TRATADO DE FISIOLOGIA MÉDICA - GUYTON E HALL - 11ª EDIÇÃO

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T R A T A D O D E
Fisiologia
Médica
Arthur C. Guyton, M.D.f
Professor Emeritus 
Department of Physiology and Biophysics 
University of Mississippi Medical Center 
Jackson, Mississippi 
fin m em oriam
John E. Hall, Ph.D.
Professor and Chairman 
Department of Physiology and Biophysics 
University of Mississippi Medical Center 
Jackson, Mississippi
1 1 * E D I Ç Ã O
ELSEVIÏ
Aesculapius
D o original: Textbook of M edicai Physiology. 11 th Edition 
ISBN 0-7216-0240-1
Tradução autorizada do idioma inglês da edição publicada pela Saunders - um selo editorial Elsevier 
©2006, E lsevier Ltda. Todos os direitos reservados.
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ISBN 978-85-352-1641-7
Edições anteriores, em inglês: 2006,2000,1996,1991,1986,1981,1976,1971,1966,1961,1956
NOTA
O conhecimento e a prática nesse campo está em perm anente mudança. Os cuidados normais de segurança devem ser seguidos, mas. 
como as novas pesquisas e a experiência clínica ampliam nosso conhecimento, alterações no tratam ento e terapia à base de drogas podem 
ser necessárias ou apropriadas. Os leitores são aconselhados a checar informações mais atuais dos produtos, fornecidas pelos fabrican­
tes de cada droga a ser administrada, para verificar a dose recom endada, o m étodo e a duração da administração e as contra-indicações. 
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tratam ento para cada um individualmente. Nem o editor nem o autor assume qualquer responsabilidade por eventual dano ou perda a 
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O E D IT O R
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SINDICATO NACIONAL DOS EDITORES DE LIVROS, RJ
G998t
Guyton, Arthur C., 1919-2003
Tratado de fisiologia médica / Arthur C. Guyton, John E. H all: tradução de Barbara de 
Alencar Martins... [et al.]. - Rio de Janeiro : Elsevier, 2006 - 4- tiragem 
il.
Tradução de:Textbook of medicai physiology. 1 lth 
ISBN 978-85-352-1641-7
1. Fisiologia humana. I. Hall, John E. (John Edward), 1946-. II.Título. ^oon tE rro ^
06-1774. CDD612
CDU 612
A ilustração da capa foi obtida do catálogo Opus 1972, produzido por Virgil Cantini,Ph.D., com perm issão do artista e do M ansfield State 
Collefe, Mansfield. Pennsylvania.
Créditos da abertura do capítulo: Capítulo 43, adaptação de © G etty Images 21000058038; Capítulo 44, adaptação de © G etty Images 
21000044598; Capítulo 84, adaptação de © Corbis.
Aesculapius
Revisão Científica
Charles Alfred Esbérard
Doutor, Livre-Docente (Fisiologia) Uni-Rio 
Prof. Emérito (Fisiologia) da UFES 
Professor Titular (Fisiologia) da Faculdade de Medicina de Petrópolis 
Professor Titular (Farmacologia) da Universidade Federal Fluminense - Aposentado 
Professor Titular (Fisiologia) da Universidade do Rio de Janeiro (Uni-Rio) - Aposentado
José Cipolla Neto
Pós-Doutorado em Neurociências na Universidade de Cambridge (Inglaterra), Universidade de 
Minnessota e National Institutes of Health (EUA) e Université Louis Pasteur, França 
Doutor em Ciências (Fisiologia Humana) pela Universidade de São Paulo (USP) 
Diretor do Laboratório de Neurobiologia do Departamento de Fisiologia e Biofísica do Instituto de 
Ciências Biomédicas da USP
Tradução
Alcides Marinho Junior (Cap. 32)
Professor T itular de Fisiologia do Curso de M edicina e Farm ácia da U niversidade Iguaçu (U N IG )
Alexandre Yianna Aldighieri Soares (Caps. 69 a 72)
Especialista em Clínica M édica e Endocrinologia
Andrea Delcorso (Caps. 1 a 3)
T radutora form ada pela Pontifícia U niversidade C atólica de São Paulo (PUC-SP)
Bárbara de Alencar Leão Martins (Caps. 67,68,75 e 78)
M édica O ncologista
Claudia Coana (Cap. 11)
Tradutora
Debora Sitnik (Caps. 9 e 10)
R esidente em Clínica M édica - H ospital das Clínicas da Faculdade de M edicina da U niversidade de São Paulo 
(FM U SP)
Diego Alfaro (Caps. 14 a 19,76 e 77)
G raduado em M edicina pela U niversidade F ederal do R io de Janeiro (U F R J) e Pós-graduado em A cu p u n tu ra 
pelo Institu to de A cupuntura do R io de Janeiro
Douglas Arthur Omena Futuro (Caps. 33 a 36,38,48 e 73)
M édico Especialista em O rtopedia
Fabiana Buassaly (Caps. 28,29,41,79 e índice)
M édica V eterinária
Hermínio de Mattos Filho (Cap. 27)
Especialista em O ftalm ologia pela A ssociação M édica B rasileira, PU C -R J, Crem erj,
M em bro T itular do C onselho Brasileiro de O ftalm ologia 
M em bro In ternacional da A cadem ia A m ericana de O ftalm ologia
Aesculapius
vi
Leonardo Allevato Magalhães (Cap. 84)
M estrando em Ciência da M otricidade H um ana na U niversidade C astelo B ranco
Luísa Sá Barreto Pimentel (Cap. 45)
M estranda em N eurofarm acologia pela U FR J
Manoela D ’Almeida Sande (Caps. 4 a 6 e 25)
T radutora
Maria Inês Corrêa Nascimento (Caps. 30,31,39,40,62 a 65,81,82 e 83)
B acharel em L etras (Tradução Bilíngüe) pela Pontifícia U niversidade C atólica do R io de Janeiro (P U C -R J) 
Michelle Gralle Botelho (Caps. 57 a 61)
Especialista em D erm ato logia pela A ssociação M édica Brasileira
R esidência em D erm ato logia pela U niversidade Federal do R io de Janeiro (U F R J)
D ou to rado em Q uím ica Biológica pelo Institu to de B ioquím ica M édica da U F R J
Nelson Gomes de Oliveira (Caps. 43 e 44)
M édico do Trabalho A posen tado da Petrobras
Raimundo Rodrigues Santos (Caps. 7,8,46 e 47)
Especialista em N eurologia e N eurocirurgia
M estre em M edicina pela U niversidade do E stado do R io de Janeiro (U E R J)
Roberto Mogami (Caps. 26,37 e 42)
Professor A djun to de R adiologia da U E R J 
M em bro T itular do Colégio B rasileiro de R adiologia 
M édico R adiologista do H ospital R aphael de Paula Souza/M S
Sergio Rachman (Cap. 12)
Especialista em Psiquiatria pela A ssociação M édica Brasileira
M édico Psiquiatra do H ospita l do Servidor Público M unicipal de São Paulo
Solange Castro Affeche (Caps. 53,54 e 80)
Pós-D outorado em Fisiologia C elular e B iologia M olecular pela U niversité Louis Pasteur, F rança 
D ou to ra em Ciências (Fisiologia H um ana) pela USP
Pesquisadora do L abora tó rio de Farm acologia do Institu to B utan tan , São Paulo 
Valdir de Souza Pinto (Caps. 20 a 24)
M estre em Infectologia e Saúde Pública pela C oordenação dos Institu tos de Pesquisa da S ecretaria de E stad o da 
Saúde de São P au lo /Institu to de Infectologia Em ílio R ibas
Vilma Ribeiro de Souza Varga (Caps. 13,49 a 52,55,56,66 e 74)
G raduada em Ciências M édicas pela U niversidade E stadual de C am pinas (U nicam p)
R esidência M édica em N eurologia Clínica no H ospital do Servidor Público E stadual de São Paulo
Aesculapius
A
M i n h a F a m í l i a
Por seu apoio incondicional, sua paciência, 
compreensão e am or
A
A r t h u r C . G u y t o n
Por sua pesquisa criativa e inovadora 
Por sua dedicação à educação 
Por demonstrar alegria e gosto pela fisiologia 
E p o r servir como exemplo e inspiração
Aesculapius
Arthur C. Guv ton, M.D. 
1919-2003
Aesculapius
*«■
, I N M E M O R I A M
A perda repentina do Dr. A rthur C. G uyton em um acidente de autom óvel no dia 3 
de abril de 2003
chocou e entristeceu todos os privilegiados que o conheceram. 
A rthur Guyton foi um gigante no campo da fisiologia e da medicina, um líder entre 
os líderes, um m estre exemplar, um modelo de inspiração em todo o mundo.
A rthur Clifton Guyton nasceu em Oxford, Mississippi, lilho do Dr. Billy S. 
Guyton, um especialista altam ente respeitável em oftalmologia e otorrinolaringolo­
gia, que mais tarde se tornou R eitor da University of Mississippi Medicai School, e 
de Kate Smallwood Guyton, um a professora de m atem ática e física, que foi um a mis­
sionária na China antes do casamento. D urante os anos de graduação, A rthur apre­
ciava o trabalho de seu pai na Guyton Clinic, jogando xadrez e trocando estórias com 
William Faulkner, e desenvolvendo veleiros (um deles, inclusive, foi vendido mais 
tarde ao próprio Faulkner). Guyton tam bém elaborou incontáveis dispositivos 
mecânicos e elétricos por toda a sua vida. Seu brilho logo veio à tona quando ele se 
form ou como o m elhor da turm a na University of Mississippi. Mais tarde, G uyton se 
destacou na H arvard Medicai School e iniciou seu estágio de pós-graduação em 
cirurgia no M assachusetts G eneral Hospital.
Seu estágio na área de clínica médica foi interrom pido duas vezes “ um a para 
servir o exército durante a 2a G uerra M undial e outra, em 1946, por ter adquirido 
poliomielite durante o último ano de sua residência. Sofrendo de paralisia na perna 
direita, no braço esquerdo e em ambos os ombros, ele gastou nove meses em W arm 
Springs, Geórgia, em sua recuperação; nesse tempo, aplicou seu espírito inventor na 
elaboração da prim eira cadeira de rodas m otorizada, com andada por um a espécie 
de “controle-rem oto”, e ainda na criação de um elevador m otorizado para suspen­
der os pacientes, de suportes especiais para as pernas, e de outros dispositivos para 
auxiliar o deficiente físico. Por essas invenções ele recebeu um a Condecoração 
Pública Presidencial.
