Fisiologia Humana: Célula e Sangue

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<p>FISIOLOGIA</p><p>HUMANA</p><p>UNIDADE I</p><p>A Célula e o Sangue</p><p>Mariana Zancan</p><p>Fisiologia Humana</p><p>Apresentação</p><p>A fisiologia procura explicar o funcionamento dos seres vivos em vários aspectos, ou</p><p>seja, suas funções mecânicas, físicas e bioquímicas. Portanto, a conceitualização da</p><p>fisiologia é a base para o entendimento dos processos normais de funcionamento</p><p>dos sistemas do corpo humano. Ademais, a fisiologia centra-se no estudo do</p><p>funcionamento do corpo, analisando todos os processos químicos e físicos do</p><p>metabolismo dos sistemas que contribuem para o funcionamento do corpo humano.</p><p>Neste sentido, o objetivo desta disciplina é elucidar os principais processos</p><p>fisiológicos do corpo humano.</p><p>3</p><p>A Célula e o Sangue</p><p>4</p><p>Introdução</p><p>Nesta unidade, abordaremos temas essenciais para a compreensão da biologia</p><p>celular e do sistema sanguíneo humano. Vamos identificar a composição da célula,</p><p>bem como seus mecanismos de controle e transporte através da membrana. Além</p><p>disso, serão apresentados conceitos importantes sobre as células sanguíneas,</p><p>coagulação sanguínea, imunidade e alergia. Esses temas são essenciais para</p><p>entender o funcionamento do corpo humano e suas reações diante de diferentes</p><p>estímulos.</p><p>Objetivos da Aprendizagem</p><p>Ao final desta unidade, esperamos que você seja capaz de:</p><p>• identificar os componentes da célula, seus mecanismos de controle e o</p><p>transporte através da membrana;</p><p>• descrever as funções das células sanguíneas e os mecanismos de coagula-</p><p>ção e de defesa.</p><p>5</p><p>A Célula</p><p>O organismo humano necessita de unidades básicas para sua constituição. Cada</p><p>tecido, cada órgão e seus sistemas têm uma função específica e, para isso, são</p><p>necessárias as células, unidades estruturais e funcionais que fazem e formam essa</p><p>estrutura.</p><p>Os seres vivos são formados por células, sendo a única exceção os vírus. No organismo</p><p>humano, as células começam a surgir a partir de processos como a proliferação, a</p><p>especialização, a interação e a movimentação celular de diferenciação celular que</p><p>ocorre durante o período embrionário. Um zigoto será capaz de diferenciar células e</p><p>especializá-las nos mais diversos tipos de células e funções na composição de um</p><p>organismo complete (SILVERTHORN, 2017).</p><p>Composição da Célula</p><p>As células possuem três estruturas básicas: membrana plasmática, citoplasma e</p><p>núcleo.</p><p>A célula</p><p>Fonte: Freepik (2023).</p><p>#pratodosverem: imagem de uma célula com seus componentes: membrana,</p><p>citoplasma e núcleo. No citoplasma temos os constituintes celulares: comple-</p><p>xo de Golgi, retículo endoplasmático rugoso, mitocôndria, entre outros.</p><p>O limite de atuação, crescimento e desenvolvimento de uma célula é aquilo que</p><p>conhecemos como membrana plasmática, o que delimita seu interior do ambiente</p><p>exterior. Essa membrana plasmática é uma bicamada lipídica que se comporta como</p><p>6</p><p>um fluido bidimensional, com a presença de moléculas que podem se mover. Também</p><p>possui proteínas com muitas funções, entre elas:</p><p>• manter a homeostase celular interna para manutenção da vida;</p><p>• atuar como barreira permeável e seletiva;</p><p>• comunicar com células adjacentes e receber sinais do ambiente.</p><p>Em seu citoplasma, há um citoesqueleto composto de microtúbulos e filamentos</p><p>intermediários para garantir estrutura e organização interna da célula. Alguns</p><p>constituintes celulares podem ser observados no espaço intracelular, a saber, o</p><p>retículo endoplasmático (liso ou rugoso) que se relaciona com a síntese de proteínas</p><p>e lipídeos. O retículo endoplasmático rugoso possui ribossomos (pequenas unidades</p><p>com função de controle metabólico e regeneração celular), e atua na síntese de</p><p>proteínas. As mitocôndrias são responsáveis pela respiração celular, produzindo</p><p>energia celular sob forma de ATP. O complexo de Golgi tem função de concentrar,</p><p>armazenar e secretar proteínas. Os lisossomos armazenam enzimas que atuam na</p><p>digestão celular, degradando lipídeos, carboidratos e proteínas. A peroxissoma é uma</p><p>organela com função semelhante aos lisossomos, ou seja, digere substâncias em</p><p>função da quantidade de enzimas que contêm.