada pela terminação pré-sináptica, fenda sináptica, e a membrana pós-sináptica, sendo responsável pelo processamento da informação pelo sistema nervoso, podendo ser, dependendo do processo de transmissão destes sinais, químicas ou elétricas. Nas sinapses elétricas, as correntes iônicas passam diretamente pelas junções comunicantes até chegarem às outras células, enquanto que nas sinapses químicas a transmissão ocorre através de neurotransmissores.
. Sinapses clássicas: Axodendrítica; Axosomática; Axoaxônica / Dendrodendrítica.
- Sinapses elétricas:
. As sinapses elétricas fazem a propagação elétrica entre as células através de canais que interligam as mesmas, com um retardo nulo na transmissão. Fisiologicamente, essas sinapses atuam na atividade sincronizada de grupos de neurônios, células musculares lisas ou cardíacas. Esses canais têm uma condutância que varia de acordo com o tipo de proteína constitutiva, por onde passam solutos de baixo peso molecular que irão levar os sinais de uma célula à outra.
. Por terem este contato íntimo entre as células através de junções abertas, a sinapse elétrica permite o fluxo livre de íons em uma transmissão muito mais rápida do que a que ocorre na sinapse química, além de não poder ser bloqueada.
- Sinapses Químicas:
. A maioria das sinapses utilizadas para transmissão do sinal no sistema nervoso central da espécie humana são as sinapses químicas, que sempre transmitem esse sinal em uma direção, ou seja, possuem uma condução unidirecional. Essa é uma característica importante desse tipo de sinapse, permitindo que os sinais atinjam alvos específicos.
Esse evento se inicia com a secreção de uma substância química chamada neurotransmissor, que irá atuar em proteínas receptoras presentes na membrana do neurônio subsequente, promovendo a excitação ou inibição.
As substâncias neurotransmissoras mais conhecidas são: acetilcolina, norepinefrina, epinefrina, histamina, ácido gama-aminobutírico, glicina, serotomina e glutamato.
Na sinapse química o terminal pré-sináptico é separado do corpo celular do neurônio pós-sináptico pela fenda sináptica. O terminal pré-sináptico possui vesículas transmissoras que contém substâncias transmissoras que serão liberadas na fenda sináptica, essa liberação é controlada por canais de cálcio dependentes de voltagem. O potencial de ação despolariza a membrana pré-sináptica, os canais de cálcio se abrem e íons de cálcio entram no terminal pré-sináptico, que se ligam a proteínas especiais, chamadas de sítio de liberação, que se encontram na superfície interna da membrana pré-sináptica, fazendo com que esses sítios se abram liberando as vesículas transmissoras, que podem ter função inibitória ou exitatória. As vesículas transmissoras, liberadas na fenda sináptica, passam para o terminal pós-sináptico.
A membrana do neurônio pós-sináptico possui um grande número de proteínas receptoras, cujas moléculas podem possuir componentes de ligação onde o neurotransmissor, que está na fenda sináptica, se liga a um componente ionóforo, que atravessa toda a membrana pós-sináptica até alcançar o interior do neurônio pós-sináptico. O componente ionóforo pode ser de canal iônico, que permite a passagem de tipos específicos de íons.
Os canais iônicos podem ser do tipo catiônios, que conduzem íons de sódio, ou do tipo aniônico, que passam íons cloreto.
Os canais catiônicos permitem a entrada de cargas positivas, promovendo a excitação do neurônio. Portanto as substâncias transmissoras que abrem esses canais são chamadas de transmissores excitatórios ( abre canais de Na ). Os canais aniônicos permitem à entrada de cargas negativas, promovendo a inibição do neurônio, desse modo as substâncias transmissoras que abrem esses canais são chamadas de transmissores inibitórios ( abre canais de cloro ).
O componente ionóforo também pode ser um ativador de segundo mensageiro, uma molécula que projeta-se para o citoplasma da célula e ativa uma ou mais substâncias localizadas no interior do neurônio pós-sináptico, promovendo aumento ou diminuição de funções celulares específicas.
- Transmissão neuromuscular:
. Junção neuromuscular – Interação química
. Placa motora – Interação física
. Neurotransmissores atuam no sarcolema
. A transmissão neuromuscular depende da ativação de diferentes canais.
. O cálcio estimula a fusão da vesícula, que contem o neurotransmissor, com a membrana pré-sináptica. O cálcio serve como mediador iônico. Os canais de cálcio se abrem na despolarização da membrana. Cálcio interage com as proteínas da vesícula.
. Existem 2 tipos de receptores:
# Canais iônicos: Ionotrópicos ( resposta rápida )
# Receptores acoplados a proteína G: Metabotrópicos ( resposta lenta )
+ Proteína G ativa receptores secundários que ativam a proteína Cinase A e esta, fosfolariza canais iônicos.
- Como ocorre:
. Iôns cálcio se difundem para o interior do terminal nervoso.
. Afinidade pelas vesículas de acetilcolina.
. Exocitose dessa substância.
. Canais de íons controlados por acetilcolina ( receptores ).
. Influxo de cátions ( principalmente de Na ).
. Alteração do potencial local ( potencial da placa motora ).
. Potencial de ação
. Contração muscular
. O neurônio pós-sináptico libera uma enzima denominada acetilcolinesterase.
. Com isso ocorre a degradação de acetilcolina na fenda sináptica em acetil-coA ( acetil-coenzimaA ) e colina.
- Possíveis Problemas Patológicos:
. Miastenia Graves: Causa paralisia, em virtude da incapacidade da junção neuromuscular de transmitir os sinais das fibras nervosas para as fibras musculares. Admiti-se que a miastenia grave é uma doença auto-imune na qual os pacientes desenvolvem imunidade contra seus próprios canais iônicos, ativados pela acetilcolina. Anticorpos atacam a proteína transportadora do Na controlado pela acetilcolina. O anticolinesterásico impede que acetilcolinesterase degrade a acetilcolina, o que gera um aumento de acetilcolina na fenda sináptica. Esse aumento da acetilcolina é bom para pessoas que possuem Miastenia gravis, pois aumenta a chance de ocorrer a transmissão da mensagem.
. Toxina botulínica: Age bloqueando a produção ou a liberação de acetilcolina nas sinapses e junções neuromusculares. Especificamente, para fazer com que os músculosse contraiam, os nervos libertam a acetilcolina. Esta se liga aos receptores nas células do músculo e faz as células musculares contraírem. A toxina botulínica age então, impedindo a liberação da acetilcolina e, consequentemente, impede a contração das células musculares.
A fim de afetar a liberação de acetilcolina, a toxina botulínica é injetada no músculo. Por isso esta toxina é muito utilizada no campo da estética, pois as rugas dinâmicas são devidas à contração muscular. Logo, injetando a toxina, esta irá paralisar os músculos que formam as rugas.