Ele re tornou a Oxford, onde se dedicou ao ensino e à pesquisa na University of 
Mississippi School of Medicine e recebeu o título de Presidente do D epartm ent of 
Physiology em 1948. Em 1951, foi nom eado um dos dez hom ens mais notáveis do 
país. Q uando a University of Mississippi m udou sua M edicai School para Jackson em 
1955, ele rapidam ente desenvolveu um dos program as de pesquisa cardiovascular 
mais prem iado do mundo. Sua vida notável como cientista, autor e pai dedicado 
encontra-se detalhada em um a biografia publicada no m om ento de sua “aposenta­
doria” em 1989.1
Um Grande Fisiologista. As contribuições de A rthur G uyton na área da pesquisa, 
que abrangem mais de 600 trabalhos e 40 livros, são fabulosas e o colocam entre os 
maiores fisiologistas da história. Sua pesquisa abrangeu virtualm ente todas as áreas 
da regulação cardiovascular e deu origem a muitos conceitos originais que, hoje em 
dia, constituem parte integral de nossa com preensão sobre os distúrbios cardiovas­
culares, como hipertensão, insuficiência cardíaca e edema. É difícil discutir a fisiolo­
gia cardiovascular sem incluir seus conceitos de débito cardíaco e re tom o venoso, 
pressão negativa do líquido intersticial e regulação do volume desse líquido e do 
edema, regulação do fluxo sangüíneo tecidual e auto-regulação do fluxo sangüíneo 
corpóreo total, natriurese renal por pressão, e regulação da pressão sangüínea a 
longo prazo. D e fato, os conceitos de Guyton sobre a regulação cardiovascular são 
encontrados em quase todos os grandes tratados de fisiologia. Esses conceitos 
tornaram-se tão familiares que, algumas vezes, sua origem é esquecida.
Um dos legados científicos mais im portantes do Dr. Guyton foi a aplicação dos 
princípios de engenharia e análise de sistema na regulação cardiovascular. Ele 
empregou m étodos m atemáticos e gráficos para quantificar diversos aspectos da 
função circulatória, antes da ampla disponibilidade dos computadores. G uyton ela­
borou computadores analógicos e foi pioneiro na aplicação da análise de sistema, em 
grande escala,para projetar o sistema cardiovascular, antes do advento dos com pu­
tadores digitais. A m edida que esse modelo de com putadores se tornou disponível, 
os modelos cardiovasculares de Guyton expandiram-se drasticam ente, incluindo os 
rins e os líquidos corpóreos, os hormônios e o sistema nervoso autônom o, bem como 
as funções cardíacas e circulatórias.2 Guyton tam bém produziu a prim eira análise de 
sistema abrangente sobre a regulação da pressão sangüínea. Essa abordagem singu-
ix
Aesculapius
X In Memoriam
lar na área de pesquisa sobre fisiologia antecedeu o surgi­
m ento da engenharia biomédica ~ um campo que ele 
ajudou a estabelecer e prom over na fisiologia, direcio­
nando a disciplina como um a ciência mais quantitativa do 
que descritiva.
E atribuído ao talento de A rthur Guyton o fato de seus 
conceitos sobre a regulação cardiovascular parecerem 
m uitas vezes heréticos à prim eira vista; no entanto, eles 
estim ularam pesquisadores do mundo todo a testá-los 
experim entalm ente. Hoje em dia, tais conceitos são 
am plam ente aceitos. Na verdade, muitos dos conceitos de 
G uyton a respeito da regulação cardiovascular são com­
ponentes integrantes do que é ensinado atualm ente em 
grande parte dos cursos de fisiologia médica. Eles conti­
nuam a ser a base das gerações dos fisiologistas cardio­
vasculares.
Dr. Guyton recebeu mais de 80 títulos por diversas 
organizações científicas e civis e universidades em todo o 
mundo. A seguir, estão expostos alguns dos prêmios parti­
cularmente relevantes à pesquisa cardiovascular: o 
Wiggers Award da Am erican Physiological Society, o Ciba 
Award do Council for High Blood Pressure Research, o 
William Harvey Award da Am erican Society of H yperten­
sion, o Research Achievement Award da American H eart 
Association, e o M erck Sharp & Dohm e Award da In ter­
national Society of Hypertension. Em 1978, Guyton foi 
convidado pelo Royal College of Physicians em Londres a 
proferir uma palestra especial pelo 400° aniversário de 
William Harvey, o descobridor da circulação sangüínea.
O am or do Dr. Guyton pela fisiologia foi maravilhosa­
m ente articulado em seu discurso de presidente à A m eri­
can Physiological Society em 19753, convenientem ente 
intitulado Physiology, a Beauty and a Phisolophy. 
Perm ita-m e citar apenas um trecho de seu discurso: A 
fisiologia é, na verdade, uma explicação da vida. Quem, 
seja um teólogo, um jurista, um doutor, um físico, sabe mais 
do que você, um fisiologista, sobre a vida? Que outro 
assunto é mais fascinante, mais excitante, ou mais belo do 
que a vida?
Um Mestre Honroso e Exemplar. Em bora os dotes do 
Dr. Guyton na área da pesquisa sej am fabulosos, suas con­
tribuições como professor provavelm ente tiveram um 
impacto m uito maior. Guyton e sua admirável esposa 
R uth criaram dez filhos, que tiveram carreiras médicas 
notáveis “ um a façanha educacional marcante. O ito deles 
graduaram -se na H arvard Medical School, um em Duke 
M edical School, e o outro na U niversity of Miami Medical 
School após receber um título de PhD em H arvard. Um 
artigo publicado na revista Reader’s Digest em 1982 des­
tacou a extraordinária vida de sua família.4
O sucesso dos filhos de Guyton não ocorreu por acaso. 
A filosofia de educação do Dr. Guyton era “aprenda a 
fazer.” Seus filhos participaram de inúm eros projetos 
familiares, como a projeção e a construção de suas casas e 
do sistema de aquecimento, da piscina, da quadra de tênis, 
de veleiros, carrinhos de mão e carrinhos elétricos, bem 
com o de aparelhos domésticos e eletrônicos para sua 
em presa “ a Oxford Instrum ents Company. Os program as 
de televisão G ood Morning America e 20/20 descreveram 
o extraordinário am biente doméstico criado por A rthur e 
R uth G uyton para criarem sua família. A devoção por sua 
família é m aravilhosam
ente expressa na dedicatória de 
seu Tratado de Fisiologia Médica5:
A
Meu pai, p or seus princípios intransigentes que 
guiaram minha vida
M inha mãe, p or conduzir seus filhos à busca intelec­
tual
M inha esposa, p or sua esplêndida dedicação à 
família
Meus filhos, p or tornarem tudo digno e valioso
Dr. G uyton foi m estre da University of Mississippi por 
mais de 50 anos. Em bora ele sem pre estivesse bastante 
ocupado com as responsabilidades inerentes a seu cargo, 
à pesquisa, à elaboração de artigos e à m inistração de 
aulas, ele sem pre se m ostrava disponível para falar com 
um aluno com dificuldades na matéria. E jam ais aceitava 
um convite para proferir um a palestra de prestígio se 
coincidisse com seus horários de aula.
Sem dúvida, suas contribuições na educação tam bém 
estão alcançando as gerações de estudantes graduados 
em fisiologia e os parceiros de pós-doutorado. Guyton 
treinou mais de 150 cientistas, e pelo m enos 29 deles se 
tornaram presidentes de seus próprios departam entos e 
seis deles, presidentes da A m erican Physiological Society. 
G uyton passava segurança e confiança de suas habilida­
des aos estudantes e enfatizava sua crença de que “As 
pessoas mais bem-sucedidas no m undo da pesquisa são 
autodidatas.” Ele insistia que seus estagiários integrassem 
seus achados experim entais a um a am pla estru tura con­
ceituai, que incluía outros sistemas interativos. Essa abor­
dagem com um ente os levava a desenvolver um a análise 
quantitativa e um a m elhor com preensão dos sistemas 
fisiológicos específicos estudados por eles. N inguém foi 
mais prolífico em instruir líderes de fisiologia do que 
A rthur Guyton.
O Tratado de Fisiologia Médica do Guyton, publicado 
pela prim eira vez em 1956, rapidam ente se tornou o livro 
de fisiologia médica mais vendido no mundo. Ele tinha o 
dom de transm itir idéias complexas de form a clara e in te­
ressante, o que tornava o estudo de fisiologia um a prática 
prazerosa. G uyton escreveu o livro para ensinar seus 
alunos, e não para im pressionar seus colegas de profissão. 
Sua popularidade entre os estudantes tornou seu tra tado 
de fisiologia o livro mais am plam ente em pregado na 
história. Só essa conquista foi suficiente para garantir seu 
legado.
O Tratado de Fisiologia Médica começou com o anota­
ções de aulas expositivas no início dos anos 1950, quando 
o Dr. G uyton estava m inistrando seu curso de fisiologia 
para estudantes de m edicina na University of Mississippi. 
Ele percebeu que os estudantes estavam tendo dificulda­
des com os livros disponíveis e com eçaram a distribuir 
cópias dessas anotações. A o descrever sua experiência, 
Dr. G uyton afirmava que “M uitos livros de fisiologia 
médica têm se tornado discursivos, pois foram escritos 
principalm ente por professores de fisiologia para outros 
professores da mesma área, ou seja, em um a linguagem 
compreensível por outros profissionais de ensino, mas 
não para os estudantes de fisiologia médica.”6
Através de seu Tratado de Fisiologia Médica traduzido 
para 13 línguas, G uyton provavelm ente foi o autor que 
mais ensinou fisiologia ao mundo. A o contrário de muitos 
livros, que freqüentem ente possuem 20 autores ou mais, 
as prim eiras oito edições foram escritas inteiram ente pelo 
Dr. G uyton “ um feito inédito em quase toda a literatura
Aesculapius
In Memoriam x i
médica. Pelas muitas contribuições na educação médica, 
Dr. Guyton recebeu o prêm io A braham Flexner Award 
(1996) da Association of Am erican Medicai Colleges 
(AAM C). De acordo com a AAM C, A rthur Guyton 
“...promoveu um impacto incomparável na educação 
médica nos últimos 50 anos.” Ele tam bém é hom enageado 
todo ano pela The Am erican Physiological Society com o 
prêmio A rthur C. Guyton Teaching Award.
Um Modelo Inspirador. As realizações do Dr. Guyton 
estenderam-se além da ciência, medicina e educação. Ele 
foi um modelo de inspiração tanto para a vida como para 
a ciência. Ninguém foi mais influente e inspirador em 
minha carreira científica do que o Dr. Guyton. Ele 
ensinou aos seus alunos m uito mais do que fisiologia “ ele 
nos ensinou vida, não tanto pelo que ele dizia, mas por sua 
coragem indescritível e dedicação aos mais altos padrões.
