Guyton - Tratado de Fisiologia Médica cap 1 e 2

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Unidade I
Introdução à fisiologia: célula e fisiologia geral
Capítulo 1 - organização funcional do corpo
humano e controle do "meio interno"
As células como unidades vivas do corpo
- a unidade viva básica do organismo é a célula
- cada tipo de célula é ajustado especialmente para
realizar uma ou algumas funções determinadas
- apesar de as várias células do corpo serem
diferentes umas das outras, todas têm certas
características básicas em comum
Líquido extracelular, o "meio interno"
- no LEC estão os íons e nutrientes necessários para
manter a vida celular. Dessa forma, todas as células
vivem no mesmo ambiente: o LEC. Por esse motivo, o
LEC também é chamado "meio interno" do corpo.
- diferenças entre o LIC e o LEC:
- o LEC contém grandes quantidades de Na,
Cl e íons bicarbonato + os nutrientes para as
células, como O2, C6H12O6, ácidos graxos e
aminoácidos. Também contém CO2 que é
transportado das células para os pulmões
para ser excretado.
- o LIC contém grandes quantidades de K,
Mg e fosfato
(mecanismos especiais para o transporte de íons através das
membranas celulares mantêm as diferenças de concentração iônica
entre o LEC e o LIC)
Homeostase: manutenção de um meio interno quase
constante
- termo "hemostasia" para descrever a manutenção e
condições quase constantes no meio interno
- a doença é um estado de ruptura da homeostase,
porém, mesmo na presença de doenças, os
mecanismos homeostáticos permanecem ativos e
mantém as funções vitais por meio de compensações
( em alguns casos essas compensações podem levar a
desvio significativo da faixa normal das funções
corporais, tornando difícil a distinção entre a causa
principal da doença e as respostas compensatórias)
Sistema de transporte e de trocas do LEC: o sistema
circulatório do sangue
- o LEC é transportado através do corpo em dois
estágios. O primeiro é a movimentação do sangue
pelo corpo, nos vasos sanguíneos, e o segundo é a
movimentação de líquido entre os capilares
sanguíneos e os espaços intercelulares entre as
células dos tecidos
todo o sangue na circulação percorre todo o circuito
circulatório, em média, uma vez a cada minuto
quando o corpo está em repouso, e até 6x por min
quando a pessoa está extremamente ativa
- como o sangue passa pelos capilares, também
ocorre troca contínua do LEC entre a parte
plasmática do sangue e o líquido intersticial que
preenche os espaços intercelulares
- as paredes dos capilares são permeáveis à maioria
das moléculas no plasma sanguíneo, com exceção de
moléculas muito grandes. Logo, grandes quantidades
de LEC e seus constituintes dissolvidos se difundem
em ambas as direções, entre o sangue e o espaço dos
tecidos. Esse processo de difusão é causado pelo
movimento cinético das moléculas no plasma e no
líquido intersticial.
- visto isso, o LEC, em todas as partes do corpo (tanto
no plasma quanto no líquido intersticial) está
continuamente realizando trocas, mantendo, assim, a
homogeneidade do LEC por todo o corpo.
Gerou dúvida:
Líquido intersticial e o plasma sanguíneo
são tipos
de LEC
Origem dos nutrientes do LEC
- sis. respiratório:
o sangue capta nos alvéolos o O2 necessário
para as células
- trato gastrointestinal:
nutrientes ingeridos através da alimentação
vão para o LEC
- fígado e outros órgãos que realizam funções
essencialmente metabólicas:
alteram a composição química de algumas
subs. para que elas fiquem de um jeito que
seja possível ser usado pelo corpo
- sis. musculoesquelético:
se não existissem os músculos, o corpo não
poderia se mover para obter os alimentos
necessários para nutrição
Remoção dos produtos finais do metabolismo
- remoção do CO2 pelos pulmões
- passagem de sangue pelos rins remove do
plasma a maior parte das subs que não são
necessárias para a célula
- o trato gastrointestinal sai como fezes
- o fígado secreta subs e joga esses resíduos na
bile e eles são eliminados nas fezes
Regulação das funções corporais
- sis. nervoso
- sis. hormonal (complementa o nervoso)
Proteção do corpo
- sis. imune
- sis. tegumentar (pele e seus apêndices)
Sistemas/mecanismo de controle do corpo
começando a entender por exemplos:
- regulação das concentrações de O2 e CO2 no
LEC
> O O2 é uma das principais substâncias necessárias para
as reações químicas nas células, por isso o organismo
dispõe de um mecanismo especial de controle para manter
a concentração de O2 quase constante no LEC.
