Fisiologia - Homeostasia

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​ ​Fisiologia Animal I​ ​ ​. 
 ​ conceitos básicos e homeostasia    
 
Fisiologia:   
A fisiologia estuda as diferentes funções físicas, químicas e biológicas que mantém os seres vivos; 
A fisiologia borda os processos, mecanismos e sucessão de eventos que permitem o funcionamento normal das 
células, tecidos, órgãos e sistemas do organismo.  
 
Conceitos  
Meio interno​:​ Claude Bernard 
- Introduziu o conceito de Meio Interno (ambiente interno); ou seja, os diferentes organismos vivos preservam 
as características do seu meio interno, apesar das alterações do meio externo em que vivem. Embora o animal, 
necessite realizar trocas com o ambiente que o circunda, ele é relativamente independente do mesmo, pois o 
ambiente interno (fluídos corporais) que envolve células, tecidos, órgãos e sistemas é preservado.  
- Enfatizou o conceito de relação integrada (integração ou interrelação) entre as partes do organismo; a 
constância do meio interno é a condição para a vida. Todos os mecanismos vitais, apesar de sua diversidade, 
têm apenas uma finalidade, manter constantes as condições de vida no ambiente interno.   
 
Homeostase​:​ ​Walter Bradford Cannon 
 - Introduziu o conceito de Homeostase; ou seja, homeostase é o termo empregado para demonstrar a 
tendência dos sistemas biológicos de resistirem às mudanças do meio externo e permanecerem em estado de 
equilíbrio interno";  
- Homeostase é um processo dinâmico que representa o estado de equilíbrio razoavelmente estável entre as 
variáveis fisiológicas; 
- A habilidade de manutenção do meio interno constante depende do processo evolutivo dos seres vivos; 
- De acordo com a sua posição na escala evolutiva, os seres vivos poderão apresentar uma maior ou menor 
capacidade de adaptação ao meio-ambiente; 
- Existem ambientes favoráveis ou desfavoráveis ao desenvolvimento da vida animal; 
- A constância do meio interno é a condição para manutenção da vida.  
  
Definição: ​Os organismos vivos regulam seu ambiente interno para manter a variação relativamente                         
estreita de condições necessárias para o funcionamento celular. A manutenção de um ambiente interno                           
estável, mesmo diante das mudanças no ambiente externo, é conhecida como homeostase. 
 
Como saber se um animal está em homeostase? 
A vida animal depende: 
- Observar e mensurar as variáveis fisiológicas (FC, FR, Temp), etc;  
- Conhecer os valores normais das variáveis fisiológicas;  
- Levar em conta as variações normais destas variáveis (ciclo circadiano e outros ciclos),  
- Levar em conta a idade, condição fisiológica.    
 
Condições essenciais à vida​: 
A vida animal depende: 
1- ​ manutenção das variáveis fisiológicas pressão, temperatura, volume, osmolaridade e pH do organismo;  
2- trocas (O2/CO2 , H2O, nutrientes/metabólitos, calor) entre o organismo e o meio ambiente, entre células e                                 
o meio extracelular;  
-Existem ambientes favoráveis ou desfavoráveis à manutenção da vida animal (nível do mar ≠ montanhas do                               
himalaia);  
- ​Homeostasia: expressa a manutenção da estabilidade de um conjunto de fatores que promovem o                             
funcionamento normal do organismo.  
 
Controle da vida​: 
Conceito de estímulo e resposta;  
A homeostasia é controlada localmente (nível celular) e a distância (sistema nervoso e endócrino). Depende do                               
funcionamento adequado das células, tecidos, glândulas, órgãos e sistemas do organismo.    
 
Homeostasia 
Controle local: células  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Controle à distância: sistemas nervoso e endócrino 
 
 
 
Controle local da homeostase​: 
Célula - unidade funcional  
As trocas entre o meio interno (intracelular) e externo (extracelular) dependem das características da 
membrana plasmática.  
 
Distribuição dos fluidos no organismo​: 
• O líquido (fluido) extracelular se movimenta continuamente pelo corpo; 
• Os íons, as moléculas de água e nutrientes são transportados pelos capilares fenestrados e/ou membrana 
plasmática; 
• O líquido extracelular é transportado e distribuído dinamicamente pelos capilares e vasos sanguíneos do 
sistema circulatório. 
 