Guyton tinha um a capacidade peculiar de m otivar as 
pessoas com seu espírito indomável. Em bora ele tenha 
sido gravem ente acom etido por poliomielite, seus com ­
panheiros de trabalho jamais o consideravam um defi­
ciente físico. Nós nos ocupávamos tentando acom panhá- 
lo! Sua m ente brilhante, sua devoção incansável à ciência, 
educação e família, e sua personalidade cativavam alunos 
e estagiários, colegas de profissão, políticos, empresários, 
e quase todas as pessoas que o conheciam. Ele não sucum ­
biria aos efeitos da poliomielite. Sua coragem nos desa­
fiou e inspirou. G uyton esperava e exigia o m elhor das 
pessoas.
Celebremos a grandiosa vida de A rthur Guyton, reco­
nhecendo um a enorm e dívida de nossa parte. E le nos con­
cedeu um a abordagem criativa e inovadora à pesquisa e 
muitos conceitos científicos recentes. Guyton forneceu 
um meio de com preensão da fisiologia a inúmeros estu­
dantes em todo o m undo e contribuiu para que muitos de 
nós ingressassem em notáveis carreiras no campo da 
pesquisa. Ele inspirava praticam ente a todos “ com sua 
dedicação ao ensino, sua capacidade singular em trazer à 
tona o melhor daqueles que o cercavam, sua personali­
dade cordial e generosa, e sua intrepidez. Sentimos muito 
a sua falta, mas ele perm anecerá em nossas memórias 
como um exemplo de brilhantism o do m elhor da 
humanidade. A rthur Guyton foi um herói real para o 
m undo e seu legado é eterno.
Referências
1. Brinson C, Quinn J: Arthur C. Guyton—His Life, His 
Family, His Achievements. Jackson, MS, Hederman Bro­
thers Press, 1989.
2. Guyton AC, ColemanTG, Granger HJ: Circulation: overall 
regulation. Ann Rev Physiol 34:13^16,1972.
3. Guyton AC: Past-President’s Address. Physiology, a 
Beauty and a Philosophy. The Physiologist 8:495-501,1975.
4. Bode R: A Doctor Who’s Dad to Seven Doctors—So Far! 
Readers’ Digest, December, 1982,pp. 141-145.
5. Guyton AC:Textbook of Medical Physiology. Philadelphia, 
Saunders, 1956.
6. Guyton AC: An author’s philosophy of physiology text­
book writing. Adv Physiol Ed 19: sl-s5 ,1998.
JO H N E. H A LL
Jackson, Mississippi
Aesculapius
Aesculapius
P R E F Á C I O
A prim eira edição do Tratado de Fisiologia Médica 
foi escrita por A rthur C. Guyton há quase 50 anos. Ao 
contrário de muitos livros médicos importantes, que 
freqüentem ente apresentam 20 autores ou mais, as 
primeiras oito edições desse tratado foram to tal­
m ente escritas pelo Dr. Guyton, com o surgimento de 
um a nova edição em um intervalo de aproximada­
m ente 40 anos. Com o passar dos anos, o livro do Dr. 
Guyton tornou-se am plam ente utilizado em todo o 
mundo, sendo traduzido para 13 línguas. A principal razão do sucesso exemplar da 
obra de Guyton estava em sua extraordinária capacidade de explicar princípios 
fisiológicos complexos em um a linguagem totalm ente compreensível pelos estudan­
tes O principal objetivo do autor em cada edição era instruir os estudantes de fisio­
lo g ia^ não im pressionar seus colegas de profissão. Seu estilo de escrita sem pre m an­
tinha o tom de um professor falando diretam ente com seus próprios alunos.
Tive o privilégio de trabalhar com o Dr. Guyton por quase 30 anos e a honra de 
ajudá-lo na 9a e na 10a edições. Com relação à 11a edição, tive a mesma m eta que as 
edições anteriores ' explicar, em um a linguagem compreensível pelos estudantes, 
como os diferentes tecidos, órgãos e células do corpo hum ano atuam conjuntam ente 
para a m anutenção da vida. Essa tarefa representou um grande e em polgante 
desafio, já que nosso conhecim ento rápido
e crescente a respeito da fisiologia conti­
nua a elucidar novos mistérios das funções corpóreas. Foram desenvolvidas muitas 
técnicas recentes para o aprendizado da fisiologia molecular e celular. Conseguimos 
apresentar mais princípios da fisiologia na term inologia das ciências m oleculares e 
físicas, do que m eram ente um a série de fenômenos biológicos isolados e inex­
plicáveis. Essa m udança é bem-vinda, mas tam bém torna a revisão de cada capítulo 
uma necessidade.
Nesta edição, tentei m anter a mesma organização uniform izada que se m ostrou 
útil aos estudantes no passado e garantir um a abrangência suficiente ao livro a ponto 
de os estudantes desej arem utilizá-lo no futuro, como base para suas carreiras profis­
sionais. Espero que esse livro transm ita a grandiosidade do corpo hum ano e de suas 
funções diversas e ainda estimule os alunos a estudarem a fisiologia por toda sua car­
reira. A fisiologia corresponde ao elo entre as ciências básicas e a medicina. O grande 
encanto da fisiologia está em sua integração das funções individuais de todos os dife­
rentes tecidos, órgãos e células do corpo em um todo funcional, o corpo humano. Na 
verdade, o corpo hum ano é muito mais do que a soma de suas partes, mas a vida 
depende, sobretudo, de sua funcionalidade total, não apenas da atuação de partes 
corpóreas isoladas das outras.
Isso nos traz um a im portante questão: Como são coordenados os órgãos e os sis­
temas isolados para m anter o funcionam ento adequado de todo o corpo? Feliz­
mente, nossos corpos são dotados de um a vasta rede de controles por feedback, que 
alcançam os equilíbrios necessários, sem os quais não seríamos capazes de sobre­
viver. O term o homeostasia é em pregado pelos fisiologistas para descrever esse alto 
nível de controle corporal interno. Em estados patológicos, os equilíbrios funcionais 
são muitas vezes gravem ente interrompidos, prejudicando a homeostasia. A lém 
disso, até quando um único distúrbio atinge o seu limite, todo o corpo perde sua capa­
cidade de sobrevivência. U m a das metas deste livro, portanto, é enfatizar a eficácia e 
a perfeição dos mecanismos de hom eostasia do corpo, bem como apresentar suas 
funções anormais em processos patológicos.
Uma outra m eta é ser o mais objetivo e exato possível. Algumas sugestões e críti­
cas de muitos fisiologistas, estudantes e clínicos em todo o m undo foram pesquisa­
das e utilizadas para avaliar a precisão real e efetiva, bem como a harm onia do livro. 
Mesmo assim, há probabilidade de erro na seleção de muitas informações. Assim 
como os fisiologistas reconhecem a im portância do feedback para o funcionam ento 
adequado do corpo humano, o feedback/re torno dos leitores é igualm ente im por­
tante para a melhoria progressiva de um livro de fisiologia. As diversas pessoas que 
já me ajudaram, envio meus sinceros votos de agradecimento.
Uma breve explicação a respeito de alguns aspectos da 11a edição se faz 
necessária. Em bora muitos dos capítulos tenham sido revisados incluindo novos
xiii
Aesculapius
xiv Prefácio
princípios de fisiologia, o livro foi rigorosam ente m onito­
rado quanto à limitação de seu volume, para que ele possa 
ser utilizado com eficiência nos cursos de fisiologia volta­
dos aos estudantes de medicina e aos profissionais da área 
da saúde. M uitas das figuras tam bém foram reproduzidas 
e, atualm ente, estão em cores. A lém disso, foram selecio­
nadas novas referências, principalm ente por sua descri­
ção a respeito dos princípios fisiológicos, pela qualidade 
de suas próprias referências, e por sua fácil acessibilidade. 
Q uero expressar meus sinceros agradecimentos a muitos 
outros colaboradores na preparação deste livro, inclusive
meus colegas do D epartm ent of Physiology & Biophysics 
da University of Mississippi M edicai Center, que fornece­
ram sugestões valiosas.
Por fim, tenho uma enorme dívida com o Dr. A rthur 
Guyton, por uma notável carreira na fisiologia, por seu 
companheirismo e amizade, pelo grande privilégio de cola­
borar com a elaboração do Tratado de Fisiologia Médica, e 
pela inspiração conferida a todos que o conheceram.
