Resumos de Fisiologia

Apontamentos de Fisiologia, Licenciatura em Bioquímica

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Aula 3 – Noçã o de Homeostãse. “Feedbãck” – noço es

Homeostase

O que é?

A Homeostase, de um modo geral, refere-se à estabilidade ou equilíbrio.

A manutenção de um ambiente estável interno exige constante

monitoramento e ajustes à medida que as condições mudam. Este ajuste de

sistemas fisiológicos no organismo é denominado regulação homeostática.

A regulação homeostática envolve três partes ou mecanismos: 1) o

receptor, 2), o centro de controlo e 3) o efector.

1. O receptor recebe a informação de que algo no ambiente está a

mudar;

2. O centro de controlo ou centro de integração recebe e processa

as informações do receptor;

3. Por fim, o efetor responde aos comandos do centro de controlo,

através de um aumento ou diminuição do estímulo.

Uma vez que o ambiente interno e externo do corpo estão constantemente

a mudar e devem ser feitas adaptações de forma contínua para permanecer no ou

perto do ponto de equilíbrio, a homeostase pode ser vista como um equilíbrio

dinâmico.

Feedback

Para controlar a resposta do corpo a estímulos, existem dois tipos

principais de feedback: o positivo e o negativo.

Feedback negativo: Neste tipo de feedback quando é sentida uma

alteração, a informação dessa alteração segue até ao controlador e o efector

atua, contrariando essa variação. Exemplo: inibição de um enzima pelo respetivo

produto.


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Feedforward: este tipo de regulação antecipa a mudança de uma dada

variável (como por exemplo a temperatura corporal interna), aumenta a

velocidade da resposta homeostática e impede que a variação ocorrida varie

muito do ponto de equilíbrio. Normalmente, este mecanismo, acompanha o

feedback negativo.

Feedback positivo: neste

tipo de feedback, uma alteração é

sentida e a reação é reforçar essa

alteração. O feedback positivo não

leva à manutenção do estado de

equilíbrio, mas à progressiva

alteração, apenas num sentido.

Exemplo: Ação potencial no nervo e

no músculo.

Alguns Conceitos e Definições

Conceito Definição

Estímulo alteração detectável no ambiente interno ou externo, tal como uma

mudança na temperatura, concentração de potássio no plasma ou

pressão arterial

Receptor detecta a alteração no ambiente. O estimulo actua sobre o receptor

de forma a produzir um sinal que é transmitido para um centro

integrativo, onde é processado

Via

aferente

caminho percorrido pelo sinal entre o receptor e o centro integrativo

onde o sinal é processado

Efector é o ultimo componente do sistema, onde a alteração da actividade

corresponde à resposta global do sistema

Via

eferente

caminho percorrido pelo sinal entre o centro integrativo e o efector


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Estado Estacionário é diferente de Equílibrio

Estado estacionário: uma dada condição mantém-se constante ao longo

do tempo, ou seja, a concentração de uma substância ao longo do tempo num

dado compartimento é constante

Equilíbrio: Dois compartimentos

estão em equilíbrio quando duas forças

estão equilibradas e não existe a

transferência de uma substância particular

de um compartimento para o outro.

Aula 4 – Comunicãçã o. Conceitos de Trãnsduçã o e de Amplificãçã o.

Introdução

Cada sistema do corpo contribui para a homeostase de outros sistemas e

de todo o organismo. Nenhum sistema do corpo funciona de forma isolada: o

bem-estar de uma pessoa depende do bem-estar de todos os sistemas do corpo

em interação. Uma interrupção dentro de um sistema geralmente tem

consequências adicionais para os vários sistemas do corpo.

De seguida mostram-se algumas breves explicações de como vários

sistemas do corpo contribuem para a manutenção da homeostase:

Sistemas:

Nervoso: coordena os movimentos dos membros e do corpo; estimula os

músculos a contrair e os sentidos da tensão muscular e posição dos

membros.

Cardiovascular: fornece sangue para os músculos; fornece nutrição e

remoção de resíduos metabólicos e de calor;

Respiratório: fornece oxigénio e remove o dióxido de carbono;


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Renal: mantém a composição ótima do sangue.

Gastrointestinal: fornece metabolitos

Endócrino: ajusta o fluxo sanguíneo e fornece diversos substratos para o

trabalho muscular.

Mecanismos de comunicação entre células

a) Através de junções: as junções são canais

proteicos que permitem o fluxo de iões e pequenas moléculas

entre o citosol de células vizinhas; quando uma célula foi

comprometida, a junção fecha-se de forma a prevenir que a

célula vizinha também o fique.

b) Através de sinais autócrinos: a célula liberta um

sinal para o liquido intersticial que vai afetar a sua própria atividade,

uma vez que o sinal se liga à superfície da própria célula;

c) Através de sinais parácrinos: a célula liberta um

sinal que se difunde para o liquido intersticial e actua nas células

que se encontram próximas. Estes sinais ligam-se à célula alvo

com elevada especificidade. Para prevenir a difusão em demasia,

estes sinais são rapidamente destruídos por enzimas extracelulares.

d) Através de sinais endócrinos: o

sistema endócrino produz hormonas como

resposta a uma variedade de estímulos. A

resposta através de hormonas é mais lenta, mas

o seu efeito é mais duradouro. As hormonas são

transportadas pela corrente sanguínea e só se

ligam a células que possuam o seu respetivo

recetor. O sistema nervoso atua sob o sistema

endócrino.

Tem de haver coordenação entre os sistemas!


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Transdução do sinal

Um sinal tem uma origem e um destino definido. A descodificação do sinal

envolve a formação de um sinal intracelular que inicia a resposta celular

(transdução de sinal). Quando os sinais iniciais são pequenos, levam a respostas

celulares amplificadas

Amplificação do sinal

Para as hormonas serem

reguladores eficazes nos processos

biologicos, a amplificação tem de ser uma

parte do mecanismo de ação destas. A

amplificação resulta, geralmente, da

ativação de uma série de passos

enzimáticos envolvidos na ação da

hormona. Em cada passo, há um aumento

das moléculas de sinal, levando a uma

cascata de amplificação.

Aula 5 – Energiã/Informãçã o. Entropiã. Fronteirãs.

Introdução

Pode-se dividir o mundo em dois semi-mundos permeáveis, o mundo da

energia (mundo termodinâmico, qualitativo, local, metabólico) e o mundo da

informação. Estes dois mundos, apesar de serem permeáveis, são dois mundos

diferentes. No entanto, estão relacionados entre si. Assim, é necessário gastar-se

energia para gerar códigos informativos (informação). São esses códigos que,

por sua vez, permitem controlar a energia gasta.


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Entropia

Para fenómenos espontâneos que evoluem no tempo, teoricamente pode-

se ter:

1. Fenómenos que não mudam (A);

2. Espontâneos (B);

3. Monotónicos decrescente (com declive negativo) (C);

4. Monotánicos crescentes (com declive positivo) (D).

Na prática, os fenómenos imutáveis e espontâneos não são possíveis.

Qualquer que seja a natureza da

fronteira, pode haver fronteiras mais ou

menos transponíveis, se se tiver um

gradiente, espera-se sempre que haja uma

dissipação. A dissipação ocorre devido à

existência de um gradiente.


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Exemplo: O corpo humano tem muita água, a qual está distribuída pelos

vários compartimentos diferentes. Na célula, não há impermeabilidades absolutas.

Há assimetrias entre os vários iões da célula. Espera-se sempre que haja uma

dissipação dos gradientes. No entanto, a água está em equilíbrio termodinâmico,

havendo a mesma pressão osmótica dentro e fora da célula.

Aula 6 – Trãnsporte Pãssivo / Trãnsporte Ativo

Introdução

Membrana Plasmática

A membrana plasmática

mantém a integridade celular e

delimita a fronteira entre os meios

intracelular e extracelular, constituindo

uma barreira selectiva, através da

qual se processam trocas de

substâncias e energia entre a célula e

o meio exterior.

A membrana celular funciona também como um sensor, permitindo à

célula modificar-se em resposta a diversos estímulos ambientais.

A passagem de substâncias através da membrana pode ocorrer através

de vários mecanismos e está dependente, entre outros factores, da configuração

molecular dessas substâncias.


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O transporte através da membrana celular, tanto directamente (através

da bicamada lipídica) como por meio de proteínas ocorre por um de dois

processos básicos: transporte passivo ou transporte ativo.

Transporte Passivo

Transporte passivo é o nome dado a passagem natural de pequenas

moléculas através da membrana plasmática. Isso ocorre em virtude da diferença

de pressão de difusão entre os líquidos que estão nos dois lados da membrana. É

o que justifica a absorção e a eliminação de água pela célula. É um fenómeno que

ocorre espontaneamente, sem qualquer dispêndio de energia (ATP) pela célula.

Existem 3 tipos de transporte passivo: A difusão simples a difusão

facilitada e a osmose.

1. Difusão Simples: significa que o movimento cinético das moléculas

ou dos iões ocorre através de uma abertura na membrana ou através dos

espaços intermoleculares, sem que ocorra qualquer interacção com as proteínas

transportadoras da membrana. Na difusão simples, a velocidade de difusão

aumente proporcionalmente à quantidade de substância difusora. A difusão

simples pode ocorrer através da membrana celular por duas vias:

a. Pelos “gaps” da bicamada lipídica, no caso de a substância

que se difunde ser lipossolúvel, e

b. Pelos canais aquosos que penetram por toda a espessura

da membrana, por meio de alguma das grandes proteínas transportadoras.


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2. Difusão Facilitada: é também conhecida como difusão mediada por

transportador, porque a substância que é transportada por este processo difunde-

se através da membrana usando uma proteína transportadora específica para

auxiliar. Na difusão facilitada, a velocidade de difusão tende para um máximo, à

medida que a quantidade da substância difusora aumenta.

Difusão Facilitada

Velocidade de difusão para a Difusão Simples e Difusão Facilitada


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3. Osmose: pode ser definida como a movimentação da água por

difusão, através de uma membrana semipermeável. O fluxo de água faz-se

sempre do meio com menor concentração em soluto (hipotónico), para o meio

com maior concentração em soluto (hipertónico). Quando a concentração do

soluto é igual nos dois meios, o fluxo de água é igual nos dois sentidos, e os

meios dizem-se isotónicos. O fenómeno de osmose pode ocorrer em células

animais ou vegetais. Se uma célula que está normalmente em equilíbrio osmótico

é transferida para uma solução mais diluída, a água irá entrar na célula, o volume

da célula aumenta, e a concentração do soluto do citoplasma será reduzida

(turgescência). Se a célula for transferida para uma solução mais concentrada, a

água irá sair da célula, o volume da célula diminui e a concentração do soluto no

citoplasma aumenta (plasmólise).

Transporte Activo

Às vezes é necessária uma grande concentração de uma substância no

líquido intracelular, embora o líquido extracelular só contenha baixa concentração.

Isso é válido, por exemplo, para os iões potássio. De modo contrário, é importante

manter baixas concentrações de outros iões dentro das células, mesmo que a sua

concentração no líquido extracelular seja alta. Isto é especialmente válido para os

iões sódio.


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Nenhum desses dois efeitos pode ocorrer por difusão simples, porque

esta, com o passar do tempo, equilibra a concentração dos dois lados da

membrana. Assim, uma fonte de energia (ATP) deve causar maior deslocamento

dos iões potássio para o interior da célula e o deslocamento mais intenso de iões

sódio para fora das células.

Como a membrana celular transporta moléculas ou iões contra um

gradiente de concentração e requer ATP, este processo é denominado por

transporte activo. As diversas substâncias que são transportadas activamente

através da membrana de pelo menos algumas células incluem muitos iões (Na+,

K+,Ca2+, H+, Cl-), vários glúcidos e a maioria dos aminoácidos.

O transporte activo é dividido em dois tipos de acordo com a fonte de

energia usada para causar o transporte: transporte activo primário e transporte

activo secundário.

1. Transporte Activo Primário: a energia é derivada directamente da

degradação do ATP ou de qualquer outro composto de fosfato com alta energia;

2. Transporte Activo Secundário: a energia é derivada

secundariamente da energia armazenada na forma de diferentes concentrações

iónicas de substâncias moleculares secundárias ou iónicas, entre os dois lados da

membrana da célula, gerada originariamente por transporte activo primário.

Em ambos os casos, o transporte depende de proteínas transportadoras,

que penetram por toda a membrana. No caso do transporte activo, as proteínas

transportadoras são capazes de transferir energia para a substância transportada

de modo a movê-la contra o gradiente eletroquímico.


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Exemplos:

a) Transporte activo primário

Bomba de Sódio-Potássio – A concentração do sódio é

maior no meio extracelular enquanto a de potássio é maior no meio intercelular. A

manutenção dessas concentrações é realizada pelas proteínas transportadoras

que capturam iões sódio (Na+) no citoplasma e bombeia-os para fora da célula.

No meio extracelular, capturam os iões potássio (K+) e bombeiam-nos para o

meio interno. Se não houvesse um transporte ativo eficiente, a concentração

destes iões iria igualarar-se. Esta bomba é a responsável pela manutenção das

diferenças de concentração entre o sódio e o potássio, bem como pelo

estabelecimento da voltagem eléctrica negativa dentro das células.

Bombas de cálcio – os iões de cálcio são, nas condições

normais, mantidos em concentrações extremamente baixas no citosol de,

praticamente, todas as células. Esta situação resulta, em grande parte, do

transporte ativo primário por duas bombas de cálcio. Uma está na membrana

celular, transportando cálcio para o exterior. A outra bombeia iões cálcio para

dentro de um ou mais organelos celulares, como o retículo endoplasmático ou os

mitocôndrios. Em cada um destes casos a proteína transportadora atravessa a

membrana e actua como enzima ATPase, tendo a mesma capacidade de clivar o

ATP, como o ATPase da proteína transportadora do sódio. A diferença é que esta

proteína contém um local de ligação extremamente específico para o cálcio, em

vez de para o sódio.

Quando 2 iões potássio se ligam à parte

externa da proteína transportadora e 3 iões

sódio se ligam à parte interna, a função de

ATPase da proteína torna-se activada. É assim

clivada uma molécula de ATP em ADP. A

energia libertada causará alterações químicas e

conformacionais na proteína transportadora que

forçará a passagem de 3 iões sódio para fora e

de 2 iões potássio para dentro.


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b) Transporte activo secundário

Co-transporte – uma substância é transportada contra um

gradiente eletroquímico, aproveitando a "boleia energética" de uma outra

substância que é transportada a favor de seu gradiente eletroquímico, ambas

sendo transportadas no mesmo sentido. Exemplo: O transporte da glucose

ocorre contra o seu gradiente de concentração, graças ao transporte simultâneo

do sódio a favor do seu gradiente eletroquímico. Por sua vez, o gradiente

eletroquímico do sódio é mantido pela bomba Na+-K+ (a qual realiza transporte

ativo primário), logo, o transporte de glucose é ativo secundário.

Contratransporte – uma substância é transportada contra um

gradiente eletroquímico, aproveitando a "boleia energética" de uma outra

substância que é transportada a favor de seu gradiente eletroquímico, sendo as

duas substâncias transportadas em sentidos opostos. Exemplo: O transporte do

ião H+ ocorre contra o seu gradiente eletroquímico, graças ao transporte

simultâneo do íon sódio a favor do seu gradiente eletroquímico. Por sua vez, o

gradiente eletroquímico do sódio é mantido pela bomba Na+-K+ (a qual realiza

transporte ativo primário), logo, o transporte de hidrogénio é ativo secundário.


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Potenciais de Membrana e Potenciais de Ação

Potencial de Nernst

O nível do potencial de difusão em toda a membrana que se opõe

exactamente ao da difusão efectiva de um ião em particular, através da

membrana, é conhecido como potencial de Nernst.

A grandeza deste potencial é determinada pela proporção entre as

concentrações desse determinado ião nos dois lados da membrana. Quanto

maior for essa proporção, maior será a tendência de o ião se difundir numa

determinada direcção e, consequentemente, maior potencial de Nernst será

preciso.

EMF é a força electromotriz. No geral, quando se usa esta fórmula,

assume-se que o potencial do lado de fora da membrana é zero e que o potencial

de Nernst é o potencial do lado interno da membrana. O sinal do potencial será

positivo (+) se o ião a difundir-se de dentro para fora da membrana for um ião

negativo (anião), e negativo (-) se o ião for positivo (catião).

Quando a membrana é permeável a vários iões diferentes, o potencial de

difusão que se desenvolve depende de 3 fatores: a polaridade das cargas

eléctricas de cada ião; a permeabilidade (P) da membrana para cada ião e as

concentrações dos respectivos iões no lado interno (i) e externo (e) da membrana.

Assim, a seguinte fórmula, referida como equação de Goldman-Hodgkin-

Katz, dá o potencial calculado do lado interno da membrana quando dois iões

positivos univalentes, sódio (Na+) e potássio (K+) e um ião univalente negativo,

cloreto (Cl-) estão envolvidos.


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Importância desta equação:

Os iões sódio, potássio e cloreto são os iões mais importantes

envolvidos no desenvolvimento dos potenciais de membrana nas fibras

musculares e nervosas, bem como nas células neuronais do sistema nervoso. O

gradiente de concentração de cada um destes iões, através da membrana, ajuda

a determinar a voltagem do potencial de membrana;

O grau de importância de cada um destes iões na determinação da

voltagem é proporcional à permeabilidade da membrana para cada ião em

particular – se a membrana tiver permeabilidade zero para os iões potássio e

cloreto, o potencial de membrana passa a ser totalmente dominado pelo gradiente

de concentração dos iões sódio, e o potencial resultante será igual ao potencial

de Nernst para o sódio;

Um gradiente positivo de concentração iónica de dentro para

fora da membrana causa electronegatividade no lado de dentro da membrana

(o excesso de iões positivos difunde-se para fora quando a sua concentração é

maior dentro do que fora – cargas positivas para fora, cargas negativas ficam

dentro). Um gradiente negativo de concentração iónica de fora para dentro da

membrana causa electronegatividade do lado de dentro da membrana (cargas

negativas difundem-se para dentro, cargas positivas ficam fora);

A permeabilidade dos canais de sódio e potássio passa por

rápidas alterações durante a transmissão dos impulsos nervosos, enquanto a

permeabilidade dos canais de cloreto não têm grandes alterações durante este

processo. Assim, rápidas alterações na permeabilidade dos iões sódio e potássio

são primariamente responsáveis pela transmissão de sinais nos neurónios.