 
 
 
 
Meios – ambiente interno e externo 
- Membrana plasmática (limita meio intra e extracelular); 
- Meio interno (líquido intracelular); 
- Meio externo (líquido extracelular, transcelular intersticial, plasmático e linfático);  
- Meio extracelular  
- grande quantidade de íons sódio, cloreto e bicarbonato, 
- nutrientes disponíveis (oxigênio, glicose, aminoácidos, ácidos graxos),  
- grande quantidade de gás carbônico na forma de tampão.  
- Meio intracelular  
- grande quantidade de íons potássio, magnésio e fosfato, 
- síntese e armazenamento de proteínas (proteínas são responsáveis pela maioria das funções celulares). 
Soluções aquosas cuja composições químicas e as concentrações de moléculas orgânicas (glicose, hormônios,                         
triglicérides, etc.) e de íons são precisamente reguladas, pois influenciam a homeostasia: volume,                         
osmolaridade, PH … 
 
Processos celulares 
Organização básica da célula: protoplasma e membrana 
 
 
 
As células têm funções específicas, porém todas têm características básicas semelhantes.  
- ​Disfunção celular: ​ consequência doença e morte.  
 
Fisiologia celular 
Importância: 
- Trocas de gases, nutrientes e produtos do metabolismo; 
- Toda alteração fisiológica é mediada por proteínas sendo que a célula sintetiza proteínas e as transporta para 
o meio extracelular (exocitose). 
Trocas/transporte depende:  
- Permeabilidade da membrana;  
- Seletividade da membrana;  
- Capacidade de transporte;  
- Características da molécula transportada. 
 
 
Protoplasma 
O protoplasma é constituído por: 
- ​Água:​ 70 a 85% da célula. 
- ​ Eletrólitos:​ mais importantes são potássio, sódio, magnésio, fosfato, sulfato e bicarbonato. 
- ​Lipídeos: ​por volta de 2% da massa celular. 
- ​Triglicerídeos nas células adiposas: ​95%. 
- ​Carboidratos: ​1 a 6 % da massa celular. 
- ​Proteínas:​ 10 a 20% da massa celular. 
Estruturais: longos filamentos na forma polímeros. 
Globulares: geralmente enzimas que catalisam reações químicas que ocorrem no interior da célula. 
 
 
Membrana celular 
- Barreira seletiva e semipermeável que separa o meio intra e extracelular (meio intra e extracelular são 
diferentes); 
- Composição química: lipídeos (fosfolipídeos 25%, colesterol 13%, outros 4%), proteínas (55%) e 
carboidratos (3% );  
- As interações dessa dupla camada definem estrutura, estabilidade e seletividade da membrana;  
- Influencia diretamente as trocas/transporte entre os diferentes compartimentos do organismo; 
Fosfolipídios organizados em dupla camada lipídica:  
- Fosfato: hidrofílico (solúvel em água),  
- Lipídica: hidrófóbica (solúvel em gordura).  
Porções hidrofílicas: contato com meio extracelular.  
Porções hidrofóbicas: repelidas pela água e atraídas umas pelas outras, tendem a se alinhar lado a lado no 
centro da membrana.  
Proteínas da membrana:  
- Integrais: atravessam a membrana.  
- Periféricas: fixas à superfície da membrana. 
Integrais  
- Canais ou poros (não sofrem mudanças conformacionais), passagem de substâncias hidrossolúveis ( 
principalmente íons); 
- Proteínas carreadoras ou bomba (sofrem mudanças conformacionais). Carreadoras responsáveis pelo 
cotransporte de glicose e aminoácidos; 
- Bombas responsáveis pelo transporte de H, Ca, Na e K. 
Periféricas:  
- Atuam quase que exclusivamente como enzimas ou controladoras do funcionamento da célula; 
- Todos os carboidratos estão ligados a proteínas (Glicoproteínas 90%) ou lipídeos (Glicolipídeos 10%): 
formando o glicocálice. 
Funções: ​ Promovem junção entre as células, conferem cargaelétrica à membrana, agem como receptores para 
alguns hormônios (ex: insulina), alguns participam do sistema imune. 
 
