Ensino fisiologia desde meados da década de 1960, e ainda me

impressiono com os detalhes milagrosos e a eficiência do fun-

cionamento do corpo. Nenhuma máquina consegue realizar

parte de uma função corporal natural de forma tão eficiente.

Meu objetivo, ao escrever sobre fisiologia, é não apenas ajudar

os estudantes a aprenderem sobre como o corpo funciona, mas

também dividir meu entusiasmo com o assunto. A maioria de

nós, até crianças pequenas, tem uma curiosidade natural sobre

como nossos corpos funcionam. Quando um bebê descobre que

pode controlar suas mãos, fica fascinado e passa muitas horas as

movendo diante de seu rosto. Ao aproveitar a curiosidade natu-

ral dos estudantes sobre si mesmos, tento tornar a fisiologia um

assunto que gostem de aprender.

No entanto, até o assunto mais interessante pode ser difícil

de entender se não for apresentado de forma efetiva. Portanto,

este livro tem um formato lógico e compreensível com ênfase em

como cada conceito é uma parte integrante de todo o assunto.

Frequentemente, os alunos veem os componentes de um curso

de fisiologia como entidades isoladas. Ao entender como cada

componente depende dos outros, um estudante pode apreciar a

operação integrada do corpo humano. O texto se concentra nos

mecanismos da função corporal de células a sistemas e é orga-

nizado em volta do tema central da homeostase – como o corpo

atende a demandas mutantes enquanto mantém a constância in-

terna necessária para que todas as células e órgãos funcionem.

Este texto é escrito pensando em estudantes universitários

que se preparam para iniciar carreira na área da saúde. Sua

abordagem e profundidade são adequadas também para outros

universitários. Como tem a finalidade de ser uma introdução e,

para a maioria dos alunos, pode ser sua única exposição a um

texto formal de fisiologia, todos os aspectos da fisiologia rece-

bem ampla cobertura, sem comprometer a profundidade, onde

necessário. O escopo deste texto foi limitado pela seleção cri-

teriosa de conteúdo relevante que um aluno pode assimilar de

forma razoável em um curso de fisiologia com duração de um

semestre. Materiais foram selecionados para inclusão com base

na necessidade de conhecimento, portanto o livro não está cheio

de detalhes desnecessários. Em vez disso, o conteúdo está res-

trito às informações relevantes necessárias para compreender

conceitos básicos de fisiologia e servir como uma base para fu-

turas carreiras em profissões de saúde.

Como a maioria dos estudantes tem orientação clínica, me-

todologias e dados de pesquisa não são enfatizados, embora o

material se baseie em evidências atualizadas. Novas informações

com base em descobertas recentes foram incluídas em todos os

capítulos. Os estudantes podem ter a garantia da conveniência

e da exatidão do material apresentado. Esta edição é a revisão

mais abrangente já feita, considerando novas descobertas no

campo, esclarecendo e modificando conforme necessário com

base nos comentários dos revisores. Algumas ideias e hipóteses

polêmicas são apresentadas para ilustrar que a fisiologia é uma

matéria dinâmica e em evolução.

Para acompanhar o ritmo dos progressos rápidos de hoje em

dia no campo de ciências da saúde, os alunos em profissões de

saúde devem poder ter sua própria compreensão conceitual da

fisiologia, em vez de simplesmente lembrar fatos isolados que

logo podem ficar desatualizados. Este texto é elaborado para

promover o entendimento dos princípios e conceitos básicos da

fisiologia, em vez da memorização de detalhes. O texto é escrito

em linguagem simples e direta, e todos os esforços foram envi-

dados para garantir uma leitura tranquila através de boas transi-

ções, raciocínio lógico e integração de ideias ao longo do texto.

Como a função de um órgão depende de sua constituição,

a anatomia relevante suficiente é fornecida para dar sentido à

relação inseparável entre forma e função.

Um modelo homeostático exclusivo, pictórico e fácil de seguir

demonstrando a relação entre células, sistemas e homeostase é

desenvolvido no capítulo introdutório como referência rápida.

Cada capítulo começa com uma versão especialmente adaptada

desse modelo, acompanhada por uma breve descrição que enfa-

tiza como o sistema corporal considerado no capítulo se encai-

xa funcionalmente com o organismo. Essa abertura orienta os

alunos para os aspectos homeostáticos do material que segue.

No encerramento de cada capítulo, Capítulo em perspectiva: Foco na homeostase ajuda os alunos a colocarem em pers-

pectiva como a parte do corpo recém-discutida contribui para

a homeostase. Esse encerramento, o modelo homeostático de

abertura e os comentários introdutórios trabalham em conjunto

para facilitar a compreensão pelos estudantes das interações e

da interdependência dos sistemas corporais, embora cada siste-

ma seja discutido separadamente.

Ilustrações anatômicas, representações esquemáticas, fotogra-

fias, tabelas e gráficos complementam e reforçam o material

escrito. Mais de 90% da arte foi aprimorada nesta edição, com

mais ilustrações tridimensionais, muitas figuras redesenhadas

conceitualmente ou novas para melhorar a compreensão pelos

alunos, cores mais vivas, contemporâneas e visualmente atraen-

tes, e estilo mais consistente. Há mais fotografias microscópicas

incluídas do que nunca.

O amplo uso de descrições integradas dentro de figuras, in-

cluindo várias orientadas por processo com descrições passo a

passo, permite uma orientação pictórica para que os estudantes

revisem processos através das figuras.

Fluxogramas são amplamente utilizados para ajudar os alu-

nos a integrarem as informações escritas. Nos fluxogramas, tons

mais claros e escuros da mesma cor denotam uma diminuição

ou um aumento em uma variável controlada, como pressão san-

guínea ou concentração de glicose no sangue. Entidades físicas,

como estruturas corporais e substâncias químicas, são diferen-

ciadas visualmente das ações. Novos nesta edição, ícones de en-

tidades físicas são incorporados nos fluxogramas para ajudar os

estudantes a aprenderem quais estruturas estão envolvidas em

ações específicas.