Permeabilidade da Membrana:


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Aula 7 – Epite lios. Trãnsporte ãssime trico. Te cnicã de corrente de curto-circuito (SCC).

Movimento de solutos através camadas de células epiteliais

As células epiteliais estão presentes em camadas ou folhas que permitem

o movimento direccional de solutos não só através da membrana plasmática, mas

também a partir de um lado para o outro de uma camada de células.

Este movimento regulado é

conseguido porque as membranas

plasmáticas das células epiteliais

têm duas regiões distintas com

morfologias e sistemas de transporte

diferentes. Estas regiões são a

membrana apical, de frente para o

lúmen (mucosa), e a membrana

basolateral, de frente para o

suplemento de sangue (serosa).

A organização especializada ou polarizada das células é mantida pela

presença de junções apertadas (“tight junctions”) nas zonas de contacto entre as

células adjacentes. Estas junções impedem as proteínas na membrana apical de

migrar para a membrana basolateral e aqueles da membrana basolateral de

migrar para a membrana apical. Assim, os passos de entrada e saída para solutos

podem ser localizados em lados opostos da célula. Esta é a chave para o

transporte transcelular (transmembranar) através das células epiteliais.


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Estudo do Transporte Activo Iónico em Epitélios

Este estudo foi realizo por Ussing e Zerahn no epitélio de pele de rã,

usando a câmara de Ussing.

A câmara de Ussing é uma ferramenta científica que mede a corrente de

curto-circuito, como um indicador do transporte de iões através de um

epitélio. Esta câmara consiste em duas metades, que são fixas em conjunto com

o epitélio. As duas câmaras são cheias com uma quantidade igual de solução de

Ringer, a fim de remover quaisquer mecânicas, químicas ou eléctricas forças

motrizes.

O transporte de iões através do epitélio produz uma diferença de

potencial que é medida utilizando dois eléctrodos que são colocados mais

próximo do tecido. Esta voltagem é neutralizada por injecção de corrente

utilizando mais dois eléctrodos de corrente que são colocadas fora do epitélio.

Esta quantidade de corrente injectada é chamada de corrente de curto-circuito

(S.C.C) e é a medida exacta do transporte de iões que está a ocorrer em todo o

epitélio.


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Aula 8 – Utilizãçã o de iso topos rãdioãtivos no estudo de trãnsporte ãtivo io nico em epite lios. Estequiometriã dã bombã de so dio e potã ssio.

Isótopos Radioativos e Transporte Ativo

Os isótopos radioactivos podem interferir no mecanismo de transporte

ativo, na medida em que podem inibir os ATPases do cálcio, sódio e potássio,

afectando o transporte membranar.

Estequiometria da bomba de sódio e potássio

É um mecanismo que se localiza na membrana plasmática de quase

todas as células do corpo humano e é também comum em todos os seres vivos.

FUNÇÃO:

Para manter o potencial eléctrico da célula, esta precisa de uma baixa

concentração de iões de sódio e de uma elevada concentração de iões de

potássio, dentro da célula. Fora das células existe uma alta concentração de

sódio e uma baixa concentração de potássio, pois existe difusão destes

componentes através de canais iónicos existentes na membrana celular. Para

manter as concentrações ideais dos dois iões, a bomba de sódio bombeia sódio

para fora da célula e potássio para dentro dela, por transporte activo.

MECANISMO:

A bomba, ligada ao ATP, liga-se a 3 iões de Na+ intracelulares;

O ATP é hidrolisado, levando à fosforilação da bomba e à

libertação de ADP.

Essa fosforilação leva a uma mudança conformacional da

bomba, expondo os iões de Na+ ao exterior da membrana. A forma fosforilada da

bomba, por ter uma afinidade baixa aos iões de sódio, liberta-os para o exterior da

célula.

À bomba ligam-se 2 iões de K+ extracelulares, levando à

desfosforilação da bomba.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Adenosina_tri-fosfato

http://pt.wikipedia.org/wiki/Na

http://pt.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3lise

http://pt.wikipedia.org/wiki/Fosforila%C3%A7%C3%A3o

http://pt.wikipedia.org/wiki/ADP

http://pt.wikipedia.org/wiki/Pot%C3%A1ssio


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O ATP liga-se e a bomba reorienta-se para libertar os iões de

potássio para o interior da célula: a bomba está pronta para um novo ciclo.

O bombeamento não é

equitativo: para cada três iões

sódio bombeados para o líquido

extracelular, apenas dois iões de

potássio são bombeados para o

líquido intracelular.

FISIOLOGIA:

Como a membrana celular é muito menos permeável ao sódio que ao

potássio, desenvolve-se um potencial eléctrico (positivo, como ponto de referência

o interior celular) na célula.

O gradiente de concentração e eléctrico estabelecido pela bomba de

sódio suporta não só o potencial eléctrico de repouso da célula, mas também os

potenciais de acção em células nervosas e musculares. A exportação de sódio da

célula proporciona a força motriz para que certos transportadores façam o importe

de glicose, aminoácidos e outros nutrientes importantes para a célula. A

translocação de sódio de um lado do epitélio para o outro cria um gradiente

osmótico que suporta a absorção de água.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Nervos

http://pt.wikipedia.org/wiki/Glicose

http://pt.wikipedia.org/wiki/Amino%C3%A1cido

http://pt.wikipedia.org/wiki/Nutriente

http://pt.wikipedia.org/wiki/Epit%C3%A9lio


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Aula 9 – Contribuiçã o dos trãnsportes ãtivos pãrã o potenciãl de membrãnã. Relãçã o entre trãnsportes de ele tro litos e nã o-eletro litos. O trãnsportãdor Nã+-glucose. Trãbãlhos de Scultz e Zãlusky.

Transporte activo e potencial de membrana

O potencial de membrana é a diferença de potencial elétrico medido entre

o interior e o exterior da membrana plasmática de uma célula.

Este potencial de membrana

pode ser medido através de um

microelétrodo. Este microelétrodo é

introduzido no interior da célula

enquanto um elétrodo de referência é

colocado no líquido extracelular – a

diferença de potencial entre as partes

interna e externa da membrana é

medida usando o voltímetro apropriado.

Todas as células têm potencial de membrana. Para um neurónio em

repouso (isto é, quando não está a ser transmitido um potencial nervoso), o valor

é de aproximadamente -90mV. O sinal negativo indica que o potencial elétrico do

meio intracelular é menor do que o do meio extracelular.

Para criar um potencial negativo dentro

da membrana, devem ser transportados para o

exterior somente iões positivos suficientes para

desenvolver a camada do dipolo elétrico na

própria membrana. Todos os iões que

permanecem dentro da fibra nervosa podem ser

positivos ou negativos.

Medida do potencial de membrana da fibra nervosa usando

um microelétrodo.

Distribuição dos iões com cargas positivas e negativas no líquido

extracelular, em volta da fibra nervosa, e no líquido dentro da fibra.

A imagem inferior mostra as alterações abruptas no potencial de

membrana que ocorrem nas membranas nos dois lados da fibra.


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Por essa razão, para estabelecer o potencial de repouso normal de -90

mV, é apenas necessário que sejam transferidas pequenas quantidades de iões.

Os potenciais a nível da membrana devem-se principalmente à distribuição

assimétrica de iões, especialmente de Na+, K+ e Cl-.

O potencial de membrana existe sob duas formas principais: o potencial

de repouso e o potencial de ação.

Potencial de repouso – ocorre quando o potencial de membrana não é

alterado. Na maioria das células o potencial de repouso tem um valor negativo, o

que por convenção significa que existe um excesso de carga negativa no interior

da membrana comparado com o exterior. O potencial de repouso é determinado

pela concentração de iões nos fluídos dos dois lados da membrana celular ou

pela existência de proteínas transportadoras de iões existentes na própria

membrana celular.

Existem 3 factores importantes para o estabelecimento do potencial de

repouso:

1. Contribuição do potencial de difusão do potássio: Admite-se que

o único movimento iónico através da membrana é o de difusão dos iões K+, como

demosntrado pelos canais abertos dentro e fora da membrana. Devido ao facto de

haver mais iões K+ do lado de dentro da

membrana, o potencial de Nernst gerado

é de -94 mV – se os iões potássio fossem

os únicos responsáveis pelo potencial de

repouso este seria de -94 mV.

2. Contribuição da difusão do sódio através da membrana nervosa:

Aumento pouco significativo da permeabilidade da membrana nervosa aos iões

sódio causada pela difusão

diminuta dos iões sódio pelos

canais de saída (extravasamento)

de Na+-K+.


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Como há mais iões sódio do lado de fora da membrana, o potencial de

Nernst é de +61 mV (no lado de dentro). No total, o potencial de membrana será

de -86mV, uma vez que também há difusão de iões potássio.

3. Contribuição da bomba Na+-K+ (transporte ativo): Esta bomba

contribui adicionalmente para o potencial de repouso. Com esta bomba ocorre

continuamente bombeamento de 3 iões Na+ para o exterior por cada 2 iões K+

bombeados para o interior da membrana.

O facto de mais iões sódio

serem bombeados para fora do que iões

potássio serem bombeados para dentro

produz uma perda contínua de cargas

negativas pelo lado interno da membrana –

isto cria um grau adicional de negatividade (~

-4 mV) no lado interno, além da produzida

pela difusão. Por esta razão, o potencial de

membrana efectivo, com todos os factores

anteriores também tidos em conta (e que

acontecem ao mesmo tempo), é de -90 mV.

Potencial de ação – onda de descarga elétrica que percorre a membrana

de uma célula. Os potenciais de acção são essenciais para a vida animal, porque

transportam rapidamente informações entre e dentro dos tecidos. O potencial de

acção pode ser gerado por muitos tipos de células, mas são utilizados mais

intensamente pelo sistema nervoso, para a comunicação entre neurónios e para

transmitir informação dos neurónios para outro tecido do organismo, como os

músculos ou as glândulas.


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Relação entre transportes de eletrólitos e não-eletrólitos

Um eletrólito é qualquer substância que, dissociada ou ionizada, origina

iões positivos (catiões) e iões negativos (aniões) pela adição de um solvente ou

através de aquecimento. Desta forma torna-se um condutor de eletricidade.

Um não-eletrólito é um soluto que não liberta iões em solução (ex:

sacarose, água) – não tem capacidade de se tornar num condutor de eletricidade.

Logo não influenciam a condutividade do solvente.

O mecanismo físico mais simples de tráfego molecular através da

membrana, é a difusão. A maior ou menor facilidade com que as moléculas

passam através da membrana traduz-se pelo coeficiente de permeabilidade. O

coeficiente de permeabilidade é função essencialmente de três factores:

1. A dimensão da molécula (existindo uma correspondência,

ainda que grosseira, entre dimensão e peso molecular, é habitualmente a este

último que nos referimos);

2. O seu estado de ionização;

3. A afinidade para com os lípidos.

Assim, a maior ou menor permeabilidade que caracteriza uma determinada

molécula será função destas suas características, sendo expectável, por exemplo,

que uma molécula de maior peso molecular, mas francamente lipófila, apresente

Permeabilidade diferenciada de diferentes categorias de moléculas


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um coeficiente de permeabilidade superior a uma molécula de menor dimensão,

mas lipófoba.

Tratando-se de iões, a permeabilidade reduz-se drasticamente, ao ponto

de ser praticamente nula a probabilidade de difusão dos catiões e aniões

habituais (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, etc.) através da camada de fosfolípidos.

Assim sendo, deverão coexistir, na membrana, a par da simples difusão,

outros mecanismos que proporcionem o abastecimento da célula em moléculas

necessárias ao metabolismo mas que, pelas suas características físicas,

apresentam uma permeabilidade fraca ou mesmo nula. Aos sistemas, mais ou

menos complexos, através dos quais as moléculas conseguem atravessar a

barreira membranar, atribui-se a designação genérica de transportes. Uns, não

consomem energia; são designados por transportes passivos. Outros, pelo

contrário, consomem energia; são por isso designados por transportes activos.

Transportes passivos

Designam-se genericamente por transportes passivos, todos aqueles que

não impliquem, por parte da célula, dispêndio de energia.

Englobam-se nesta categoria, os transportes de electrólitos ou de não

electrólitos que se efectuam, respectivamente, a favor do gradiente de potenciais

electroquímicos ou de concentrações.

No entanto há que distinguir duas situações distintas, decorrentes da

natureza das moléculas e das suas permeabilidades: ou se trata de entidades que

podem atravessar a membrana por difusão simples ou, pelo contrário, de

moléculas que o não podem e, para as quais, a célula dispõe de mecanismos que

facilitam o respectivo tráfego.

Transporte de água

A molécula da água possui um elevado coeficiente de permeabilidade. A

sua difusão através da membrana designa-se por osmose. A osmose justifica a

variação do volume das células quando estas entram em contacto com meios


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quer hipertónicos (de concentração mais elevada), quer hipotónicos (de

menor concentração).

Duas situações ilustram as consequências da osmose. A primeira é relativa

aos glóbulos vermelhos (hemácias); a outra, tem a ver com o comportamento da

célula vegetal em confronto com meios não isotónicos.

Transporte de outras moléculas (não-eletrólitos)

Não sendo a membrana plasmática, no plano real, uma membrana

semipermeável ideal, outras moléculas, para além das do solvente (água),

difundem através dela. O fluxo de difusão é função da diferença de

concentrações entre os dois lados da membrana.

Consideremos o caso de duas soluções, A e B, de concentrações

diferentes, separadas por uma membrana. Num dado instante, a probabilidade de

uma molécula da solução A possa chocar com a membrana sendo portadora de

energia cinética suficiente para a transpor, é idêntica a probabilidade que assiste

às moléculas da solução B, em sentido inverso.

Difusão, em função dos gradientes de concentração: conceito de equilíbrio dinâmico.

Todavia, se a concentração de A for superior à concentração de B, o

número de moléculas que transita de A para B será superior ao número das

moléculas que efectuam a difusão em sentido inverso. Dito de outro modo, as

intensidades dos fluxos são diferentes, mas tendem a igualar-se quando as


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concentrações de ambos os lados da membrana também o forem. Quando tal se

verifica, atinge-se o equilíbrio.

Em termos cinéticos, a velocidade com que se opera a difusão é

proporcional à diferença de concentrações.

Transporte de eletrólitos

Para uma substância não eletrolítica, a condição de equilíbrio é aquela

em que há igualdade das concentrações.

No caso dos electrólitos, intervém um factor suplementar e a condição

análoga é a ausência de diferença de potenciais electroquímicos (µ1 e µ2). Este

define-se relativamente a um potencial padrão m0 de acordo com a equação:

µ = µ0 + RT ln C + z EF

onde: z é a carga do ião considerado; F, a constante de Faraday; E, o potencial

eléctrico; R e T, respectivamente, a constante dos gases perfeitos e a

temperatura absoluta.

No equilíbrio, os potenciais electroquímicos dos dois lados da membrana (1

e 2) atingem a igualdade: µ1 = µ2

Então: RT ln C1 + z E1F = RT ln C2 + z E2F

de onde se extrai a expressão do potencial de membrana no equilíbrio Em:

Em = E1 - E2 = RT/ zF . ln C2/C1 (Equação de Nerst)

Assim, compreende-se que as condições de equilíbrio estabelecidas para

um electrólito podem compreender uma desigualdade de concentrações, desde

que seja contrabalançada por uma diferença de potencial eléctrico entre os dois

compartimentos.


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Nos casos em que z=1 e admitindo-se uma temperatura de 20 ºC, então:

Em (V) = 0,058 log C2/C1

Ainda que a barreira fosfolipídica seja praticamente impermeável aos iões,

estes atravessam a membrana graças a canais iónicos. Os canais iónicos são

constituídos por proteínas intrínsecas, que estabelecem entre si uma passagem, a

qual poderá ser atravessada por diversos iões, com graus de especificidade

variáveis.

Alguns desses canais, tirando partido das propriedades alostéricas das

proteínas, podem assumir configurações alternativas de “aberto” ou “fechado”.

Essas alternativas alostéricas são determinadas por factores externos, como a

ligação de uma das proteínas constitutivas do canal a uma outra molécula ou a

existência de um determinado potencial de membrana.

Transportes facilitados

Para as circunstâncias em que a permeabilidade de uma determinada

molécula essencial à vida da célula, não permite a sua captação com a destreza

requerida pelo metabolismo, a célula dispõe de mecanismos membranares

específicos. Se tais mecanismos não despenderem energia, designam-se por

transportes facilitados e enquadram-se, portanto, na classe dos transportes

passivos. São objecto de transporte facilitado, entre outras moléculas, os

monossacáridos, como a glucose, e os aminoácidos. Mas também, em certas

circunstâncias, os iões são beneficiários destes sistemas de transporte

a) Não electrólitos

O exemplo clássico que ilustra as características deste tipo de

transporte é o da glucose. Reconhecendo as características que lhe estão

associadas, concebe-se um modelo baseado na existência de proteínas

membranares transportadoras, susceptíveis de assumirem duas configurações

tridimensionais.


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Modelo de transporte facilitado da glucose

O transportador de membrana pode assumir duas configurações

alostéricas consoante se encontre ligado ou não a uma molécula de glucose. O

sentido global do transporte obedece ao gradiente de concentrações. Tal sistema

não oferece qualquer preferência de sentido, podendo promover tanto a saída

como a entrada de moléculas de glucose. O sentido do fluxo é apenas

determinado pelo gradiente de concentração, tal como da difusão simples. Com a

diferença, porém, de que permite o trânsito de moléculas que, de outra forma, não

transporiam a barreira membranar.

b) Eletrólitos

Certas substâncias podem tornar as membranas permeáveis aos iões –

designam-se por ionóforos e podem apresentar estruturas muito diversas.