> Esse mecanismo depende, principalmente, das
características químicas da
hemoglobina (presente em todas as hemácias).
> A hemoglobina combina-se com o O2 durante a passagem
do sangue pelos pulmões.
> Quando o sangue passa pelos capilares dos tecidos, a
hemoglobina, devido à sua alta afinidade química com o O2,
não o libera para o líquido tecidual se já houver O2 demais
no local.
> No entanto, se a concentração de O2 no líquido tecidual
estiver baixa demais, a quantidade suficiente é liberada
para restabelecer a concentração adequada.
> Portanto, a regulação da concentração de O2 nos tecidos
depende, principalmente, das características químicas da
hemoglobina. Essa regulação é chamada função de
tamponamento do oxigênio pela hemoglobina
> A concentração de CO no líquido extracelular é regulada
de
forma muito diferente.
> O CO2 é o principal produto final das reações oxidativas
nas células. Se todo o CO2 produzido nas células se
acumulasse continuamente nos líquidos teciduais, todas as
reações que fornecem energia às células cessariam.
> Porém, uma concentração mais alta do que a normal, de
CO2 no sangue, excita o centro respiratório, fazendo com
que a pessoa respire rápida e profundamente.
> Essa respiração rápida e profunda aumenta a expiração
de CO2 e,
portanto, remove o excesso do gás do sangue e dos líquidos
teciduais.
> Esse processo continua até que a concentração volte ao
normal.
- regulação da pressão sanguínea arterial
Vários sistemas contribuem para a regulação da PA
> Um deles, o sistema barorreceptor, é um simples e
excelente exemplo de mecanismo de controle de ação
rápida.
> Nas paredes da região de bifurcação das artérias
carótidas, no pescoço, e também no arco da aorta, no
tórax,encontram-se vários receptores nervosos, chamados
barorreceptores estimulados pelo estiramento da parede
arterial. > Quando a pressão arterial sobe demais, os
barorreceptores enviam impulsos nervosos para o tronco
cerebral.
> Aí, esses impulsos inibem o centro vasomotor que, por sua
vez,
diminui o número de impulsos transmitidos por esse centro,
por meio do
sistema nervoso simpático, para o coração e vasos
sanguíneos.
> A redução desses impulsos ocasiona a diminuição da
atividade de bombeamento do coração e também a
dilatação dos vasos sanguíneos periféricos, permitindo o
aumento do fluxo sanguíneo pelos vasos.
> Ambos os efeitos diminuem a PA levando-a de volta ao seu
valor normal.
> Inversamente, a PA abaixo do normal reduz o estímulo dos
receptores de
estiramento, permitindo que o centro vasomotor torne-se
mais ativo do que o
usual, causando, assim, vasoconstrição e aumento do
bombeamento cardíaco.
> A diminuição da pressão arterial também eleva a pressão
arterial levando-a
de volta ao normal.
Sobre a imagem: Controle por feedback negativo da pressão
arterial pelos barorreceptores arteriais. Os sinais recebidos do
sensor (barorreceptores) são enviados ao bulbo raquidiano onde são
comparados com um ponto de ajuste de referência. Quando a
pressão arterial aumenta acima do normal, essa pressão anômala
aumenta os impulsos nervosos dos barorreceptores no bulbo
raquidiano, onde os sinais de entrada são comparados com o ponto
de ajuste, para gerar um sinal de erro que conduz a uma diminuição
da atividade do sistema nervoso simpático. A diminuição da
atividade simpática provoca a dilatação dos vasos sanguíneos e a
redução da atividade de bombeamento do coração, o que retorna a
pressão arterial ao valor normal.
