Homeostase e Equilíbrio Hídrico

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Homeostase e Equilíbrio Hídrico
Homeostase: condições normais do organismo para seu funcionamento. Os processos encarregados de manter essas condições são os mecanismos de regulação. 
Homeostasia: manutenção das condições do meio interno. Indica a capacidade do indivíduo de permanecer em equilíbrio mesmo quando exposto a mudanças radicais. 
Equilíbrio hidroelétrico: equilíbrio de água e eletrólitos no nosso organismo. No caso de Carlos, ele estava em desequilíbrio hidroeletrolítico, pois ingeriu pouca água e desidratou por evaporação. Tornando assim os líquidos corporais mais concentrados, como a urina. Em busca de restabelecer o equilíbrio hidroelétrico, Carlos ingeriu mais água e tomou uma bebida isotônica. 
1. Compartimentos orgânicos (líquido extracelular e líquido intracelular)
LEC: líquido fora das células, onde todas elas estão mergulhadas, por isso, pode-se dizer que o LEC corresponde ao meio interno do corpo. Ele é composto por íons e nutrientes necessários para manter a vida, como o sódio, cloreto, bicarbonato, glicose, oxigênio, ácidos graxos, aminoácidos etc. Consiste no conjunto plasma sanguíneo + líquido intersticial 
LIC: líquido dentro das células, onde há intensa atividade metabólica, por exemplo, o conjunto de reações da respiração celular. Ele é composto por potássio, magnésio e fosfato. 
2. Composição e organização da membrana celular
 Composição: bicamada lipídica com proteínas associadas. Como os lipídios e as proteínas podem se difundir pelo plano da membrana e sua aparência varia regionalmente, em virtude da presença de diferentes proteínas, a descrição da estrutura da membrana plasmática é frequentemente chamada de modelo do mosaico fluido. 
Lipídios da membrana: fosfolipídios, fosfoglicerídeos, colesterol e glicolipídios. 
· Fosfolipídios têm natureza anfipática, com cabeça hidrofílica (polar) e duas cadeias hidrofóbicas de ácido graxo (apolares). A parte hidrofóbica forma a parte interna da bicamada e a parte hidrofílica está exposta à superfície. A composição dos fosfolipídios vaia de acordo com os tipos celulares. 
· Fosfoglicerídeos é formado por quatro elementos estruturais básicos. O primeiro é um esqueleto ao qual estão ligados ácidos graxos, fosfato e álcool – o último está ligado ao fosfato. O esqueleto de fosfoglicerídeo pode ser formado de glicerol ou esfingosina. 
· Colesterol é formado por quatro anéis de carbono, encontrado ao lado dos fosfolipídios e serve para estabilizar a membrana na temperatura corporal normal (37°C). Apresenta natureza anfipática. 
· Glicolipídios contêm duas cadeias de ácidos graxos ligadas a cabeças polares formadas por carboidratos, também apresenta natureza anfipática. 
OBS: algumas membranas contêm lipídios que se agregam, formando estruturas chamadas de balsas lipídicas. 
Proteínas da membrana: são classificadas como integrais, ancoradas por lipídios ou periféricas. As proteínas correspondem a até 50% da membrana. 
· Proteínas integrais: ficam inseridas na bicamada lipídica, onde resíduos de aminoácidos hidrofóbicos se associam às cadeias hidrofóbicas dos ácidos graxos dos lipídios da membrana. Quando cruzam a bicamada, são chamadas de proteínas transmembranas, que têm regiões hidrofóbicas e hidrofílicas e podem cruzar a membrana diversas vezes. 
· Proteínas ancoradas por lipídios: aquelas que se ligam à membrana por meio de âncoras lipídicas através de ligações covalentes entre a proteína e o lipídio. 
· Proteínas periféricas: apresentam conexão fraca com a membrana, assim, são facilmente removíveis. Podem se associar às cabeças polares dos lipídios de membrana ou às proteínas integrais ou ancoradas por lipídios.