Além disso, combinações integradas de figuras/tabelas co-

dificadas por cores ajudam os alunos a visualizar melhor qual

parte do corpo é responsável por quais atividades. Por exemplo,

a descrição anatômica do cérebro está integrada a uma tabela

de funções dos principais componentes cerebrais, com cada

componente mostrado na mesma cor na figura e na tabela.

Um recurso exclusivo deste livro é que as pessoas mostradas

nas diversas ilustrações são representações realistas de uma se-

ção transversal da humanidade (elas foram elaboradas a partir

de fotografias de indivíduos reais). A sensibilidade a diversas

raças, sexos e idades deve permitir que todos os alunos se iden-

tifiquem com o material apresentado.

Muitas analogias e referências frequentes a experiências co-

tidianas são incluídas para ajudar os alunos a se relacionarem

com os conceitos de fisiologia apresentados. Essas ferramentas,

em boa parte, são resultados de mais de quatro décadas de mi-

nha experiência em ensino. Sabendo quais áreas provavelmente

serão mais difíceis para os alunos, tentei desenvolver elos que os

ajudem a relacionar o novo material a algo com o qual já estejam

familiarizados.

Outra forma eficiente de manter o interesse dos estudantes é

ajudá-los a perceber que estão aprendendo um material valioso e

aplicável. Como a maioria dos estudantes que utilizam este texto

terá carreiras na área da saúde, referências frequentes à patofisio-

logia e à fisiologia clínica demonstram a relevância do conteúdo

para suas metas profissionais. Os ícones de observação clínica si-

nalizam material relevante, integrado ao longo do texto.

Dois tipos de quadros estão integrados dentro dos capítulos.

Quadros Conceitos, desafios e controvérsias expõem os alu-

nos a informações interessantes sobre diversos tópicos, tal como

pesquisa de células-troco, acupuntura, novas descobertas rela-

tivas a doenças comuns como derrames, perspectivas históricas

e reações do corpo a novos ambientes, como os encontrados em

voos especiais e mergulho em mar profundo.

Os quadros Detalhes da fisiologia do exercício estão in-

cluídos por três motivos: aumentar a conscientização nacional

sobre a importância da boa forma física, aumentar o reconheci-

mento do valor de programas de exercícios terapêuticos recei-

tados para diversas condições e aumentar as oportunidades de

carreira relacionadas a boa forma e exercícios.

Em vez de títulos curtos de tópico tradicionais para cada sub-

seção principal (como “Válvulas cardíacas”), afirmações sobre

alimentação alertam os alunos para o ponto principal da sub-

seção que virá (por exemplo: “Válvulas cardíacas operadas por

pressão garantem que o sangue flua na direção correta através

do coração”). Esses cabeçalhos também decompõem conceitos

grandes em pedaços menores e gerenciáveis.

Termos-chave são definidos enquanto aparecem no texto. Como

a fisiologia está repleta de palavras novas, muitas das quais são

um tanto intimidantes à primeira vista, derivações de palavras

são dadas para melhorar a compreensão de palavras novas.

Os Exercícios de revisão no final de cada capítulo incluem di-

versos formatos de perguntas para que os alunos possam testar

seu conhecimento e a aplicação dos fatos e conceitos apresen-

tados. Alguns Exercícios quantitativos também estão disponí-

veis, dando aos estudantes uma oportunidade de praticar cál-

culos que aprimorarão sua compreensão sobre relacionamentos

complexos. A seção de Pontos a ponderar conta com problemas

inquietantes que estimulam os alunos a analisar o que aprende-

ram, e a Consideração clínica, uma mini-história de caso, de-

safia os estudantes a aplicar seus conhecimentos aos sintomas

específicos de um paciente. Respostas e explicações para todas

essas perguntas estão no Apêndice F.

O Glossário oferece uma forma de revisar o significado das ter-

minologias-chave.

Os apêndices, disponíveis on-line no site da editora Cengage

Learning (www.cengage.com.br), são projetados, na maior parte,

para ajudar os alunos que precisam reforçar alguns materiais bá-

sicos que presumem já ter estudado em cursos de pré-requisito.

O Apêndice A, Sistema métrico, é uma tabela de conversão

entre medidas métricas e seus equivalentes ingleses.

A maioria dos textos universitários de fisiologia tem um capí-

tulo sobre química, mas professores de fisiologia raramente

ensinam conceitos básicos de química. O conhecimento de

química além do introduzido em escolas de ensino médio não

é necessário para compreender este texto. Portanto, forneço o

Apêndice B, Revisão dos princípios químicos, como uma re-

ferência prática para alunos que precisam de uma revisão bre-

ve de conceitos básicos de química que se aplicam à fisiologia.

Da mesma forma, o Apêndice C, Armazenamento, repli-cação e expressão de informações genéticas, serve de re-

ferência para os alunos ou como um material designado se

o instrutor considerar adequado. Ele inclui uma discussão

sobre DNA e cromossomos, síntese protéica, divisão celular

e mutações.

O Apêndice D, Princípios do raciocínio quantitativo, aju-

dará os estudantes a ficarem mais confortáveis em trabalhar

com equações e traduzir entre palavras, conceitos e equa-

ções. Este apêndice apoia os Exercícios quantitativos no fi-

nal de cada capítulo.

O Apêndice E, Referências do texto à fisiologia do exer-cício, fornece um índice remissivo de todo o conteúdo rele-

vante sobre este tópico.

O Apêndice F, Respostas a perguntas objetivas no final dos capítulos, exercícios quantitativos, pontos a ponde-rar e considerações clínicas, fornece resposta a todas as

atividades de aprendizado objetivo, soluções para Exercícios

quantitativos e explicações para os Pontos a ponderar e

Considerações clínicas.

