Fisiologia

• O que é a fisiologia?

  A fisiologia é a disciplina médico-científica que explica o funcionamento de um organismo vivo em termos físicos e químicos a diferentes níveis de organização.

  A fisiologista é o investigador que se dedica ao estudo de determinada função de um organismo.
• Áreas recentes da fisiologia

  • fisiologia da evolução;
  • fisiologia do exercício;
  • fisiologia aeroespacial.
• Como estudar o funcionamento do organismo humano?

  • pressão arterial, frequência cardíaca, velocidade de fluxo, etc...
  • ventilação alveolar, frequência respiratória , pressão parcial de oxigénio, etc...
  • taxa de filtração glomerular

  
• Como estudar o funcionamento do organismo humano ?

  • Medições diretas : modelos celulares, animais ou humanos; técnicas invasivas ou não invasivas; testes/manobras de provocação.
  • Indução de doença: modelos animais - grupo doente vs grupo controlo.
  • Modulação farmacológica : modelos celulares ou animais - grupo tratado vs grupo controlo.
• Homeostasia

  Capacidade de um organismo manter o seu meio interno em equilíbrio dinâmico apesar das perturbações sofridas.

  Capacidade do organismo regular o seu funcionamento para sobreviver.
• Acerca das variáveis fisiológicas:

  • Set points ( ponto onde a variável se encontra no estado ótimo)são reajustáveis;
  • intervalos normais variam com a idade , sexo, raça e atividade.
• Classificação das respostas efectoras:

  Quanto à amplitude:

  • respostas locais;
  • reflexos nervosos ou endócrinos.

  Quanto à relação com a perturbação:

  • Feedback (corretivas);
  • Feedforward (antecipatórias).
• O que é feedback negativo?

  A resposta diminui o efeito do estímulo
• Como o feedback negativo atua na termorregulação?

  Modifica a atividade muscular e das glândulas sudoríparas
• O que é feedback positivo?

  A resposta aumenta o efeito do estímulo
• Quais são alguns exemplos de feedback positivo?

  Secreção de oxitocina e ativação de fatores de coagulação
• O que ocorre durante a secreção de oxitocina no trabalho de parto?

  Aumenta o efeito do estímulo da contração
• Como os canais iónicos dependentes de voltagem estão relacionados ao feedback positivo?

  Contribuem para o potencial de ação
• O que acontece com a ativação de fatores de coagulação durante uma hemorragia?

  Aumenta o efeito do estímulo da hemorragia
• O que é feedforward?

  A resposta antecipatória previne a perturbação
• Quais são alguns exemplos de feedforward?

  Secreção de ácido gástrico e aumento da frequência cardíaca
• Como a secreção de ácido gástrico é um exemplo de feedforward?

  Previne a perturbação ao antecipar a ingestão de alimentos
• Por que a frequência cardíaca aumenta antes de um treino físico?

  É uma resposta antecipatória para preparar o corpo
• Como a eliminação de potássio é ajustada em resposta à ingestão?

  É adequada conforme a quantidade ingerida
• Alostasia

  Capacidade de um organismo se manter em funcionamento homeostático apesar de mudanças drásticas no seu contexto de vida.

  Apesar de benéficas , as respostas alostáticas provocam desgaste dos mecanismos homeostáticos, contribuindo para a instalação da doença.
• Homeostasia

  A maior parte das perturbações que ameaça o equilíbrio do organismo não afeta diretamente as células, mas sim o "meio interno".

  Existência e manutenção de um meio interno relativamente constante, resultante da ação de mecanismos fisiológicos que atuando continuamente repõem a estabilidade em caso de desequilíbrio.
• "Meio interno" - fluido extracelular

  Cada célula está rodeada por líquido intersticial, cuja temperatura, volume e composição química devem ser mais ou menos constantes, variando dentro de limites estreitos em torno de um valor normal ideal > set-point.

  
• Transporte membranar

  Passivo ( a favor do gradiente de concentração):

  • difusão simples;
  • difusão facilitada.