Apresentam em comum a característica de serem pequenas edificações

moleculares hidrófobas, que se dissolvem facilmente na bicamada lipídica da

membrana plasmática.

Distinguem-se essencialmente duas

categorias de ionóforos: (i) aqueles que


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determinam a formação transitória de um canal e (ii) os que, sendo móveis, se

comportam como “veículos”, assegurando o transporte os iões entre as duas

faces da membrana.

Enquanto o fluxo iónico proporcionado pelos primeiros não é afectado por

uma diminuição da temperatura, o fluxo assegurado pelos ionóforos móveis,

diminui em idênticas circunstâncias. Em ambos os casos, o transporte respeita o

gradiente electroquímico que, como se sabe, em condições naturais, é bastante

acentuado, e garantido pelas bombas de transporte activo de iões.

Transporte activo

Em alternativa aos diferentes tipos de transporte que se referiram e que

têm entre si a característica comum de promoverem o tráfego molecular “a favor”

dos gradientes, quer de concentrações, quer electroquímicos, sem consumo

energético, há outros que actuam “contra” os gradientes – transportes activos.

a) Eletrólitos

Os transportes activos melhor

conhecidos são os dos iões, cujos sistemas

membranares são designados habitualmente

por bombas iónicas. Existem bombas para

transportarem protões, catiões de cálcio, catiões

de sódio e de potássio, etc. Um exemplo de

uma bomba iónica é a bomba de

sódio/potássio, que é a mais abundante e

existe em todas (ou quase todas) as células.

b) Não eletrólitos

Os não electrólitos podem ser activamente transportados graças à energia

potencial subjacente a gradientes iónicos, em lugar do dispêndio directo de ATP.


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Nestes casos o transporte de uma molécula é associado ao transporte de um ião,

quer no mesmo sentido (simporte) ou em sentidos contrários (antiporte).

O transportador Na+/Glucose – Trabalhos de Scultz e Zalusky

Antes de a glucose poder ser utilizada pelas células dos tecidos do corpo,

ela deve ser transportada através da membrana para o citoplasma celular. A

difusão da glucose através dos poros das membranas celulares é feita por difusão

facilitada – através de proteínas transportadores que se ligam à glucose e a

“ajudam” a atravessar.

Se a concentração de glucose for maior de um lado da membrana do que

do outro, mais glucose vai ser transportada: do lado de maior concentração para o

de menor concentração.

No entanto, o transporte de glucose através da membrana gastrointestinal

ou através de epitélios dos túbulos renais é feito de maneira diferente – trabalhos

de Scultz e Zalusky. Nestes dois casos, a glucose é transportada pelo mecanismo

de co-transporte ativo de sódio e glucose (transporte ativo secundário), onde o

transporte ativo do sódio fornece energia para absorver a glucose contra uma

diferença de concentração.

Este mecanismo de co-transporte (simporte) de sódio (Na+) só funciona

em algumas células epiteliais especiais que são especificamente adaptadas para

a absorção ativa de glucose. Noutras membranas celulares, a glucose só é

transportada de uma concentração mais elevada para uma mais baixa através de

difusão facilitada.

Os sistemas de simporte permitem uma eficiente absorção de nutrientes,

mesmo quando os nutrientes estão presentes em concentrações muito baixas. O

co-transportador Na-glucose é denominado SGLT (sodium-dependent glucose

transporter).


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Modelo da estrutura secundária do SGLT no intestino humano.

Localização dos sistemas de transporte em diferentes

regiões da membrana plasmática nas células epiteliais

do intestino delgado.

A glucose entra do lado apical da

membrana através do transportador SGLT e

sai do lado basolateral através do

transportador GLUT 2 enquanto o Na+ que

entra via simporte do lado apical é

bombeado para fora através da bomba de

sódio-potássio no lado basolateral da

membrana.

O resultado é um movimento de

solutos do lado do lúmen para o lado

basolateral da célula, assegurando a

absorção eficiente de glucose, aminoácidos

e Na+ a partir do lúmen intestinal.


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Este mecanismo é um tipo de

transporte ativo secundário como já

foi dito, pois embora não dependa

diretamente de ATP e obedeça ao

gradiente de concentração do Na+,

depende do funcionamento da

bomba de Na+/K+, um transportador

ativo. Este mecanismo impede que

as células intestinais percam glucose

em direção ao lúmen intestinal nos

períodos de jejum.

A existência de dois transportadores diferentes para a glucose no epitélio

intestinal tanto impede a concentração excessiva de glucose nessas células

durante a fase de absorção da luz intestinal quanto a perda de glucose para o

lúmen intestinal nos períodos de jejum. Nesta fase, a célula estará a receber

glucose pelos transportadores uniporte do domínio basolateral. Assim, a

concentração citoplasmática de glucose nessas células será sempre superior à do

meio extracelular, como indica o sombreado da seta à direita.

Aula 10 – Trãnsporte em epite lios. Epite lios de ãbsorçã o e de secreçã o. Introduçã o ã s glã ndulãs. Hipo tese de secreçã o em duãs etãpãs. Glã ndulãs simples (lãcrimãl e sudorí pãrã) e sãlivãres.

Transporte em epitélios

Muitas vezes as substâncias devem atravessar uma célula em toda a sua

extensão e por mecanismos distintos em ambas as faces. O mecanismo mais

comum baseia-se no transporte activo através de um dos lados da membrana e

depois uma difusão simples ou facilitada na outra face.

Um exemplo deste tipo de transporte é o transporte da glucose no

epitélio intestinal, como já foi discutido na aula 9.


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Regulação do transporte epitelial

1. Há regulação da permeabilidade paracelular – afectando o

gradiente electroquímico do Na+ afecta-se também o gradiente electroquímico de

outras moléculas, que estão dependentes do gradiente de Na+;

2. Existe uma variação de gradiente electroquímico;

3. Há sinalização intracelular – recrutamento de transportadores

necessários para a síntese de novo tecido epitelial.

Epitélios de absorção e de secreção

Epitélio

Epitélio é um termo derivado do grego que significa “tecido que cresce

(theleo) sobre outro (epi”). Os epitélios revestem as superfícies livres do corpo

tanto externa como internamente, com exceção das superfícies articulares. Assim,

tudo que entra ou sai do organismo, atravessa necessariamente um segmento

epitelial.

É também o tecido responsável pela produção, armazenamento e

secreção das mais variadas substâncias, através de unidades secretoras.

Caracteriza-se pela alta densidade celular, relação íntima com o tecido conjuntivo

e pela polarização das células.

Por não possuir suprimento sanguíneo direto (exceto em vasos

sanguíneos), está sempre associado ao tecido conjuntivo, dependendo assim dos

nutrientes e do oxigénio vindos deste tecido. Para que esse influxo de nutrientes e

oxigénio seja possível, o epitélio conta com lâminas e membranas basais que o

conectam ao tecido conjuntivo ao qual se encontra apoiado (subjacente). Desta

forma, um dos lados do epitélio (o pólo basal) está sempre aderido ao tecido

conjuntivo, enquanto o seu ápice (o pólo apical) encontra-se continuadamente

exposto ao espaço livre.


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Epitélio de absorção

O tecido que reveste internamente o intestino delgado é um bom

exemplo de epitélio (de absorção) especializado em absorver nutrientes e permitir

que eles passem da cavidade intestinal para o sangue. A alta capacidade de

absorção do epitélio intestinal deve-se ao facto das suas células possuírem

microvilosidades na membrana do lúmen.

Epitélio de secreção (ou glandular)

O tecido epitelial glandular ou secretor é constituído por várias células

epiteliais glandulares que possuem como principal função produzir e libertar

secreções tanto para o meio interno como para o meio externo. Estas secreções

podem ser viscosas e escorregadias (mucosas), aquosas e límpidas (serosas),

como também podem ser a mistura de secreções mucosas e serosas (mista).

Introdução às Glândulas

Quando agrupadas em grande número, as células epiteliais glandulares

formam estruturas denominadas glândulas. Alojadas no interior das glândulas, as

células epiteliais glandulares podem sintetizar, armazenar e secretar várias

substâncias tais como proteínas (pâncreas), lipídios (adrenal e glândulas

sebáceas) ou complexos de glúcidos e proteínas (glândulas salivares).

As glândulas podem ser classificadas em glândulas exócrinas e

glândulas endócrinas. A principal diferença entre estes dois tipos de glândulas é

que as glândulas endócrinas não possuem ductos (tubos), ao contrário das

glândulas exócrinas, que os têm, e os utilizam para transportar suas secreções

para locais específicos.

http://www.infoescola.com/fisiologia/secrecoes/


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Glândulas Endócrinas

Uma glândula endócrina secreta substâncias que

são lançadas directamente na corrente sanguínea, ao

contrário das glândulas exócrinas. Um exemplo de glândula

endócrina é a tiróide. As hormonas são o produto de

secreção destas glândulas. Têm como característica

principal estarem presentes em toda a circulação, desta

maneira banhando todas as células, e exercerem as suas

acções distantes da sua origem.

Glândulas Exócrinas

As glândulas exócrinas são órgãos que produzem

secreções ou substâncias que elaboram para um sistema de

canais excretores que se abrem em superfície externa ou

interna. As secreções não são despejadas na corrente

sanguínea (como nas glândulas endócrinas), mas sim em

outros órgãos, ou para o exterior do corpo, através de canais.

Além disso, glândulas exócrinas não se associam a vasos

sanguíneos e apresentam ductos.

As glândulas exócrinas que vão ser estudadas são as lacrimais,

sudoríparas e salivares.

a) Glândulas Lacrimais

A glândula lacrimal, parte do sistema

lacrimal, está localizada na parte anterior e lateral

do teto da órbita ocular. A glândula lacrimal está

alojada na fossa da glândula lacrimal, no osso

frontal, recebendo inervação simpática e

parassimpática do SNA (Sistema Nervoso

Autónomo ou Visceral).


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A sua função é produzir o fluido lacrimal (lágrima) para a lubrificação e

limpeza do globo ocular. A sua taxa de secreção pode ser modulada – tem uma

taxa basal de produção e há vias sensoriais, aferentes, que transmitem a

informação necessária ao cérebro acerca do olho. Há também vias motoras, as

quais interagem com o sistema simpático e parassimpático.

b) Glândulas Sudoríparas

As glândulas sudoríparas dos mamíferos são glândulas que produzem o

suor – função importante para regular a temperatura do corpo e eliminar

substâncias tóxicas. São glândulas tubulares enroladas derivadas das camadas

exteriores da pele mas estendem-se até à camada interna.

Estas glândulas têm transportadores que fazem o transporte de 2 iões de

Na+ para dentro da célula por 1 ião de K+ para fora. Os canais cloreto são

modulados pela quantidade de cAMP.

O suor é hipotónico – a pressão osmótica do suor é mais baixa do que a

do sangue. Em situações normais, a taxa de secreção aumenta quando os níveis

de K+ diminuem.

Curiosidade: Nas pessoas com fibrose quística, os níveis de Na+

e Cl- são bastante elevados porque não possuem o canal CFTR que é regulador

do cAMP, o que afecta o transporte destes iões.

c) Glândulas Salivares

As glândulas salivares localizam-se no interior e também em torno da

cavidade bucal tendo como objectivo principal a produção e secreção da saliva.

A saliva é fundamental para falar, ter paladar, humedecer as mucosas, entre

outras funcionalidades.

A produção de saliva pode ser afectada por vários níveis, tanto pelo

sistema simpático como pelo parassimpático.


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Captação de sinais

(informação)

input (do exterior)

dos sistemas integrados

de vias aferentes e eferentes

Estímulo Filtração

Processamento Actividade do

neurónio

Sistema Nervoso

Central (SNC) Periférico

(SNP)

Autónomo

Simpático Parassimpático

Somático

Aula 11 – Orgãnizãçã o gerãl do Sistemã Nervoso. O neuro nio. Sinãpse quí micã e sinãpse ele tricã.

Organização do Sistema Nervoso


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Sistema Nervoso Central

Chama-se sistema nervoso central (SNC) ao conjunto do encéfalo e da

espinal medula dos vertebrados. É no SNC que chegam as informações

relacionadas aos sentidos (audição, visão, olfato, paladar e tato) e é dele que

partem ordens destinadas aos músculos e glândulas.

Sistema Nervoso Periférico

O sistema nervoso periférico é a parte do sistema nervoso que se

encontra fora do sistema nervoso central (SNC). É constituído por fibras

(nervos), gânglios nervosos e órgãos terminais.

Diferentemente do sistema nervoso central, o sistema nervoso periférico

não se encontra protegido pela barreira hematoencefálica. É graças a este

sistema que o cérebro e a espinal medula recebem e enviam as informações

permitindo-nos reagir às diferentes situações que têm origem no meio externo ou

interno.

O Neurónio

O neurónio é a célula do sistema

nervoso responsável pela condução do impulso

nervoso. O neurónio é constituído por: corpo

celular, o núcleo celular, dendrites

(prolongamentos numerosos e curtos do corpo

celular, receptores de mensagens) e axónio

(prolongamento que transmite o impulso

nervoso vindo do corpo celular).

A membrana exterior de um neurónio

toma a forma de vários ramos extensos

chamados dendrites, que recebem sinais

http://pt.wikipedia.org/wiki/Enc%C3%A9falo

http://pt.wikipedia.org/wiki/Medula_espinhal

http://pt.wikipedia.org/wiki/Vertebrado


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elétricos de outros neurónios, e de uma estrutura a que se chama um axónio que

envia sinais elétricos a outros neurónios. O espaço entre a dendrite de um

neurónio e as dendrites de outro é o que se chama uma fenda sináptica: os

sinais são transportados através das sinapses por uma variedade de substâncias

químicas chamadas neurotransmissores. O córtex cerebral é um tecido fino

composto essencialmente por uma rede de neurónios densamente interligados.

Os neurónios recebem continuamente impulsos nas sinapses das suas

dendrites vindos de milhares de outras células. Os impulsos geram ondas de

corrente elétrica (excitatória ou inibitória, cada uma num sentido diferente) através

do corpo celular até a uma zona chamada a zona de disparo, no começo do

axónio. É aí que as correntes atravessam a membrana celular para o espaço

extracelular e que a diferença de voltagem que se forma na membrana determina

se o neurónio dispara ou não.

Funcionamento do Neurónio

O neurónio é uma célula altamente especializada na transmissão de

informações, na forma de impulsos nervosos. Os impulsos nervosos são

fenómenos electroquímicos que utilizam certas propriedades e substâncias da

membrana plasmática, que permitem que seja criado e transmitido um impulso

eléctrico.

Um neurónio em repouso é uma célula que possui uma diferença de

voltagem entre o seu citoplasma e o líquido extracelular. Esta diferença de

voltagem é criada graças ao acumular

selectivo de iões potássio (K+) e sódio

(Na+), que ocorre pela acção de bombas

que criam uma diferença de concentração.

Esta diferença de concentração é

controlada por canais sódio/potássio

gerando uma tensão negativa.


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Este estado de equilíbrio (ou estado de polarização do neurónio) dura até

o momento em que um potencial de acção abre os canais de K+ e de Na+,

alterando a concentração destes iões. Esta modificação gera um potencial

positivo dentro do neurónio. Este desequilíbrio gera um efeito cascata, que é o

potencial de acção. Usualmente o potencial de ação inicia no começo no axónio

(zona de disparo) e propaga-se até às vesículas sinápticas, gerando a descarga

de neurotransmissores.

Após ter ocorrido o potencial de acção, os canais de K+ e de Na+

começam imediatamente a restabelecer o equilíbrio anterior, com uma tensão

negativa no interior do neurónio e positiva fora dele.

Sinapses

As sinapses nervosas são os pontos onde as extremidades de neurónios

vizinhos se encontram e o estímulo passa de um neurónio para o seguinte por

meio de mediadores químicos, os neurotransmissores.

A sinapse é considerada uma estrutura formada por: membrana pré-

sináptica, fenda sináptica e membrana pós sináptica.

As sinapses determinam as direcções em que os sinais nervosos se vão

distribuir através do sistema nervoso. A transmissão sináptica pode ser

influenciada por sinais excitatórios ou inibitórios que vêem de diferentes áreas do

sistema nervoso, sendo que algumas vezes pode abrir as sinapses e outras vezes

fechá-las.

Existem dois tipos de sinapses neuronais: as sinapses químicas e as

sinapses elétricas. Ambos os tipos de sinapses transmitem o potencial de acção

para outros neurónios, diferindo apenas no mecanismo de comunicação (químico

ou elétrico).


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Sinapse Química

Quase todas as sinapses utilizadas para

transmissão do sinal no sistema nervoso central da

espécie humana são sinapses químicas. Nestas

estruturas, o primeiro neurónio secreta, no seu terminal,

uma substância química chamada de neurotransmissor

(ou apenas substância transmissora), e este

neurotransmissor, por sua vez, irá actuar em proteínas

receptoras presentes na membrana do neurónio

seguinte, para promover excitação, inibição ou, ainda,

modificar, de outra maneira, a sensibilidade desta célula.

Algumas dos neurotransmissores mais importantes são: acetilcolina,

serotonina, glutamato e epinefrina.

Junção Neuromuscular: é a junção entre a parte terminal de um axónio

motor com uma placa motora (ou sinapse neuromuscular), que é a região da

membrana plasmática de uma fibra muscular (o sarcolema) onde se dá o

encontro entre o nervo e o músculo permitindo desencadear a contração

muscular. Na junção neuromuscular o neurotransmissor utilizado sempre é a

acetilcolina.


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Sinapse Elétrica

As sinapses elétricas, são caracterizadas por

canais que conduzem eletricidade de uma célula para a

próxima. A maior parte destas sinapses consiste em

pequenas estruturas tubulares proteicas chamadas de

junções comunicantes (gap junctions), que permitem o

movimento livre de iões do interior de uma célula para o

interior de outra. É através destas junções e de outras

semelhantes que os potenciais de acção são

transmitidos.

Este tipo de sinapse reduz muito o tempo de transmissão do impulso

elétrico entre os neurónios, sendo a ideal para comportamentos que exigem

rapidez de resposta.