</p><p>O núcleo é formado pela carioteca, cromatina e nucléolo, com funções de,</p><p>respectivamente, delimitar o núcleo, armazenar material genético, e sintetizar</p><p>ribossomos. É no núcleo onde se localizam os cromossomos, com as moléculas</p><p>de ácido desoxirribonucleico, o DNA, que fica responsável pelas características da</p><p>espécie pelos mecanismos hereditários.</p><p>Controle da Função Celular</p><p>O ciclo celular é uma sequência ordenada de eventos em que a célula duplica seus</p><p>conteúdos e se divide em duas. Isso garante a transmissão de seus genes para as</p><p>células filhas (PRESTON, 2014).</p><p>O que ocorre é o seguinte:</p><p>7</p><p>Sequência de eventos do ciclo celular</p><p>1 Interfase, havendo crescimento celular e duplicação dos cromossomos.</p><p>2 Segregação dos cromossomos.</p><p>3 Divisão celular.</p><p>Fonte: elaborada pelo autor (2023).</p><p>#pratodosverem: o ciclo celular representa uma sequência de eventos autorre-</p><p>gulados que levam à divisão celular e à produção de duas células-filhas.</p><p>A replicação do DNA antecede a divisão celular em que são produzidas cópias</p><p>idênticas das moléculas de DNA da célula-mãe e, então, passadas para duas células-</p><p>filhas, assegurando a perpetuação genética.</p><p>Transporte Através da Membrana Celular</p><p>O transporte de qualquer molécula através de uma membrana biológica vai depender</p><p>de três fatores inerentes. O primeiro é a dimensão ou o tamanho da molécula,</p><p>pois moléculas de pequeno porte podem ter maior facilidade em atravessar a</p><p>membrana. Outro fator é o estado de ionização, cujo transporte pode ser realizado</p><p>para manutenção do potencial de membrana. O último fator é a sua capacidade de</p><p>interagir com as camadas lipídicas, comportando-se como moléculas hidrofílicas ou</p><p>hidrofóbicas. Assim, cada molécula transportada apresenta um diferente coeficiente</p><p>de permeabilidade frente a uma membrana biológica.</p><p>Assim, dependendo do tipo e da composição dos solutos a serem transportados,</p><p>diversos mecanismos podem ser utilizados por uma célula. Tais mecanismos podem</p><p>ser classificados em três tipos: transporte passivo, transporte ativo e transporte em</p><p>massa.</p><p>O transporte passivo inclui todos os mecanismos em que não ocorre gasto energético</p><p>por parte da célula e há uma diferença na concentração de um soluto entre os meios</p><p>intracelular e extracelular, porém sempre a favor do gradiente de concentração. Nesse</p><p>sentido, o fluxo de transporte na membrana depende da diferença da concentração</p><p>do soluto: quanto maior for a diferença na concentração, maior será o fluxo de</p><p>transporte. O resultado final desses mecanismos passivos é um estado de equilíbrio</p><p>da concentração entre o meio interno e o meio externo. Dentre os mecanismos de</p><p>transporte passivo, os mais importantes são a difusão simples, o transporte facilitado</p><p>e a osmose</p><p>8</p><p>Difusão simples: solutos passam de um meio de maior concentração para um de</p><p>menor concentração. Esse transporte é realizado por solutos que atravessam</p><p>facilmente a bicamada lipídica</p><p>Neste vídeo, o professor Samuel Cunha realiza um mapa mental</p><p>para a fixação do conteúdo relacionado aos tipos de transporte de</p><p>membrana. Clique aqui para assistir.</p><p>Saiba mais</p><p>Transporte facilitado: as moléculas se movimentam a favor de um gradiente de</p><p>concentração, sem a necessidade de gasto de energia por parte da célula.</p><p>Transporte celular</p><p>Fonte: Freepik (2023).</p><p>#pratodosverem: imagem do transporte celular. O transporte passivo, por meio</p><p>da difusão simples e facilitada; e o transporte ativo, através do gasto de ATP.</p><p>https://www.google.com/url?q=https://www.youtube.com/watch?v%3DXJQrtPRKukk&sa=D&source=docs&ust=1682599444649853&usg=AOvVaw1JJj06MBmCC0QUkClFYaZp</p><p>9</p><p>As proteínas que atuam no transporte facilitado podem ser agrupadas em dois tipos:</p><p>transportadoras e formadoras de canal. As proteínas transportadoras correspondem</p><p>às proteínas transmembrana que podem alternar entre dois estágios de conformação.</p><p>Por outro lado, as proteínas formadoras de canal são proteínas que formam poros</p><p>na</p><p>membrana, impedindo a interação de solutos hidrofílicos com as regiões hidrofóbicas</p><p>da bicamada lipídica.