· Proteínas de transporte específicas: devido ao centro hidrofóbico dos fosfolipídios da membrana plasmática, ela funciona como uma barreira para a entrada de solutos (íons, glicose...) e ainda restringe a entrada de água. Dessa forma, há as proteínas de transporte específicas para cada molécula que permitem a passagem de substâncias para dentro da célula. São elas:
- Aquaporinas/Canais de Água: responsáveis pelo transporte de água para dentro e fora das células. A quantidade de água que entra e sai da célula pode ser regulada pela alteração do número de AQPs na membrana ou de sua permeabilidade (pela abertura ou fechamento de comportas). Alterações do pH podem modificar a permeabilidade das AQPs. 
-Canais Iônicos: estão presentes em todas as células, sua função biológica básica é permitir o transporte de íons. São classificados de acordo com sua seletividade, uns permitem a passagem de apenas um íon específico, portanto são altamente seletivos, já outros permitem a passagem de todos os cátions ou ânions, ou de grupos iônicos, logo, não-seletivos. Além dessa classificação, caracterizam-se conforme sua condutância (capacidade de permitir a passagem de corrente elétrica). Por fim, classificam-se de acordo com o mecanismo de abertura e fechamento. O fluxo de íons pode ser regulado por alterações nos números de canais ou pela abertura e fechamento desses canais. 
-Carreadores de Soluto: fixam-se às substâncias que vão ser transportadas. Há os uniportadores, que carregam apenas uma molécula, exemplo GLUT2, como também há os simportadores ou cotransportadores, que carregam duas ou mais moléculas/íons. 
-Transportadores dependentes de ATP: utilizam a energia do ATP para impulsionar o movimento das moléculas/íons através da membrana. Há dois grupos, os transportadores iônicos do tipo ATPase e os transportadores iônicos do tipo ABC. Os primeiros se subdividem-se em ATPases dos tipo P e V, as do tipo P são fosforiladas durante o transporte, exemplo (bomba de sódio e potássio), as do tipo V são enzimas-chaves em processos importantes, como endocitose e transporte ativo. Os transportadores iônicos do tipo ABC caracterizam-se por conterem domínios de aminoácidos que se ligam ao ATP, exemplo colesterol e ferro. 
3. Tipos de transporte de solutos e solventes
Transporte ativo: com gasto de ATP, pois é contra o gradiente eletroquímico (deslocam-se do meio menos concentrado ao mais concentrado). Depende do transporte por carreadores e enzimas específicas são necessárias para que o processo aconteça. Pode ser bloqueado por inibidores metabólicas, os quais interferem na produção de energia. 
-Transporte ativo primário: os transportadores dependentes de ATP utilizam a energia da molécula para impulsionar o transporte das moléculas, assim, o processo está associado, diretamente, à hidrólise de ATP. 
-Transporte ativo secundário: utiliza a energia do gradiente eletroquímico de outras moléculas para impulsionar o transporte. 
-Endocitose: mecanismo que a membrana engloba uma certa quantidade de líquido extracelular. Pode ser subdividida em: pinocitose, fagocitose. 
· Pinocitose: ingestão de pequenas quantidades de LEC e de substâncias dissolvidas sob a forma de vesículas. A pinocitose é a responsável pelas trocas de líquidos entre os vasos sanguíneos, portanto é uma característica das células endoteliais. 
· Fagocitose: ingestão de grandes partículas pela célula, como por exemplo a ingestão de uma bactéria. Células do sistema imune, como macrófagos e neutrófilos, utilizam esse processo. 
 
Observa-se na imagem três moléculas de proteínas que se aderem à membrana, a presença delas ocasiona uma modificação na superfície da membrana, de tal modo que ela se invagina e depois se fecha sobre as proteínas, formando, assim, uma vesícula pinocítica. Esse processo, por ser um transporte ativo, requer energia do ATP. Além disso, necessita da presença de íons cálcio no LEC. 