Aula 12 – Ce lulãs dã Gliã. Sistemã Nervoso Perife rico: sistemã nervoso somã tico e sistemã nervoso ãuto nomo (simpã tico e pãrãssimpã tico). Orgãnizãçã o e funcionãmento. Neurotrãnsmissores mãis frequentemente utilizãdos.

Células da Glia

As células da Glia são células não neuronais do sistema nervoso central

que proporcionam suporte e nutrição aos neurónios. Geralmente arredondadas,

no cérebro humano as células da glia são, aproximadamente, 10 vezes mais

frequentes que os neurónios. Ao contrário do neurónio, que é amitótico, nas

células gliais ocorre a mitose.

Funções

As principais funções das células da glia são cercar os neurónios, e

mantê-los no seu lugar, fornecer nutrientes e oxigénio para os neurónios, isolar


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um neurónio do outro, destruir microrganismos patógeneos e remover neurónios

mortos. Mantêm a homeostase, formam mielina e participam na transmissão de

sinais no sistema nervoso.

As células de glia têm a importante função de produzir moléculas que

modificam o crescimento de dendritos e axónios. Descobertas recentes indicam

que também participam ativamente nas transmissões sinápticas, regulando a

libertação de neurotransmissores ou libertando-os elas mesmas e libertando ATP

que modela funções pré-sinápticas.

As células da glia podem ser: oligodendrócitos, astrócitos e micróglia.

a) Oligodendrócitos: são as células responsáveis pela formação, e

manutenção das bainhas de mielina dos axónios, no SNC. Sem os

oligodendrócitos, os neurónios não sobrevivem em meio de cultura.

b) Astrócitos: são as células da glia que possuem as maiores

dimensões. Os astrócitos, desempenham funções muito importantes, como a

sustentação e a nutrição dos neurónios o preenchimento dos espaços entre os

neurónios, na regulação da concentração de diversas substâncias com potencial

para interferir nas funções neuronais normais (ex.: concentrações extracelulares

de potássio) e na regulação dos neurotransmissores.

c) Células da micróglia: são as menores células da glia. Possuem

elevado poder fagocitário e representam uma variedade dos macrófagos que

atuam na defesa do sistema nervoso. Estas células são capazes de reconhecer e

fagocitar antigénios, aderindo proteínas do mesmo na sua membrana

citoplasmática.

Sistema Nervoso Periférico (Somático e Autónomo)

Sistema Nervoso Somático

O sistema nervoso somático é composto por neurónios que estão

submetidos ao controle consciente para gerar acções motoras voluntárias,

resultantes da contracção de um músculo esquelético. A sua principal função é


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inervar a musculatura esquelética, responsável pelas acções voluntárias, como a

movimentação de um braço ou perna.

Sistema Nervoso Autónomo (SNA)

Sistema nervoso autónomo (também chamado sistema neurovegetativo

ou sistema nervoso visceral) é a parte do sistema nervoso periférico que está

relacionada com o controlo da vida vegetativa, ou seja, controla funções como a

respiração, circulação do sangue, controlo de temperatura e digestão.

É também o principal responsável pelo controlo automático do corpo

frente às modificações do ambiente. Dessa maneira, pode-se perceber que o

organismo possui um mecanismo que permite ajustes corporais, mantendo assim

o equilíbrio do corpo: a homeostase.

O SNA é dividido em duas partes:

Sistema nervoso simpático: as fibras

nervosas simpáticas originam-se na espinal

medula juntamento com os nervos espinais,

projectando-se primeiro para a cadeia simpática

e daí para os tecidos e órgãos que são

estimulados pelos nervos simpáticos.

Sistema nervoso parassimpático: É o

responsável por estimular acções que

permitem ao organismo responder a situações

de calma, como fazer yoga ou dormir. Essas

acções são: a desaceleração dos batimentos

cardíacos, diminuição da pressão arterial, a

diminuição da adrenalina e a diminuição do

açúcar no sangue.

As fibras parassimpáticas deixam o SNC

através dos nervos cranianos III, VII, IX e X.


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Aula 13 – Potenciãl de ãçã o. Te cnicã de voltãge clãmp.

Potencial de Ação dos Nervos (=Conjunto de Neurónios)

Os sinais nervosos são transmitidos por potenciais de ação, que são

rápidas alterações do potencial de membrana que se propagam com grande

velocidade por toda a membrana da fibra nervosa – o potencial de ação desloca-

se ao longo da fibra nervosa até à sua extremidade. Cada potencial de ação

começa com uma alteração súbita do potencial de membrana normal negativo

para um potencial positivo, terminando, então, com o retorno quase tão rápido

para o potencial negativo.

No gráfico pode-se ver as sucessivas alterações do potencial de

membrana que ilustra o início explosivo do potencial de ação e a sua quase

idêntica recuperação.

Existem 3 estágios sucessivos do potencial de ação, que são os

seguintes:

1. Estágio de Repouso: corresponde ao potencial de membrana,

antes do início do potencial de ação. Diz-se que a membrana está “polarizada”

durante este estágio, em razão do potencial de membrana da -90 mV existente.

2. Estágio de Despolarização: Durante este estágio a membrana fica

subitamente permeável a iões sódio, permitindo que um grande número destes

iões (carregados positivamente) se difunda para o interior do axónio. Assim, o


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Método de voltage clamp para estudar o fluxo dos

iões através de um canal específico

estado normal de “polarização” de -90 mV é, de imediato, neutralizado pelo influxo

de iões sódio. O potencial é assim aumentado para um valor positivo –

despolarização. O grande excesso de iões sódio faz com que o potencial de

membrana “ultrapasse” (overshoot) rapidamente o nível zero e se torne positivo.

3. Estágio de Repolarização: Após a membrana ter ficado permeável

aos iões sódio, os canais de sódio começam a fechar-se e os canais de potássio

(K+) começam a abrir (mais do que o normal). Assim, a rápida difusão dos iões

potássio para o exterior reestabelece o potencial de repouso negativo da

membrana – repolarização da membrana.

Técnica de Voltage Clamp

É um método utilizado para

medir o efeito da voltagem sobre a

abertura e o fecho de canais

controlados pela voltagem. Foi a

técnica utilizada pelos

pesquisadores Alan Lloyd Hodgkin e

Andrew Huxley quando estudaram as

propriedades da membrana do axónio.

Nesta técnica são utilizados pulsos de voltagem em vez de pulsos de correntes

para controlar o mecanismo envolvido na geração do potencial de ação nos

neurónios.

Para se usar esta montagem, são inseridos na fibra nervosa, dois

elétrodos – um deles é para medir a voltagem do potencial e o outro é para

conduzir corrente elétrica para dentro ou para fora da fibra nervosa.

Esta montagem é utilizada da seguinte maneira: o pesquisador (operador)

decide qual a voltagem que ele deseja estabelecer dentro da fibra nervosa. O

componente eletrónico da montagem é então ajustado para essa voltagem

desejada, injetando automaticamente eletricidade positiva ou negativa, por meio


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do elétrodo de corrente. O componente é também ajustado na intensidade que

seja necessária para fixar a voltagem, medida pelo elétrodo de voltagem.

Quando o potencial de membrana é repentinamente alterado por esta

técnica (pelo “gancho” de voltagem), de -90 mV para 0, os canais de potássio e

sódio regulados pela voltagem abrem-se, e os iões potássio (K+) e sódio (Na+)

começam a fluir (sair) por esses canais.

Para contrabalançar os efeitos desses fluxos iónicos sobre os valores

fixados da voltagem intracelular, é injetada corrente elétrica automaticamente por

meio dos elétrodos, para manter a voltagem intracelular no nível 0 constante que

é necessário. Para isso, a corrente injetada deve ser igual mas com polaridade

oposta ao fluxo efetivo de corrente que flui pelos canais.

Para se medir a intensidade de fluxo que está a ocorrer a cada instante, o

elétrodo de corrente é conectado a um osciloscópio que regista o fluxo de

corrente.

Por fim, o pesquisador altera as concentrações iónicas intra e

extracelulares para valores diferentes dos “normais” e repete a medida – é feito

de modo fácil quando se usam fibras nervosas bastante calibrosas (como as do

axónio gigante da lula).

Quando o sódio é o único ião permeável nas soluções intra e extracelular

do axónio da lula, o “gancho” de voltagem só mede o fluxo corrente pelos canais

de sódio. Quando é o potássio o único ião permeável, só o fluxo corrente pelos

canais de potássio é medido.

Outra maneira de se estudar o fluxo iónico por meio de um tipo

individual de canal é pelo bloqueio de um tipo de canal de cada vez. Por exemplo:

os canais de sódio podem ser bloqueados pela toxina chamada tetrodotoxina,

aplicando-a na parte externa da membrana celular, onde o canal de sódio está

situado. Os canais de potássio são bloqueados pelo ião tetraetilamónio,

quando aplicado no interior da fibra nervosa.


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Nesta imagem podem-se ver as

variações típicas da condutância dos canais

de sódio e potássio regulados pela

voltagem, quando o potencial de membrana

é repentinamente alterado pela técnica de

“voltage clamp”, de –90 mV para +10 mV e,

2 milisegundos depois, de volta para os –90

mV.

Pode-se observar uma abertura abrupta dos canais de sódio (estágio de

ativação) numa pequena fração de milisegundos, após o potencial de membrana

ser elevado para um valor positivo. Durante os próximos milisegundos, os canais

de sódio fecham-se (estágio de inativação).

É de notar também a abertura dos canais de potássio – estes abrem-se

lentamente, atingindo o seu estado de abertura total só depois dos canais de

sódio se terem fechado quase complementamente. Além disso, uma vez abertos,

os canais de potássio, estes permanecem assim durante todo o potencial positivo

de membrana e só se fecham quando o potencial de membrana retorna a um

valor negativo.

Canais de Sódio e de Potássio Regulados pela Voltagem

O agente necessário para provocar a despolarização e a repolarização

das membranas nervosas durante o potencial de ação é o canal de sódio

regulado pela voltagem. O canal de potássio regulado pela voltagem também

tem a sua importância por aumentar a rapidez da repolarização da membrana.


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Canal de Sódio Regulado pela Voltagem

O canal de sódio regulado pela voltagem em 3 estados distintos.Este

canal tem dois “portões” – um perto da abertura externa do canal, referida como

“portão” de ativação, e a outro perto da abertura interna do canal, denominado

como “portão” de inativação.

Esta imagem mostra o estado

desses dois “portões” na membrana normal

em repouso, quando o potencial de

memrana é de –90 mV.

a) Ativação do Canal de Sódio

Quando o potencial de membrana se torna menos

negativo que durante o estado de repouso, aumentando

de –90 mV até zero (0) ela atinge a voltagem – em geral

cerca de –70 a –50 mV – o que provoca uma alteração

conformacional abrupta/inesperada do “portão” de

ativação, fazendo com que o canal fique completamente

aberto. Esta condição é referida como estado ativado –

durante este estado, os iões sódio podem passar através

do canal, aumentando a permeabilidade da membrana de

sódio.

b) Inativação do Canal de Sódio

O mesmo aumento de voltagem que faz com que o “portão” seja ativado

também faz com que este seja fechado (desativado). O “portão” é desativado em

poucos milésimos de segundo após ter sido ativada. Isto é, a alteração

conformacional que provoca o fecho do “portão” de ativação é um processo mais

lento que a alteração conformacional que a abre o “portão” de ativação.


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Assim, após o canal de sódio ter permanecido

aberto por algum tempo ele é inativado e fecha-se, sendo

que, assim, os iões Na+ não podem atravessar a

membrana – neste momento, o potencial de membrana

começa a retomar ou a aproximar-se do seu estado normal

de repouso (processo de repolarização).

Outra característica importante do processo de inativação do canal de

sódio é que o “portão” inativado só vai reabrir quando o potencial de membrana

retomar ou se aproximar do potencial de repouso na condição original – por esta

razão, usualmente, não é possível, para o canal de sódio, voltar a abir sem que a

fibra nervosa seja primeiro repolarizada.

Aula 15 – Cãnãis Io nicos. Te cnicã de Patch Clamp. Correntes unitã riãs e mãcrosco picãs.

Canais Iónicos (Ver Aula 6)

Canais iónicos são formados por proteínas integrais da membrana

plasmática das células. Por possuírem uma estrutura tridimensional, formam

túneis de passagem a determinados iões através da bicamada lipídica, que

compõe a membrana das células. Se não existissem os canais iónicos, os iões

não conseguiriam entrar nem sair das células devido à sua carga elétrica.

Estes canais podem assumir diferentes estados conformacionais, abertos

e fechados. Estas transições dependem das barreiras de energias potenciais que

separam esses estados e, que podem ser controladas por campo elétrico, iões,

substâncias químicas e outros agentes.

Todos os canais apresentam um poro aquoso central com comunicação

intracelular e extracelular.


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Existem também canais iónicos dependentes de voltagem (Aula 13).

Estes são uma classe de canais iónicos transmembranares que são activados por

alterações de diferença de potencial eléctrico perto do canal; a presença deste

tipo de canais iónicos é especialmente crítica nos neurónios, mas são comuns em

muitos tipos de células. Ao longo de todo o axónio e na sinapse, os canais

dependentes de voltagem propagam os sinais eléctricos.

Alguns exemplos incluem: canais de sódio e os canais de potássio

dependentes de voltagem (localizados nos nervos e músculos) e o canal de cálcio

dependente de voltagem (desempenha um papel na libertação de

neurotransmissores na terminação pré-sináptica). Os canais de sódio e potássio

dependentes de voltagem já foram falados na aula 13. De seguida fala-se do

canal de cálcio dependente de voltagem.

Canal de Cálcio dependente de voltagem

Os canais de cálcio dependentes de voltagem são ligeiramente

permeáveis aos iões sódio (Na+), assim como aos iões cálcio (Ca2+) – quando

estes canais se abrem estes iões fluem para interior fibra nervosa. Estes canais

são conhecidos como canais de Ca2+-Na+.

Os canais de cálcio são de lenta ativação – são denominados, por isso,

de canais lentos, enquanto os canais de sódio são canais rápidos (de rápida

ativação).

Os canais de cálcio são muito numerosos no músculo cardíaco e no

músculo liso. Na verdade, em alguns tipos de músculo liso os canais de sódio

(rápidos) são bastante raros, de forma que o potencial de ação ocorre, quase

exclusivamente, pela ativação dos canais (lentos) de cálcio.


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Registo do fluxo de corrente por um canal de sódio,

ligado à voltagem isolada, demonstrando o princípio

“tudo ou nada” da abertura e do fecho do canal.

Técnica de Patch Clamp

É uma técnica de fixação de

membranas utilizada para registar a

corrente iónica que flui através de cada

canal iónico.

Nesta técnica, de forma muito simplificada,

uma micropipeta com diâmetro de apenas 1 ou 2

μm é colocada sobre a parte externa da membrana

celular. Em seguida, é feita sucção por uma pipeta,

para aspirar a membrana contra a ponta da pipeta

e a membrana – isto cria uma selagem entre a

ponta da pipeta e a membrana celular. O resultado

é um “patch” diminuto de membrana que se “fixa”

na ponta da pipeta, por onde o fluxo de corrente elétrica pode ser registado.

Alternativamente, a pequena placa de

membrana celular na ponta da pipeta pode ser removida

da célula. A pipeta com a placa selada é então colocada

em solução livre – isto permite que as concentrações

iónicas dentro da micropipeta na solução externa

possam ser modificadas à vontade (a voltagem está

“fixa” – clamped – em determinado valor.

Já foi possível a obtenção de “patches” (placas) suficientemente

pequenas para conter apenas um canal proteico na membrana a ser estudada.

Por meio da variação da concentração de diferentes iões, bem como da voltagem


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através da membrana, podem-se determinar as características do transporte de

um canal isolado e também as propriedades dos seus “portões” (receptores).

Correntes Unitárias e Macroscópicas

A técnica de “voltage clamp” que permite fixar a voltagem, quando

aplicado ao axónio, permitiu medir as correntes iónicas através da membrana da

célula excitável (corrente macroscópica). A corrente macroscópica resulta da

passagem de iões através de uma população de canais iónicos.

Actualmente, a técnica do “patch clamp” permite medir a passagem de

iões através de um único canal iónico, que são as correntes microscópicas ou

unitárias.

Aula 16 – Propriedãdes Pãssivãs dã Membrãnã. Somãçã o Espãcio-Temporãl.

Propriedades Passivas da Membrana

A velocidade de condução do potencial de ação depende de vários

factores:

1. Capacitância da membrana: Quanto maior a capacitância, menor

é a velocidade de condução, já que é necessário maior tempo para descarregar a

membrana.

2. Resistência interna da membrana: Quanto maior a resistência,

menor é a velocidade de condução. No entanto, os potenciais (sinais) prolongam-

se até uma distância maior.

3. Diâmetro da fibra nervosa: Quanto maior o diâmetro da fibra,

maior é a velocidade, pois se por exemplo houver a duplicação do raio da fibra

nervosa, haverá aumento da capacitância da membrana por um factor de 2, uma

redução da resistência da membrana por um factor 2 e uma redução da


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resistência interna por um factor 4. Como a redução da resistência supera o

aumento da capacitância, o resultado é o aumento da velocidade de condução.

4. Mielina: Fibras mielinizadas conduzem muito mais rapidamente

que fibras não mielinizadas, visto que as fibras mielinizadas têm menor

capacitância, portanto descarregam mais rapidamente, além do mais a resistência

interna não se modifica. Somente a resistência da membrana aumenta. Além

disto, os potenciais de ação, são gerados somente em locais de alta condutância,

os chamados nódulos de Ranvier, que são espaços que aparecem a cada 1 a 2

mm, permitindo a chamada condução saltatória.

5. Temperatura: Quanto maior a temperatura, maior é a “agitação”

molecular, aumentando consequentemente o fluxo iónico e a velocidade de

condução do potencial elétrico.

As duas propriedades passivas das membranas do axónio, diretamente

relacionadas com a velocidade com que o axónio pode transmitir os potenciais de

ação são: somação espacial e somação temporal. Dizem-se propriedades

passivas pois não dependem diretamente do metabolismo.