Não há organização ideal dos processos fisiológicos em uma se-

quência lógica. Na sequência que escolhi, a maioria dos capítu-

los se baseia em materiais apresentados nos capítulos imediata-

mente anteriores, mas cada capítulo é elaborado para se manter

independente, dando ao professor flexibilidade na elaboração

do currículo. Esta flexibilidade é facilitada por referências cru-

zadas ao material relacionado em outros capítulos. Essas refe-

rências permitem que os estudantes atualizem rapidamente sua

memória já aprendida ou continuem, se desejado, para uma co-

bertura mais profunda de um tópico em particular.

O fluxo geral é de informações históricas introdutórias a cé-

lulas a tecido excitável (nervo e músculo) a sistemas dos órgãos,

com transições lógicas de um capítulo ao seguinte. Por exemplo,

o Capítulo 8, “Fisiologia muscular”, termina com uma discussão

sobre o músculo cardíaco, que continua no Capítulo 9, “Fisio-

logia cardíaca”. Até tópicos que não parecem relacionados em

sequência, como o Capítulo 12, “Defesas do organismo”, e o Ca-

pítulo 13, “Sistema respiratório”, estão vinculados, neste caso

pelo final do Capítulo 12 com uma discussão sobre os mecanis-

mos de defesa respiratória.

Diversos recursos organizacionais são mencionados especi-

ficamente. A decisão mais difícil na organização deste texto foi a

inserção do material endócrino. Há mérito na colocação dos ca-

pítulos sobre os sistemas nervoso e endócrino (secretor de hor-

mônios) próximos, porque são os dois dos principais sistemas

reguladores do organismo. No entanto, discutir detalhes sobre

o sistema endócrino imediatamente depois do sistema nervoso

interromperia o fluxo lógico do material relacionado ao tecido

excitável. Além disso, o sistema endócrino não pode ser coberto

na profundidade que sua importância merece se for discutido

antes de os estudantes terem o histórico para compreender as

funções desse sistema na manutenção da homeostase.

Minha solução para este dilema é o Capítulo 4, “Princípios

da comunicação neural e hormonal”. Este capítulo introduz os

mecanismos subjacentes da ação neural e hormonal antes que

o sistema nervoso e hormônios específicos sejam mencionados

em capítulos posteriores. Ele contrasta como células nervosas

e endócrinas se comunicam com outras na realização de suas

atividades regulares. Com base nos modos diferentes de ação

das células nervosas e endócrinas, a última seção deste novo

capítulo compara, de forma geral, como os sistemas nervoso e

endócrino diferem como sistemas reguladores. O Capítulo 5,

então, começa com o sistema nervoso, oferecendo um bom elo

entre os Capítulos 4 e 5. Os Capítulos 5, 6 e 7 são dedicados ao

sistema nervoso. Hormônios específicos são introduzidos em

capítulos adequados, como o controle hormonal do coração

e vasos sanguíneos na manutenção da pressão sanguínea nos

Capítulos 9 e 10 e o controle hormonal dos rins na manuten-

ção do equilíbrio de fluidos nos Capítulos 14 e 15. O proces-

samento de moléculas nutrientes ricas em energia pelo corpo

está majoritariamente sob controle endócrino, fornecendo um

elo da digestão (Capítulo 16) e equilíbrio energético (Capítu-

lo 17) aos capítulos endócrinos 18 e 19. Esses capítulos en-

dócrinos agrupam a origem, funções e controle de secreções

endócrinas específicas e servem como um marco de resumo/

unificação para a função corporal homeostática. Por fim, com

base nos hormônios que controlam as gônadas (testículos e

ovários) introduzidos nos capítulos endócrinos, o último capí-

tulo, 20, diverge do tema da homeostase para se controlar na

fisiologia reprodutiva.

Além do novo tratamento de hormônios e do sistema en-

dócrino, outros recursos organizacionais são exclusivos a este

livro. Por exemplo, diferentemente de outros textos de fisiolo-

gia, a pele é coberta no capítulo sobre mecanismos de defesa

do organismo, considerando as recém-reconhecidas funções

imunitárias da pele. O osso também é coberto mais detalhada-

mente no capítulo endócrino do que na maioria dos textos uni-

versitários de fisiologia, especialmente com relação ao controle

hormonal do crescimento dos ossos e de sua função dinâmica no

metabolismo do cálcio.

O desvio de agrupamentos tradicionais de material em

vários casos importantes permitiu uma cobertura mais inde-

pendente e abrangente dos tópicos que frequentemente são

omitidos ou escondidos dentro de capítulos relativos a outros

assuntos. Por exemplo, um capítulo separado (Capítulo 15) é

dedicado ao equilíbrio de fluidos e regulagem de ácido-base,

tópicos frequentemente escondidos dentro do capítulo sobre os

rins. Outro exemplo é o agrupamento do sistema nervoso autô-

nomo, neurônios motores e a junção neuromuscular em um ca-

pítulo independente sobre a divisão eferente do sistema nervoso

periférico, que serve como uma ligação entre os capítulos sobre

o sistema nervoso e o sobre músculos. O equilíbrio energético

e a regulagem de temperatura também são agrupados em um

capítulo independente.

Embora haja um raciocínio para cobrir os diversos aspectos

da fisiologia na ordem dada aqui, não é a única forma lógica de

apresentar os tópicos. Como cada capítulo consegue se sustentar

sozinho, especialmente com as referências cruzadas fornecidas,

os professores podem variar a sequência da apresentação a seu

critério. Alguns capítulos podem até ser omitidos, dependendo

das necessidades e interesses dos estudantes e das restrições de

tempo do curso. Por exemplo, a função de defesa dos leucócitos

é explicada brevemente no Capítulo 11 sobre sangue, portanto

um professor pode decidir omitir as explicações mais detalha-

das sobre a defesa imunitária no Capítulo 12.