Características dos sistemas de controle
- Feedback/retroalimentação negativa
é um dos mecanismos mais importantes para
a manutenção da homeostase do nosso
corpo. Esse mecanismogarante uma
mudança contrária em relação à alteração
inicial, ou seja, produz respostas que reduzem
o estímulo inicial.
Assim, caso uma variável apresente um valor
abaixo ou acima do normal, o corpo tentará
aumentar ou diminuir esse valor,
respectivamente.
Exemplo > Na regulação da concentração de CO2, a
alta concentração do gás no líquido extracelular
aumenta a ventilação pulmonar. Isso, por sua vez,
diminui a concentração de CO2 no líquido
extracelular, pois os pulmões eliminam maiores
quantidades de dióxido de carbono do organismo
- Ganho do sistema de controle
> O grau de eficácia com que um sistema de controle
mantém as condições constantes é determinado pelo
ganho do feedback negativo
> Por exemplo, vamos assumir que grande volume de
sangue seja transfundido em pessoa cujo sistema de
controle de pressão pelo barorreceptor não esteja
funcionando, e a PA sobe do nível normal de 100
mmHg, para 175 mmHg.
> Então, suponhamos que o mesmo volume de
sangue seja injetado na mesma pessoa, quando o
sistema barorreceptor estiver funcionando, e, dessa
vez, a pressão sobe por apenas 25
mmHg. Assim, o sistema de controle por feedback
provocou “correção” de −50 mmHg — ou seja, de 175
mmHg para 125 mmHg.
> Permanece aumento de pressão de +25 mmHg,
chamado “erro”, significando que o sistema de
controle não é 100% eficaz na prevenção das
alterações.
> O ganho do sistema é, então, calculado pela
seguinte fórmula:
GANHO = CORREÇÃO
ERRO
Portanto, no exemplo do sistema barorreceptor, a correção é
de –50 mmHg e o erro remanescente é de +25 mmHg. Assim,
o ganho do sistema barorreceptor de uma pessoa, para o
controle da PA, é −50 divididos por +25, ou −2.
- Feedback/retroalimentação positiva
garante o aumento do estímulo que causa
desequilíbrio, reforçando-o. Desse modo, nem
sempre o feedback positivo é benéfico,
desencadeando, em alguns casos, efeitos
prejudiciais ao organismo.
Exemplo negativo >
Essa figura ilustra a eficácia do bombeamento cardíaco,
mostrando
que o coração de um ser humano saudável bombeia cerca
de 5 litros de sangue por minuto. Se a pessoa, subitamente,
perde 2 litros de sangue, a quantidade de sangue no corpo
cai para nível muito baixo, insuficiente para que o coração
bombeie eficientemente. Em consequência, a pressão
arterial cai e o fluxo de sangue para o músculo cardíaco
pelos vasos coronários diminui.
Esse cenário resulta no enfraquecimento do coração,
acentuando a
diminuição do bombeamento, na diminuição ainda maior do
fluxo sanguíneo coronariano e ainda mais enfraquecimento
do coração; esse ciclo se repete várias vezes até que ocorra
a morte. Observe que cada ciclo no feedback resulta em
maior enfraquecimento do coração. Em outras palavras, o
estímulo inicial causa mais estímulo, que é o feedback
positivo.
Exemplo positivo > Quando um vaso sanguíneo se
rompe e começa a se formar um coágulo, múltiplas enzimas,
chamadas
fatores de coagulação, são ativadas no interior do próprio
coágulo. Algumas
dessas enzimas agem sobre outras enzimas inativas no
sangue imediatamente
adjacente, causando, assim, mais coagulação sanguínea.
Esse processo
continua até que o orifício no vaso seja fechado, e o
sangramento cesse.
obs importante:
Nos casos em que o feedback positivo é útil, o
feedback positivo faz parte
de um processo geral de feedback negativo.