</p><p>A osmose é o transporte de moléculas de água através de uma membrana biológica</p><p>a partir de um meio com baixa concentração de soluto para um meio com alta</p><p>concentração.</p><p>Diferentemente do observado nos mecanismos de transporte passivo, o transporte</p><p>ativo movimenta os solutos “contra” um gradiente de concentração. É definido</p><p>didaticamente como uma movimentação “morro acima”, em que o soluto encontra</p><p>resistência para seu transporte. Para que o transporte seja efetuado, é necessário</p><p>um gasto de energia, a qual se encontra armazenada em ligações químicas, sendo</p><p>liberada na hidrólise de ATP em ADP + Pi. Os efetores desse processo são proteínas</p><p>transportadoras ou carreadoras que apresentam em sua conformação um domínio</p><p>com função ATPase na sua porção intracelular.</p><p>Alterações no funcionamento de canais iônicos podem produzir</p><p>uma série de desordens e doenças graves, como a fibrose</p><p>cística, uma doença autossômica recessiva letal que acomete</p><p>especialmente crianças. A doença é ocasionada por mutações no</p><p>gene que codifica a glicoproteína CFTR, responsável diretamente</p><p>pelo transporte de cloreto e de outros ânions através da membrana</p><p>apical de vários tipos de células epiteliais. A falta de canais de Cl</p><p>(cloreto) em indivíduos com fibrose cística resulta em um muco</p><p>espesso e desidratado que predispõe os pulmões a ciclos de</p><p>infecção crônica e inflamação, o que leva ao declínio da função</p><p>pulmonar</p><p>Curiosidade</p><p>10</p><p>O Sangue</p><p>O sangue é um componente do tecido conjunto, formado por células envolvidas por</p><p>matriz extracelular composta por plasma sanguíneo e várias células (os leucócitos,</p><p>eritrócitos e plaquetas).</p><p>Células Sanguíneas</p><p>O sangue é composto por, aproximadamente, 45% de elementos figurados e 55% de</p><p>plasma sanguíneo. Os elementos constituem-se em mais de 99% de eritrócitos, e</p><p>um percentual inferior a 1% de leucócitos e plaquetas. O plasma sanguíneo é parte</p><p>aquosa do sangue.</p><p>As hemácias, também conhecidas como eritrócitos, transportam oxigênio (O2) dos</p><p>pulmões até as células corporais e dióxido de carbono (CO2) das células corporais</p><p>para os pulmões.</p><p>Hemácias sanguíneas</p><p>Fonte: Freepik (2023).</p><p>#pratodosverem: imagem de uma hemácia, célula responsável pela oxigena-</p><p>ção dos tecidos.</p><p>11</p><p>Os leucócitos, células de defesa, atuam na proteção contra patógenos ou substância</p><p>não reconhecida ou estranha. Identificam-se os leucócitos como sendo neutrófilos,</p><p>basófilos, eosinófilos, monócitos e linfócitos. Os linfócitos se subdividem em linfócitos</p><p>B, ou células B, linfócitos T, ou células T, e ainda em células exterminadoras naturais,</p><p>também conhecidas como natural killers.</p><p>As plaquetas são anucleadas e atuam liberando substâncias capazes de formar</p><p>coágulos sanguíneos em casos de lesão em vasos sanguíneos.</p><p>Coagulação Sanguínea</p><p>Uma lesão vascular tem a propriedade de disparar eventos relacionados à coagulação</p><p>sanguínea. Primeiramente há a sinalização por fator tecidual (via extrínseca) ou por</p><p>contato de fatores contidos no plasma (via intrínseca), com o intuito de originar</p><p>um tampão plaquetário para impedir o extravasamento de sangue (TORTORA;</p><p>DERRICKSON, 2016).</p><p>Formação do coágulo</p><p>Fonte: Freepik (2023).</p><p>#pratodosverem: imagem de formação de coágulo, com agregação plaquetária</p><p>presente.</p><p>Conforme Hall (2017),o sistema biológico de amplificação está envolvido na</p><p>coagulação sanguínea, de maneira que substâncias ativam uma cascata de proteínas</p><p>precursoras circulantes (os fatores enzimáticos da coagulação), culminando na</p><p>12</p><p>geração de trombina. Esta, por sua vez, converte o fibrinogênio em fibrina, que infiltra</p><p>os agregados de plaquetas onde há lesão, convertendo os tampões primários e</p><p>instáveis de plaquetas em tampões hemostáticos firmes, definitivos e estáveis. O</p><p>funcionamento dessa cascata de enzimas necessita de uma concentração localizada</p><p>dos fatores de coagulação circulantes nos sítios de lesão.