Agradeço às muitas pessoas que ajudaram nas primeiras seis

edições ou nesta edição do livro. Um agradecimento especial

a quatro pessoas que contribuíram substancialmente para o

conteúdo do livro: Rachel Yeater (professora emérita e ex-

presidente, Fisiologia do exercício, Faculdade de Medicina,

West Virginia University), que contribuiu com os quadros

originais “Detalhes sobre a fisiologia do exercício”, Spencer

Seager (presidente, Departamento de Química, Weber State

University), que preparou o Apêndice B, Kim Cooper (profes-

sor associado, Midwestern University), e John Nagy (profes-

sor, Scottsdale Community College), que forneceram os Exer-

cícios quantitativos nos finais dos capítulos e prepararam o

Apêndice D.

Durante a criação e revisão do livro, muitos colegas da

West Virginia University compartilharam materiais de recurso,

responderam a minhas perguntas e ofereceram sugestões para

melhoria. Agradeço a cada um deles por ajudar a garantir a pre-

cisão e atualidade do livro.

Além dos mais de 150 revisores que avaliaram cuidadosa-

mente os livros anteriores quanto à precisão, clareza e relevân-

cia, minha sincera gratidão às seguintes pessoas que revisaram

esta edição:

Erwin Bautista, University of California, Davis

Eric Blough, Marshall University

Eric Hall, Rhode Island College

Jon Hunter, Texas A&M University

Valerie Kalter, Wilkes University

David Mallory, Marshall University

John McReynolds, University of Michigan, Ann Arbor

Susan Mounce, Eastern Illinois University

Steven Price, Virginia Commonwealth University

Nida Sehweil-Elmuti, Eastern Illinois University

Donal Skinner, University of Wyoming

Mark Taylor, Baylor University

Também agradeço aos que participaram como um grupo de

foco virtual via e-mail para fornecer retorno imediato sobre sua

preferência de conteúdo, estilo e questões pedagógicas sobre o

que debatemos durante o desenvolvimento. Os participantes da

pesquisa sobre arte incluem:

Daniel Castellanos, Florida International University

Norman Eugene Garrison, James Madison University

Jon Hunter, Texas A&M University

Erika Kancler Michaels, James Madison University

Nida Sehweil-Elmuti, Eastern Illinois University

Roy Silcox, Brigham Young University

Rachel Smetanka, Southern Utah University

Alan Sved, Pittsburgh University

Os participantes da pesquisa sobre fichas de estudo:

Daniel Castellanos, Florida International University

Jon Hunter, Texas A&M University

Najma Javed, Ball State University

Erika Kancler Michaels, James Madison University

Paul Pillitteri, Southern Utah University

Nida Sehweil-Elmuti, Eastern Illinois University

Roy Silcox, Brigham Young University

Rachel Smetanka, Southern Utah University

Dixon Woodbury, Brigham Young University

Além disso, agradeço aos usuários do livro que dedicaram

tempo para enviar comentários úteis.

Tive a felicidade de trabalhar com uma equipe altamente

competente e dedicada da Brooks/Cole. É reconfortante e inspi-

rador saber que tantas pessoas trabalharam tão diligentemente

de tantas maneiras para originar este livro.

Yolanda Cossio, editora, merece um agradecimento caloroso

por sua visão, ideias criativas, liderança e ajuda constante. Yolan-

da foi uma forte defensora para fazer desta edição a melhor. Ela

garantiu os recursos financeiros e humanos para tornar isso uma

realidade. Agradeço especialmente as reuniões que ela realizou

com a equipe para trocar ideias. Essas conversas frequentes nos

mantiveram empolgados sobre o que poderia ser e nos motivou

para realizar isso. Acima de tudo, as decisões de Yolanda foram

guiadas pelo que é melhor para os professores e alunos que utili-

zarão o livro e o pacote auxiliar. Obrigada, também, à assistente

editorial Samantha Arvin, que lidou com a papelada e coordenou

muitas tarefas durante o processo de desenvolvimento. Além dis-

so, agradeço os esforços da editora de desenvolvimento sênior,

Mary Arbogast, por facilitar e oferecer opiniões valiosas durante o

desenvolvimento e a produção. Ela teve ótimas ideias para melho-

rar o fluxo do texto e tornar muitas das ilustrações mais efetivas.

Sempre posso contar com Mary, uma participante constante de

minha equipe de edição na Brooks/Cole. Ela é um recurso valioso

porque “conhece os meandros” e está sempre pensando em for-

mas de tornar o livro melhor, e o processo mais suave.

Grandes esforços foram feitos nesta edição para melhorar a

arte e aprimorar o pacote de mídia. Sou grata pela opinião cria-

tiva do diretor de arte sênior da Brooks/Cole, John Walker, que

supervisionou o design artístico geral do texto e encontrou a

imagem de capa poderosa, mas graciosa. A editora de desenvolvi-

mento de arte Suzannah Alexander desenvolveu o novo estilo de

arte e avaliou e revisou cuidadosamente cada figura para garantir

que os aspectos visuais do texto sejam esteticamente agradáveis,

consistentes, contemporâneos e significativos.

Shelley Ryan, editora-gerente de mídia, também contribuiu

com o pacote de mídia. A editora-assistente sênior Lauren Oli-

veira supervisionou o desenvolvimento de diversos componen-

tes impressos do pacote auxiliar, garantindo sua coesão. Um

agradecimento de coração a todos eles pelo pacote multimídia

de alta qualidade que acompanha esta edição.

No lado da produção, Trudy Brown, gerente sênior do pro-

jeto de conteúdo, monitorou de perto cada passo do processo

de produção enquanto supervisionava o processo complexo de

produção de diversos livros. Sentia confiança ao saber que ela

garantiria que tudo estaria de acordo com o plano. Trudy foi

especialmente prestativa ao sugerir formas eficientes de com-

primir o cronograma de produção sem comprometer a qualida-

de. Também agradeço ao editor de permissões Bob Kauser por

rastrear licenças para a arte e outros materiais de copyright in-

corporados ao texto, uma tarefa absolutamente essencial. Com

tudo finalmente se encaixando, a compradora de mídia/impres-

são Judy Inouye supervisionou o processo de manufatura, coor-

denando a impressão do livro.

