Introdução - ICB-USP
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CURSO: Fisiologia de Membranas PRÓLOGO Na acepção contemporânea a Fisiologia é a área da Biologia que contém o conhecimento do funcionamento dos sistemas vivos, isto é, dos processos e mecanismos que fazem de um dado conjunto de átomos e moléculas um ser vivo. A expressão pode ser restrita a subconjuntos do conhecimento: Fisiologia humana, Fisiologia comparativa, Fisiologia do sistema cardiovascular, etc. Freqüentemente usa-se função, no lugar de funcionamento, mas a expressão trai concepção teleológica dos sistemas vivos. A natureza dos processos que ocorrem nas membranas requer, para explicação e entendimento, conceitos da Física. Daí serem os temas deste curso considerados por alguns como domínio da Biofísica, especificamente Biofísica de Membranas. Como são processos comuns a todas as células, alguns colocam os temas que serão analisados neste curso na Fisiologia Geral. Breve Cronologia da Fisiologia, muito mais pré-história Um pouco, necessário, da Teoria do Conhecimento Conhecimento: Modelo, Descrição, Explicação. Teoria. Pela complexidade do seu objeto, o conhecimento em Biologia é composto predominantemente de descrições da forma e dos processos, e, nestes, por determinação de relações de causa e efeito. Por Teoria a Lógica considera uma hipótese de abrangência, já posta à prova e confirmada no mundo real. Portanto aceita por conhecedores. Entre as poucas estão a teoria Celular e a da Evolução. O método das ciências experimentais para o conhecimento do mundo. Conhecimento Limite do conhecimento Hipótese Dados - Teleologia: Explicação dos fenômenos pelo propósito a que servem, não pelas causas que os provocam. Em teologia é a doutrina da concepção e propósito no mundo material. Epílogo Axiomas em Biologia 1) Todos os seres vivos, os atuais e os extintos, originaram-se por evolução de ancestrais. O processo original de criação não se repete nas atuais condições do planeta. 2) Os processos físico-químicos que ocorrem nos seres vivos são os mesmos da natureza não viva. Complexidade é a caracteristica distintiva dos seres vivos. Implicação da Teoria da evolução: Proscrição da Teleologia (Explicação dos fenômenos pelo propósito a que servem, não pelas causas que os provocam) Relações entre a Fisiologia e a Medicina A Medicina trata da Fisiologia alterada pela doença, buscando reverter a alteração. A investigação das alterações das funções (fisiopatologia) pode acrescentar informações à Fisiologia. A tecnologia gerada pela Fisiologia é transferida à Medicina. Esta as refina e as devolve, refinadas, para o laboratório de investigação em Fisiologia. Teoria Celular: Schleiden, Schwann e Virchow (séc. XIX) Plano Geral para os Organismos Pluricelulares Sistemas de órgãos Espaço Moléculas, átomos extracelular Células Órgão Claude Bernard, meio interior (1848) e as grandes funções fisiológicas Ser vivo: Níveis analíticos Comportamento Organismo, indivíduo Sistemas de órgãos Órgãos Células membranas Moléculas Fisiologia celular e molecular Funções da membrana celular plasmática em células eucarióticas Permeabilidade seletiva Transportadores Sinalização Endo-exocitose Unidades Mol de espécie química (molécula ou elemento químico)= massa que contém NA(6,02*1023) moléculas ou átomos Eq-g de um íon = massa do íon que contém NA de carga Osmol: NA de partículas (átomos ou moléculas) • • Concentração molar = mol/l, M Concetração molal = mol/kg • Concentração 1 normal (N) = 1 Eq-g/l • Concentração osmolar (de partículas osmoticamente ativas) = osmol/l • Pressão osmótica de uma solução π = RTcosm Compartimentos e composição Figura – Boron Tabela – Boron Composição dos compartimentos As barreiras Forças de Starling nos capilares 292mOsm/l 290mOsm/l Proteína 7g/dl Pco=25mmHg 32mmHg<Ph <25mmHg Fluxo de volume (ml/s) 290mOsm/l Equilíbrio osmótico entre os compartimentos Volumes Vol. (l) 60 40 17.2 12.0 15.1 25.0 21.9 25.0 Controle Desvio Correção 20 VEC VIC VIC 0 Osmolaridade plasmática mOsm/l 340 320 300 280 260 Controle Desvio Correção Claude Bernard, meio interior (1848) e as grandes funções fisiológicas Homeostase: Sistemas reguladores Sistemas reguladores Compartimentos intracelular extracelular Na+ 15 mM 145 mM 153mM K+ 120 mM 4,5 mM 4,4mM 10-7 mM 1,2mM 1,2 mM 1 mM 0,6mM 0,6mM Ca2+ Mg2+ ClHCO3fosfato proteínas 20 mM 15 mM 0,7 mM 30g/dl 116 mM 110mM 25 mM 22 mM 0,8 mM 0,7 mM 1g/dl Celular Intersticial Meio interior 1g/dl Vascular Questões 1. Suponha que um indivíduo ingira 200g de NaCl (peso molecular 58,44). Considere que a distribuição do sal é exclusivamente extracelular, que os volumes extracelular e intracelular sejam de, respectivamente, 12 e 25 l e que a osmolaridade dos compartimentos seja de 290 mOsmois/l. Que alterações ocorrerão nos volumes relativos dos compartimentos e qual será a osmolaridade final deles. 2. Considere um bloqueador de canais para Ca, usado para tratamento de hipertensão. O endotélio vascular é permeável à droga, mas a membrana celular não o é. Suponha que a concentração para um efetivo bloqueio dos canais, que produz vasodilatação significativa, é de 1 microg/l. Supondo que a absorção da droga é rápida e que a sua excreção é lenta, calcule a quantidade, em g, que se deve administrar. Suponha, agora, que a a droga se ligue à albumina plasmática: na concentração de 1 microg/l, cada g de albumina se liga a 0,6 microg do bloqueador. Recalcule a quantidade da droga a ser administrada. (volume de sangue = 5l, hematócrito 40%, volume intersticial 13l, concentração plasmática de albumina = 70 g/l. 3. Considere uma queda na concentração plasmática de proteína, de 7 para 3 g/dl. A alteração poderia ocorrer por doença renal, em que ocorre proteinúria Que alterações relativas ocorreriam nos volumes dos compartimentos extracelulares. 4. Escolha uma das variáveis do meio interno submetidas a rígido controle homeostático. Tente, com sua cultura fisiológica atual, montar esquema de retroalimentação negativa que mantém o seu valor.