Por exemplo, no caso de
coagulação sanguínea, o processo de
coagulação por feedback positivo é
processo de feedback negativo para a
manutenção do volume normal de
sangue. Além disso, o feedback positivo que
causa sinais nervosos permite que os nervos
participem de milhares de sistemas de
controle nervosos por feedback negativo.
Tipos mais complexos de sistemas de controle
- Controle adaptativo
> alguns movimentos do corpo ocorrem tão
rapidamente que não há tempo suficiente para que
os sinais nervosos percorram todo o caminho da
periferia do corpo até o cérebro e, então, novamente
voltem à periferia para controlar o movimento.
> por isso, o cérebro usa o princípio chamado
controle por feedforward, para provocar as
contrações musculares necessárias, ou seja, os sinais
nervosos sensoriais das partes que se movem
informam o cérebro se o movimento é realizado
corretamente.
> Se o movimento não foi realizado corretamente, o
cérebro corrige os sinais de feed-forward que envia
aos músculos na próxima vez que o movimento for
necessário
> Se ainda forem necessárias mais correções, este
processo será realizado de novo por movimentos
subsequentes
ISSO É CHAMADO CONTROLE ADAPTATIVO
Capítulo 2 - A célula e suas funções
Organização da célula
as duas principais partes da célula são: núcleo e
citoplasma
- o núcleo é separado do citoplasma pela membrana
nuclear
- o citoplasma é separado do LEC pela membrana
celular/plasmática
As diferentes substâncias que formam a célula são
chamadas coletivamente de protoplasma. O
protoplasma é composto, principalmente, de:
- água
- íons:
> os em maior quantidade dentro da célula
são: K, Mg, fosfato, sulfato, e bicarbonato
> em menor quantidade: Na, cloreto e Ca
- proteínas
> depois da água, é a mais abundante
> podem ser divididas em:
↙ ↘
estruturais
funcionais
presentes na célula na forma de longos composta
de poucas moléculas na
filamentos de polímeros de proteínas. forma
tuboglobular. Sao principal-
esses filamentos formam microtúbulos e mente
enzimas e são móveis no LIC
e os microtúbulos formam os "citoesqueletos"
de organelas celulares, como cílios, axônios
de neurônios...
- lipídeos
- carboidratos
Estrutura física da célula
as células contém estruturas físicas organizadas
chamadas organelas intracelulares
estruturas membranosas da célula
a maioria das organelas da célula é delimitada por
membranas compostas primariamente de lípidos e
proteínas
- essas membranas incluem: membrana
plasmática, membrana nuclear, membrana do
retículo endoplasmático e as membranas das
mitocôndrias, lisossomos e complexo de golgi
- os lipídios das membranas formam uma
barreira que impede o movimento de água e
substâncias hidrossolúveis de um
compartimento da célula para o outro. Porém
quando precisa haver transporte, há
moléculas de proteínas que penetram
completamente na membrana
Membrana Plasmática
- composição aproximada: 55% proteínas, 25%
fosfolipídios, 13% colesterol, 4% outros lipídeos e 3%
carboidratos
- a estrutura básica é a bicamada lipídica, com cada
camada contendo apenas uma molécula de
espessura.