Independentemente de quão bem um livro é concebido, pro-

duzido e impresso, ele não atingiria todo o seu potencial como

uma ferramenta educativa sem ser comercializado de forma

eficiente e efetiva. As gerentes de marketing Mandy Jellerichs

e Stacy Best foram essenciais na comercialização deste texto, e

agradeço muito por isso.

A Brooks/Cole também fez um trabalho impressionante na

seleção de fornecedores altamente capacitados para realizar ta-

refas de produção em particular. Antes de tudo, foi um prazer

pessoal e profissional trabalhar com Carol O’Connell, editora de

produção na Graphic World, que coordenou a gestão diária da

produção. Em suas mãos competentes ficou a responsabilidade

de verificar se toda a arte, ordem de imprensa, layout de pági-

na e outros detalhes eram feitos corretamente e em tempo hábil.

Graças a ela, o processo de produção correu suavemente apesar

de um cronograma apertado. Carol sempre estabeleceu prazos

razoáveis e ajudou a estabelecer prioridades quando diversas ta-

refas precisavam de minha atenção, o que era na maior parte do

tempo! Também quero agradecer imensamente à compositora

Graphic World por sua ordem de impressão precisa, execução de

muitas das revisões de arte e layout lógico e atraente. Obriga-

da também à Dragonfly Media Group por levar meus rascunhos

e instruções mais complexos, novos e amplamente revisados e

transformá-los em obras de arte atraentes e pedagogicamente re-

levantes. A designer Carolyn Deacy merece agradecimento pela

aparência atual e atraente, mas consciente do espaço, do interior

do livro e por imaginar o exterior visualmente atraente do livro.

Por fim, meu amor e gratidão à minha família, pelos sacrifí-

cios na vida familiar enquanto esta sétima edição era desenvol-

vida e produzida. O cronograma para este livro foi especialmen-

te caótico porque veio em um momento quando muitas outras

coisas aconteciam em nossas vidas. Quero agradecer a meu ma-

rido, filhas, netos e mãe por sua paciência e compreensão duran-

te os momentos em que trabalhei no livro em vez de estar com

eles. Meu marido, Peter Marshall, merece agradecimento e reco-

nhecimento especiais por se aposentar para liberar tempo para

que eu trabalhasse no texto enquanto, ao mesmo tempo, per-

mitia que nossas filhas seguissem suas carreiras. Ele se tornou

uma “babá” bastante competente para nosso neto em idade pré-

escolar, uma “mãe torcedora” para nossas netas adolescente e

pré-adolescente e um grande “dono-de-casa”, assumindo minha

parte nas responsabilidades domésticas. Não poderia ter feito

este, ou nenhum dos livros anteriores, sem sua ajuda, apoio e

estímulo.

Obrigada a todos!

Lauralee Sherwood

Durante o minuto que levará para você ler esta página:

Além de receber e processar informações como impulsos visuais, seu cérebro fornecerá produção aos seus músculos para ajudar a manter sua postura, mover os olhos pela página enquanto você lê, e virar a página quando necessário. Mensageiros químicos levarão sinais entre seus nervos e músculos para ativar a contração muscular adequada.

Você inspirará e expirará cerca de 12 vezes, trocando 6 litros de ar entre a atmosfera e seus pulmões.

Suas células consumirão 250 ml (cerca de uma xícara) de oxigênio e produzirão 200 ml de dióxido de carbono.

Você usará cerca de 2 calorias de energia derivada dos alimentos para apoiar o “custo de vida” de seu organismo, e seus músculos em contração queimarão calorias adicionais.

Seus olhos converterão a imagem desta página em sinais elétricos (impulsos nervosos) que transmitirão as informações ao seu cérebro para processamento.

Seu coração baterá 70 vezes, bombeando 5 litros de sangue para seus pulmões e outros 5 litros para o restante de seu corpo.

Aproximadamente 150 milhões de glóbulos vermelhos velhos morrerão e serão substituídos por outros recém-produzidos.

Mais de 1 litro de sangue fluirá através de seus rins, que atuarão nele para preservar os materiais “desejados” e eliminar os “indesejados” na urina. Seus rins produzirão 1 ml (cerca de uma pitada) de urina.

Seu sistema digestório processará sua última refeição para transferência para a corrente sanguínea e entrega para as células.

As atividades descritas na página anterior são amostras dos pro-

cessos que ocorrem o tempo todo em nossos organismos só para

nos manter vivos. Normalmente, não damos valor a essas ativi-

dades de sustentação da vida nem pensamos muito sobre “o que

nos faz funcionar”, mas é disso que trata a fisiologia. Fisiologiaé o estudo das funções de organismos vivos. Especificamente,

nosso foco será em como funciona o corpo humano.

Há duas abordagens para explicar eventos que ocorrem no orga-

nismo: uma enfatiza a finalidade de um processo do corpo; a ou-

tra, o mecanismo subjacente pelo qual esse processo ocorre. Uma

resposta à pergunta “Por que tremo quando sinto frio?” seria:

“Para ajudar o corpo a se aquecer, porque o tremor gera calor”.

Essa abordagem, que explica as funções do organismo em termos

de necessidades corporais, enfatiza o porquê dos processos corpo-

rais. No entanto, fisiologistas também explicam como os proces-

sos ocorrem no organismo. Eles veem o corpo como uma máqui-

na cujos mecanismos de ação podem ser explicados em termos de

sequências de causa e efeito de processos físicos e químicos – os

mesmos tipos de processos que ocorrem em todo o universo. A

explicação de um fisiologista para o tremor é que, quando células

nervosas sensíveis à temperatura detectam uma queda na tem-

peratura corporal, sinalizam à área no cérebro responsável pela

regulagem de temperatura. Em resposta, essa área do cérebro

ativa rotas nervosas que essencialmente produzem contrações

musculares involuntárias e oscilantes – isto é, tremores.