 -Exocitose: processo celular de liberação de substâncias para o meio extracelular. Ocorre de acordo com as seguintes etapas: 
1) mitocôndrias proporcionam energia oxidativa para a formação do ATP
2) a energia do ATP, juntamente a de nutrientes adequados, é usada para a síntese das substâncias orgânicas, processo que acontece no retículo endoplasmático 
3) as substâncias secretoras são direcionadas para o interior dostúbulos do retículo endoplasmático e através deles direcionam-se para o complexo de golgi 
4) as substâncias então são modificadas e descarregadas no citoplasma sob a forma de vesículas secretoras, através da fusão da vesícula à membrana a partir da ação do cálcio, que entra na célula porque o sinal de controle aumenta a permeabilidade ao cálcio
5) essas vesículas permanecem armazenadas até que haja um sinal de controle nervoso ou hormonal para liberá-las 
OBS: quando o processo depende de íons cálcio e sinal de controle, chama-se exocitose regulada. Já a exocitose constitutiva independe de sinais ou fatores externos
Transporte passivo: sem gasto de ATP, pois é a favor do gradiente de concentração (deslocam-se do meio mais concentrado ao menos concentrado, o sentido considerado natural). 
-Difusão: processo cujas moléculas movem-se espontaneamente de uma área de alta concentração de soluto para uma área de menor concentração. As velocidades de difusão são maiores em altas temperaturas, na presença de grandes gradientes de concentração e em meios de baixa viscosidade.
Tipos de difusão: 
· Difusão Facilitada: processo que permite que substâncias extremamente insolúveis em lipídios atravessem a bicamada lipídica, por meio do auxílio de carreadores. Este corresponde ao processo ao qual alguns açúcares, como a glicose, e certos aminoácidos adentrem na membrana plasmática. A velocidade que uma substância atravessa a membrana depende da diferença de concentração da substância no meio extracelular e intracelular, na quantidade de carreador e da rapidez com que as reações químicas e físicas acontecem. 
 
 
Observa-se na imagem, a glicose, que se combina ao carreador, formando o complexo CGI, que é lipossolúvel, podendo, assim, difundir-se pela membrana, onde a glicose separa-se do carreador adentrando na célula. Logo, a função da substância carreadora é tornar a glicose solúvel na bicamada lipídica. 
· Difusão Simples: é o processo no qual o soluto se move diretamente através da membrana plasmática, do meio mais concentrado para o menos concentrado, sem a ajuda de proteínas transportadoras
· Osmose: movimento de água através da membrana semipermeável. É um processo passivo, pois a célula não gasta ATP para realiza-lo. O que impulsiona esse movimento, força motriz, é a diferença de concentração entre os lados da membrana. A pressão osmótica é determinada a partir do número de moléculas em determinada solução, ou seja, a pressão que elas são capazes de exercer no solvente, é a quantidade de pressão necessária para interromper a osmose. A água desloca-se de um meio com menor concentração de soluto, solução hipotônica, a um meio mais concentrado, solução hipertônica. Isso ocorre porque a água ultrapassa a membrana com facilidade, devido à sua afinidade com íons e moléculas polares. Assim, quando o soluto é incapaz de passar pela membrana, devido às suas características químicas, a molécula de água se move para diluir a solução mais concentrada, visando manter o meio isotônico (concentrações de soluto iguais em ambos meios). 
Concentração osmótica: número de partículas osmoticamente ativas, aquelas capazes de atrair água. 
Tonicidade: relacionada ao efeito no volume da célula. Quando não altera seu volume, considera-se uma solução isotônica. Quando a célula aumenta de volume, ou seja, fique intumescida, a solução é hipotônica. Já quando a célula perde o volume, ela encontra-se em uma solução hipertônica. 
Osmolalidade: expressa a concentração em termos de números de partículas, utiliza a unidade osmol. O osmol é o número de partículas (moléculas) em 1 molécula grama de soluto não-dissociável. Exemplo: 180 gramas de glicose (1 mol) é igual a 1 osmol, pois ela não se dissocia. Por outro lado, se o soluto se dissocia em dois íons, 1 molécula grama é igual à 2 osmoles. 