Somação Espacial

A excitação de um único terminal pré-sináptico sobre a superfície de um

neurónio quase nunca excita a célula. Isto deve-se ao facto de a quantidade de

neurotransmissores libertada por um único terminal é apenas suficiente para

provocar um PEPS (Potencial Excitatório Pós-Sináptico), normalmente de valor

não superior a um intervalo de 0,5 a 1 mV, em vez do potencial de 10 a 20 mV

geralmente necessário para atingir o limiar de excitação.

Entretanto, diversos terminais pré-sinápticos são normalmente

estimulados ao mesmo tempo. Embora estes terminais estejam distribuídos por

áreas amplas e distantes presentes no neurónio, os seus efeitos podem ainda ser

somados, ou seja, os potenciais podem somar-se a outros até que a excitação

neuronal ocorra. A razão para que isto ocorra é a seguinte: uma alteração do

potencial em qualquer ponto isolado do corpo celular (ou soma) mudará o

potencial em qualquer local do mesmo quase exactamente do mesmo modo. Isto


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ocorre porque a condutividade elétrica dentro do grande corpo celular neuronal é

muito alta.

Portanto, para cada sinapse excitatória que dispara simultaneamente, o

potencial de membrana total torna-se mais positivo em 0,5 a 1 mV.

Quando o PEPS se torna grande suficiente será alcançado o limiar de

disparo e o potencial de acção vai ser gerado espontaneamente, a partir do

segmento inicial do axónio. No caso do disparo de 16 sinapses, pode-se ver pela

figura anterior, que o limiar de disparo foi alcançado e foi então gerado, no axónio,

o potencial de acção.

Este efeito de somação dos potenciais pós-sinápticos simultâneos pela

activação de múltiplos terminais em áreas amplamente espaçadas na membrana

neuronal é chamado de somação espacial.

Somação Temporal

Todas as vezes que um terminal pré-sináptico dispara os

neurotransmissores libertados, promove a abertura dos canais de membrana por

milisegundo. Porém, o potencial pós-sináptico modificado pode durar 15

milisegundos depois dos canais já se terem fechado. Portanto, uma segunda

abertura dos mesmos canais pode aumentar o potencial pós-sináptico para um

nível ainda maior. Além disso, quanto mais rápida a velocidade de estimulação,

maior se torna o potencial pós-sináptico.


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Assim, descargas sucessivas de um único terminal pré-sináptico, se

ocorrerem rápido o suficiente, podem ser adicionadas umas às outras, ou seja,

podem-se “somar”. A este tipo de somação, diz-se somação temporal.

Aula 17 – Sinãpse. Modulãçã o. Fãcilitãçã o. Depressã o e Potenciãçã o.

Anatomia Fisiológica da Sinapse

Esta imagem é um esquema de

um neurónio motor anterior típico. Este

neurónio é composto por 3 partes

principais: o corpo celular ou soma,

que constitui a maior parte do neurónio;

um axónio único, que se estende a

partir do corpo celular até à espinal

medula; e os dendrites, que são

numerosas projecções ramificadas do

corpo celular.

Nas superfícies das dendrites (cerca de 80 a 95%) e do corpo celular

(cerca de 5 a 20%) existem os chamados terminais pré-sinápticos. Estes

terminais são também as porções terminais de ramificações de axónios de

diversos outros neurónios. Muitos destes terminais pré-sinápticos são

excitatórios – secretam neurotransmissores que estimulam o neurónio pós-

sináptico. No entanto também existem terminais pré-sinápticos inibitórios –

secretam neurotransmissores que inibem o neurónio pós-sináptico.

Os neurónios podem diferir no tamanho do corpo celular; no tamanho,

comprimento e número de dendrites; no comprimento e tamanho do axónio e no

número de terminais pré-sinápticos. Estas diferenças fazem com que os

neurónios de diferentes partes do sistema nervoso reajam de maneira diversa a

sinais sinápticos aferentes e, sendo assim, executarem muitas funções distintas.


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Terminais Pré-Sinápticos

Estes terminais possuem

uma forma arredondada como se

pode ver pela figura.

Na figura está representada

a estrutura básica de uma sinapse,

que mostra um terminal pré-

sináptico único na superfície da

membrana de um neurónio pós-

sináptico. Este terminal é separado

do corpo celular do neurónio pós-

sináptico por uma fenda sináptica.

O terminal possui dois tipos de estruturas internas importantes para a

função excitatória ou inibitória da sinapse: as vesículas transmissoras – que

contêm os neurotransmissores, e que estes, quando libertados na fenda sináptica

excitam ou inibem o neurónio pós-sináptico (excita se a membrana neuronal

contém receptores excitatórios e inibe se esses receptores forem inibitórios) – e

os mitocôndrios, que fornecem ATP que por sua vez fornece a energia necessária

para sintetizar novas moléculas de neurotransmissores.

Quando um potencial de acção chega a um terminal pré-sináptico, a

despolarização da sua membrana faz com que um pequeno número de vesículas

transmissoras liberte neurotransmissores na fenda sináptica. Esta libertação, por

sua vez, provoca uma mudança imediata nas características da permeabilidade

da membrana neuronal pós-sináptica, o que leva à excitação ou inibição do

neurónio pós-sináptico, dependendo das características do receptor neuronal.


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Papel dos Iões Cálcio (Ca2+)

A membrana do terminal pré-sináptico (membrana pré-sináptica) possui

um grande número de canais de cálcio dependentes de voltagem.

Quando um potencial de acção despolariza a membrana pré-sináptica,

estes canais de cálcio abrem-se e permitem, então, a passagem de inúmeros iões

cálcio para dentro do terminal pré-sináptico. A quantidade de neurotransmissores

que se liberta será directamente proporcional ao número de iões cálcio que

entram.

O mecanismo pelo qual os iões cálcio provocam a libertação dos

neurotransmissores ainda não é conhecido na sua totalidade, mas acredita-se

que se processe mais ou menos da seguinte maneira:

1. Entrada dos iões cálcio no terminal pré-sináptico;

2. Ligação dos iões Ca2+ a moléculas de proteínas especiais

presentes na superfície interna da membrana pré-sinpática – locais de libertação;

3. Abertura dos locais de libertação através da membrana;

4. Libertação de alguns neurotransmissores das vesículas para a

fenda sináptica.

Função das Proteínas Receptoras

A membrana do neurónio pós-sináptico contém um grande número de

proteínas receptoras. As moléculas destes receptores possuem dois

componentes importantes:

1. Componente de ligação, que se exterioriza, a partir da

membrana, na fenda sináptica – onde se irá ligar o neurotransmissor que vem do

terminal pré-sináptico;

2. Componente ionóforo, que atravessa toda a membrana pós-

sináptica até alcançar o interior do neurónio pós-sináptico. Este componente pode

ser um de dois tipos:


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a. Canal iónico, que permite a passagem de tipos específicos

de iões através da membrana;

b. Activador de “segundo mensageiro”, que não é um canal

iónico mas sim uma molécula que, projectando-se para o citoplasma

da célula, ativa uma ou mais substâncias localizadas no interior do

neurónio pós-sináptico – estas substâncias funcionam como

segundos mensageiros que promovem ou aumento ou a diminuição

de funções celulares específicas.

Canais iónicos

Os canais iónicos na membrana neuronal pós-sináptica são geralmente

de dois tipos: catiónicos (permitem a passagem maioritariamente de sódio e de

outros catiões como o potássio ou o cálcio) e os aniónicos (permitem a

passagem principalmente de iões cloreto e também outros aniões).

Os canais catiónicos são revestidos por cargas negativas – estas atraem

os catiões que conseguem atravessar o canal e impedem a passagem dos

aniões.

Os canais aniónicos são revestidos por cargas positivas – que permitem a

passagem de aniões (carga negativa) mas não de catiões (carga positiva).

A substância transmissora (neurotransmissor) que abre canais catiónicos

é chamada de transmissor excitatório, por outro lado, uma que abra canais

aniónicos é denominada de transmissor inibitório.

Quando uma substância transmissora activa um canal iónico este abre-se,

quando a substância deixa de estar presente ele fecha-se.

Sistema de “Segundos Mensageiros”

Muitas funções do sistema nervoso requerem mudanças prolongadas nos

neurónios, mesmo depois de a substância transmissora já se ter dissipado. Os

canais iónicos não são capazes de provocar mudanças prolongadas no neurónio


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pós-sináptico, porque estes canais fecham-se muito rapidamente assim que o

neurotransmissor deixa de estar presente.

No entanto, em muitos casos, a excitação ou inibição neuronal pós-

sináptica prolongada é alcançada pela activação de um sistema de “segundos

mensageiros” no neurónio pós-sináptico, sendo este segundo mensageiro o

responsável por provocar o efeito prolongado.

A figura mostra uma proteína receptora de membrana. Ligada a esta

proteína receptora está uma proteína G – ligada à porção do receptor do lado de

dentro da célula.

A proteína G é formada por três subunidades: subunidades α (alfa), β

(beta) e γ (gama). As subunidades β e γ estão ligadas tanto à subunidade α, como

à parte interna da membrana celular adjacente à proteína receptora.

Durante a activação por um impulso nervoso, a subunidade α separa-se

das restantes subunidades, ficando livre para se mover pelo citoplasma da célula

e executar uma ou mais de múltiplas funções, dependendo da característica

específica de cada neurónio.


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Receptores (neurotransmissores

pós-sinápticos)

Ionotrópicos

Metabotrópicos

Na figura acima estão representadas 4 das possibilidades que podem

ocorrer. São elas:

1. Abertura de canais iónicos específicos na membrana da

célula pós-sináptica: na figura abre-se um canal de potássio (K+) em resposta à

proteína – este canal geralmente permanece aberto por um tempo prolongado, ao

contrário do fecho rápido dos canais iónicos activados directamente, que não

usam o sistema de segundos mensageiros

2. Activação de cAMP ou cGMP: tanto o AMP cíclico como o GMP

cíclico podem activar a maquinaria metabólica altamente específica no neurónio

e, sendo assim, podem iniciar qualquer um dos muitos resultados químicos,

incluindo as mudanças a longo prazo na estrutura da célula que, por sua vez,

alteram a excitabilidade do neurónio por longo tempo.

3. Activação de um ou mais enzimas intracelulares: a proteína G

pode activar directamente um ou mais enzimas intracelulares. Por sua vez, estes

enzimas podem induzir uma das muitas funções químicas específicas da célula.

4. Activação da transcrição génica: um dos efeitos mais

importantes na medida em que a transcrição génica pode provocar a formação de

novas proteínas dentro do neurónio, modificando, desta forma, a sua maquinaria

metabólica.

Modulação


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Tanto os receptores ionotrópicos como os metabotrópicos fazem parte

das sinapses excitatórias.

Um receptor metabotrópico não contém um canal iónico, mas, em vez

disso, está acoplado a uma proteína G que inicia cascatas de mensageiros

secundários que, em última análise, afectam os canais de iões. Um receptor

ionotrópico contém o canal de iões, como parte integrante do próprio.

Os receptores ionotrópicos são de transmissão sináptica rápida enquanto

os receptores metabotrópicos são de transmissão sináptica lenta.

Facilitação. Depressão e Potenciação.

A resposta de um neurónio pós-sináptico depende da que frequência e da

duração com que ele foi estimulado pelo neurónio pré-sináptico. Quando o

neurónio pós-sináptico recebe estímulos repetidos, havendo um aumento da

resposta pós-sináptica chamamos a este fenómeno facilitação.

Facilitação, potenciação pós-tetânica e potenciação a longo prazo são

exemplos do aumento da eficácia da transmissão sináptica em resposta a

estímulos anteriores de uma sinapse. Depressão a longo prazo é um exemplo da

eficácia reduzida resultante da activação prévia da sinapse.


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Locais anatómicos das principais glândulas

endócrinas e tecidos do corpo.

Os fenómenos de potenciação e depressão são tipos de plasticidade

sináptica. A plasticidade sináptica tem papel fundamental em ocasiões de danos

ao cérebro. Mesmo em casos de acidentes que causam a morte de certos

neurónios existe uma certa recuperação, gerada por neurónios que se adaptam e

podem assim exercer funções similares às daqueles que foram perdidos. Este

processo de aprendizagem mostra a capacidade do cérebro de recuperar ou

adaptar-se a ocasiões

Aula 18 – Regulãçã o neuro-endo crinã.

Sistema Neuro-Endócrino

O sistema neuro-endócrino é

constituído pelo sistema nervoso e um

conjunto de glândulas endócrinas

(sistema endócrino) que se integram,

formando uma unidade funcional;

O sistema endócrino (produção

de hormonas) e nervoso estão

associados de tal forma que se

denominam por vezes de sistema neuro-

endócrino. Células nervosas

especializadas do cérebro (hipotálamo)

controlam as glândulas endócrinas.

O hipotálamo secreta hormonas

que estimulam glândulas endócrinas a

secretar outras hormonas.

A função dos dois tipos de

sistemas é coordenar e regular as


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atividades de todos os outros sistemas do organismo.

O sistema nervoso pode receber estímulos da parte interna do organismo,

como a produção de hormonas pelas glândulas endócrinas (estimulantes).

Hipófise

É considerada a glândula mais importante do nosso organismo.

A hipófise produz uma grande quantidade de hormonas, sendo algumas

delas responsáveis pela regulação da actividade de outras glândulas endócrinas.

Essa regulação feita por um mecanismo de feedback (negativo ou positivo).

A hipófise é dividida em: adeno-hipófise (produção de hormonas) e

neuro-hipófise (relacionada com o hipotálamo, armazena dois tipos de

hormônios, a ocitocina e ADH ou vasopressina).

O Sistema de Relógio Circadiano (“Circadian Cycle”)

O ciclo circadiano designa o período de aproximadamente um dia (24

horas) sobre o qual se baseia todo o ciclo biológico do corpo humano e de

qualquer outro ser vivo, influenciado pela luz solar.

O ritmo circadiano regula todos os ritmos materiais bem como muitos dos

ritmos psicológicos do corpo humano, com influência sobre, por exemplo, a

digestão ou o estado de vigília (alerta), passando pelo crescimento e pela

renovação das células, assim como a subida ou descida da temperatura.

O "relógio" que processa e monitora todos estes processos encontra-se

localizado numa área cerebral denominada núcleo supraquiasmático, localizado

no hipotálamo na base do cérebro e acima das glândulas pituitárias.

Pesquisas recentes expandiram o sentido do termo, demonstrando que os

ritmos circadianos estão também relacionados às marés, ao ciclo lunar e também

à dinâmica climática da Terra através das correntes eólicas e marítimas, em


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Serotonina

especial se observado com relação aos animais migratórios. Dessa forma, a

dinâmica circadiana não se reduz a uma questão fisiológica, mas também a uma

conjuntura astronómica, geológica e ecológica.

Distúrbios no ciclo circadiano

Um dos distúrbios do ciclo circadiano mais notável são as insónias

(“sleep-disorders”).

A melatonina consiste no principal

sincronizador interno do ritmo biológico e é

sintetizada pela glândula pineal, tendo

sua origem a partir do triptofano. A

glândula pineal participa na organização

temporal dos ritmos biológicos, actuando

como mediadora entre o ciclo claro/escuro ambiental e os processos regulatórios

fisiológicos, incluindo a regulação endócrina da reprodução, a regulação dos

ciclos de actividade-repouso e sono/vigília assim como a regulação do sistema

imunológico, entre outros. No entanto, em humanos, a melatonina tem sua

principal função em regular o sono; ou seja, em um ambiente escuro e calmo, os

níveis de melatonina do organismo aumentam, causando o sono.

A serotonina é uma molécula

envolvida na comunicação entre neurónios.

Esta comunicação é fundamental para a

percepção e avaliação do meio e para a

capacidade de resposta aos estímulos

ambientais. A serotonina parece ter funções

diversas, como o controlo da liberação de

algumas hormonas e a regulação do ciclo circadiano, do sono e do apetite.

Melatonina


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Aula 19 e 20 – Mu sculo esquele tico; mu sculo cãrdí ãco e mu sculo liso (cãrãcterí sticãs gerãis). Filãmentos citoplãsmã ticos. Orgãnizãçã o ãnãto micã. Plãcã motorã. Junçã o neuromusculãr. Fisiologiã dã contrãcçã o. Movimento. Tipos de fibrãs. Forçã e precisã o.

Sistema Muscular

O sistema muscular é o

sistema biológico dos seres

humanos que lhes permite mover. O

sistema muscular, em vertebrados,

é controlado pelo sistema nervoso,

apesar de alguns músculos, como o

músculo cardíaco, pode ser

completamente autónomo.

O músculo é tecido contráctil e a sua função é produzir força e causar o

movimento – movimento de locomoção ou nos órgãos internos.

Grande parte da contracção muscular ocorre sem pensamento consciente

e é necessária para a sobrevivência, como a contracção do coração e

peristaltismo (que empurra alimento através do sistema digestivo). A contracção

muscular voluntária é usada para mover o corpo e pode ser controlado

minuciosamente, como os movimentos dos dedos.

O músculo é composto por fibras musculares. Dentro das células são

miofibrilas – estas contêm filamentos de actina e miosina.

Pode-se dizer que, no geral, existem 3 tipos de músculo: músculo

esquelético, músculo liso e músculo cardíaco.

O músculo esquelético pode ser definido como músculo estriado

voluntário que é geralmente ligado a um ou mais ossos. Este músculo diz-se

voluntário, pois é geralmente sujeito a um controlo voluntário (podemos decidir

quando contrair um músculo esquelético) e diz-se estriado porque exibe um


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Músculo esquelético.

Músculo cardíaco.

Músculo liso.

padrão microscópico de bandas alternadas claras e escuras. Devido ao seu

comprimento extraordinário, as células do músculo esquelético são geralmente

chamadas fibras musculares ou miofibrilhas. Estas miofibras são constituídas

por filamentos de actina e miosina.

O músculo cardíaco também é estriado, mas é involuntário (não está

normalmente sob controlo consciente). As suas células não são fibrosas em

forma, pelo que são chamados cardiócitos ou miócitos, em vez de fibras.