A fisiologia está intimamente relacionada à anatomia, o estudo

da estrutura do corpo. Mecanismos fisiológicos são possibilita-

dos pelo projeto estrutural e pelas relações das diversas partes

do corpo que realizam cada uma dessas funções. Assim como o

funcionamento de um automóvel depende das formas, organi-

zação e interações de suas diversas partes, a estrutura e a função

do corpo humano são inseparáveis. Portanto, enquanto expli-

camos como o organismo funciona, daremos também informa-

ções anatômicas suficientes para que se compreenda a função

da parte do corpo que está em discussão.

Algumas relações entre estrutura e função são óbvias. Por

exemplo, o coração é bem projetado para receber e bombear

sangue; os dentes, para rasgar e moer alimentos; a articulação

do cotovelo, como uma dobradiça, para permitir o movimento do

braço. Em outras situações, a interdependência de forma e

função é mais sutil, mas igualmente importante. Considere

a interação entre ar e sangue nos pulmões, por exemplo: as

vias respiratórias, que levam ar de fora para dentro dos pul-

mões, ramificam-se extensivamente quando alcançam os pul-

mões. Minúsculos sacos de ar agrupam-se nas extremidades do

imenso número de ramificações das vias aéreas. A ramificação

é bastante extensa – os pulmões contêm cerca de 300 milhões

de sacos de ar. Da mesma forma, os vasos que levam sangue

para os pulmões ramificam-se amplamente e formam redes

densas de pequenos vasos que envolvem cada saco de ar (veja a

Figura 13-2). Devido a essa relação estrutural, a área total

de superfície que forma uma interface entre o ar nos sacos de

ar e o sangue nas pequenas veias é praticamente do tamanho

de uma quadra de tênis. Essa enorme interface é essencial para

que os pulmões tenham capacidade de realizar eficientemente

sua função: a transferência do oxigênio necessário do ar para

o sangue e a eliminação do dióxido de carbono residual resul-

tante do sangue para o ar. Quanto maior a área disponível para

essas trocas, mais rápido o oxigênio e o dióxido de carbono po-

dem se mover entre o ar e o sangue. Essa ampla interface fun-

cional contida em nossos pulmões é possível apenas porque os

componentes que contêm ar e sangue dos pulmões se estendem

de forma tão ampla.

Voltaremos agora nossa atenção para como o corpo se organiza

estruturalmente em uma unidade funcional total, desde o nível

químico até o organismo ( Figura 1-1). Esses níveis de organi-

zação possibilitam a vida como a conhecemos.

Como toda matéria, viva e não viva, o corpo humano é uma

combinação de átomos específicos, que são os menores blocos

construtores de matéria. Os átomos mais comuns no organismo

– oxigênio, carbono, hidrogênio e nitrogênio – formam aproxima-

damente 96% da química total do corpo. Esses átomos comuns

e alguns outros se combinam para formar as moléculas da vida,

como proteínas, carboidratos, gorduras e ácidos nucleicos (mate-

rial genético, como o ácido desoxirribonucleico, ou DNA). Esses

átomos e moléculas importantes são os ingredientes brutos inani-

mados dos quais todas as coisas vivas surgem.

A mera presença de um particular grupo de átomos e moléculas

não confere as características exclusivas da vida. Em vez disso,

esses componentes químicos não vivos devem ser organizados

e associados de maneiras muito específicas para formar uma

entidade viva. A célula, sendo a unidade fundamental da es-

trutura e da função em um ser vivo, é a menor unidade capaz

de realizar os processos associados à vida. A fisiologia celular

é o foco do Capítulo 2.

Uma barreira oleosa extremamente fina, a membrana plas-mática, envolve o conteúdo de cada célula e controla o movi-

mento de materiais para dentro e para fora da célula. Assim, o

interior da célula contém uma combinação de átomos e molé-

culas diferente da mistura de substâncias químicas no ambiente

em volta da célula. Diante da importância da membrana plasmá-

tica e de suas funções associadas para a realização dos processos

vitais, o Capítulo 3 é dedicado totalmente a essa estrutura.

Organismos são entidades vivas independentes. As formas

mais simples de vida independente são organismos unicelula-

res, como bactérias e amebas. Organismos multicelulares com-

plexos, como árvores e humanos, são conjuntos estruturais e

funcionais de trilhões de células (multi significa “muitos”). Nas

formas multicelulares mais simples de vida – como uma espon-

ja, por exemplo –, todas as células do organismo são semelhan-

tes. No entanto, organismos mais complexos, como humanos,

têm muitos tipos diferentes de células – musculares, nervosas e

glandulares, por exemplo.

Cada organismo humano começa quando um óvulo e um es-

permatozoide se unem para formar uma única nova célula, que

se multiplica e forma uma massa crescente por meio de várias

divisões celulares. Se a multiplicação celular fosse o único pro-

cesso envolvido no desenvolvimento, todas as células do corpo

seriam essencialmente idênticas, como nas formas de vida mul-

ticelulares mais simples. No entanto, durante o desenvolvimen-

to de organismos multicelulares complexos, como os humanos,

cada célula também se diferencia, ou se torna especializada em

realizar determinada função. Como resultado da diferenciação

celular, seu organismo é composto por cerca de duzentos tipos

especializados de células diferentes.

Todas as células, existindo como

células solitárias ou como parte de um organismo multicelular,

realizam determinadas funções básicas essenciais a sua própria

sobrevivência. Tais funções celulares básicas incluem:

1. Obtenção de alimento (nutrientes) e oxigênio (O2) do am-

biente ao redor da célula (extracelular).

2. Realização de reações químicas que utilizam nutrientes e O2

para fornecer energia à célula, da seguinte forma:

Alimento + O2→ CO

2 + H

2O + energia

3. Eliminação do dióxido de carbono (CO2) e de outros deriva-

dos ou resíduos produzidos durante essas reações químicas ao

ambiente em torno da célula.