Carboidrato da membrana: 
- Todos os carboidratos estão ligados a proteínas (Glicoproteínas 90%) ou lipídeos (Glicolipídeos 10%): 
formando o glicocálice.  
Funções: ​ Promovem junção entre as células, conferem carga elétrica à membrana, agem como receptores para 
alguns hormônios (ex: insulina), alguns participam do sistema imune.  
 
Transporte através de membrana 
 
- A membrana permite a passagem de H2O, uréia, N2 , O2 e CO2 e hormônios esteróides. Estas moléculas têm                                       
diferentes graus de lipossolubilidade; 
- Proteínas, peptídeos e polissacarídeos não atravessam a membrana, pois não são lipossolúveis; 
- Entretanto pequenas moléculas como aminoácidos e glicose podem atravessar a membrana. 
A membrana permite a entrada e saída de substâncias da célula:  
- Pela camada bilipídica (sub. lipossolúveis); 
- Através de poros ou canais;  
- Utilizando proteínas carreadoras ou bombas.  
Sendo que o transporte de substâncias pela membrana ocorre por meio de 2 processos distintos:                             
- Transporte passivo: a favor do gradiente de concentração, sem gasto efetivo de energia (ATP);  
- Transporte ativo: contra um gradiente de concentração, com gasto de energia (ATP). 
 
Transporte passivo 
Transporte passivo, ​difusão simples​:  
Depende da solubilidade da substância que atravessa a membrana; 
Participação de poros ou canais; 
Sem a participação de proteínas carreadoras; 
Ocorre a favor de um gradiente de concentração, sem gasto de ATP (energia). 
O movimento de moléculas originado a partir das forças eletrostáticas e internucleares que atraem e repelem                               
moléculas gera a energia cinética. Esse movimento contínuo das moléculas nos líquidos e gases é chamado de                                 
difusão, resultando em transporte de substâncias de regiões de elevado potencial eletroquímico para regiões                           
de baixo potencial eletroquímico. 
 
Transporte passivo, ​difusão facilitada​:  
Moléculas com baixa solubilidade; 
Moléculas que não atravessam a membrana nem mesmo a favor de um gradiente de concentração; 
Necessitam de proteínas carreadoras. 
Restrições: O número de proteínas é limitado a cada célula. Existe especificidade do substrato com a proteína                                 
através de sua semelhança química. 
 
Transporte ativo 
Transporte ativo:  
Ocorre contra um gradiente de concentração; 
Gera gasto de energia (ATP);  
Envolve vias especializadas = bombas;  
Depende da carga elétrica, diâmetro e forma da bomba e da molécula transportada;  
Necessita de proteínas carreadoras;  
Após transporte, proteína carreadora sofre ação enzimática, restabelecendo sua capacidade de transporte.                       
Bombas transportam por exemplo H, Ca, Na, K e Cl. 
- Primário:​ utiliza energia da hidrólise de ATP em ADP + P.  
- Secundário:​ utiliza energia da hidrólise de ATP em ADP + P e energia cinética.  
​Co-transporte: quando 2 substâncias são transportadas simultaneamente para dentro da célula (exemplo                         
Na+/glicose e Na+/aminoácido).  
​Contratransporte: quando uma substância é transportada para dentro e outra para fora da célula (exemplo                               
Na+/Ca2+ e Na+/H+ 
 
 
 
Bomba de Na e K 
- Existe em todas as célula;.  
- Transporta 3 Na+ p/ fora e 2 K+ para dentro da célula;  
- Estabelece e mantém a diferença existente entre o meio intra e extracelular; 
- Meio intracelular tem maior número de cargas negativas que meio extracelular, mantendo uma diferença de 
potencial (DDP); 
- Diferença de potencial: ~ -85 mv (potencial de repouso); 
- Base de funcionamento de impulsos nervosos.  
 
Osmose 
- Ocorre quando a membrana que separa duas soluções é permeável à água e impermeável ao soluto; 
- Pressão osmótica (PO): medida da tendência da água em realizar osmose;  
- Depende do número de partículas da solução (íons) que não atravessam a membrana, quanto maior o número 
de partículas maior será a PO;  
- A água se difunde do lado de menor PO para o lado de maior PO;  
- Osmolaridade: concentração de moléculas por volume de solução (Osm/L); 
- Tonicidade: osmolaridade de uma solução em relação ao plasma (280 a 294 mOsm/L). 
 