JO H N E. H A L L 
Jackson, Mississippi
Aesculapius
S U M Á R I O
U N I D A D E I
Introdução à Fisiologia: A Célula e 
Fisiologia Geral
C A P I T U L O 1 
Organização Funcional do Corpo 
Humano e Controle do “Meio Interno” 3
As Células como Unidades Vivas do Corpo 3
Fluido Extracelular - O “Meio Interno” 3
Mecanismos “Homeostáticos” dos Principais 
Sistemas Funcionais 4
Homeostasia 4
Sistema de Transporte e Mistura de Fluido
Extracelular - O Sistema Circulatório do Sangue 4 
Origem dos Nutrientes no Fluido Extracelular 5
Remoção dos Produtos Finais do Metabolismo 5
Regulação das Funções Corporais 5
Reprodução
Sistemas de Controle do Corpo 6
Exemplos de Mecanismos de Controle 6
Características dos Sistemas de Controle 7
Resumo - Automaticidade do Corpo 9
C A P Í T U L O 2
A Célula e Suas Funções 11
Organização da Célula 11
Estrutura Física da Célula 12
Estruturas Membranosas da Célula 12
O Citoplasma e Suas Organelas 
Núcleo 7
Membrana Nuclear 17
Nucléolos e Formação de Ribossomos 8
Comparação da Célula Animal com 
Formas Pré-celulares de Vida 18
Sistemas Funcionais da Célula 19
Ingestão pela Célula-Endocitose 19
Digestão de Substâncias Estranhas, Pinocitóticas 
e Fagocíticas dentro da Célula - Função 
dos Lisossomos 20
Síntese e Formação de Estruturas Celulares 
pelo Retículo Endoplasmático e 
Complexo de Golgi 20
Extração de Energia dos Nutrientes - 
Função da Mitocôndria 22
Locomoção das Células 24
Movimento Amebóide 24
Cílios e Movimento Ciliares 24
C A P Í T U L O 3
Controle Genético da Síntese de Proteínas, 
Função Celular e Reprodução Celular 27 
Genes no Núcleo Celular 27
Código Genético 29
O Código do DNA no Núcleo Celular é Transfe­
rido para um Código de RNA no Citoplasma 
Celular - O Processo de Transcrição 30
Síntese de RNA 30
Montagem da Cadeia de RNA com os Nucleotídeos 
Ativados Usando a Fita de DNA como Molde - 
O Processo de “Transcrição” 31
RNA Mensageiro - Os Códons 31
RNA de Transferência - Os Anticódons 32
RNA Ribossômico 33
Formação de Proteínas nos Ribossomos -
O Processo de “Transdução” 33
Síntese de Outras Substâncias na Célula 35 
Controle da Função do Gene e da Atividade 
Bioquímica nas Células 35
Regulação Genética 35
Controle da Função Intracelular pela Regulação
Enzimática 36
O Sistema Genético - DNA também 
Controla a Reprodução Celular 37
A Reprodução Celular começa com a
Replicação do DNA 37
Cromossomos e Suas Replicações 38
Mitose Celular 38
Controle do Crescimento e da Reprodução Celular 39 
Diferenciação Celular 40
Apoptose - Morte Programada das Células 40 
Câncer 40
U N I D A D E I I
Fisiologia da Membrana, Nervo e 
Músculo
C A P I T U L O 4
O Transporte de Substâncias Através da 
Membrana Celular
A Barreira Lipídica da Membrana Celular 
e as Proteínas de IVansporte da 
Membrana Celular 45
Difusão 46
Difusão Através da Membrana Celular 46
Difusão pelos Canais Protéicos e as
“Comportas” Desses Canais 47
Difusão Facilitada 47
Fatores que Afetam a Velocidade Efetiva
da Difusão 50
Osmose Através de Membranas Seletivamente
Permeáveis - “Difusão Efetiva” de Água 51
“Transporte Ativo” de Substâncias 
Através das Membranas 52
Transporte Ativo Primário 53
Transporte Ativo Secundário - Co-transporte
e Contratransporte 54
Transporte Ativo Através das Camadas Celulares 55
C A P Í T U L O 5
Potenciais de Membrana e Potenciais 
de Ação 57
Física Básica dos Potenciais de Membrana 57
Potenciais de Membrana Causados pela Difusão 57
Medida do Potencial de Membrana 58
XV
Aesculapius
xvi Sumário
Potencial de Repouso das Membranas 
dos Nervos 59
Origem do Potencial de Repouso Normal da
Membrana
60
Potencial de Ação dos Nervos 61
Os Canais de Sódio e Potássio Regulados
pela Voltagem 62
Os Papéis de Outros íons no Potencial de 
Ação 64
Resumo dos Eventos Causadores do Potencial
de Ação 64
Início do Potencial de Ação 65
Propagação do Potencial de Ação 65
Restabelecimento dos Gradientes lônicos 
do Sódio e do Potássio após o Término 
do Potencial de Ação - A Importância do 
Metabolismo Energético 66
O Platô em Alguns Potenciais de Ação 66
Ritmicidade de Alguns Tecidos 
Excitáveis - Descarga Repetitiva 67
Características Especiais da Transmissão 
dos Sinais nos Troncos Nervosos 68
Excitação - O Processo de Geração do 
Potencial de Ação 69
“Período Refratário” Após o Potencial de Ação, 
durante o Qual um Novo Estímulo Não 
Pode Ser Evocado 70
Inibição da Excitabilidade - “Estabilizadores”
e Anestésicos Locais 70
Registro dos Potenciais de Membrana e 
dos Potenciais de Ação 70
C A P Í T U L O 6 
Contração do Músculo Esquelético 72
Anatomia Fisiológica do Músculo 
Esquelético 72
Fibra do Músculo Esquelético 72
Mecanismo Geral da Contração Muscular 74 
Mecanismo Molecular da Contração 
Muscular 74
Características Moleculares dos Filamentos
Contráteis 75
Efeito do Grau de Sobreposição dos Filamentos 
de Actina e de Miosina sobre o 
Desenvolvimento de Tensão pela 
Contração Muscular 77
Relação entre a Velocidade de Contração
e a Carga 78
Energética da Contração Muscular 78
Rendimento do Trabalho durante a Contração
Muscular 78
Fontes de Energia para a Contração Muscular 79 
Características da Contração do Músculo 
como um Todo 80
Mecânica da Contração do Músculo
Esquelético , 81
Remodelação do Músculo para se Ajustar à
sua Função 82
Rigidez Cadavérica (Rigor Mortis) 83
C A P I T U L O 7
Excitação do Músculo Esquelético: 
Transmissão Neuromuscular e 
Acoplamento Excitação-Contração 
Transmissão dos Impulsos das 
Terminações Nervosas para as Fibras 
Musculares Esqueléticas: A Junção 
Neuromuscular 
Secreção de Acetilcolina pelos Terminais 
Nervosos
Biologia Molecular da Formação e a 
Liberação da Acetilcolina 
Drogas que Reforçam ou Bloqueiam a 
Transmissão na Junção Neuromuscular 
Miastenia Gravis 
Potencial de Ação Muscular
Propagação do Potencial de Ação para o 
Interior da Fibra Muscular por Meio dos 
“Túbulos Transversos”
Acoplamento Excitação-Contração 
Túbulo Transverso - Sistema Retículo 
Sarcoplasmático 
Liberação dos íons Cálcio pelo Retículo 
Sarcoplasmático
C A P Í T U L O 8 
Contração e Excitação do Músculo Liso 
Contração dos Músculos Lisos
Tipos de Músculo Liso 
Mecanismo Contrátil no Músculç Liso 
Regulação da Contração pelos íons Cálcio 
Controles Nervoso e Hormonal da 
Contração do Músculo Liso 
Junções Neuromusculares do Músculo Liso 
Potenciais de Membrana e Potenciais de Ação 
no Músculo Liso 
Efeito dos Fatores Teciduais Locais e dos 
Hormônios para Causar Contração do 
Músculo Liso Sem Potenciais de Ação 
Fonte dos íons Cálcio Provocam Contração (1) 
através da Membrana Celular e (2) a partir 
do Retículo Sarcoplasmático
U N I D A D r 
O Coração
I I I
C A P I T U L O 9 
O Músculo Cardíaco; O Coração 
como uma Bomba e a Função das 
Valvas Cardíacas 
Fisiologia do Músculo Cardíaco
Anatomia Fisiológica do Músculo Cardíaco
Potenciais de Ação no Músculo Cardíaco 
O Ciclo Cardíaco
Diástole e Sístole
Relação do Eletrocardiograma com o Ciclo 
Cardíaco
Função dos Átrios como Bombas de Escorva 
Função dos Ventrículos como Bombas 
Funcionamento das Valvas 
Curva da Pressão Aórtica
85
85
85
88
88
89
89
89
89
89
90
92
92
92
93 
95
95
95
96
98
99
103
103
103
104 
106
106
107
107
108 
109 
109
Sumário xvii
Relação entre os Sons Cardíacos e o 
Bombeamento Cardíaco 109
Produção de Trabalho pelo Coração 110
Análise Gráfica do Bombeamento Ventricular 110
Energia Química Necessária para a 
Contração Cardíaca: O Uso de Oxigênio 
pelo Coração 111
Regulação do Bombeamento Cardíaco 111
Regulação Intrínseca do Bombeamento Cardíaco - 
O Mecanismo de Frank-Starling 111
Efeito dos íons Potássio e Cálcio no
Funcionamento Cardíaco 113
Efeito da Temperatura no Funcionamento 
Cardíaco 114
O Aumento da Pressão Arterial (até Certo
Limite) Não Reduz o Débito Cardíaco 114
C A P I T U L O 1 0
116Excitação Rítmica do Coração 
O Sistema Excitatório e Condutor 
Especializado do Coração
Nodo Sinusal (Sinoatrial)
As Vias Internodais e a Transmissão do 
Impulso Cardíaco pelos Átrios 
O Nodo Atrioventricular e o Retardo na 
Condução do Impulso dos Átrios para 
os Ventrículos 
Transmissão Rápida no Sistema de Purkinje 
Ventricular 
Transmissão do Impulso Cardíaco pelo 
Músculo Ventricular 
Resumo da Dispersão do Impulso Cardíaco 
ao Longo do Coração 
Controle da Excitação e da Condução 
no Coração 120
O Nodo Sinusal como Marca-passo Cardíaco 120
O Papel das Fibras de Purkinje na Sincronia
da Contração do Músculo Ventricular 121
Controle da Ritmicidade Cardíaca e Condução 
de Impulsos pelos Nervos Cardíacos:
Os Nervos Simpáticos e Parassimpáticos 121
116
116
118
118
119
119
120
C A P I T U L O 1 1
123
123
O Eletrocardiograma Normal 
Características do Eletrocardiograma 