O músculo liso também é involuntário, e, ao contrário do músculo

esquelético e cardíaco, carece de estrias, daí a descrição de liso. As suas células

também são chamadas de miócitos, mas são fusiforme em forma - grossa no

meio e delgada nas extremidades.


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Organização Anatómica

Músculo Esquelético


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Músculo Liso

Músculo Cardíaco


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Excitação do Músculo Esquelético – Junção neuromuscular

Cada terminação nervosa faz uma junção, chamada junção

neuromuscular, com a fibra muscular próxima desta.

O potencial de acção, iniciado na fibra muscular pelo sinal nervoso, viaja

em ambas as direcções, até às extremidades da fibra muscular.

Esta figura mostra a

junção neuromuscular de uma

grande fibra nervosa

mielinizadas com uma fibra

muscular esquelética. A fibra

nervosa forma um complexo de

terminais nervosos ramificados

que se invaginam na superfície extracelular da fibra muscular. Toda a estrutura é

denominada placa motora. Esta é recoberta por uma ou mais células de Shawn

que a isolam dos líquidos circundantes.


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Esta figura é um

esquema que mostra a junção

neuromuscular entre um

terminal de um axónio e a

membrana da fibra muscular.

No terminal axonal

existem muitos mitocôndrios

que fornecem ATP para a

síntese de um neurotransmissor excitatório – a acetilcolina.

A acetilcolina, por sua vez, excita a membrana da fibra muscular. A

acetilcolina é sintetizada no citoplasma do terminal, mas é absorvida rapidamente

por vesículas sinápticas, as quais se encontram normalmente nos terminais de

uma única placa motora. Na fenda sináptica há grandes quantidades do enzima

acetilcolinesterase, que destrói a acetilcolina pouco tempo após (na ordem dos

milisegundos) esta ter sido libertada das vesículas sinápticas.

Fisiologia da Contração

A a fisiologia da contração muscular ocorre por várias etapas:

1. Um potencial de ação “viaja” ao longo de um nervo motor até às

suas terminações nas fibras musculares;

2. Em cada terminação, o nervo secreta uma pequena quantidade de

substância neurotransmissora, a acetilcolina;

3. Essa acetilcolina actua sobre uma área localizada na membrana da

fibra muscular, abrindo numerosos canais acetilcolina-dependentes dentro de

moléculas proteicas na membrana da fibra muscular;

4. A abertura destes canais permite que uma grande quantidade de iões

sódio passe para dentro da membrana da fibra muscular no ponto terminal neural.

Isso desencadeia um potencial de ação na fibra muscular;


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5. O potencial de ação prolonga-se ao longo da membrana da fibra

muscular da mesma forma como o potencial de ação se prolonga pelas

membranas neurais;

6. O potencial de ação despolariza a membrana da fibra muscular e o

retículo sarcoplasmático liberta para as miofibrilhas uma grande quantidade de

iões cálcio, que estavam armazenados no interior do retículo sarcoplasmático;

7. Os iões cálcio provocam grandes forças atrativas entre os filamentos

de actina e miosina, fazendo com que eles deslizem entre si, o que constitui o

processo contrátil;

8. Após uma pequena fracção de segundos, os iões cálcio são

bombeados de volta para o retículo sarcoplasmático, onde permanecem

armazenados até que um novo potencial de ação chegue; essa remoção dos iões

cálcio da vizinhança das miofibrilhaspõe fim à contração.

O mecanismo da contração muscular é demonstrado pela teoria dos

filamentos deslizantes. Uma série de hipóteses é admitida para explicar como é

que os filamentos deslizantes desenvolvem uma tensão e se encurtam. Uma

delas é a seguinte:

1. Com o sítio de ligação de ATP livre, a miosina liga-se fortemente à

actina;

2. Quando uma molécula de ATP se liga à miosina, a conformação da

miosina e o sítio de ligação se tornam instáveis libertando a actina;

3. Quando a miosina liberta a actina, o ATP é parcialmente hidrolizado

(transformando-se em ADP);

4. A religação com a actina provoca a libertação do ADP e a miosina

altera-se novamente voltando a posição de início, pronta para mais um ciclo.

Existem 3 tipos de contracção:

a) Isométrica: contração em que o comprimento externo do músculo

não se altera, pois a força gerada pelo músculo é insuficiente para mover a carga

à qual está fixado;


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b) Lenghtening (ou alongamento): o músculo aumenta conforme

aumenta a tensão nos músculos, como quando se diminui lentamente o peso. As

fibras musculares deslizam paralelamente uma à outra resultando na total

alongamento do músculo.

c) Shortening (ou encurtamento): o músculo encurta à medida que

a tensão no músculo aumenta, como quando se levanta um peso.

Músculo Esquelético

A contração muscular esquelética acontece quando há uma interação das

proteínas contráteis de actina e miosina, que ocorre na presença de iões de

cálcio intracelulares e energia (ATP). A disponibilidade de energia para a

contração vem por meio da hidrólise de ATP, e o cálcio é libertado pelo retículo

sarcoplasmático (RS) quando estimulado pela despolarização.

A ligação de um impulso neural gerado no sistema nervoso central a uma

contração muscular esquelética distante é denominada acoplamento excitação-

contração.

A figura mostra o acoplamento

excitação-contração, mostrande

em primeiro lugar um potencial

de acção que causa a libertação

de iões cálcio do retículo

sarcoplasmático e, em seguida, a

recaptação destes iões por uma

bomba de cálcio.


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Músculo Liso

Base Química para a Contração do Músculo Liso

O músculo liso é constituído tanto por filamentos de actina como

filamentos de miosina, com características químicas semelhantes às dos mesmos

filamentos mas no músculo esquelético. No entanto, o músculo liso não contém o

complexo de troponina normal que é necessário no controlo da contração do

músculo esquelético. Por isso o mecanismo de controlo da contração é diferente

no músculo liso. Mesmo assim, em ambos os tipos de músculos, o processo

contráctil é activado por iões cálcio, e o ATP é degradado a ADP que irá fornecer

energia para a contração.

No entanto, existem diferenças importantes na organização física do

músculo liso e do músculo esquelético.

Base Física para a Contração do Músculo Liso

O músculo liso não tem o mesmo arranjo

estriado dos filamentos de actina e de miosina que

são encontrados no músculo esquelético. Em vez

disso, a organização física do músculo liso é a que

se segue na figura.

Alguns dos corpos densos na membrana

de células adjacentes estão conectados por pontes

intercelulares de proteínas. É principalmente

através destas conexões que a força da contracção

é transmitida de uma célula para outra.


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Músculo Cardíaco

Como ocorre com os músculos esqueléticos, ao propagar-se pela

membrana do músculo cardíaco, o potencial de ação também se dissemina para

o interior da fibra muscular cardíaca, pelas membranas dos túbulos T. Os

potenciais de ação dos túbulos T, por sua vez, actuam sobre as membranas dos

túbulos sarcoplasmáticos, causando a libertação instantânea de quantidades

muito elevadas de iões cálcio do retículo sarcoplasmático para o sarcoplasma

muscular.

Esses iões cálcio difundem-se até as miofibrilhas e catalisam as reações

químicas que promovem o deslizamento dos filamentos de actina e miosina uns

pelos outros – produzindo a contração muscular.

Até aqui, este mecanismo de acoplamento excitação-contração é como o

que ocorre no músculo esquelético, mas há um segundo efeito que é bem

diferente.

Além dos iões cálcio libertados no sarcoplasma, grande quantidade

destes iões (extra) também se difunde dos túbulos T para o sarcoplasma por meio

do potencial de ação.

Na verdade, sem esse cálcio extra dos túbulos T, a força de contração do

músculo cardíaco seria consideravelmente reduzida, porque o retículo

sarcoplasmático do músculo cardíaco não é tão desenvolvido quanto o dos

músculos esqueléticos e não armazena cálcio suficiente para proporcionar

contração completa.

Por outro lado, os túbulos T do músculo cardíaco têm maior diâmetro que

o dos túbulos dos músculos esqueléticos e da mesma forma, há no interior dos

túbulos T grande quantidade de mucopolissacarídeos eletronegativamente

carregados que servem de reserva de iões cálcio, mantendo-os sempre

disponíveis para a difusão para dentro da fibra muscular cardíaca ao ocorrer o

potencial de ação dos túbulos T.


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A força de contração do músculo cardíaco depende, em grande parte, da

concentração de iões cálcio nos líquidos extracelulares.

Ao final do platô do potencial de ação, o influxo de iões cálcio para o

interior das fibras musculares é interrompido subitamente e os iões cálcio

presentes no sarcoplasma são rapidamente bombeados de volta tanto para o

retículo sarcoplasmático como para os túbulos T. Em consequência, a contração

cessa até que ocorra novo potencial de ação.

Papel dos iões cálcio na contração muscular

Os iões Ca2+ são importantes para o acoplamento electro-mecânico

(acoplamento de excitação-contração):

1. Condução do potencial de acção pelo sarcolema;

2. Despolarização dos túbulos T;

3. Abertura dos canais de Ca2+ do retículo sarcoplasmático;

4. Difusão dos iões Ca2+;

5. Aumento da concentração dos iões Ca2+ no micoplasma;

6. Início da contracção muscular.

Após a chegada do potencial de acção, há a libertação de acetilcolina que

se traduz em potencial de placa ocorrendo a despolarização da membrana,

permitindo a abertura dos canais de Na+.

Como a quantidade de iões Ca2+ é muito elevada dentro do retículo

sarcoplasmático, todos os gradientes de iões Ca2+ favorecem a saída destes iões

para o citoplasma (de dentro do retículo sarcoplasmático para o citoplasma).

Como as cisternas do retículo sarcoplasmático estão próximas, os iões Ca2+

ligam-se à troponina C e os filamentos de actina e miosina interagem, permitindo

a contracção.


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Deste modo, a presença ou a ausência destes iões permite a

despolarização da membrana plasmática. Após a contracção, é necessário que

estes iões desapareçam do citoplasma para que possa haver nova contracção.

Assim, na membrana há sistemas para a troca de iões Na+ e Ca2+, bombas de

Ca2+ e também há a possibilidade destes iões serem ligados no retículo

sarcoplasmático pela calreticulina e calsequestrina que sequestram os iões para

dentro do retículo sarcoplasmático, diminuindo a quantidade de iões Ca2+ livre.

O potencial de acção propaga-se pela membrana.

Assim, na presença de iões cálcio, o cálcio liga-se aos locais de ligação

da troponina C. Há uma alteração conformacional, permitindo a ligação da

miosina. A miosina também tem locais para a ligação do ATP. Na presença de

ATP, a miosina desliga-se da actina e o ATP é hidrolisado, havendo a libertação

de ADP e fosfato inorgânico. Esta é a energia que se traduz em movimento. Após

a libertação do fosfato inorgânico, quando o ADP se desliga, há uma

contracção/movimento.

Aula 21 – Sistemã cãrdiovãsculãr: Corãçã o e Ciclo cãrdí ãco. Eletrocãrdiogrãmã. Regulãçã o nervosã do bãtimento cãrdí ãco.

Sistema Cardiovascular

Trata-se de um sistema fechado e distributivo. Este sistema é constituído

por duas partes:

Menor fracção de sangue existente;

Maior fracção de sangue existente.

O sangue está na maior parte do tempo em reservatórios. As "câmaras"

de recepção de sangue são as aurículas e as "câmaras" de ejecção de sangue

são os ventrículos.

O volume de distribuição de sangue nos diferentes compartimentos

depende da actividade.


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A circulação sistémica ("grande circulação") é diferentes da circulação

pulmonar ("pequena circulação").

A circulação sistémica é a que envolve a circulação sanguínea por

todo o corpo. Neste circuito, o sangue arterial sai do coração e dirige-se para

todos os órgãos, regressando como sangue venoso ao coração. O circuito

sistémico inicia-se no ventrículo esquerdo, cujo contrac-ção faz sair o sangue

arterial do coração pela artéria aorta, dirigindo-se para todo o corpo. Ao nível dos

tecidos, o sangue arterial transforma-se em sangue venoso e regressa ao

coração, para a aurícula direita, através das veias cavas.

A circulação pulmonar ("pequena circulação") ocorre a baixas pressões.

Esta circulação ocorre entre o coração e os pulmões. Neste circuito, o sangue

venoso sai do coração para os pulmões, é oxigenado e regressa ao coração

como sangue arterial. Esta circulação inicia-se no ventrículo direito. Quando o

ventrículo direito contrai, o sangue venoso sai do coração através da artéria

pulmonar e dirige-se aos pulmões. Uma vez nos pulmões, o sangue venoso é

oxigenado, transformando-se em sangue arterial e regressa, através das veias

pulmonares, ao coração entrando pela aurícula esquerda.

Coração

O coração é composto

por 3 tipos principais de

músculo: músculo atrial, o

músculo ventricular e as fibras

especializadas excitatórias e

condutoras. Os tipos de

músculo atrial e ventricular

contraem-se quase como os

músculos esqueléticos, mas

com uma maior duração da contração. Por outro lado, as fibras excitatórias e as

de condução contraem-se fracamente por possuirem poucas fibras contrácteis.

No entanto, elas apresentam descargas elétricas ritmicas automáticas, na forma


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de potencial de ação, ou fazem a condução desse potencial pelo coração,

representando o sistema excitatório que controla os batimentos cardíacos

(ritmicos).

Ciclo Cardíaco

Chama-se ciclo cardíaco ao conjunto de eventos cardíacos que ocorrem

entre o inicio de um batimento e o inicio do proximo, sendo que cada ciclo é

iniciado pela geração espontânea de um potencial de ação.

O ciclo cardíaco consiste num período de relaxamento – diástole –

durante o qual o coração se enche de sangue, seguindo-se um período de

contração – sístole – que provoca a saída do sangue da aurícula para o

ventrículo ou da cavidade para as artérias.

Eventos do ciclo cardíaco para o funcionamento do ventrículo esquerdo, mostrando as

variações de pressão na aurícula esquerda, na pressão do ventrículo esquerdo, na pressão da

aorta, no volume ventricular, no eletrocardiograma e no fonocardiograma.


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Electrocardiograma

O electrocardiograma da figura anterior mostra as ondas P, Q, R, S e T.

Estas ondas são voltagens elétricas geradas pelo coração e que são registadas

pelo electrocardiógrafo na superfície do corpo.

A onda P corresponde à despolarização

atrial, sendo a sua primeira componente relativa à

aurícula direita e a segunda relativa à aurícula

esquerda ( a sua sobreposição gera uma morfologia

tipicamente arredondada).

O complexo QRS corresponde a despolarização ventricular. É maior

que a onda P pois a massa muscular dos ventrículos é maior que a das aurículas,

sendo os sinais gerados pela despolarização ventricular mais fortes do que os

sinais gerados pela repolarização atrial.

A onda T corresponde à repolarização dos ventrículos – quando as

suas fibras musculares começam a relaxar.

Output Cardíaco

Regulação Nervosa do Batimento Cardíaco

Quando uma pessoa se encontra em repouso, o coração bombeia apenas

4 a 6 litros de sangue por minuto. No entanto, durantte exercício físico intenso

pode ser necessário que o coração bombeio 4 a 7 vezes mais essa quantidade.


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Os meios básicos da regulação do volume bombeado são: (1) regulação

cardíaca intrinseca e (2) controlo da frequência cardíaca e força do bombeamento

pelo sistema nervoso autónomo (simpático e parassimpático).

Regulação Intrínseca do Batimento Cardíaco (Mecanismo de

Frank-Starling)

Cada tecido periférico do corpo controla o seu fluxo local de sangue, e

todos os fluxos locais se combinam e retornam, pelas veias, para a aurícula

diretita – compondo o retorno venoso.

O coração, por sua vez, bombeia automaticamente esse sangue que

chegou até ele para as artérias, para que volte a circular.

Esta capacidade intrínseca do coração se adaptar a volumes crescentes

de afluxo sanguíneo é conhecida como mecanismo de Frank-Starling.

Basicamente, este mecanismo afirma que quanto mais o miocárdio for distendido

durante o enchimento, maior será a força da contração e maior a quantidade de

sangue bombeada para a aorta. Por outras palavras, pode dizer-se que, dentro

dos limites fisiológicos, o coração bombeia todo o sangue que a ele retorna

pelas veias.

Uma das melhores maneiras de expressar a capacidade funcional dos

ventrículos para bombear o sangue é por meio de curvas de função ventricular.

Na curva de trabalho sistólico,

à medida que a pressão atrial aumenta

em qualquer dos lados do coração, o

trabalho sistólico desse mesmo lado

também aumenta, até alcançar o seu

limite de capacidade de bombeamento

ventricular.

Curva de trabalho sistólico.


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As duas curvas presentes na

figura da curva de volume ventricular

representam a função de ambos os

ventrículos do coração humano. Pode-se

ver que quando se elevam as pressões

atriais da esquerda e da direita, o volume

ventricular por minuto respectivo também

aumenta.

Pode-se dizer que as curvas de função ventricular são outra forma de

representar o mecanismo de Frank-Starling, isto é, enquanto os ventrículos se

enchem em resposta a maiores pressões atrais, o volume de cada ventrículo e a

força da contração cardíaca também se elevam, levando o coração a bombear

maiores quantidades de sangue para as artérias.

Controlo do Coração pelo Sistema Autónomo

A eficácia do bombeamento

cardíaco é também controlada pelos

nervos simpáticos e parassimpáticos

(vagos), que inervam, de forma

abundante, o coração – como se pode ver

na figura ao lado.

Para determinados níveis de

pressão de afluxo atrial, a quantidade de

sangue bombeado a cada minuto (output cardíaco), com uma dada frequência,

pode ser aumentada pelo estímulo simpático ou diminuida pelo estimulo

parassimpático.

Curva de volume ventricular.


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Os estímulos simpáticos aumentam a força de contração cardíaca até ao

dobro da normal, aumentando, deste modo, o volume bombeado de sangue

assim como a sua pressão de ejecção.

A forte estimulação das fibras nervosas parassimpáticas dos nervos

vagos do coração pode chegar a parar os batimentos por alguns segundos, mas o

coração recupera, mesmo se o estímulo parassimpático continuar.

