FISIOLOGIA GERAL. - Compartimentos do Organismo - Membrana Celular - Tipos de Transporte pela Membrana

FISIOLOGIA GERAL

- Compartimentos do Organismo

- Membrana Celular

Claude Bernard

(1813- 1878)

“La fixité du milieu intérieur est la

condition de la vie libre, indépendante”

(1871- 1945)

Walter B. Cannon

“Homeostasia

- manutenção da constância do meio interno dentro de limites fisiológicos”

Composição dos fluidos intra e extracelulares

O tipo e a concentração de soluto presente em um compartimento determina a distribuição de fluido nos demais compartimentos. Numa situação de equílibrio, todos os compartimentos do organismos tem igual tonicidade (osmolalidade) ~ 285 mOsmoles.

Intracelular Extracelular Interstício Plasma

K

+

K+ K +

Na

+

Na

+

Na+

Prot

-Mg

++

Cl

-Cl

-Mg

++

K

+

Prot

-Na+

P

org-Na

+

K+

Cl

-HCO

₃

-Cl

-HCO

3

-Na

+

Prot

-K +

-

O Na

+

_{(associado ao Cl}

-

_{) constitue o principal soluto do}

fluído extracelular (

FEC

). Portanto, a [Na

+

_{] é o mais}

importante contribuinte da tonicidade total do

FEC

.

….o volume do FEC

ao monitorar e ajustar o conteúdo de NaCl

-

O organismo regula:

….a tonicidade do FEC

ao monitorar ajustar o conteúdo de água

-

A regulação do volume e da tonicidade dos fluidos corporais é

feita por sistemas de controle diferentes, mas conectados.

-

Em Biologia, o termo OSMOLALIDADE é quase que

sinônimo de TONICIDADE (salvo alguns solutos como a uréia).

- A tonicidade do FEC deve ser cuidadosamente regulada porque suas alterações causam mudanças no transporte de água através da membrana celular, alterando, portanto, o volume celular.

- Se o FEC se torna HIPERTÔNICO ocorre, de imediato, murchamento celular, com consequente elevação da tonicidade celular.

- Se o FEC se torna HIPOTÔNICO ocorre inchamento celular, com consequente queda da tonicidade celular.

- Alteração da tonicidade celular (inchamento ou

murchamento celular) provocam modificação do metabolismo celular (ex: em células nervosas fica alterada a função cerebral que, em muitos casos, pode ser fatal).

Vias por onde ocorrem as trocas de fluído entre

os vários compartimentos do organismo

-

A entrada de água no organismo é regulada pela SEDE, e a sua perda pela EXCREÇÃO pelos rins, pulmões, intestino e pele.

-

Ambos mecanismos são normalmente regulados em resposta a mudanças da tonicidadeidade dos fluidos corporais.

-

Normalmente, deve ocorrer um balanço de fluído no organismo: entrada = saída.

-

Os vários compartimentos do organismo estão em uma situação de equilíbrio termodinâmico ou “steady-state”.

-

As forças que permitem as trocas de fluídos entre o

compartimento intracelular e o extracelular são apenas

de natureza osmótica (osmose)

-

O fluxo de fluídos entre plasma e interstício é determinado

pelas

Forças de Starling

= (Pp-Pi) e (



p -



i).

• Pp-Pi

=

diferença de pressão hidrostática entre plasma e interst

•



p -



i

=

diferença de pressão osmótica entre plasma e interst

-

As forças que regulam a troca de fluidos entre o

interstício e o plasma são de natureza hidrostática e

osmótica.

CONTRAÇÃO DO VEC

(com queda da pressão arterial)

Causas:

-ingestão insuficiente de água

- perda excessiva de água por diarréia e/ou vómitos intensos (cólera) - grande hemorragia

Correção:

lenta ingestão soro popular, água de coco, coca cola etc (absorção intestinal isotônica)

rápida infusão endovenosa de sangue ou soro fisiol (NaCl 9g/L)

EXPANSÃO DO VEC

(com elevação da pressão arterial e

edema - acúmulo de água no interstício por queda concentração de proteina plasmática)

Causas:

- elevada ingestão de água

- exagerada infusão de sangue, plasma ou soro fisiológico renal (queda do fluxo urinário)

- por insuficiência cardíaca

hepática (aumento destruição de proteina pasmática)

Correção:

rápida, sem correção da causa diuréticos -elevam fluxo urinário; perigo

1- Bicamada fosfolipídica região hidrófoba (voltada p/ o centro) região hidrófila (voltada p/ periferia) 2- Proteinas globulares Canais: transporte passivo Carregadores: transporte ativo MEMBRANA CELULAR:

carregador intracelular canal iônico S membrana extracelular

TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS PELA MEMBRANA

1 - TRANSPORTE PASSIVO

– a favor gradiente químico e/ou elétrico - não requer energia estranha ao processo

Difusão – transporte passivo de soluto:

substâncias lipossoluveis – difundem pela bicamada fosfolipídica

exemplos: ácidos graxos, oxigênio, gás carbônico, etc

substâncias hidrossoluveis – difundem por canais específicos

exemplos: sódio, potássio, cloreto, cálcio, etc

Osmose – transporte passivo de água:

DIFUSÃO

definida pela Lei de Fick:

Fluxo = D x A C – c

E

D = coeficiente de difusão do soluto na membrana

A = área da membrana

E = expessura da membrana

C = concentração do soluto no lado em que há mais soluto

c = concentração do soluto no lado em que há menos soluto

FS

comporta

O lado superior da membrana é o meio extracelular.