Normal
Ondas de Despolarização Versus Ondas
de Repolarização 123
Relação entre a Contração Atrial e a Ventricular 
e as Ondas do Eletrocardiograma 125
Calibração da Voltagem e do Tempo do
Eletrocardiograma 125
Métodos para o Registro de 
Eletrocardiogramas 126
Aparelho para Registro com Pena Inscritora 126 
O Fluxo da Corrente em Redor do Coração 
Durante o Ciclo Cardíaco 126
Registro de Potenciais Elétricos de uma 
Massa de Músculo Cardíaco Sincicial 
Parcialmente Despolarizada 126
O Fluxo das Correntes Elétricas no Tórax ao
Redor do Coração 126
Derivações Eletrocardiográficas 127
As Três Derivações dos Membros Bipolares 127 
As Derivações Torácicas (Derivações
Precordiais) 129
As Derivações Unipolares Aumentadas 129
C A P I T U L O 1 2 
Interpretação Eletrocardiográfica das 
Anormalidades do Músculo Cardíaco e 
do Fluxo Sangüíneo Coronariano: 
Análise Yetorial 
Princípios da Análise Vetorial dos 
Eletrocardiogramas 
Uso de Vetores para Representar Potenciais 
Elétricos
A Direção de um Vetor é Definida em 
Termos de Graus 
Eixo para Cada Derivação Bipolar Padrão e 
Cada Derivação Unipolar dos Membros 
Análise Vetorial dos Potenciais 
Registrados em Diferentes Derivações 
Análise Vetorial do Eletrocardiograma 
Normal
Vetores que Ocorrem a Intervalos Sucessivos 
Durante a Despolarização dos 
Ventrículos - O Complexo QRS 
Eletrocardiograma Durante a Repolarização - 
A Onda T 
Despolarização dos Átrios - A Onda P 
Vetorcardiograma 
Eixo Elétrico Médio do QRS Ventricular - 
E Seu Significado 
Determinação do Eixo Elétrico pelas Derivações 
Eletrocardiográficas Padronizadas 
Condições Ventriculares Anormais Que 
Causam Desvio de Eixo 
Condições Que Causam Voltagens Anormais 
do Complexo QRS 
Voltagem Aumentada nas Derivações 
Bipolares Padronizadas dos Membros 
Voltagem Diminuída do Eletrocardiograma 
Padrões Prolongados e Bizarros do 
Complexo QRS 
Complexo QRS Prolongado como Resultado de 
Hipertrofia ou Dilatação Cardíaca 
Complexo QRS Prolongado Decorrente de 
Bloqueio do Sistema de Purkinje 
Condições Que Causam Complexos QRS 
Bizarros 
Corente de Lesão
Efeito da Corrente de Lesão no Complexo QRS 
O Ponto J - O Potencial de Referência Zero 
para Analisar Corrente de Lesão 
Isquemia Coronariana como Causa do 
Potencial de Lesão 
Anormalidades da Onda T
Efeito da Condução Lenta da Onda de 
Despolarização nas Características da 
Onda T
Despolarização Encurtada em Porções do 
Músculo Ventricular como Causa de
Anormalidades da Onda T
C A P Í T U L O 1 3 
Arritmias Cardíacas e Sua Interpretação 
Eletrocardiográfica 
Ritmos Sinusais Anormais
Taquicardia 
Bradicardia 
Arritmia Sinusal
131
131
131
131
131
133
134
134
134
136
136
137
137
138 
140
140
140
141
141
141
141
141
141
142
143 
145
145
145
147
147
147
147
148
Aesculapius
xviii Sumário
Ritmos Anormais Que Decorrem de 
Bloqueio dos Sinais Cardíacos nas 
Vias de Condução Intracardíacas 148
Bloqueio Sinoatrial 148
Bloqueio Atrioventricular 148
Bloqueio Atrioventricular Incompleto 149
Bloqueio Intraventricular Incompleto -
Alternância Elétrica 150
Contrações Prematuras 150
Contrações Prematuras Atriais 150
Contrações Prematuras do Nodo A-V ou no
Feixe A-V 150
Contrações Prematuras Ventriculares 151
Taquicardia Paroxística 151
Taquicardia Paroxística Atrial 152
Taquicardia Paroxística Ventricular 152
Fibrilação Ventricular 152
Fenómenos de Reentrada - “Movimentos 
Circulares”, a Base para a Fibrilação 
Ventricular 153
Mecanismo de Reação em Cadeia na
Fibrilação 153
Eletrocardiograma na Fibrilação Ventricular 154
Desfibrilação dos Ventrículos por
Eletrochoque 154
Bombeamento Manual do Coração
(Ressuscitação Cardiorrespiratória) como 
Auxiliar da Desfibrilação 155
Fibrilação Atrial 155
Flutter Atrial 156
Parada Cardíaca 156
U N I D A D t I V 
A Circulação
C A P I T U L O 1 4 
Visão Geral da Circulação; Física Médica
da Pressão, Fluxo e Resistência 161
Características Físicas da Circulação 161
Teoria Básica da Função Circulatória 163
Inter-relações Entre Pressão, Fluxo e 
Resistência 164
Fluxo Sangüíneo 164
Pressão Sangüínea 166
Resistência ao Fluxo Sangüíneo 167
Efeitos da Pressão sobre a Resistência
Vascular e Fluxo Sangüíneo Tecidual 170
C A P Í T U L O 1 5 
Distensibilidade Vascular e Funções dos 
Sistemas Arterial e Venoso 171
Distensibilidade Vascular 171
Complacência Vascular (ou Capacitância
Vascular) 171
Curvas de Volume-Pressão das Circulações
Arterial e Venosa 172
Complacência Tardia (Estresse-Relaxamento)
dos Vasos 172
Pulsações da Pressão Arterial 173
Transmissão dos Pulsos de Pressão para as
Artérias Periféricas 174
Métodos Clínicos para as Medidas das
Pressões Sistólica e Diastólica 175
Veias e Suas Funções 176
Pressões Venosas - Pressão Atrial Direita 
(Pressão Venosa Central) e Pressões 
Venosas Periféricas 176
Função de Reservatório de Sangue das Veias 179
C A P Í T U L O 1 6 
A Microcirculação e o Sistema Linfático: 
Trocas Capilares, Líquido Intersticial e 
Fluxo de Linfa
Estrutura da Microcirculação e do 
Sistema Capilar 
Fluxo de Sangue nos Capilares - 
Vasomotilidade 
Função Média do Sistema Capilar 
Ttoca de Água, Nutrientes e Outras 
Substâncias entre o Sangue e o Líquido 
Intersticial 
Difusão através da Membrana Capilar 
O Interstício e o Líquido Intersticial 
A Filtração de Líquido pelos Capilares é 
Determinada por Pressões Osmóticas e 
Hidrostáticas e Coloidais e pelo 
Coeficiente de Filtração Capilar 
Pressão Hidrostática Capilar 
Pressão Hidrostática do Líquido Intersticial 
Pressão Coloidosmótica do Plasma 
Pressão do Líquido Intersticial Coloidosmótica 
Trocas de Líquido através da Membrana Capilar 189
Equilíbrio de Starling para a Troca Capilar 189
Sistema Linfático 190
Canais Linfáticos do Corpo 190
Formação da Linfa 191
Intensidade do Fluxo Linfático 192
O Papel do Sistema Linfático no Controle da 
Concentração de Proteína, Volume e 
Pressão do Líquido Intersticial 193
C A P Í T U L O 1 7
Controle Local e Humoral do Fluxo 
Sangüíneo pelos Tecidos 195
Controle Local do Fluxo Sangüíneo em 
Resposta às Necessidades Teciduais 195
Mecanismos de Controle do Fluxo 
Sangüíneo 196
Controle Agudo do Fluxo Sangüíneo Local 196
Regulação do Fluxo Sangüíneo a Longo Prazo 200 
Desenvolvimento de Circulação Colateral - 
Um Fenômeno a Longo Prazo da 
Regulação Local do Fluxo Sangüíneo 201
Controle Humoral da Circulação 201
Agentes Vasoconstritores 201
Agentes Vasodilatadores 202
Controle Vascular por íons e Outros
Fatores Químicos 202
C A P Í T U L O 1 8
Regulação Nervosa da Circulação e o 
Controle Rápido da Pressão Arterial 204
Regulação Nervosa da Circulação 204
Sistema Nervoso Autônomo 204
181
181
182
183
183
183
184
185
186
187
188 
188
Aesculapius
Sumário xix
O Papel do Sistema Nervoso no Controle 
Rápido da Pressão Arterial 208
Aumento na Pressão Arterial durante o 
Exercício Muscular e Outras Formas 
de Estresse 208
Mecanismos Reflexos para a Manutenção
da Pressão Arterial Normal 209
Resposta Isquêmica do Sistema Nervoso 
Central - Controle da Pressão Arterial 
pelo Centro Vasomotor do Cérebro em 
Resposta à Diminuição do Fluxo 
Sangüíneo Cerebral 212
Aspectos Especiais do Controle Nervoso 
da Pressão Arterial 213
Papel dos Nervos e Músculos Esqueléticos 
no Aumento do Débito Cardíaco e da 
Pressão Arterial 213
Ondas Respiratórias na Pressão Arterial 214
Ondas “Vasomotoras” da Pressão Arterial - 
Oscilação dos Sistemas de Controle 
Reflexo da Pressão 214
C A P Í T U L O 1 9 
O Papel Dominante dos Rins na 
Regulação a Longo Prazo da Pressão 
Arterial e na Hipertensão: O Sistema 
Integrado de Controle da Pressão 216
Sistema Rim-Líquidos Corporais para o 
Controle da Pressão Arterial 216
Quantificação da Diurese de Pressão como
Base para o Controle da Pressão Arterial 217 
A Hipertensão Crônica (Pressão Sangüínea 
Alta) é Causada pelo Déficit de 
Excreção Renal de Líquido 220
O Sistema Renina-Angiotensina: Seu 
Papel no Controle da Pressão e na 
Hipertensão 223
Componentes do Sistema Renina-Angiotensina 223 
Tipos de Hipertensão nos Quais Ocorre 
Participação da Angiotensina:
Hipertensão Causada por Tumor 
Secretor de Renina ou por Infusão 
de Angiotensina II 226
Outros Tipos de Hipertensão Causados por 
Combinações de Sobrecarga de Volume 
e de Vasoconstrição 227
“Hipertensão Primária (Essencial)” 228
Resumo do Sistema Integrado e 
Multifacetado para a Regulação da 
Pressão Arterial 230
C A P Í T U L O 2 0 
Débito Cardíaco, Retorno Venoso e 
Suas Regulações 232
Valores Normais para o Débito Cardíaco 
em Repouso e durante a Atividade 232
Controle do Débito Cardíaco pelo Retorno 
Venoso - Papel do Mecanismo de 
Frank-Starling do Coração 232
A Regulação do Débito Cardíaco é a Soma das 