- dispersas nessa camada lipídica há grandes
proteínas globulares
- os fosfolipídeos são os lipídeos mais abundantes da
membrana
- devido ao fato das partes hidrofóbicas (ac. graxo)
do fosfolipídio serem repelidas pela água, mas, se
atraírem entre si, elas espontaneamente se dispõem
no interior da membrana
- as partes hidrofílicas (fosfato), constitui a superfície
da membrana, em contato com a água intracelular e
extracelular
- a camada lipídica no meio da membrana é
impermeável às substâncias hidrossolúveis comuns
(como íons, glicose e ureia), já as subs lipossolúveis
(como O2, CO2 e álcool), podem entrar nessa parte da
membrana com facilidade
- há colesterol dissolvido na membrana também (são
lipossolúveis). Ele contribui para a determinação do
grau de permeabilidade e regula a fluidez da
membrana
Proteínas integrantes e periféricas da membrana
plasmática
- existem dois tipos de proteínas da membrana: as
integrantes que atravessam toda a membrana, e as
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Fosfatidilcolina.jpg
periféricas que estão ligadas à superfície da
membrana e não a penetram
- muitas das integrantes formam canais/poros onde
subs. hidrossolúveis (principalmente íons) podem se
difundir entre o LEC e o LIC. Esses canais também
podem permitir difusão preferencial
- outras integrantes agem como proteínas
carreadoras para subs. que não poderiam penetrar
na dupla camada lipídica. Faz transporte ativo
- proteínas integrantes também podem ser receptores
para subs. hidrossolúveis (como alguns hormônios).A
interação dos receptores da
membrana celular com ligantes específicos, que se
ligam ao receptor,causa alterações estruturais na
proteína receptora. Por sua vez, esse processo
estimula a atividade enzimática da parte intracelular
da proteína ou induz interações entre o receptor e as
proteínas do citoplasma que agem como segundos
mensageiros, transmitindo o sinal da parte
extracelular do receptor para o interior da célula.
Dessa maneira, as proteínas integrantes
atravessando a membrana celular constituem um
meio de transmitir informações sobre o ambiente
para o interior da célula.
- moléculas de proteínas periféricas são
frequentemente ligadas às proteínas integrantes.
Essas periféricas funcionam quase sempre como
enzimas ou controladores do transporte de subs.
através dos poros da membrana
Carboidratos da membrana: o Glicocálice
- os carboidratos na membrana ocorrem em
combinação com proteínas ou lipídios, na forma de
glicoproteínas ou glicolipídeos
- muitos têm carga elétrica negativa: o que dá a célula
uma superfície que repele ânions
- o glicocálice de uma célula pode se liga ao
glicocálice de outra célula, fixando as duas
- alguns agem como receptores de subs. para ligação
e hormônios
- alguns participam de reações imunes
Retículo endoplasmático
- essa organela ajuda a processar moléculas
produzidas pelas célula e as transporta para o seu
destino, seja ele dentro ou fora da célula
- o espaço interno dos túbulos e vesículas é cheio de
matriz endoplasmática, meio aquoso diferente do
citosol
- fornecem a maquinaria para grande parte das
funções metabólicas da célula
- ribossomos e retículo endoplasmático
granular/rugoso
> os ribossomos estão grudados nas paredes
do retículo
> onde os ribo. estão presentes, o retículo pe
retículo endoplasmático granular/rugoso
- retículo endoplasmático agranular/liso
> não contém ribossomos
> síntese de subs. lipídicas e outros processos
promovidos por enzimas intrarreticulares
Complexo de Golgi
- intimamente relacionado ao ret. endoplasmático
- se destaca em células secretórias, localizados no
polo da célula por onde se dá a secreção
- O complexo golgiense funciona em associação ao
retículo endoplasmático.
> Pequenas “vesículas de transporte” (também
chamadas vesículas do retículo endoplasmático, ou
vesículas RE) destacam-se do retículo endoplasmático
e, logo depois, se fundem com o complexo golgiense.
> As substâncias contidas nas vesículas RE são
transportadas do retículo endoplasmático para o
complexo golgiense.
> As substâncias transportadas são então
processadas no complexo golgiense para formar
lisossomos, vesículas secretórias e outros
componentes citoplasmáticos.
Lisossomos
- se formam separando-se do complexo de golgi e
depois se dispersa pelo citoplasma
- possui um sistema digestivo celular, que permite que
a célula digira estruturas danificadas, partículas de
alimentos ingeridas pela célula e materiais
indesejados
- possui enzimas hidrolases (digestivas)
Peroxissomos
- fisicamente parecidos com os lisossomos
- são formados por autorreplicação e não pelo
complexo de golgi
- possuem oxidases em vez de hidrolases
Vesículas Secretórias
- uma das importantes funções das células é a
secreção de substâncias químicas específicas
> quase todas essas subs. são formadas pelo
sistema retículo endo-complexo de golgi, sendo
liberados pelo complexo de golgi no citoplasma na
forma de vesículas/grânulos secretórios
Mitocôndrias
- “casa de força” da célula. Sem elas, as células seriam
incapazes de extrair energia suficiente dos nutrientes
e essencialmente todas as funções celulares
cessariam.