Osmolaridade: refere-se à pressão osmótica gerada por uma molécula de soluto dissolvidas em 1kg de solvente. 
Hiposmótica: solução com menor número de partículas osmoticamente ativas, ou seja, mais diluída. 
OBS: a água é a única molécula que se move livremente pela membrana, em razão disso, o LEC e LIC podem entrar em equilíbrio osmótico. 
 
4. Receptores celulares
As moléculas sinalizadoras, aquelas responsáveis por levar informações entre as células, ligam-se a receptores específicos, que atuam como transdutores de sinais. Há os receptores ianotrópicos, aqueles responsáveis na transmissão sináptica rápida, abrindo, dessa forma, o canal iônico diretamente, como também há os receptores metabotrópicos, que abrem o canal iônico indiretamente, necessitando da presença de um segundo componente. Os primeiros ligam-se a moléculas de acetilcolina para que haja sua ativação. 
· Receptores de membrana
-Receptores acoplados a canais iônicos: quando ativados eles polarizam e despolarizam a membrana, permitindo ou impedindo a passagem de íons. Eles podem ser ativados pela acetilcolina. Apresentam de 4 a 5 subunidades, sendo presente duas subunidades alfa com alfahélice. Eles circundam os poros da membrana e são ricos em ânions. O meio extracelular apresenta muitos cátions, por exemplo o Ca+, que é atraído pelas cargas negativas do interior. Quando a acetilcolina se liga, a alfa hélice muda sua conformação (se “endireita”), levando à abertura do canal, permitindo, assim, a passagem de cátions ao interior. 
-Receptores acoplados a proteína G (GPCR): são metabotrópicos, regulam a atividade de outras proteínas, como enzimas e canais iônicos. A interação entre o receptor e proteína alvo é mediado por proteínas G heterotriméricas, que possuem 3 subunidades: alfa, beta e gama. A estrutura do GPCR é de 7 alfa hélice transmembranar. A proteína G é capaz de se ligar ao GTP e GDP/PIB 
Na imagem observar-se a molécula de GDP/PIB ligada à subunidade alfa, ativando a proteína. Posteriormente, a molécula sinalizadora (azul) liga-se ao GPCR, o qual sofre uma mudança conformacional. Em razão disso, a subunidade alfa irá trocar o PIB pelo GTP, se dissociando da subunidade beta e gama. Tanto subunidade alfa quanto o dímero beta gama irão encontrar uma proteína alvo alterando e regulando sua função. Por fim, a fim de manter o ciclo, o GTP perde um grupo fosfato retornando à forma de GDP/PIB. 
-Receptores catalíticos: funcionam como enzimas ou estão associadas a elas, são responsáveis por regular as enzimas. 
· Receptores intracelulares (nucleares e citoplasmáticos): algumas moléculas hidrofóbicas pequenas como hormônios da tireoide, vitamina D e esteroides estão ligados aos receptores nucleares. Alguns desses receptores, como os que se ligam ao cortisol, estão localizados no citosol e penetram no núcleo após a ligação ao hormônio. Já outros, estão ligados ao DNA no núcleo mesmo na ausência do hormônio. Porém, em ambos os casos, receptores inativos encontram-se ligados às proteínas inibidoras, e a ligação do hormônio resulta na dissociação do complexo inibitório. A ligação do hormônio faz com que o receptor se ligue às proteínas coativadoras, que ativarão a transcrição gênica (primeiro passo da expressão gênica, ao qual a sequência de DNA de um gene é copiada em RNA). Posteriormente, o complexo hormônio-receptor liga-se ao DNA e regula a transcrição de genes específicos, produzindo, assim, uma resposta específica na célula. 
5. Agentes que interagem com receptores celulares
· Hormônios (da tireoide, esteróides, por exemplo)
· Ligantes de peptídeos (neurotransmissores, insulina, fatores de crescimento, por exemplo)
· Fármacos