Regulações do Fluxo Sangüíneo em 
Todos os Tecidos Locais do Corpo - 
O Metabolismo Tecidual Regula a Maior 
Parte do Fluxo Sangüíneo Local 233
O Coração Tem Limites para o Débito
Cardíaco que Pode Produzir 234
Qual é o Papel do Sistema Nervoso no
Controle do Débito Cardíaco? 235
Débitos Cardíacos Patologicam ente Altos 
e Baixos 236
Débito Cardíaco Aumentado Causado pela
Redução da Resistência Periférica Total 236 
Débito Cardíaco Baixo 237
Uma Análise mais Quantitativa da Regulação
do Débito Cardíaco 237
Curvas de Débito Cardíaco Utilizadas na
Análise Quantitativa 237
Curvas do Retorno Venoso 238
Análise do Débito Cardíaco e da Pressão 
Atrial Direita Utilizando, Simultaneamente, 
as Curvas do Débito Cardíaco e do Retorno 
Venoso 241
Métodos de Medida do Débito Cardíaco 243 
Débito Pulsátil do Coração Medido por
Fluxômetro Eletromagnético ou Ultra-Sônico 243 
Medida do Débito Cardíaco Utilizando o
Princípio do Oxigênio de Fick 244
Método de Diluição de Indicador para a
Medida do Débito Cardíaco 244
C A P Í T U L O 2 1 
Fluxo Sangüíneo pelos Músculos e o 
Débito Cardíaco durante o Exercício; 
a Circulação Coronária e a Cardiopatia 
Isquêmica 246
Fluxo Sangüíneo pelo Músculo 
Esquelético e a Regulação do Fluxo 
Sangüíneo durante o Exercício 246
Freqüência do Fluxo Sangüíneo pelos Músculos 246 
Controle do Fluxo Sangüíneo
pelos
Músculos Esqueléticos 247
Reajustes Circulatórios Corpóreos Totais
durante o Exercício 247
Circulação Coronária 249
Anatomia Fisiológica do Aporte Sangüíneo
Coronário 249
Fluxo Sangüíneo Coronário Normal 249
Controle do Fluxo Sangüíneo Coronário 250
Aspectos Especiais do Metabolismo do
Músculo Cardíaco 251
Cardiopatia Isquêmica 252
Causas de Morte após a Oclusão Coronária
Aguda 253
Estágios da Recuperação do Infarto Agudo
do Miocárdio 254
Função do Coração após Recuperação de
Infarto do Miocárdio 255
Dor na Coronariopatia 255
Tratamento Cirúrgico da Doença Coronária 256
C A P Í T U L O 2 2 
Insuficiência Cardíaca 258
Dinâmica da Circulação na Insuficiência 
Cardíaca 258
Efeitos Agudos da Insuficiência Cardíaca
Moderada 258
Aesculapius
X X Sumário
Estágio Crônico da Insuficiência - 
A Retenção de Líquidos Ajuda a 
Compensar o Débito Cardíaco 
Resumo das Alterações que Ocorrem após 
Insuficiência Cardíaca Aguda - 
“Insuficiência Cardíaca Compensada”
Dinâmica da Insuficiência Cardíaca Grave - 
Insuficiência Cardíaca Descompensada 
Insuficiência Cardíaca Esquerda Unilateral 262 
Insuficiência Cardíaca de Baixo Débito - 
Choque Cardiogênico 262
Edema em Pacientes com Insuficiência 
Cardíaca 
Reserva Cardíaca
Método Gráfico Quantitativo de Análise da 
Insuficiência Cardíaca
259
260
260
263
264
C A P I T U L O 2 3 
Valvas e Bulhas Cardíacas; Dinâmica 
dos Defeitos Cardíacos Valvulares e 
Congênitos 
Bulhas Cardíacos
Bulhas Cardíacas Normais 
Lesões Valvulares 
Dinâmica Circulatória Anormal nas 
Valvulopatias 
Dinâmica da Circulação na Estenose Aórtica 
e na Regurgitação Aórtica 
Dinâmica da Estenose Mitral e da 
Regurgitação Mitral 
Dinâmica Circulatória durante o Exercício 
em Pacientes com Lesões Valvulares 
Dinâmica Circulatória Anormal nos 
Defeitos Cardíacos Congênitos 
Persistência do Canal Arterial -
Uma Derivação Esquerda-Direita 
Tetralogia de Fallot - Uma Derivação 
Direita-Esquerda 
Causas das Anomalias Congênitas 
Utilização da Circulação Extracorpórea 
durante Cirurgias Cardíacas 
Hipertrofia Cardíaca nas Cardiopatias 
Valvulares e Congênitas
C A P Í T U L O 2 4 
Choque Circulatório e Fisiologia do 
Seu Tratamento 
Causas Fisiológicas do Choque
Choque Circulatório Causado pela 
Diminuição do Débito Cardíaco 
Choque Circulatório que Ocorre sem 
Diminuição do Débito Cardíaco 
O Que Acontece com a Pressão Arterial 
no Choque Circulatório?
Deterioração Tecidual é o Resultado Final 
do Choque Circulatório, Independente 
da Causa 
Estágios do Choque 
Choque Causado por Hipovolemia - 
Choque Hemorrágico 
Relação do Volume do Sangramento com o 
Débito Cardíaco e a Pressão Arterial 
Choque Hemorrágico Progressivo e 
Não-progressivo
265
269
269
269
271
272
272
273
273
274
274
274
276
276
276
278
278
278
278
279
279
279
279
279
280
Choque Irreversível
Choque Hipovolêmico Causado pela Perda 
de Plasma 
Choque Hipovolêmico Causado por 
Traumatismo 
Choque Neurogênico - Aumento da 
Capacidade Vascular 
Choque Anafilático e Choque Histamínico 
Choque Séptico
Fisiologia do Tratamento do Choque
Terapia de Reposição 
Tratamento do Choque com Fármacos 
Simpatomiméticos - Algumas Vezes 
Úteis, Outras Vezes Não 
Outras Terapias 
Parada Circulatória
Efeito da Parada Circulatória sobre o Cérebro
U N I D A D E V 
Os Líquidos Corpóreos e os Rins
C A P I T U L O 2 5 
Os Compartimentos dos Líquidos 
Corporais: Líquidos Extracelular e 
Intracelular; Líquido Intersticial e 
Edema
Entrada e Saída de Líquidos São 
Equilibradas em Condições Estáveis
Ganho Diário de Água 
Perda Diária de Água do Corpo 
Compartimentos de Líquidos Corporais
Compartimento de Líquido Intracelular 
Compartimento de Líquido Extracelular 
Volume Sangüíneo
Constituintes dos Líquidos Extracelular 
e Intracelular
As Composições lônicas do Plasma e do 
Líquido Intersticial São Similares 
Constituintes Importantes do Líquido 
Intracelular 
Medição dos Volumes dos Líquidos nos 
Diferentes Compartimentos do Corpo - 
O Princípio Indicador-Diluição 
Determinação do Volume de Diferentes 
Compartimentos de Líquidos Corpóreos 
Regulação da Troca de Líquidos e 
Equilíbrio Osmótico Entre os Líquidos 
Intracelular e Extracelular 
Princípios Básicos da Osmose e da 
Pressão Osmótica 
Um Equilíbrio Osmótico é Mantido entre 
os Líquidos Intracelular e Extracelular 
Volume e Osmolalidade dos Líquidos 
Extracelular e Intracelular em 
Estados Anormais 
Efeito da Adição de Solução Salina 
ao Líquido Extracelular 
Glicose e Outras Soluções 
Administradas com Objetivo Nutricional 
Anormalidades Clínicas na Regulação 
do Volume dos Líquidos: Hiponatremia 
e Hipernatremia
284
285
285
285
286 
286
286
284
287
287
287
287
291
291
291
291
292
293 
293 
293
293
293
295
295
295
296
296
298
299
299
301
301
Aesculapius
Sumário xxi
Causas de Hiponatremia: Excesso de 
Água ou Perda de Sódio 301
Causas de Hipernatremia: Perda de Água
ou Excesso de Sódio 302
Edema: Excesso de Líquido nos Tecidos 302
Edema Intracelular 302
Edema Extracelular 302
Resumo das Causas de Edema Extracelular 303 
Fatores de Segurança que Normalmente
Previnem o Edema 304
Resumo dos Fatores de Proteção Que
Previnem o Edema 305
Líquidos nos “Espaços em Potencial” 
do Corpo 305
C A P Í T U L O 2 6 
Formação de Urina pelos Rins:
I. Filtração Glomerular, Fluxo Sangüíneo 
Renal e seus Controles 307
Múltiplas Funções dos Rins na 
Homeostase 307
Anatomia Fisiológica dos Rins 308
Organização Geral dos Rins e do Trato Urinário 308 
Suprimento Sangüíneo Renal 309
O Néfron é a Unidade Funcional do Rim 310
Micção 311
Anatomia Fisiológica e Conexões 
Nervosas da Bexiga 311
Inervação da Bexiga 312
Transporte da Urina do Rim à Bexiga 
através dos Ureteres 312
Enchimento da Bexiga e Tônus da 
Parede Vesical; o Cistometrograma 312
Reflexo da Micção 313
Facilitação ou Inibição da Micção pelo
Cérebro 313
Anormalidades da Micção 313
A Formação da Urina Resulta da 
Filtração Glomerular, Reabsorção 
Tubular e Secreção Tubular 314
Filtração, Reabsorção e Secreção de
Diferentes Substâncias 315
Filtração Glomerular - O Primeiro Passo 
na Formação da Urina 316
Composição do Filtrado Glomerular 316
A TFG Corresponde a cerca de 20% do
Fluxo Plasmático Renal 316
Membrana Capilar Glomerular 316
Determinantes da TFG 317
O Aumento no Coeficiente de Filtração
Capilar Glomerular Eleva a TFG 318
A Pressão Hidrostática Aumentada na
Cápsula de Bowman Diminui a TFG 318
A Pressão Coloidosmótica Capilar
Aumentada Reduz a TFG 318
A Pressão Hidrostática Glomerular
Aumentada Eleva a TFG 319
Fluxo Sangüíneo Renal 320
Fluxo Sangüíneo Renal e Consumo de Oxigênio 320 
Determinantes do Fluxo Sangüíneo Renal 320
O Fluxo Sangüíneo nos Vasa Recta da
Medula Renal é Muito Baixo, Comparado 
ao Fluxo no Córtex Renal 321
Controle Fisiológico da Filtração Glomerular e
Fluxo Sangüíneo Renal 321
A Ativação do Sistema Nervoso Simpático
Diminui a TFG 321
Controle Hormonal e Autacóide da 
Circulação Renal 
Auto-regulação da TFG e Fluxo 
Sangüíneo Renal
A Importância da Auto-regulação da TFG 
na Prevenção de Alterações Extremas 
na Excreção Renal 
Papel do Feeafoac/cTubuloglomerular na 
Auto-regulação da TFG 
Auto-regulação Miogênica do Fluxo Sangüíneo 
Renal e TFG 
Outros Fatores que Aumentam o Fluxo 
Sangüíneo Renal e a TFG: Alta 
Ingestão Protéica e Glicose Sangüínea 
Aumentada