- As mitocôndrias estão em todas as áreas
citoplasmáticas de cada célula, mas o número total
por célula varia de menos de cem até milhares,
dependendo da quantidade de energia necessária
para a célula
> As células do músculo cardíaco (cardiomiócitos), por exemplo,
utilizam grandes quantidades de energia e têm muito mais
mitocôndrias do que as células de gordura (adipócitos), que são
muito menos ativas e consomem menos energia.
- estão concentradas nas porções da célula
responsáveis pela maior parte do seu metabolismo
energético.
- A estrutura básica da mitocôndria é composta
principalmente de duas membranas, cada uma
formada por bicamada lipídica e proteínas: uma
membrana externa e uma membrana interna.
> diversas dobras da membrana interna formam prateleiras ou
túbulos chamados cristas, em que estão aderidas as enzimas
oxidativas
> as cristas proporcionam uma grande superfície para que tenham
lugar as reações químicas.
> a cavidade interna da mitocôndria é preenchida por uma matriz
que contém grandes quantidades de enzimas dissolvidas,
necessárias para a extração de energia dos nutrientes
> essas enzimas operam em associação às enzimas oxidativas nas
cristas, oxidando os nutrientes, formando, CO2 e H2O e, ao mesmo
tempo, liberando energia.
> a energia liberada é usada para sintetizar a substância de “alta
energia”, chamada trifosfato de adenosina (ATP)
> o ATP é, então, transportado para fora da mitocôndria e se
difunde pela célula para liberar sua própria energia onde ela for
necessária para realizar as funções celulares
- As mitocôndrias são auto replicantes, o que significa
que uma mitocôndria pode formar uma segunda,
uma terceira, e assim por diante, onde na célula
houver necessidade de maiores quantidades de ATP
- a mitocôndria contém DNA similar ao encontrado no
núcleo da célula
> o DNA da mitocôndria desempenha um papel
similar, controlando a replicação da própria
mitocôndria
Citoesqueleto celular: filamentos e estruturas
tubulares da célula
- rede de proteínas fibrilares geralmente organizadas
em filamentos ou túbulos
- o citoesqueleto determina a forma da célula,
participa da divisão celular permite o movimento e
proporciona um sistema de trilhas que dirige o
movimento das organelas no interior das células
Núcleo
- composto por uma membrana/envelope nuclear,
constituída por duas membranas, cada uma com a
bicamada lipídica uma por dentro da outra.
> A membrana externa é contínua com o retículo
endoplasmático do citoplasma celular, e o espaço
entre as duas membranas nucleares é contínuo com o
espaço interno do retículo endoplasmático
> a membrana nuclear é vazada por vários milhares
de poros nucleares.
- sobre os nucléolos:
> o nucléolo é uma região que pode ser vista no
interior do núcleo e possui formato arredondado.
> o nucléolo é formado, principalmente, por RNA
ribossomal e proteínas. Esse RNA é sintetizado a
partir de instruções do DNA
> algumas células possuem dois ou mais nucléolos,
sendo esse número relacionado com o tipo de célula
e seu estágio reprodutivo.
> no nucléolo, são formadas as subunidades
ribossomais. Para que isso aconteça, proteínas
importadas do citoplasma devem unir-se ao RNAr,
levando à formação de subunidades grandes e
pequenas que formam um ribossomo. Essas
subunidades, então, migram do núcleo, por meio dos
poros que existem na membrana nuclear, e chegam
ao citoplasma. Nessa região, as subunidades grande
e pequena podem unir-se e formar o ribossomo
Unidade II
Fisiologia de Membrana, Nervo e Músculo
Capítulo 4 - O transporte de substâncias através
das membranas
celulares