Efeito destes estímulos na curva da função cardíaca

Esta figura mostra 4 curvas de

função cardíaca que representam o

funcionamento do coração como um todo e

não de um ventrículo isolado.

Estas curvas mostram também a

relação entre a pressão da aurícula direita e

o output cardíaco.

Estas curvas demonstram que, para

qualquer pressão atrial inicial, o output

cardíaco sobe durante os maiores estímulos

simpáticos, e cai durante estímulos

parassimpáticos intensos.


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Aula 22 – Vãsos sãnguí neos. Trocãs cãpilãres. Sistemã linfã tico.

Vasos Sanguíneos e Trocas Capilares

Os capilares sanguíneos,

ou vasos capilares, são vasos

sanguíneos do sistema circulatório com

forma de tubos e constituem a rede de

distribuição e recolhimento

do sangue nas células. Estes vasos estão

em comunicação, por um lado, com ramificações originárias das artérias e, por

outro, com as veias de menor dimensão.

Os capilares existem em grande quantidade no nosso corpo mas podem

deformar-se com muita facilidade e impedir a passagem de glóbulos vermelhos. A

parede dos capilares é constituída por uma única camada de células endotoliais..

É nas paredes dos capilares que ocorrem as trocas gasosas (trocas

capilares).

Trocas capilares

Quando o sangue chega ao vaso capilar,

do ponto de vista químico, os gradientes são de

difusão.

As diferenças de pressão hidrostática são

as forças que permitem a saída de sangue.

Somando as forças de entrada e de saída, no terminal arterial é

favorecida a saída e no terminal venoso é favorecida a entrada.

Vasodilatação: pressão hidrostática maior - favorece a saída de sangue.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Vasos_sangu%C3%ADneos

http://pt.wikipedia.org/wiki/Vasos_sangu%C3%ADneos

http://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_circulat%C3%B3rio

http://pt.wikipedia.org/wiki/Sangue

http://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula

http://pt.wikipedia.org/wiki/Hem%C3%A1cia


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Vasoconstrição: pressão hidrostática menor - favorece a entrada de

sangue.

Sistema Linfático

Devido ao retorno

sanguíneo é o sistema linfático

é outro dos sistemas

importantes que acompanha o

sistema cardiovascular (ao

transportar de novo a linfa).

Trata-se de um sistema de

baixas pressões que tem

válvulas que fazem com que o

fluxo siga num determinado

sentido. Quando há um aumento

da pressão estas válvulas

abrem.

O sistema linfático é

uma rede complexa de vasos e

pequenas estruturas chamadas de nódulos linfáticos que transportam o fluido

linfático (linfa) dos tecidos de volta para o sistema circulatório.


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Aula 23 e 24 – Sistemã respirãto rio. Mecãnismo respirãto rio e suã regulãçã o. Trocãs gãsosãs no pulmã o. Composiçã o gãsosã ãrteriãl e venosã do sãngue. Hemoglobinã. Controlo respirãto rio.

Sistema Respiratório

O sistema respiratório

é o conjunto de órgãos

responsáveis pelas trocas

gasosas do organismo dos

animais com o meio ambiente

ou seja a hematose pulmonar,

possibilitando a respiração

celular.

Nos vertebrados terrestres, o sistema respiratório é fundamentalmente

formado por dois pulmões. Mas nos animais aquáticos, como peixes e moluscos,

o sistema baseia-se nos brânquios, enquanto nos artrópodes terrestres, a

respiração é assegurada por um sistema de traqueias.

O sistema respiratótio, juntamente com o sistema cardiovascular, fornece

oxigénio a todas as células do corpo; remove o CO2 produzido; está envolvido na

manutenção do pH do sangue e do fluido extracelular e ajuda o sistema linfático

na eliminação de patogénicos.

O nariz e a cavidade nasal são as duas cavidades por onde o ar entra e

são também denominadas de fossas nasais. São separadas por uma cartilagem

chamada cartilagem do septo, formando o septo nasal. Os pêlos (cílios no epitélio

nasal) no interior do nariz retêm as partículas que entram juntamente com o ar. É

composto de células ciliadas e produtoras de muco. O teto da cavidade nasal

possui células com função olfativa. Nesta região, a mucosa é bem irrigada e

aquece o ar inalado.

A faringe pertence tanto ao sistema respiratório como ao sistema

digestório. Antes de ir para a laringe, o ar inspirado pelo nariz passa pela faringe.


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A laringe é um tubo cartilaginoso (epiglote) de forma irregular que

conecta a faringe com a traquéia. A epiglote desvia os alimentos das vias

respiratórias para o esófago. Na laringe encontramos também as cordas vocais.

A traqueia é um tubo não rígido que não colapsa devido aos anéis

cartilagíneos. Trata-se de um epitélio com células ciliadas embebidas num líquido

secretado pelo epitélio.

Há dois pulmões – o pulmão direito é maior que o pulmão esquerdo,

porque o pulmão esquerdo acomoda o coração. A estrutura alveolar dos

pulmões fica cheia de ar. Entre o ar nos alvéolos e o oxigénio e o CO2 está uma

membrana com uma espessura muito fina. A pressão parcial do oxigénio é maior

nos pulmões para que seja possível que este gás passe para os capilares que

contêm glóbulos vermelhos, onde a pressão parcial de oxigénio é menor.

A pleura é uma membrana com dupla camada que contém um líquido e

está a pressões negativas. As camadas da pleura são:

Camada visceral: separa os alvéolos pulmonares;

Camada parietal: reveste a parte interna (muscular) da caixa

toráxica.


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Mecanismo Respiratório e sua Regulação

O estudo da respiração pode dividir-se em 4 partes:

1. Ventilação pulmonar/respiração: consiste numa renovação contínua

do ar presente no interior dos alvéolos, produzida pelos movimentos respiratórios

(inspiratórios e expiratórios)

2. Trocas Gasosas: difusão do oxigénio e do dióxido de carbono entre

sangue e alvéolos e transporte do oxigénio e do dióxido de carbono.

3. Regulação da respiração.

Mecanismo Respiratório – Ventilação pulmonar

A capacidade pulmonar é o volume total de ar que cabe no sistema

respiratório e corresponde, num adulto, a mais ou menos 6 litros. Apesar desse

volume, a cada movimento respiratório normal de uma pessoa em repouso, os

pulmões trocam com o meio exterior apenas 0,5 litro de ar, que é chamado de

volume ou ar corrente.

Na realidade, só cerca de 70% desse volume chega aos alvéolos, ficando

o restante nas vias aéreas (traquéia, brônquios), o chamado espaço morto, pois

aí não há trocas gasosas.

1. O ar é filtrado e aquecido ao entrar pelas

fossas nasais, sendo que as partículas poluentes

são retidas pelos cílios;

2. O ar desce pela faringe e pela laringe e

segue até à traqueia;

3. O ar é puxado para dentro e para baixo com

a contracção do diafragma – caixa toráxica abre

(inspiração);

4. Os bronquíolos conduzem o ar aos alvéolos

através dos capilares sanguíneos;

5. O diafragma relaxa e o pulmão contrai

(expiração) fazendo com que o ar saia.


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Ao realizar uma inspiração forçada e em seguida uma expiração também

forçada, máxima, o volume de ar que expelimos pode chegar a cerca de 4,5 ou 5

litros. Esse volume é a capacidade vital. No entanto, mesmo uma expiração

forçada, por mais intensa que seja, não permite um esvaziamento completo dos

pulmões, sobrando sempre neles um certo volume de ar residual, cerca de 1,2, a

1,5 litros.

Trocas Gasosas

As trocas gasosas realizam-se nos alvéolos pulmonares. Estes estão

rodeados pelos capilares da circulação pulmonar. A sua ansa aferente contém

sangue pobre em oxigénio (O2) e rico em dióxido de carbono (CO2) transportados

pelas artérias pulmonares, provenientes do ventrículo direito.

Durante a sua passagem pelos capilares pulmonares, o sangue carregar-

se-á de oxigénio num período de tempo muito curto. Ao mesmo tempo, o CO2

difunde -se no sentido inverso sendo eliminado pela expiração.

Às trocas de CO2 e O2 chama-se trocas gasosas. Após as trocas, a ansa

eferente dos capilares conterá um sangue rico em O2 e pobre em CO2 que será

transportado para a aurícula esquerda pelas veias pulmonares e seguidamente

pela aorta para distribuir oxigénio aos órgãos e tecidos.

Uma das funções do sistema circulatório é transportar, através do

sangue, oxigénio para todas as células do organismo. Assim, o sangue que deixa

o coração pelas artérias é rico em oxigénio, chamado de arterial. À medida que o

oxigénio vai sendo consumido, o sangue adquire dióxido de carbono, sendo

chamado, nesse estado, de sangue venoso. O sangue venoso retorna ao

coração e é enviado aos pulmões para que, no processo de respiração, troque o

dióxido de carbono pelo oxigénio.

Nas trocas gasosas os alvéolos estão abertos. No entanto, devido a estes

serem revestidos internamente por uma delgada camada de líquidos, mantê-los

abertos é uma tarefa difícil, pois as forças atractivas entre as moléculas


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adjacentes do líquido são mais fortes que as forças atractivas entre moléculas do

líquido de gás nos alvéolos, o que cria tensão superficial.

Tensão superficial

Sendo T = tensão superficial e P = Pressão.

Quando o raio é muito pequeno, é necessário aumentar a pressão dentro

dos alvéolos para que estes não colapsem.

Em situações normais a pressão na circulação pulmonar é mais baixa do

que na circulação sistémica.

Tendo em conta as trocas gasosas, os alvéolos devem ser o mais

pequenos possível, para aumentar sua área total de superfície. Esse conflito é

resolvido por uma substância chamada surfactante (mistura de fosfolípidos que

recobre a superfície interna dos alvéolos, diminuindo a tensão superficial).

O oxigénio transportado depende de quantidade de hemoglobina

existente.

Hemoglobina

Metaloproteína que contém ferro e que se encontra presente nos glóbulos

vermelhos (eritrócitos) e que permite o transporte de oxigénio pelo sistema

circulatório.


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a) Efeito de Bohr

Este efeito tem a ver com a afinidade da hemoglobina para o oxigénio,

dependendo do pH e CO2. O aumento da pressão parcial de CO2 e/ou a

diminuição do pH favorecem a libertação do oxigénio da hemoglobina. O aumento

do pH provoca a retenção do oxigénio na hemoglobina.

b) Efeito de Haldane

Este efeito tem a ver com o papel do oxigénio na afinidade da

hemoglobina para o CO2.

Quando a pressão parcial de oxigénio aumenta, a quantidade de CO2

ligado à hemoglobina diminui e aumenta a quantidade de oxigénio ligado à

hemoglobina. O CO2 nos tecidos passa para o glóbulo vermelho. Uma vez dentro

do glóbulo vermelho, dissolve-se e se estiver presente o enzima anidrase

carbónico, forma-se o ião bicarbonato (o processo é rápido). Se a quantidade

deste ião aumentar, a proteína faz a troca entre o ião bicarbonato (que vai para o

citoplasma) e o ião cloreto. Assim, ocorre o que se designa por shift de cloreto.

Consequentemente, há um aumento do volume do glóbulo vermelho (pois o ião

cloreto é um ião com um grande raio atómico) e há um aumento da pressão

osmótica.

Regulação da Respiração

Normalmente o Sistema Nervoso

ajusta de modo exacto a ventilação às

necessidades do organismo de modo que as

pressões parciais de O2 e CO2 no sangue

arterial se alteram muito pouco, mesmo

durante exercício intenso e nas situações em

que a capacidade do sistema respiratório é

exigida ao máximo.


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O centro respiratório (CR) é composto por vários neurónios localizados

bilateralmente no bolbo e no tronco cerebral e subdivididos em três grupos:

1. Grupo respiratório dorsal – responsável principalmente pelas

inspirações;

2. Grupo respiratório ventral – pode causar tanto inspirações como

expirações, dependendo dos neurónios estimulados;

3. Centro pneumotáxico – que auxilia no controle da frequência

respiratória e do padrão da ventilação.

O CR é altamente sensível às variações das pressões parciais de O2 e

CO2. Inúmeros quimiorreceptores distribuídos pelo organismo e receptores

localizados no próprio CR, são responsáveis por captar essas informações e

encaminhá-las até o sistema nervoso. Além disso, o CR é sensível às variações

nas concentrações de iões H+ e HCO3-.

Os receptores localizados no próprio CR (área quimiossensível) detectam

variações principalmente nas concentrações de iões H+ e na pCO2.

Assim, quando a [H+] ou a pCO2 aumenta o CR é estimulado directamente

e causa um aumento da ventilação, com o intuito de aumentar a eliminação de

CO2 e normalizar a sua pressão parcial e indirectamente, o pH sanguíneo.

Além do estímulo directo do CR existe outro modo de se controlar a

actividade respiratória – sistema de quimioreceptores periféricos distribuídos

principalmente em diversas áreas fora do SNC sendo especialmente sensíveis às

variações da pO2.


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Quando há ↓pO2 e ↑pCO2 e [H+] (como no início do exercício) os

quimioreceptores detectam essa diminuição da pO2 e causam uma estimulação

da respiração, para atender às novas demandas do organismo.

Quando a pO2 diminui mas as pCO2 e [H+] permanecem normais

(como ocorre quando o indivíduo respira ar rarefeito) as alterações da ventilação

são menores do que se esperaria. Isto ocorre porque ao estimular a respiração

eleva-se a pO2, mas por outro lado, a pCO2 e a [H+] diminuem podendo levar a

uma alteração do pH sanguíneo. Portanto, a estimulação feita pelo O2 sofre uma

oposição pelo CO2 que se encontra normal, reduzindo os efeitos do O2 sobre a

respiração.

Quando a troca gasosa está comprometida (pneumonia, por

exemplo) a quantidade de O2 que se difunde para o sangue é pequena, porém, as

quantidades de CO2 e H+ permanecem próximas dos seus valores normais.

Nesses casos, a estimulação da respiração desencadeada pela baixa pO2 não

sofre oposição da pCO2 já que também a eliminação desse gás fica

comprometida devido às alterações da barreira alvéolo-capilar.

Aula 25 – Rim: ãnãtomiã do nefro nio. Fluxo sãnguí neo renãl e filtrãgem glomerulãr. Mecãnismos de ãuto-regulãçã o. Noçã o de "cleãrãnce".

Rim

O rim é o principal órgão do sistema excretor e osmorregulador dos

vertebrados. Os rins filtram produtos do metabolismo de aminoácidos

(especialmente ureia) do sangue, e excretam-nos, com água, na urina; a urina sai

dos rins através dos ureteres, para a bexiga.

Para além de excretar substâncias tóxicas, os rins também desempenham

muitas outras funções, como por exemplo:

1. Eliminar substâncias tóxicas oriundas do metabolismo, como a ureia;


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2. Manter o equilíbrio de eletrólitos no corpo humano, tais como: sódio,

potássio, cálcio, hidrogénio, cloro e outros;

3. Regular o equilíbrio ácido-base, mantendo constante o pH sanguíneo;

4. Regular a osmolaridade e volume de líquido corporal eliminando o

excesso de água do organismo;

5. Excreção de substâncias exógenas como por exemplo medicações e

antibióticos;

6. Produção de hormonas: eritropoietina (estimula a produção de

hemácias), aldosterona (eleva a pressão arterial), cianinas e prostaglandinas;

7. Produção de urina para exercer as suas funções excretórias.

Anatomia do nefrónio

Nos rins, a estrutura mais importante é o nefrónio. Este é capaz de

eliminar resíduos do metabolismo do sangue, manter o equilíbrio de eletrólitos e

ácido-base do corpo humano, controlar a quantidade de líquidos no organismo,

regular a pressão arterial e secretar hormonas, além de produzir a urina. Por esse

motivo dizemos que o nefrónio é a unidade funcional do rim, pois apenas um

nefrónio é capaz de realizar todas as funções renais.

Cada rim contém milhares de nefrónios. Cada nefrónio contém um grupo

de capilares glomerulares chamado de glomérulo (onde ocorre a filtração) e um

longo túbulo, no qual o líquido filtrado é convertido em urina.

O glomérulo contém uma rede de

capilares glomerulares que se unificam.

Estes capilares são cobertos por células

epiteliais e todo o glomérulo está

envolvido pela cápsula de Bowman. O

líquido filtrado dos capilares glomerulares

flui para o interior da cápsula de Bowman

e daí para o interior do túbulo proximal,

que se situa na zona cortical renal.


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A partir do túbulo proximal, o líquido flui para o interior da ansa de Henle,

a qual “mergulha” no interior da medula renal. Cada ansa de Henle contém um

ramo ascendente (com uma porção mais grossa e outra mais fina) e um ramo

descendente.

No final da porção espessa do ramo ascendente da ansa de Henle

encontra-se a mácula densa (importante no controlo da função do nefrónio).

Depois da mácula densa, o líquido entra no túbulo distal que, como o

túbulo proximal, se situa no córtex renal. Este é seguido pelo túbulo conector e

colector cortical que levam ao ducto colector medular.

Fluxo Sanguíneo Renal e Filtração Glomerular

Filtração Glomerular

A filtração glomerular é o primeiro passo da formação da urina.

O sangue arterial é conduzido sob alta pressão nos capilares do

glomérulo. Essa pressão, que normalmente é de 70-80 mmHg, tem intensidade

suficiente para que parte do plasma passe para a cápsula de Bowman, onde as

substâncias pequenas - água, sais, vitaminas, açúcares, aminoácidos - saem do

glomérulo e entram na cápsula de Bowman. Somente as células sanguíneas (não

é possível filtrar) e as proteínas (devido ao seu tamanho que é grande) não vão

ser filtradas. Deste processo resulta um líquido que recebe o nome de filtrado

glomerular.

Esta filtração glomerular é um processo passivo que depende da

interacção de dois tipos de forças antagónicas:

a) Pressão hidrostática: a pressão do líquido em cada

compartimento (nos capilares glomerulares e no espaço urinário);

b) Pressão coloidosmótica: o poder de absorção de água das

proteínas presentes no plasma e cujo tamanho não lhes permite atravessar as

http://pt.wikipedia.org/wiki/Glom%C3%A9rulo

http://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1psula_de_Bowman

http://pt.wikipedia.org/wiki/Filtrado_glomerular

http://pt.wikipedia.org/wiki/Filtrado_glomerular


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paredes dos capilares do glomérulo – por isso têm tendência para reter líquidos

no sangue.