C A P Í T U L O 2 7 
Formação de Urina pelos Rins:
II. Processamento Tiibular do Filtrado 
Glomerular 
Reabsorção e Secreção pelos 
Túbulos Renais 
A Reabsorção Tubular
é Seletiva e 
Quantitativamente Grande 
A Reabsorção Tubular Inclui 
Mecanismos Passivos e Ativos 
Transporte Ativo
A Reabsorção Passiva de Água por Osmose 
Está Acoplada Principalmente à 
Reabsorção de Sódio 
Reabsorção de Cloreto, Uréia e de 
Outros Solutos por Difusão Passiva 
Reabsorção e Secreção ao Longo de 
Porções Diferentes do Néfron 
Reabsorção Tubular Proximal 
Transporte de Soluto e Água na Alça de Henle 
Túbulo Distai
Túbulo Distai Final e Túbulo Coletor Cortical 
Dueto Coletor Medular 
Resumo das Concentrações de Diferentes 
Solutos nos Diferentes Segmentos 
Tubulares
Regulação da Reabsorção Tubular
Equilíbrio Glomerulotubular - A Habilidade 
dos Túbulos em Aumentar a Taxa de 
Reabsorção em Resposta à Carga 
Tubular Áumentada 
Forças Físicas do Líquido Capilar Peritubular 
e Intersticial Renal 
Efeito da Pressão Arterial sobre o Débito 
Urinário - Os Mecanismos de 
Natriurese Pressórica e Diurese Pressórica 
Controle Hormonal da Reabsorção Tubular 
A Ativação do Sistema Nervoso
Simpático Aumenta a Reabsorção de 
Sódio
Uso de Métodos de Depuração para 
Quantificar a Função Renal
A Depuração de Inulina Pode Ser Usada 
para Estimar a TFG 
A Depuração de Creatinina e a Concentração 
Plasmática de Creatinina Podem Ser 
Usadas para Estimar a TFG 
A Depuração de PAH Pode Ser Usada para 
Estimar o Fluxo Plasmático Renal
322
323
323
323
325
325
327
327
327
328
328
332
332
333
333
334 
336
336
337
338
339
339
339
341
342
343
343
344
344
345
Aesculapius
XXII Sumário
A Fração de Filtração é Calculada a partir da
TFG Dividida pelo Fluxo Plasmático Renal 346 
Cálculo da Reabsorção ou Secreção Tubular
a partir de Depurações Renais 346
C A P Í T U L O 2 8 
Regulação da Osmolaridade e da 
Concentração de Sódio do Líquido 
Extracelular 348
Os Rins Excretam o Excesso de Água 
pela Produção de uma Urina Diluída 348
O Hormônio Antidiurético Controla a
Concentração Urinária 348
Mecanismos Renais para a Excreção de uma
Urina Diluída 349
Os Rins Conservam Água Excretando 
Urina Concentrada 350
Volume Urinário Obrigatório 350
Requerimentos para a Excreção de uma Urina 
Concentrada - Níveis Elevados do ADH 
e Medula Renal Hiperosmótica 350
O Mecanismo de Contracorrente Gera um
Interstício Medular Renal Hiperosmótico 351 
Papel do Túbulo Distai e dos Duetos Coletores
na Excreção de Urina Concentrada 352
A Uréia contribui para um Interstício Medular 
Renal Hiperosmótico e para a Formação 
de Urina Concentrada 353
A Troca por Contracorrente nos Vasa Recta 
Mantém a Hiperosmolaridade da 
Medula Renal 354
Resumo do Mecanismo de Concentração 
Urinária e Alterações na Osmolaridade em 
Diferentes Segmentos dos Túbulos 355
Quantificação da Concentração e 
Diluição de Urina pelos Rins: “Água 
Livre” e Depurações Osmolares 357
Distúrbios da Capacidade de 
Concentração Urinária 357
Controle da Osmolaridade e da 
Concentração de Sódio do Líquido 
Extracelular 358
Estimativa da Osmolaridade Plasmática a
partir da Concentração de Sódio no Plasma 358
Sistema de Feedback Osmorreceptor-ADH 358 
Síntese de ADH pelos Núcleos Supra-ópticos e 
Paraventriculares do Hipotálamo e 
Liberação de ADH pela Glândula 
Hipófise Posterior 359
Estimulação Reflexa Cardiovascular da 
Liberação do ADH pela Queda na 
Pressão Arterial e/ou no Volume Sangüíneo 360
Importância Quantitativa dos Reflexos
Cardiovasculares e da Osmolaridade na 
Estimulação da Secreção de ADH 360
Outros Estímulos para a Secreção de ADH 360
O Papel da Sede no Controle da 
Osmolaridade e da Concentração de 
Sódio do Líquido Extracelular 361
Centros da Sede no Sistema Nervoso Central 361
Estímulos para a Sede 361
Limiar para o Estímulo Osmolar da Ingestão
de Água 362
Respostas Integradás dos Mecanismos
Osmorreceptor-ADH e da Sede no Controle 
da Osmolaridade e da Concentração de 
Sódio do Líquido Extracelular 362
Papel da Angiotensina II e da Aldosterona no 
Controle da Osmolaridade do Líquido 
Extracelular e da Concentração do Sódio 362
Mecanismo de Apetite pelo Sal para o 
Controle do Volume e da Concentração 
de Sódio no Líquido Extracelular 363
C A P Í T U L O 2 9 
Regulação Renal de Potássio, Cálcio,
Fosfato e Magnésio; Integração dos 
Mecanismos Renais para o Controle 
dos Volumes do Sangue e do Líquido 
Extracelular 365
Regulação da Excreção e Concentração 
de Potássio no Líquido Extracelular 365
Regulação da Distribuição Interna de Potássio 366
Visão Geral da Excreção Renal de Potássio 367
Secreção de Potássio pelas Células Principais 
dos Túbulos Coletores Corticais Distais 
Finais 367
Resumo dos Fatores Responsáveis que 
Regulam a Secreção de Potássio:
Concentração Plasmática de Potássio, 
Aldosterona, Taxa de Fluxo Tubular e 
Concentração do íon Hidrogênio 368
Controle da Excreção Renal de Cálcio e 
da Concentração de íon Cálcio 
Extracelular 371
Controle da Excreção de Cálcio pelos Rins 372
Regulação da Excreção Renal de Fosfato 372
Controle da Excreção Renal de Magnésio 
e da Concentração do íon Magnésio 
Extracelular 373
Integração dos Mecanismos Renais para 
o Controle do Líquido Extracelular 373
A Excreção de Sódio É Precisamente
Equiparada à Ingestão Sob Condições 
Estáveis 373
Controle da Excreção do Sódio por Alteração 
nas Taxas de Filtração Glomerular ou 
Reabsorção Tubular de Sódio 374
A Importância da Natriurese por Pressão 
e da Diurese por Pressão na Manutenção 
do Equilíbrio de Sódio e Água no Corpo 374
Natriurese e Diurese por Pressão como 
Componentes Essenciais do Feedback 
Rim-Líquidos Corpóreos para a Regulação 
do Volume dos Líquidos Corpóreos e 
da Pressão Arterial 375
Precisão da Regulação dos Volumes de Sangue e 
do Líquido Extracelular 376
Distribuição do Líquido Extracelular entre 
os Espaços Intersticiais e o Sistema 
Vascular 376
Fatores Nervosos e Hormonais 
Responsáveis pelo Aumento na Eficácia 
do Controle do Rim-Líquidos Corpóreos 
por Feedback 377
Controle da Excreção Renal pelo Sistema 
Nervoso Simpático: Reflexos dos 
Barorreceptores Arteriais e dos Reflexos 
dos Receptores de Estiramento de 
Baixa Pressão 377
O Papel da Angiotensina II no Controle da
Excreção Renal 377
Aesculapius
Sumário XXll l
O Papel da Aldosterona no Controle da
Excreção Renal 378
O Papel do ADH no Controle da Excreção
Renal de Água 379
O Papel do Peptídio Natriurético Atrial no
Controle da Excreção Renal 378
Respostas Integradas às Alterações 
na Ingestão de Sódio 380
Condições que Causam Grandes Aumentos 
dos Volumes de Sangue e de Líquido 
Extracelular 380
Aumento dos Volumes de Sangue e de 
Líquido Extracelular Causados por 
Cardiopatias 380
Aumento do Volume Sangüíneo Causado 
por uma Capacidade de Circulação 
Elevada 380
Condições que Causam Grandes Aumentos 
do Volume de Líquido Extracelular mas 
com Volume Sangüíneo Normal 381
Síndrome Nefrótica - Perda das Proteínas 
Plasmáticas na Urina e Retenção de 
Sódio pelos Rins 381
Cirrose Hepática - Síntese Diminuída de 
Proteínas Plasmáticas pelo Fígado e 
Retenção de Sódio pelos Rins 381
C A P Í T U L O , 3 0 
Regulação do Equilíbrio Ácido-Base 383 
A Concentração do íon Hidrogênio é 
Precisamente Regulada 383
Ácidos e Bases - Definições e Significados 383 
Defesas contra Mudanças na 
Concentração do íon Hidrogênio:
Tampões, Pulmões e Rins 384
Tamponamento de íons Hidrogênio nos 
Líquidos Corporais 385
Sistema-Tampão do Bicarbonato 385
Tamponamento de íons Hidrogênio nos
Líquidos Corporais 385
Sistema-Tampão do Bicarbonato 385
Dinâmica Quantitativa do Sistema-Tampão' 
de Bicarbonato
385
Sistema-Tampão do Fosfato 387
Proteínas: Importantes Tampões 
Intracelulares 387
Princípio Isoídrico: Todos os Tampões 
em uma Solução
Comum Estão em 
Equilíbrio com a Mesma Concentração 
de íons Hidrogênio 388
Regulação Respiratória do Equilíbrio 
Ácido-Base 388
A Experiração Pulmonar de C 02 Equilibra
a Formação Metabólica de C 02 388
O Aumento da Ventilação Alveolar Diminui a 
Concentração de lons Hidrogênio do 
Líquido Extracelular e Aumenta o pH 388
O Aumento da Concentração de íon
Hidrogênio Estimula a Ventilação Alveolar 389
Controle Renal do Equilíbrio Ácido-Base 390
Secreção de íons Hidrogênio e 
Reabsorção de íons Bicarbonato 
pelos Túbulos Renais 390
Os íons Hidrogênio São Secretados por 
Transporte Ativo Secundário nos 
Segmentos Tubulares Iniciais . 391
Os íons Bicarbonato Filtrados São Reabsorvidos 
pela Interação com íons Hidrogênio nos 
Túbulos , 391
Secreção Ativa Primária de íons Hidrogênio 
nas Células Intercaladas do Final dos 
Túbulos Distais e Coletores 392
Combinação de Excesso de íons Hidrogênio 