</p><p>A tromboelastografia, um exame junto ao paciente, é uma</p><p>técnica para avaliação global da função hemostática em uma</p><p>única amostra de sangue, na qual a relação das plaquetas com</p><p>as proteínas da cascata da coagulação é estabelecida a partir</p><p>do tempo da interação inicial entre fibrina e plaquetas por meio</p><p>da agregação de plaquetas, do fortalecimento do coágulo e da</p><p>ligação cruzada de fibrina até que ocorra eventual lise do coágulo.</p><p>Curiosidade</p><p>Imunidade e Alergia</p><p>Os processos alérgicos são respostas imunes que resultam em reações exageradas</p><p>e prejudiciais ao organismo</p><p>O reconhecimento e o combate do agente agressor podem ser feitos por meio de</p><p>duas respostas, a resposta imune não específica e a resposta imune específica.</p><p>Eles também podem ser realizados por duas divisões, o sistema imune inato e o</p><p>sistema imune adaptativo ou adquirido. Então, é imprescindível que a equipe de</p><p>proteção se recorde do rosto dos invasores, registrando essa informação em um</p><p>arquivo denominado “memória imune”. O sistema imune inato compreende as</p><p>respostas imunológicas não específicas, entrando em ação imediatamente após a</p><p>exposição ao agente invasor. Essa resposta defende o organismo de maneira não</p><p>seletiva contra qualquer tipo de substância estranha, mesmo no primeiro contato.</p><p>Por sua vez, o sistema imune adaptativo ou adquirido leva mais tempo e se prepara</p><p>estrategicamente para agir com respostas imunológicas específicas, ou seja, atua</p><p>seletivamente conforme o material ou organismo a que é exposto.</p><p>Esses sistemas estão diretamente relacionados à imunidade do corpo, à disposição</p><p>do organismo para resistir a infecções de agentes patogênicos e a substâncias</p><p>estranhas e tóxicas. Dessa forma, existe a imunidade humoral, determinada pelos</p><p>linfócitos T, que produzem os anticorpos, e a imunidade celular, dos linfócitos B.</p><p>13</p><p>Células-tronco mieloides</p><p>vão originar granulócitos de diferentes formas</p><p>Neutrófilos</p><p>produzem espécies reativas de oxigênio que são extremamente citotóxicas</p><p>para diversos microrganismos.</p><p>Mastócitos e basófilos</p><p>tem papel fundamental na indução de uma resposta imune alérgica.</p><p>A primeira linha de defesa é a integridade da pele e as membranas mucosas. Caso</p><p>essa linha seja rompida e ultrapassada, a segunda linha de defesa entra em ação.</p><p>Essa segunda linha é o sistema imunológico inato, com seus componentes pré-</p><p>formados e ativos. Então, a terceira linha de defesa assume com uma proteção</p><p>altamente específica promovida pelo sistema imunológico adaptativo/adquirido,</p><p>podendo demorar alguns dias para estar completamente funcional. Esse último</p><p>sistema é composto pela imunidade celular e pela imunidade humoral (mediada por</p><p>anticorpos).</p><p>Para saber mais sobre este tema, acesse os links e saiba mais.</p><p>1. Ion channel associated diseases: overview of molecular</p><p>mechanisms.</p><p>2. Biology: components and structure. OpenStax.</p><p>Saiba mais</p><p>https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3586387/</p><p>https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3586387/</p><p>https://openstax.org/books/biology-2e/pages/5-1-components-and-structure</p><p>14</p><p>Conclusão</p><p>Neste capítulo, abordamos as células e seus componentes, incluindo as membranas</p><p>biológicas compostas por uma bicamada lipídica e uma variedade de proteínas e</p><p>outras moléculas. Essas membranas desempenham funções fundamentais para a</p><p>manutenção do meio interno de todas as células. Além disso, estudamos os diversos</p><p>mecanismos de transporte utilizados por moléculas de importância biológica, que</p><p>apresentam alta especificidade e sistemas de controle sofisticados.</p><p>Posteriormente, exploramos o sangue e suas funções de transporte, regulação</p><p>e proteção. O transporte de O2 e CO2 nas circulações sistêmica e pulmonar é</p><p>fundamental para a função de transporte do sangue.</p><p>Referências</p><p>GUYTON, A. C.; HALL, J. E. Tratado de fisiologia médica. Rio de Janeiro: Elsevier. 13.</p><p>ed. 2017.</p><p>PRESTON, R. R. Fisiologia ilustrada. Porto Alegre: Artmed, 2014.</p><p>SILVERTHORN, D. U. Fisiologia humana: uma abordagem integrada. 7. ed. Porto</p><p>Alegre: Artmed, 2017.</p><p>TORTORA, G. J.; DERRICKSON, B. Princípios de anatomia e fisiologia. 14. ed. Rio de</p><p>Janeiro: Guanabara Koogan, 2016.</p>