Gasto de energia com transporte ativo 
- A manutenção da homeostase gera um gasto considerável de energia;  
- Quando o animal está em repouso o transporte ativo requer de 30 a 40% de toda a energia produzida; 
- Consumo de O2 é um ótimo indicador da taxa metabólica e tem correlação direta com ritmo do transporte                                     
ativo; 
- Maior consumo de O2 é correlacionado a um maior ritmo de transporte ativo no tecido;  
- Sem transporte ativo, não haveria transporte passivo e a necessidade energética do organismo seria muito                               
maior; 
 
Trocas entre os meios 
- As trocas entre os meios intra e extracelular e as demais células do organismo depende do sistema                                   
circulatório;  
- Transporte dos fluídos corporais: 
- capilares, veias e artérias são responsáveis pelo transporte e trocas dos fluídos corporais (plasma e células                                   
sanguíneas);  
- trocas dependem das frestas dos capilares e das características da membrana plasmática (barreiras                             
seletivas). As frestas permitem passagem de pequenas moléculas (aminoácidos, glicose e nucleotídeos) entre                         
células;  
- todas as células do organismo estão próximas aos capilares o que favorece as trocas entre os meios intra e                                         
extracelular;  
 - capilares são permeáveis a maioria dos constituintes das moléculas do plasma sanguíneo;  
 - líquido extracelular (plasma, líquido intersticial) é homogêneo. 
- Coração bombeia o sangue pela artérias, veias e capilares:  
- o fluxo sanguíneo é influenciado pelas características histológicas dos vasos sanguíneos, vasodilatação ou                           
vasoconstrição. 
 
 
Controle à distância da homeostase 
Principais sistemas envolvido:  
- Sistema respiratório: ​trocas de O2 e CO2 entre alvéolos e capilares;  
- Sistema renal:​ filtração, reabsorção, excreção e formação da urina;  
- Sistema gastrointestinal: ​ingestão de água e alimentos, digestão, absorção, metabolismo celular; 
- Sistema músculo-esquelético:​ mobilidade, procura por água e alimento, alterações comportamentais, 
- Sistema nervoso (SN); 
- Sistema endócrino (SEnd). 
   
-Sistema nervoso central (encéfalo e medula)  
-Sistema nervoso periférico  
- sistema nervoso motor-músculo esquelético: controle consciente, locomoção  
- sistema nervoso autônomo – músculos lisos e glândulas: controle inconsciente, respiração, batimento cardíaco  
 
-Sistema nervoso, 3 partes:  
- parte sensorial: receptores especializados do sistema nervoso (entrada)  
- parte integrativa: sistema nervoso central (SNC)  
- parte motora e autônoma (saída) 
 
Controle da homeostase via sistema nervoso 
- Sistema nervoso; parte sensorial  
- receptores presentes na pele, osmorreceptores, barorreceptores; 
- órgãos sensoriais (olhos, ouvido, ...)   
-Sistema nervoso; parte integrativa  
- encéfalo: coordena estímulos, armazena informação, determina reações e respostas; 
- medula: transmite sinais, estímulos e respostas.  
- Parte motora ou autônoma  
- músculos esqueléticos, movimentos conscientes;  
- músculos lisos, movimentos autônomos. 
 
Controle da homeostase via sistema endócrino 
- Sistema endócrino  
- sistema de controle que complementa o papel do sistema nervoso;  
- regula principalmente as funções metabólicas;  
- glândulas principais: pineal, hipotálamo, hipófise, tireóide, paratireóide, adrenal, pâncreas, gônadas (testículos 
e ovários);  
- sistema de retrocontrole (feedback).  
- Manutenção do volume hídrico  
- déficit de água, aumenta a osmolaridadeextracelular, modifica pressão arterial; 
- receptores do sistema nervoso – baroreceptores, osmoreceptores indicam déficit hídrico;  
- Hipotálamo – centro da sede = sede (desejo consciente) = animal bebe água, restabelece homeostasia. 
 