4. Síntese de proteínas e de outros componentes necessários

à estrutura celular, ao crescimento e à realização de determina-

das funções celulares.

5. Razoável controle sobre a ampla troca de materiais entre a

célula e o ambiente extracelular adjacente.

6. Transporte interno de materiais de uma parte da célula para

outra, sendo que algumas células podem também se movimentar

dentro do seu ambiente extracelular adjacente.

7. Sensibilidade e reação a mudanças no ambiente ao redor.

8. No caso da maioria das células, reprodução. Algumas célu-

las corporais, mais notavelmente as nervosas e musculares, per-

dem a capacidade de reprodução assim que são formadas. É por

isso que acidentes vasculares encefálicos (AVE), que resultam

em perda de células nervosas no cérebro, e ataques cardíacos,

que provocam a morte de células do músculo cardíaco, podem

ser tão devastadores.

As células são notavelmente semelhantes nas formas como

realizam essas funções básicas. Assim, todas as células têm mui-

tas características em comum.

Em organismos multi-

celulares, cada célula também realiza uma função especializa-

da, que normalmente é uma modificação ou elaboração de uma

função celular básica. Veja alguns exemplos:

Ao extrair vantagem especial de sua capacidade de síntese ■de proteínas, as células glandulares do sistema digestório secre-

tam enzimas digestivas que decompõem o alimento ingerido. As

enzimas são proteínas especializadas que aceleram específicas

reações químicas no organismo.

Algumas células dos rins podem reter seletivamente subs-■tâncias necessárias ao organismo enquanto eliminam substân-

cias indesejadas na urina por causa de sua capacidade altamen-

te especializada de controlar a troca de materiais entre a célula

e o ambiente extracelular.

A contração muscular, que envolve movimento seletivo de ■estruturas internas para gerar tensão nas células musculares, é

uma elaboração da capacidade inerente a essas células de pro-

duzir movimento intracelular (intra significa “dentro”).

Capitalizando sobre a capacidade básica das células de res-■ponderem a mudanças no ambiente adjacente ao seu redor, as

células nervosas geram e enviam para outras regiões do corpo

impulsos elétricos que transmitem informações sobre mudanças

às quais as células nervosas são sensíveis. Por exemplo, células

nervosas no ouvido podem transmitir informações ao cérebro

sobre sons nos arredores do corpo.

Cada célula realiza essas atividades especializadas, além

de executar as atividades incessantes e fundamentais exigidas

de todas as células. As funções celulares básicas são essenciais

para a sobrevivência de cada célula, enquanto as contribui-

ções especializadas e interações entre as células de um orga-

nismo multicelular são essenciais para a sobrevivência de todo

o organismo.

Assim como uma máquina não funciona até que todas as

suas partes estejam adequadamente montadas, as células do

corpo devem ser organizadas especificamente para realizar os

processos de sustentação da vida de todo o organismo, como

digestão, respiração e circulação. As células são progressiva-

mente organizadas em tecidos, órgãos, sistemas corporais e,

por fim, no organismo como um todo.

Células de estrutura semelhante e função especializada com-

binam-se para formar tecidos, dos quais há quatro tipos prin-cipais: muscular, nervoso, epitelial e conectivo ( Figura 1-2).

Cada tecido é formado por células de um único tipo especializa-

do, em conjunto com quantidades variáveis de material extrace-

lular (extra significa “fora de”).

O■ tecido muscular consiste em células especializadas na

contração, que gera tensão e produz movimento. Há três tipos

de tecido muscular: músculo esquelético, que move o esqueleto,

músculo cardíaco, que bombeia sangue a partir do coração,

e músculo liso, que controla o movimento de conteúdos por

meio de órgãos e tubos ocos, como o movimento de alimentos

ao longo do trato digestório.

O■ tecido nervoso consiste em células especializadas em

iniciar e transmitir impulsos elétricos, às vezes por longas dis-

tâncias. Tais impulsos elétricos atuam como sinais que transmi-

tem informações de uma parte a outra do corpo. Esses sinais são

importantes na comunicação, coordenação e controle do corpo.

O tecido nervoso é encontrado no cérebro, na medula espinhal,

nos nervos e em órgãos sensoriais especiais.

O■ tecido epitelial consiste em células especializadas na tro-

ca de materiais entre a célula e seu ambiente. Qualquer substân-

cia que entra ou sai do organismo deve atravessar uma barreira

epitelial. O tecido epitelial é organizado em dois tipos gerais de

estruturas: lâminas epiteliais e glândulas secretórias. Lâminas epi-

teliais são camadas de células bastante agrupadas que cobrem e

revestem várias partes do corpo. Por exemplo, a camada externa

da pele é tecido epitelial, assim como o

revestimento do trato digestório. Em ge-

ral, lâminas epiteliais servem como fron-

teiras que separam o organismo de seus

arredores e do conteúdo das cavidades

que se abrem para fora, como o lúmen do

trato digestório (um lúmen é a cavidade

dentro de um órgão ou tubo oco). Apenas

a transferência seletiva de materiais é

possível entre regiões separadas por uma

barreira epitelial. O tipo e a extensão da

troca controlada variam, dependendo da

localização e da função do tecido epite-

lial. Por exemplo, a pele permite pouquís-

simas trocas entre o corpo e o ambiente ao

redor, o que a torna uma barreira prote-

tora. Por outro lado, as células epiteliais

que revestem o intestino delgado do trato

digestório são especializadas na absorção

de nutrientes que vêm de fora do corpo.

Glândulas são derivados de teci-

do epitelial especializados na secreção.