  Ativo ( contra o gradiente de concentração):

  • primário;
  • secundário.
• Transporte passivo

  Moléculas pequenas e sem carga movem-se por difusão simples, de um meio mais concentrado para um meio menos concentrado.

  
• Osmose

  Solutos osmoticamente ativos (osmoles): Na+, Cl-, ureia, glucose, sorbitol,proteínas,...

  • osmoles eficazes- não atravessam membranas;
  • osmoles ineficazes- atravessam as membranas.
• Efeito de Gibbs- Donnan

  Este efeito ocorre nas células humanas , cujo citosol possui macromoléculas aniónicas não difusíveis (proteínas , ácidos nucleicos, nucleótidos,...), osmoles eficazes de carga negativa que atraem água do meio extracelular.
• Transporte passivo


  Iões , moléculas grandes e polares movem-se por difusão facilitada:

  • canais iónicos;
  • transportadores.

  
• Transporte ativo

  Move iões / moléculas de um meio menos concentrado para um meio mais concentrado:

  • primário: gasto de energia na forma de ATP;
  • secundário : gasto de um gradiente químico : simporte ( duas substâncias são transportadas na mesma direção pela membrana) ou antiporte (duas substâncias são transportadas , mas em direções opostas).
• A célula como dipolo elétrico


  Todas as células do organismo geram dipolos elétricos - estão eletricamente polarizadas, independentemente da sua atividade.

  O potencial de membrana é sempre negativo quando uma célula está em repouso.
• Transporte iónico

  Todas as partículas com massa obedecem a um gradiente químico (de concentração).

  Todas as partículas com carga obedecem a um gradiente elétrico.

  A combinação destes gradientes chama-se gradiente eletroquímico.

  
• Potencial de equilíbrio

  
• Potencial de equilíbrio

  As concentrações das diferentes substâncias carregadas eletricamente nos dois lados da membrana plasmática contribuem para a criação do potencial de repouso (o potencial de membrana de uma célula em repouso).

  
• Potencial de repouso

  O potencial de repouso é negativo devido a :

  • negatividade do meio intracelular;
  • maior permeabilidade membranar para o potássio que para o sódio;
  • atividade eletrogénica da bomba sódio-potássio.

  
• Negatividade do meio intracelular:

  • Macromoléculas aniónicas (ao pH celular) e não difusíveis. (proteínas e péptidos , ácidos nucleicos).

  Permeabilidade membranar:

  • a membrana plasmática tem aproximadamente 100x mais canais leak de K+ que canais leak Na+;
  • como tal, em repouso , há mais potássio a sair do que sódio a entrar.

  Bomba de Na/K-ATPase:

  • transporta iões (Na+, K+) contra o gradiente de concentração;
  • contribui para a manutenção do volume celular.
• Estimulação celular

  • químicos;
  • fotónicos;
  • mecânicos;
  • térmicos;
  • elétricos.
• Alterações ao repouso


  Estímulos podem obrigar uma célula a abandonar o estado de repouso e a criar uma resposta elétrica - despolarização ou hiperpolarização.

  O retorno ao estado de repouso chama-se sempre repolarização.
• Resposta à estimulação


  • Células excitáveis: emitem potenciais gradativos e , de seguida, potenciais de ação;
  • Células não-excitáveis: emitem apenas potenciais gradativos.

  
• Potenciais gradativos

  Despolarizantes:

  • entrada de catiões ;
  • saída de aniões.

  Hiperpolarizantes:

  • entrada de aniões ;
  • saída de catiões.

  
• Potenciais gradativos

  • células/tecidos diferentes , os potenciais gradativos são conhecidos por nomes diferentes.
  • a intensidade do potencial gradativo é proporcional à intensidade do estímulo;
  • a propagação do potencial gradativo é decremental.

  
• Limiar de excitabilidade

  Potencial de membrana no qual abrem canais dependentes da voltagem.