Regiões menos estruturadas da proteína formam o filtro de seletividade (FS). Segue-se, em direção ao meio intracelular um tunel, delimitado pelas a-hélices das proteínas que formam o canal. A aproximação das extremidades das a-hélices fecha o canal. Estas regiões correspondem às comportas (gates).

Representação do canal de potássio na bicamada lipídica da membrana

membrana

membrana

CANAL ABERTO

CANAL DE ÁGUA

Aquaporina

(visto de cima – tetrâmero)

Uma das

quatro

subunidades

que formam

a estrutura

tetramérica

do canal

de água

(aquaporina)

2 - TRANSPORTE ATIVO

Características:

- Requer energia obtida pela hidrólise de compostos fosforilados

feita por enzimas que geralmente ATP APDP + P energia

- Depende do metabolismo oxidativo - Inibido por queda da temperatura

- Bloqueado por inibidores - complexos inativos c/ os carregadores

exemplo: ouabaina inibe Na+/K+-ATPase

- Bloqueado por inibidores metabólicos

TRANSPORTE ATIVO

– contra gradiente químico e/ou elétrico

- a energia vem da quebra da molécula de ATP

Primário:

feito por transportadores especificos - ATPases (bombas)

exemplos: Na+/K+-ATPase, Ca2+-ATPase, H+-ATPase, etc

Secundário:

usa o gradiente de Na+ _{dado pela Na}+_/K+_-ATPase

3Na+ 2K+ ATP Célula Célula Na+ Glicose SGLT

Transporte Ativo Primário

Contra-Transporte 3Na+_/2K+_{-ATPase (bomba sódio/potássio)}

Transporte Ativo Secundário

Estrutura molecular da

Na

+

_/K

+

_{- ATPase ou}

bomba Na

+

_/K

+

A subunidade alfa (a) tem 113 kDaltons, 10 domínios transmembrânicos sendo que seus grupamentos amino-terminal e carboxi-terminal estão no citosol; entre os domínios 4 e 5 há uma longa alça citoplasmática que contém o sítio de fosforilação catalítica e os sítios para interação com o ATP e com os íons Na+ _{e K}+_.

A subunidade beta () é pequena, com 35 kDaltons e apenas um domínio transmembrânico e longo domínio extracelular com tres sítios de glicosilação (em azul), tres pontes disulfetos (em rosa) e o grupamento carboxi-terminal; seu domínio intracelular é curto e contem o grupamento amino-terminal. A área sombreada indica o domínio de associação entre as as subunidades a, . A bomba funcional requer a presença de ambas subunidades.

A subunidade gama () tem um domínio transmembrânico, um curto domínio extracelular com

É uma proteína complexa de aproximadamente 900 kDa. É formada por dois domínios: um transmembrânico V0 (240 kDa) e outro citoplasmático V1 (640 kDa). Os domínios estão conectados por meio de uma haste que pertence ao domínio V1.

intracelular membrana extracelular

Estrutura molecular da

H

+

-ATPase

O domínio V0 compreende as subunidades a-d, com várias isoformas da subunidade c formando o canal transmembrânico transportador de H+_.

O domínio V1 é composto de 8 subunidades (A-H). A subunidade A contém o sítio de hidrólise do ATP, a subunidade B parece ter um papel regulador.

Possui 12 domínios transmembranais (1-12), um domínio N-terminal

transportador (NH₂) e um domínio C-terminal longo regulatório (HOOC).

Extracelular

Membrana

Intracelular

Trocador Na

+

/H

+

2 K+ 3 Na+ K+

K

+

120 mM Na+10 mM K+ 4 mM

Na

+ 140 mM

Potencial

de

Membrana

Difença de Potencial = - 70 a - 80 mv, célula negativa

Origem do Potencial de Repouso (apresentado por todas células) : 1) a membrana celular é altamente permeável á potássio que sai da célula passivamente, por canais – difusão de potássio.

2) a bomba sódio/potássio é eletrogênica, trocando 3Na+/2K+. Como resultante, há saída de cargas positivas da célula.

Potencial de Ação

- É um fenômeno apresentado pelas células excitáveis, como as nervosas e as musculares.

- Consiste numa rápida despolarização celular (a célula se torna menos

negativa), seguida por repolarização do potencial de membrana.

- A despolarização ocorre quando há movimento resultante de cargas positivas para dentro da célula.

- A hiperpolarização significa que o potencial de membrana se torna mais negativo, e ocorre quando há movimento resultante de cargas positivas

para fora da célula.

-

O Potencial de Ação é o mecanismo básico para a

transmissão

da

informação

nas

células

nervosas

e

musculares.