Exemplo de controle integrado da homeostasia 
Manutenção do volume hídrico 
Respostas do SN – mudança de comportamento  
- Aumento da sede, ressecamento da boca;  
- Ingestão de água, entre 30 a 60 minutos para absorver e distribuir água pelo corpo;  
- Diminuição da sede; 
- ingestão de água = distensão gastrointestinal  
- ajuste do volume sanguíneo, pressão sanguínea  
- diminuição da osmolaridade 
 
Respostas do SEnd  
- A aldosterona e o complexo renina-angiotensinogênio-angiotensina) aumentam a absorção de água e sódio e                             
a excreção de potássio, o que facilita o estabelecimento do equilíbrio hídrico e osmótico;  
- Esta resposta hormonal sequencial, que envolve os hormônios ADH/aldosterona/angiotensina II aumenta                       
progressivamente a reabsorção de água pelo túbulo renal, restabelecendo o equilíbrio hídrico. 
 
A água no organismo 
- A água está dividida no organismo em uma série de compartimentos;  
- Os compartimentos são separados por membranas celulares ou camadas únicas de células epiteliais: 
 ​* ​Água intracelular 
 ​* ​Água extracelular: líquido plasmático; líquido intersticial  
 ​* ​Água transcelular: trato gastrintestinal  
- O equilíbrio hídrico no animal depende da concentração dos íons nestes compartimentos.  
 
Teor (percentual) de água no organismo 
Água é a base da vida.  
- Solvente biológico por excelência, facilita o transporte e tem propriedades lubrificantes.  
- Absorvida rapidamente pelas células do organismo.  
- Maior constituinte do organismo dos mamíferos.  
O percentual de água do organismo varia, em função:  
 -idade: recém nascidos ~ 70%, adultos ~ 60%  
 -percentagem de gordura corporal: indivíduo magro possui um maior teor de água.  
O teor de água do organismo deve se manter relativamente constante. 
 
Balanço hídrico - ideal equilíbrio hídrico 
Em condições normais o consumo diário de água deve ser igual ou superior a perda diária; 
Consumo varia: espécie, idade, superfície corporal, temperatura ambiente, teor de umidade do alimento e                           
qualidade da dieta: alimento mais rico em gordura maior exigência, rico em carboidrato menor exigência;                             
Absorção de água no intestino delgado. 
 
 
 
Água no organismo 
- A ingestão de água e íons em concentrações adequadas (água potável) mantém a vida da célula e do animal; 
- Saída de água do organismo é acompanhada da perda de eletrólitos (íons); 
- Diarréia e/ou desidratação pode levar à MORTE, principalmente em animais jovens.  
- Reidratação exige fornecimento de água e reposição dos principais íons/eletrólitos do organismo. 
 
Água metabólica 
- Água também é produto final do metabolismo energético.  
O organismo utiliza os nutrientes orgânicos para produzir energia e libera duas substâncias simples H2O e 
CO2.  
Produção de água metabólica a partir da degradação de compostos orgânicos:  
 - A produção de 100 cal a partir do metabolismo de glicose: libera entre 6 -10 g de água;  
 - A produção de 100 cal a partir do metabolismo de proteínas: libera entre 4 -8 g de água;  
 - A produção de 100 cal a partir do metabolismo de proteínas: libera entre 10 - 14 g de água;  
Secreção do sistema gastrintestinal (glândulas salivares, estômago e intestino). 
 
Perda de água diária 
- Homem (e animal de porte médio) perde:  
 Entre 150 - 200 ml de água / dia via fezes.  
 Entre 1000 - 1500 ml / dia via urina.  
 Entre 300 - 700 ml / dia via respiração.  
 Pele entre 100 - 500 ml / dia via transpiração.  
A produção de leite e ovos deve ser considerada como parte de perda diária de água.  
Porém, a perda excessiva de água reduz do metabolismo e consumo de alimentos (em até 50% o consumo 
voluntário). 
 
Desequilíbrio hídrico 
Grau de desidratação: observar pele, olhos e mucosa bucal e nasal.  
Leve: ​ perda equivalente à 5% do P.V. = pele quando esticada volta a posição anterior em 5 segundos.  
Severa: ​ perda equivalente à 10% (ovelhas, asno e camelos 30% ) do P.V.  
Indícios de desidratação: ​ pele não volta a posição normal após 10 segundos , olhos fundos, mucosa da boca 
quente e seca. 
 