Taxa de Filtração Glomerular (TFG)

As forças que determinam a taxa de filtração glomerular são as mesmas

que determinam a troca de fluidos entre os capilares sistémicos e o fluido

intersticial:

1. Pressão hidrostática do sangue nos capilares glomerulares;

2. Pressão coleidosmótica do sangue nos capilares glomerulares;

3. Pressão hidrostática do filtrado glomerular na cápsula de Bowman;

4. Pressão coleidosmótica do filtrado glomerular na cápsula de Bowman.

A interacção destas forças provoca uma determinada pressão de

filtração, que se traduz na passagem de água e de múltiplas substâncias de

minúsculo tamanho dissolvidas no plasma sanguíneo para o interior do espaço

urinário.

Todavia, as substâncias de maior dimensão, como as proteínas e as

células sanguíneas, não conseguem atravessar a membrana dos capilares e, por

conseguinte, permanecem sempre no sangue.

A passagem do fluido plasmático faz-se através da Barreira de filtração

que separa o sangue no lúmen dos capilares glomerulares do espaço urinário da

cápsula de Bowman.

Fluxo Sanguíneo Renal

O fluxo sanguíneo renal (FSR) refere-se ao ritmo em que o sangue flui

para os rins.

Num homem de 70 Kg, o fluxo sanguíneo para ambos os rins é de 1100

mL/min, ou seja, aproximadamente 22% do output cardíaco. O fluxo sanguíneo

supre os rins com nutrientes e remove produtos indesejáveis. No entanto, o fluxo


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alto para os rins excede, em muito, esta necessidade. O propósito deste fluxo

adicional é suprir plasma suficiente para se ter altas taxas de filtração glomerular

que são necessárias para a regulação precisa dos volumes de líquidos corporais

e concentrações de solutos.

Os mecanismos que regulam o fluxo sanguíneo renal estão intimamente

ligados ao controlo da taxa de filtração glomerular e às funções excretoras dos

rins.

Mecanismos de Auto-regulação

Os mecanismos intrínsecos ao rim normalmente mantêm constantes o

fluxo sanguíneo renal e a taxa de filtração glomerular, independentemente

das oscilações de pressão arterial.

Estes mecanismos ainda funcionam em rins profundidos com sangue,

após serem retirados do corpo, ou seja, actuam independentemente de

interferências sistémicas. A esta constância interna é que se denomina auto-

regulação.

Os mecanismos de auto-regulação actuam no sentido de preservar a taxa

de filtração glomerular e o fluxo sanguíneo renal em valores constantes, para que

se possa realizar com precisão a excreção renal de água e solutos.

Os mecanismos de auto-regulação podem ser:

Mecanismos miogénicos: consiste na capacidade dos vasos

sanguíneos resistirem ao estiramento provocado por um aumento de pressão,

desencadeando uma contracção do músculo liso, ajudando a manter constantes

tanto o fluxo sanguíneo renal como a taxa de filtração glomerular. O estiramento

das paredes vasculares promove uma maior entrada de iões cálcio para o interior

das fibras musculares lisas das paredes dos vasos, induzindo a sua contracção;


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Feedback tubuloglomerular: mecanismo de auto-regulação que

estabelece uma ligação entre as concentrações de cloreto de sódio, na mácula

densa, e o controlo da resistência arteriolar renal. O feedback tubuloglomerular

conta com dois mecanismos de controlo sobre a taxa de filtração glomerular:

o O mecanismo de feedback arteriolar aferente;

o O mecanismo de feedback arteriolar eferente.

Estes mecanismos dependem de disposições anatómicas especiais do

complexo justaglomerular.

O complexo justaglomerular é composto por células da mácula densa,

localizadas na porção inicial do túbulo distal e pelas células justaglomerulares,

que se encontram nas paredes das arteríolas aferentes e eferentes. As células

justaglomerulares libertam renina.

Resumo do Feedback tubuloglomerular


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Noção de “Clearence”

O “clearence” ou a depuração renal é a avaliação da capacidade renal em

remover substâncias do plasma. As medidas de “clearance” são usadas não

apenas para determinar elementos da função renal (como a taxa de filtração

glomerular), mas também para:

1. Entender como é que as substâncias são manejadas pelos túbulos

renais (reabsorvidas ou secretadas);

2. Determinar a fracção da substância que é reabsorvida;

3. Estimar a excreção de soluto e a concentração de urina;

4. Comparar valores da função renal com o propósito de diagnóstico.

Aula 26 – Mecãnismos bã sicos nã ãbsorçã o e secreçã o tubuloglomerulãr. Processos renãis bã sicos nã formãçã o de urinã. Osmoregulãçã o. Sistemã reninã/ãngiotensinã. Regulãçã o nã produçã o de ãldosteronã e de ADH – os seus mecãnismos de ãcçã o.

Formação de Urina

A formação da urina envolve três processos básicos: filtração do plasma

nos glomérulos, absorção de água e solutos do filtrado e secreção de solutos

seleccionados para o fluido tubular. Embora cerca de 180 litros de líquido

essencialmente livre de proteínas sejam filtrados pelos glomérulos humanos por

dia, somente 1 a 2% da água, menos de 1% de sódio filtrado e quantidades

variáveis de outros solutos são excretados na urina. Pelos processos de absorção

e secreção, os túbulos renais modulam o volume e a composição da urina.

A absorção tubular está relacionada com a remoção de água e solutos

do líquido tubular. Após o filtrado ter passado pela cápsula de Bowman, chega ao

sistema tubular, passando primeiramente pelo túbulo proximal, seguindo pelo

ramo descendente e ascendente da Ansa de Henle, chegando ao túbulo distal e

finalmente ao túbulo colector. Ao longo do sistema tubular a água e os solutos


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passam do lúmen tubular para os capilares peritubulares, em quantidades

variadas.

A secreção tubular consiste na passagem de substâncias dos capilares

peritubulares para o lúmen tubular, ou seja, são adicionadas ao filtrado que passa

pelo sistema tubular.

Poucas substâncias são activamente secretadas do sangue para o lúmen

tubular, pelo epitélio tubular, entre as quais podemos citar iões potássio e

hidrogénio.

Os mecanismos básicos de transporte através da membrana tubular são

transporte activo primário e secundário e difusão.

Transporte pelo Túbulo Proximal

Ao passar pelo interior deste segmento, cerca de 100% da glucose é

reabsorvida através da parede tubular e retornando, portanto, ao sangue que

circula no interior dos capilares peritubulares.

Ocorre também, neste segmento, reabsorção de 100% dos

aminoácidos e das proteínas (que porventura tenham passado através da

parede dos capilares glomerulares). Neste mesmo segmento ainda são

reabsorvidos aproximadamente 70% de NaCl. A reabsorção de NaCl faz com que

um considerável volume de água, por mecanismo de osmose, seja também

reabsorvido.

Podem ser secretados iões hidrogénio e reabsorvidas quantidades

variáveis de potássio, cálcio, magnésio, fosfatos, ureia e ácido úrico. Desta forma,

num volume já bastante reduzido, o filtrado deixa o túbulo contornado proximal e

atinge o segmento seguinte: a Ansa de Henle.


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Transporte pela Ansa de Henle

Esta divide-se em dois ramos: um descendente e um ascendente.

No ramo descendente a membrana é bastante permeável à água e,

ocorre, portanto, reabsorção de água. Por outro lado, a membrana do ramo

ascendente, é impermeável à água, porém promove um bombeamento constante

de iões sódio do interior para o exterior da ansa, carregando consigo iões cloreto,

ou seja, reabsorve NaCl.

A ansa de Henle reabsorve, aproximadamente, 20% da água filtrada.

Essa reabsorção, contudo, ocorre exclusivamente no ramo fino descendente.

À medida que o filtrado for passando pelo ramo descendente da ansa de

Henle vai-se tornando mais concentrado (devido a reabsorção de água) e, quando

que retorna pelo ramo ascendente, torna-se novamente diluído (devido a

reabsorção de solutos).

Na medula, o gradiente de pressão osmótica é cerca de 300 a 1200, o

que faz com que a água que está no ramo descendente saia para o interstício.

Neste ramo o sal não sai e, havendo a saída de água, a concentração de sal é

maior neste ramo.


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Transporte pela Túbulo Distal

Neste segmento são feitos os ajustes finais na composição e volume da

urina e também é realizada a maior parte da regulação por hormonas. Neste

segmento continua a reabsorção dos iões sódio e cloreto.

O segmento inicial do túbulo distal é relativamente impermeável à água. A

sua porção final responde hormona antidiurética (ADH – produzido no hipotálamo

e liberado pela hipófise posterior), exibindo permeabilidade na presença desta

hormona e impermeabilidade na sua ausência.

Na presença de ADH, a membrana do túbulo distal torna-se bastante

permeável à água, possibilitando sua reabsorção.

A quantidade de iões sódio (consequentemente de água) no túbulo distal

depende bastante do nível plasmático da hormona aldosterona, secretada pelas

glândulas supra-renais. Quanto maior for o nível de aldosterona, maior será a

reabsorção de iões sódio, cloreto e água e, maior também será a excreção de

potássio, pois a aldosterona estimula a secreção renal de potássio.

Neste segmento também são encontrados receptores para a hormona

PTH, a qual estimula a reabsorção renal do ião cálcio.

Transporte pelo Ducto Colector

Neste segmento ocorre também reabsorção de iões Na+ e Cl-,

acompanhados de água, como ocorre no túbulo distal.

A reabsorção de sódio depende muito do nível da hormona aldosterona

e a reabsorção de água depende do nível do ADH.

Há reabsorção de ureia e pode haver secreção de iões hidrogénio.


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Neste segmento existem:

Célula principal: Bomba Na+-K+ responsável pelo transporte de

sal (NaCl)

Células intercaladas A e B: responsáveis pela regulação do pH,

sendo que na célula intercalada A há o aumento do pH da urina e na célula

intercalada B há a diminuição do pH da urina.

Sistema renina/angiotensina

A presença de renina:

Aumenta a actividade simpática, permitindo a vasoconstrição;

Diminui a tensão das paredes nas arteríolas aferentes,

consequentemente, há o aumento da libertação de renina. (Vias aferentes: “as

que estão a chegar”; vias eferentes: “as que estão a sair”);

Concentra os iões sódio na mácula densa;

Provoca hipovolémia - estado de diminuição do volume

sanguíneo, mais especificamente do volume de plasma sanguíneo.

A renina estimula a reabsorção de água e de sal.

O rim produz angiotensinogénio. Posteriormente, a renina parte o

angiotensinogénio formando-se angiotensina I. Através do enzima ACE, a


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angiotensina I é transformada em angiotensina II. Na zona do hipotálamo, é

estimulada a libertação da hormona antidiurética (ADH), necessitando de se

ingerir mais água. Por outro lado, há a estimulação da adrenal para a libertação

de aldosterona para o rim, estimulando a retenção de iões sódio e a ADH estimula

a retenção de água ao nível do rim.

Com a libertação de renina, há a consequente formação de

angiotensina II, que actua como um potente vasoconstritor das arteríolas

eferentes. Desta forma, haverá o aumento da pressão hidrostática glomerular,

normalizando a taxa de filtração glomerular.

Com o aumento da pressão osmótica, é necessário que entre água,

diluindo a solução.

O hipotálamo detecta maiores ou menores pressões osmóticas. Se

houver um aumento da pressão osmótica, a célula perde volume e a libertação de

ADH é estimulada. Se houver uma diminuição da pressão osmótica, a célula

aumenta de volume e há a diminuição da libertação de ADH.

O aumento da angiotensina II provoca uma vasoconstrição maior e é

estimulada a actividade simpática do sistema nervoso. No túbulo distal, há a

retenção de água.

Regulação na produção de Aldosterona e ADH

As hormonas ADH e aldosterona participam na regulação da produção

de urina pelos rins.

A ADH é uma hormona produzida no hipotálamo e libertada pela hipófise

que estimula a reabsorção de água pelos rins, diminuindo assim a diurese.

Esta hormona chega aos rins, transportada pelo sangue, e age no

sistema tubular dos nefrónios, aumentando a permeabilidade dos túbulos distal e

colector à água. Isto causará maior reabsorção tubular de água e

http://pt.wikipedia.org/wiki/ADH

http://pt.wikipedia.org/wiki/Aldosterona



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consequentemente, conservação de água no organismo e diminuição da excreção

de água.

A aldosterona por sua vez estimula a reabsorção de sódio e a

secreção renal de potássio nos rins, o que faz aumentar a pressão osmótica

sanguínea e consequentemente a libertação de ADH. A produção de aldosterona

é estimulada pela presença de angiotensina I.

Estas acções da aldosterona permitem ao organismo conservar sódio e

eliminar o excesso de potássio. A concentração sanguínea de sódio aumenta e a

de potássio diminui.

Aula 27 – Regulãçã o de pH. Compensãçã o respirãto riã e renãl.

Regulação de pH

O pH interno está muito regulado, pois interfere com muitos factores e

permite a regulação adequada desses factores.

A protonação e a desprotonação de radicais proteicos provocam uma

variação da carga total da molécula.

Com o aumento do pH, ocorre a desprotonação, aumentando o número

de partículas desprotonadas por unidade de volume e o líquido celular torna-se

hipertónico. Consequentemente há a entrada de água e um aumento do volume

da célula.

Com a diminuição, ocorre a protonação, aumentando o número de

partículas protonadas por unidade de volume e o líquido celular torna-se

hipotónico. Consequentemente, há a saída de água e uma diminuição do volume

da célula.

Com o aumento do pH, há acidémia, pois houve um aumento do fluxo

de protões para dentro da célula. Devido à entrada de protões, saem iões

http://pt.wikipedia.org/wiki/Aldosterona



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potássio e a concentração de iões potássio extracelular aumenta e há a

diminuição da concentração de protões extracelular.

Com a diminuição do pH, há alcalémia, pois houve uma diminuição do

fluxo de protões para dentro da célula. Devido a essa diminuição, não saem iões

potássio e a concentração de iões potássio extracelular diminui e há o aumento

da concentração de protões extracelular.

As membranas celulares separam gradientes electroquímicos para os

iões. Um gradiente electroquímico para um ião é facilmente separável.

pH intracelular = 7,00 – 7,10

pH extracelular = 7,35 - 7,45

São vários os mecanismos que permitem que o pH se mantenha.

Todos os dias produzimos uma quantidade enorme de ácido, por

exemplo, através do metabolismo da glucose, havendo a produção de dióxido de

carbono e de ácido láctico.


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Mesmo ao nível da célula, para os diferentes tipos de pH, há uma

diferente estimulação ao nível da troca, por exemplo, a troca de sódio por protões.

Sistema tampão → tamponamento químico (rápido);

Pulmão → Respostas respiratórias (lento);

Rim → Respostas renais (mais lento).

pH sangue arterial = 7,45

pH sangue venoso = 7,35

Valores de pH menor que 6,9 e

maior que 7,7 = MORTE!!


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No túbulo proximal, sempre que um H+ é secretado para o lúmen, há um

HCO3- que é transportado para o sangue. Este protão pode ligar-se a bases com

carga eléctrica.

A concentração de anidrase carbónica é diferente na membrana apical e

na membrana celular.

Muitas vezes, este H+ que é secretado, liga-se a outras substâncias

secretados fazendo com que estas já não voltem para dentro da célula. Por outro

lado, é também útil pois o sistema diminui a acidez.

O NH3 muitas vezes vem da glutamina.

A excreção de H+ é acompanhada pela excreção na urina de NH4+ e/ou

fosfato profuzidos no túbulo distal.

Assim, se um H+ secretado reagir com outro tampão tubular, passa para o

plasma HCO3-.


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A acidose ocorre quando o pH <7,35 (pH do sangue venoso). A alcalose

ocorre quando o pH > 7,45 (pH do sangue arterial).

Compensação Respiratória e Renal

Acidose respiratória

Com acidose respiratória, o pH fica mais baixo que 7,35. Não havendo

resposta do rim, a pressão parcial de CO2 aumenta, o pH diminui e a quantidade

de HCO3- mantém-se constante. Podem ocorrer problemas respiratórios, devido à

retenção de CO2 (hipoventilação), aumentando a pressão parcial de CO2, porque

a capacidade de libertação deste gás é menor.

Havendo resposta renal, o rim retém os iões HCO3-, fazendo com que a

variação do pH não seja tão grave do que ocorria sem resposta renal.

Alcalose respiratória

Sem resposta renal, havendo alcalose respiratória, a pressão parcial de

CO2 diminui, o pH aumenta e a quantidade de HCO3- mantém-se constante.


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Podem ocorrer problemas respiratórios, devido à hiperventilação, devido à

diminuição da pressão parcial de CO2.

Havendo resposta renal, o rim retém menos os iões HCO3-, fazendo com

que a variação do pH não seja tão alta, havendo a libertação destes iões pelo rim.

Acidose metabólica

Sem compensação respiratória, a pressão parcial CO2 não varia e há uma

diminuição do pH e da concentração de iões HCO3-.

Havendo compensação respiratória, diminui a pressão parcial de CO2 por

hiperventilação. Consequentemente, a diminuição do pH não é tão pronunciado

quanto seria sem a compensação.

Alcalose metabólica

Sem compensação respiratória, a pressão parcial CO2 não varia e há um

aumento do pH e da concentração de iões HCO3-.

Havendo compensação respiratória, aumenta a pressão parcial de CO2

por hipoventilação. Consequentemente, o aumento do pH não é tão pronunciado

quanto seria sem a compensação.

No túbulo proximal, há antiporte Na+/H+ que secreta H+ para o lúmen. O H+

no filtrado combina-se com os iões HCO3- do filtrado formando CO2, o qual se

difunde para dentro da célula e combina-se com as moléculas de água formando

H+ e HCO3-. Este H+ secretado é novamente excretado.

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Resumos de Fisiologia