Secreção é a liberação, por uma célula,

em resposta ao estímulo adequado, de

produtos específicos fabricados pela cé-

lula. Glândulas são formadas durante o

desenvolvimento embrionário por bolsos

de tecido epitelial que invaginam (dobram-se para dentro da su-

perfície) e desenvolvem capacidades secretórias. Há duas cate-

gorias de glândulas: exócrina e endócrina ( Figura 1-3). Duran-

te o desenvolvimento, se as chamadas células conectoras – que

conectam as células superficiais epiteliais às células secretórias

da glândula dentro do bolso invaginado – continuarem intactas

como um duto entre a glândula e a superfície, será formada uma

glândula exócrina. Glândulas exócrinas secretam, por meio de

dutos, para a parte externa do corpo ou para uma cavidade que

se comunica com a parte externa (exo significa “externo”; crinequer dizer “secreção”). São exemplos as glândulas sudoríparas

e as glândulas que secretam sucos digestivos. Se, por outro lado,

as células conectoras desaparecerem durante o desenvolvimento

e as células glandulares secretórias forem isoladas da superfície,

uma glândula endócrina será formada. Glândulas endócrinasnão têm dutos e liberam seus produtos de secreção, conhecidos

como hormônios, internamente no sangue (endo quer dizer “in-

terno”). Por exemplo, o pâncreas secreta insulina no sangue,

que transporta esse hormônio a seus locais de ação em todo o

corpo. A maioria dos tipos de célula depende da insulina para

absorver a glicose (açúcar).

O■ tecido conectivo se diferencia por ter relativamente poucas

células dispersas dentro de um abundante material extracelular.

Como seu nome sugere, o tecido conectivo conecta, apoia e ancora

diversas partes do corpo. Ele inclui estruturas tão diferentes como

o tecido conectivo solto que anexa o tecido epitelial a suas estru-

turas subjacentes; os tendões, que unem os músculos esqueléticos

aos ossos; o osso, que dá formato, suporte e proteção ao corpo; e

o sangue, que transporta materiais de uma parte do corpo para

outra. Exceto o sangue, as células dentro do tecido conectivo pro-

Tecido epitelial:Proteção, secreção e absorção

Orgão:Estrutura corporal que integra diferentestecidos e executa uma função específica

Tecido conectivo:Suporte estrutural

Tecido muscular:Movimento

Tecido nervoso:Comunicação,coordenaçãoe controle

Estômago

duzem moléculas estruturais específicas que são liberadas nos es-

paços extracelulares entre as células. Uma molécula dessas é uma

fibra de proteína semelhante a um elástico, a elastina; sua presen-

ça facilita o alongamento e recuo de estruturas como pulmões,

que inflam e desinflam alternadamente durante a respiração.

Tecidos muscular, nervoso, epitelial e conectivo são tecidos

primários no sentido clássico; isto é, cada um é um grupo inte-

grado de células de mesma função e estrutura especializadas. O

termo tecido também é frequentemente utilizado, como na me-

dicina clínica, para explicar o conjunto de vários componentes

celulares e extracelulares que compõem um órgão em particular

(como tecido do pulmão ou do fígado).

Órgãos consistem em dois ou mais tipos de tecido primário or-

ganizados em conjunto para realizar uma função ou funções es-

pecíficas. O estômago é um exemplo de órgão composto por to-

dos os quatro tipos de tecido primário (veja a Figura 1-2). Os

tecidos do estômago funcionam coletivamente para armazenar

o alimento ingerido, movê-lo para o restante do trato digestório

e iniciar a digestão de proteína. O estômago é revestido de tecido

epitelial, que restringe a transferência de substâncias químicas

digestivas agressivas e alimentos não digeridos do lúmen do es-

tômago ao sangue. Entre as células glandulares epiteliais do

estômago se incluem as células exócrinas, que secretam sucos

digestores de proteína no lúmen, e as endócrinas, que secretam

um hormônio que ajuda a regular a secreção exócrina e a con-

tração muscular do estômago. A parede do estômago contém te-

cido muscular liso, cujas contrações misturam alimento não di-

gerido com os sucos digestivos e empurram a mistura para fora

do estômago, em direção ao intestino. A parede do estômago

também contém tecido nervoso, que, junto com os hormônios,

controla a contração muscular e a secreção das glândulas. O te-

cido conectivo une todos esses diversos tecidos.

Grupos de órgãos são, então, organizados em sistemas corpo-rais. Cada sistema é um conjunto de órgãos que realizam fun-

ções relacionadas e interagem para completar uma atividade

em comum, essencial para a sobrevivência de todo o organismo.

Por exemplo, compõem o sistema digestório: boca, glândulas

salivares, faringe (garganta), esôfago, estômago, pâncreas, fí-

gado, vesícula biliar, intestino delgado e intestino grosso. Tais

órgãos digestórios cooperam para decompor os alimentos em

pequenas moléculas de nutrientes que são absorvidas no san-

gue e distribuídas para todas as células.

O corpo humano tem onze sistemas: circulatório, digestó-

rio, respiratório, urinário, esquelético, muscular, tegumentar,

imunitário, nervoso, endócrino e reprodutivo ( Figura 1-4).

Os capítulos 4 a 20 apresentam esses sistemas detalhadamente.

Cada sistema corporal depende do funcionamento adequado

de outros sistemas para cumprir com suas responsabilidades

específicas. Todo o corpo de um organismo multicelular – um

indivíduo único, independente e vivo – é composto pelos diver-

sos sistemas corporais ligados de maneira estrutural e funcional

como uma entidade separada de seu ambiente vizinho. Assim,

um organismo é formado por células vivas organizadas em sis-

temas de sustentação à vida.

Os diferentes sistemas corporais não atuam isoladamente uns

dos outros. Muitos processos corporais complexos dependem da

influência mútua entre vários sistemas. Por exemplo, a regulagem

da pressão sanguínea depende de respostas coordenadas entre

Epitélio superficial

Vaso sanguíneo

Célula do duto

Epitélio superficial

Epitélio superficial

Bolso de célulasepiteliais

Células conectivasperdidas durante o

(a) Invaginações do epitélio superficial durante a formação da glândula

Célula da glândulaexócrina secretória

Célula da glândulaendócrina secretória

(b) Glândula exócrina

(c) Glândula endócrina

desenvolvimento