Mecanismos que regulam o consumo de água 
- A ingestão de água é necessária para repor as reservas corporais do animal; 
- ​SEDE: ​ é o desejo consciente de beber água, promove mudança de comportamento;  
- Mecanismo que desencadeia a sede é regulado no sistema nervoso central, pelas células da sede localizadas                                 
no hipotálamo. A perda de água aumenta a concentração osmótica das células da sede localizadas no                               
hipotálamo; 
- Ao mesmo tempo, a perda de água aumenta a concentração osmótica (Na, K), diminuindo o volume e a                                     
pressão sanguínea. Após a ingestão de água rapidamente a concentração osmótica das células da sede se                               
restabelecem, consequentemente o indivíduo se sente saciado; 
- Caso o indivíduo não possa beber água rapidamente, os rins trabalham para diminuir a perda de água e                                     
eletrólitos;  
- Indiretamente, o organismo utiliza a água produzida pelas degradações metabólicas, para compensar a                           
desidratação; 
- Os rins passam a produzir a renina, esta enzima atua sobre o angiotensinogênio produzido pelo fígado,                                 
promovendo a síntese da angiotensina; 
- O Send via complexo renina-angiotensina, angiotensina I e II e aldosterona (hormônio. produzido pela adrenal)                               
estimulam os rins a reter H2O e Na e excretar K; 
- Os rins funcionam ativamente, absorvendo água e concentrando a urina, até que ocorra a ingestão de água, e                                     
se restabeleça a concentração osmótica, e o volume e a pressão sanguínea. 
• A angiotensina juntamente com a Aldosterona (hormônio. produzido pela adrenal) estimulam os rins a reter                                 
H2O e Na e excretar K.  
• Os rins funcionam ativamente, absorvendo água e concentrando a urina, até que ocorra a ingestão de água, e                                       
se restabeleça a concentração osmótica, e o volume e a pressão sanguínea. 
 
 
 
 
 
 
 
- Rins trabalham para diminuir a perda de água e eletrólitos;  
- Metabolismo também produz água para compensar a perda; 
- Após a ingestão de água rapidamente a concentração osmótica das Células da Sede se restabelecem, 
consequentemente o indivíduo se sente hidratado; 
- Durante o desequilíbrio hídrico O SEnd aumenta a absorção de água pelos túbulos renais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A formulação do conceito de homeostase por Walter Cannon 
 
 
● Fredericq (1885) declarou: “O ser vivo é uma entidade de tal sorte que cada influência perturbadora induz 
por si só a evocação de atividade compensatória para neutralizar ou reparar a perturbação. Quanto mais alto na 
escala dos seres vivos, mais numerosas, mais perfeitas e mais complicadas essas ações regulatórias se 
tornam. Elas tendem a libertar completamente o organismo das influências e mudanças desfavoráveis que 
ocorrem no ambiente”.  
● O ser vivo altamente desenvolvido é um sistema aberto que tem muitas relações com o seu entorno – nos 
tratos respiratório e alimentar, e por meio de receptores de superfície, órgãos neuromusculares e alavancas 
ósseas. Alterações nas circunvizinhanças excitam reações nesse sistema, ou o afetam diretamente, de modo 
que distúrbios internos do sistema são produzidos. Tais distúrbios são normalmente mantidos dentro de limites 
estreitos, pois ajustes automáticos dentro do sistema são postos em ação, e, portanto, grandes oscilações são 
impedidas e as condições internas são mantidas praticamente constantes.● As reações fisiológicas coordenadas que mantêm a maior parte dos estados estáveis no corpo são tão 
complexas, e são tão peculiares ao organismo vivo, que foi sugerido (Cannon, 1926) que uma designação 
específica para esses estados fosse empregada – homeostase.  
● De acordo com Bernard (1878), as condições que devem ser mantidas constantes na matriz fluida do corpo 
a fim de favorecer a libertação das limitações externas são água, oxigênio, temperatura e alimento nutritivo 
(incluindo sais, gordura e açúcar). 
● Normalmente os desvios para longe da posição média não alcançam extremos que prejudiquem as 
atividades do organismo ou coloquem em risco a sua existência. Antes que esses extremos sejam atingidos, 
ações são automaticamente postas em serviço que atuam para restabelecer o estado perturbado para a 
posição média.