com Tampões de Fosfato e Amónia no 
Túbulo - Um Mecanismo para Gerar 
“Novos” íons Bicarbonato 392
O Sistema-Tampão de Fosfato Transporta o 
Excesso de íons Hidrogênio para a Urina 
e Gera Novo Bicarbonato 393
Excreção de íons Hidrogênio em Excesso e 
Geração de Novo Bicarbonato pelo 
Sistema-Tampão de Amónia 393
Quantificando a Excreção 
Ácido-Base Renal 394
Regulação da Secreção Tubular Renal de
íons Hidrogênio 395
Correção Renal da Acidose - Maior 
Excreção de íons Hidrogênio e Adição 
de íons Bicarbonato ao Líquido 
Extracelular 396
A Acidose Diminui a Proporção de HC03'/H+
no Líquido Tubular Renal 396
Correção Renal da Alcalose - Diminuição 
da Secreção Tubular de íons Hidrogênio 
e Aumento da Excreção de íons 
Bicarbonato 396
A Alcalose Aumenta a Proporção de
HC03VH+ no Líquido Tubular Renal 396
Causas Clínicas dos Distúrbios 
Acidobásicos 397
A Acidose Respiratória é Causada por
Ventilação Diminuída e PC02 Áumentada 397
A Alcalose Respiratória é Causada por
Ventilação Aumentada e PC02 Diminuída 397
A Acidose Metabólica Resulta de Menor 
Concentração de Bicarbonato no 
Líquido Extracelular 397
A Alcalose Metabólica é Causada pela Maior 
Concentração de Bicarbonato no 
Líquido Extracelular 398
Tratamento da Acidose ou da Alcalose 398
Medidas Clínicas de Análise dos 
Distúrbios Acidobásicos 398
Distúrbios Acidobásicos Complexos e Uso 
de Nomograma Acidobásico para o 
Diagnóstico 399
O Uso do Hiato Aniônico (Anion Gap) para
Diagnosticar Distúrbios Acidobásicos 400
C A P I T U L O 3 1 
Doenças Renais e Diuréticos 402
Diuréticos e seus Mecanismos de Ação 402
Os Diuréticos Osmóticos Diminuem a
Reabsorção de Água por Aumentarem a 
Pressão Osmótica do Líquido Tubular 402
Diuréticos de “Alça” Reduzem a Reabsorção 
Ativa de Sódio-Cloreto-Potássio na Alça 
Ascendente Espessa de Henle 403
Os Diuréticos Tiazídicos Inibem a Reabsorção
de Sódio-Cloreto no Túbulo Distai Inicial 404
Os Inibidores da Anidrase Carbônica Bloqueiam 
a Reabsorção de Sódio-Bicarbonato nos 
Túbulos Proximais 404
Aesculapius
xxiv Sumário
Os Inibidores Competitivos da Aldosterona 
Diminuem a Reabsorção de Sódio e a 
Secreção de Potássio pelo Túbulo Coletor 
Cortical 404
Os Diuréticos que Bloqueiam os Canais de 
Sódio nos Túbulos Coletores Diminuem a 
Reabsorção de Sódio 404
Doenças Renais 404
Insuficiência Renal Aguda 404
Insuficiência Renal Aguda Pré-renal Causada
por Menor Fluxo Sangüíneo para o Rim 405 
Insuficiência Renal Aguda Intra-Renal Causada
por Anormalidades no Interior do Rim 405 
Insuficiência Renal Aguda Pós-renal Causada
por Anormalidades do Trato Urinário Inferior 406 
Efeitos Fisiológicos da Insuficiência Renal Aguda 406 
Insuficiência Renal Crônica:
Uma Redução Irreversível no Número 
de Néfrons Funcionais 406
O Círculo Vicioso da Insuficiência Renal
Crônica Leva à Doença Renal Terminal 407
Lesão da Vasculatura Renal como Causa de
Insuficiência Renal Crônica 408
Lesão dos Glomérulos como Causa de
Insuficiência Renal Crônica - Glomerulonefrite 408
Lesão do Interstício Renal como Causa de
Insuficiência Renal Crônica - Pielonefrite 409
Síndrome Nefrótica - Excreção de Proteína na 
Urina devida ao Aumento na 
Permeabilidade Glomerular 409
A Função do Néfron na Insuficiência
Renal Crônica 409
Efeitos da Insuficiência Renal sobre os
Líquidos Corpóreos - Uremia 411
Hipertensão e Doença Renal 412
Distúrbios Tubulares Específicos 413
Tratamento da Insuficiência Renal por 
Diálise com um Rim Artificial 414
U N I D A D E V I
Células Sangüíneas, Imunidade e 
Coagulação Sangüínea
C A P I T U L O 3 2
Hemácias, Anemia e Policitemia 419
Hemácias (Eritrócitos) 419
Produção de Hemácias 420
Formação da Hemoglobina 424
Metabolismo do Ferro 425
Meia-Vida e Destruição das Hemácias 426
Anemias 426
Efeitos da Anemia sobre o Sistema Circulatório 427 
Policitemia 427
Efeito da Policitemia sobre o Funcionamento
do Sistema Circulatório 428
C A P Í T U L O 3 3
Resistência do Corpo à Infecção:
I. Leucócitos, Granulócitos, Sistema
Monocítico-Macrofágico e Inflamação 429
Leucócitos (Glóbulos Brancos) 429
Características Gerais dos Leucócitos 429
Gênese dos Leucócitos 
Tempo de Vida dos Leucócitos 
Os Neutrófilos e Macrófagos Fazem a 
Defesa contra as Infecções
Fagocitose
O Sistema Celular Monocítico-Macrofágico 
(Sistema Reticuloendotelial)
Inflamação: O Papel dos Neutrófilos e 
Macrófagos
Inflamação
Respostas dos Macrófagos e Neutrófilos 
durante a Inflamação 
Eosinófilos 
Basófilos 
Leucopenia 
As Leucemias
Efeitos da Leucemia sobre o Corpo
C A P Í T U L O 3 4 
Resistência do Corpo à Infecção:
II. Imunidade e Alergia 
Imunidade Inata
Imunidade Adquirida (Adaptativa)
Tipos Básicos de Imunidade Adquirida 
Ambos os Tipos de Imunidade Adquirida 
São Desencadeados por Antígenos 
Os Linfócitos São Responsáveis pela 
Imunidade Adquirida 
Pré-processamento dos Linfócitos T e B 
Linfócitos T e Anticorpos dos Linfócitos B 
Reagem de Modo Extremamente 
Específicos - O Papel dos Clones de 
Linfócitos
Origem dos Diversos Clones de Linfócitos 
Atributos Específicos do Sistema dos 
Linfócitos B - A Imunidade Humoral e 
os Anticorpos 
Atributos Especiais do Sistema dos 
Linfócitos T - Células T Ativadas e 
Imunidade Mediada por Células 
Vários Tipos de Células T e Suas Diferentes 
Funções
Tolerância do Sistema de Imunidade 
Adquirida aos Tecidos da Própria 
Pessoa - O Papel do Pré-processamento 
no Timo e na Medula Óssea 
Imunização pela Injeção de Antígenos 
Imunidade Passiva 
Alergia e Hipersensibilidade
Alergia Causada por Células T Ativadas:
Alergia de Ação Retardada 
Alergias no Indivíduo “Alérgico” Que Tem 
Excesso de Anticorpos IgE
C A P Í T U L O 3 5 
Tipos Sangüíneos; Transfusão; 
Transplante de Tecidos e de Órgãos 
A Antigenicidade Causa Reações 
Imunes do Sangue 
Tipos Sangüíneos ABO
Antígenos A e B - Aglutinogênios 
Aglutininas
Processo da Aglutinação nas Reações 
de Transfusão 
Tipagem Sangüínea
430
431
431
431
432
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451
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451
452
452
453
Aesculapius
Sumário XXV
Tipos Sangüíneos Rh 453
Resposta Imune Rh 453
Reações de Transfusão Resultantes de Tipos
Sangüíneos Não-compatíveis 454
Transplante de Tecidos e de Órgãos 455
Tentativas de Superar as Reações Imunes
no Tecido Transplantado 455
C A P Í T U L O 3 6 
Hemostasia e Coagulação Sangüínea 457
Eventos na Hemostasia 457
Constrição Vascular 457
Formação do Tampão Plaquetário 457
Coagulação Sangüínea no Vaso Lesado 458
Organização Fibrosa ou Dissolução do
Coágulo Sangüíneo 458
Mecanismo da Coagulação Sangüínea 459
Conversão de Protrombina em Trombina 459
Conversão do Fibrinogênio em Fibrina
-
Formação do Coágulo 460
Círculo Vicioso de Formação do Coágulo 460
Desencadeamento da Coagulação:
Formação do Ativador da Protrombina 461
Prevenção da Coagulação Sangüínea no
Sistema Vascular Normal - Anticoagulantes 
Intravasculares 463
Lise dos Coágulos Sangüíneos - Plasmina 464
Condições que Causam Sangramento 
Excessivo nos Seres Humanos 464
Diminuição de Protrombina, Fator VII, Fator IX 
e Fator X Causada pela Deficiência de 
Vitamina K 464
Hemofilia 465
Trombocitopenia 465
Condições Ttomboembólicas no Ser 
Humano 465
Trombose Venosa Femoral e Embolia Pulmonar
Maciça 466
Coagulação Intravascular Disseminada 466
Anticoagulantes para Uso Clínico 466
Heparina como Anticoagulante Intravenoso 466
Cumarínicos como Anticoagulantes 466
Prevenção da Coagulação Sangüínea
Fora do Corpo 466
Testes de Coagulação Sangüínea 467
Tempo de Sangramento 467
Tempo de Coagulação 467
Tempo de Protrombina 467
U N I D A D 
Respiração
V I I
3 7C A P I T U L O 
Ventilação Pulmonar 
Mecânica da Ventilação Pulmonar
Músculos que Produzem a Expansão e a 
Contração Pulmonares 
Movimento do Ar para Dentro e para Fora dos 
Pulmões e as Pressões que Causam o 
Movimento
Efeito da Caixa Torácica na Expansibilidade 
Pulmonar
471
471
471
472 
474
Volumes e Capacidades Pulmonares 475
Registro das Mudanças no Volume 
Pulmonar - Espirometria 475
Abreviações e Símbolos Usados nos Estudos
de Função Pulmonar 476
Determinação da Capacidade Residual 
Funcional, Volume Residual e 
Capacidade Pulmonar Total - Método 
de Diluição do Hélio 476
A Ventilação-Minuto é Igual à Freqüência 
Respiratória Vezes Volume Corrente 477
Ventilação Alveolar 477
“Espaço Morto” e seu Efeito na Ventilação
Alveolar 477
Taxa de Ventilação Alveolar 478
Funções das Vias Respiratórias 478
Traquéia, Brônquios e Bronquíolos 478
Funções Respiratórias Normais do Nariz 480
Vocalização 481
C A P Í T U L O 3 8 
Circulação Pulmonar, Edema Pulmonar, 
Líquido Pleural 483
Anatomia Fisiológica do Sistema 
Circulatório Pulmonar 483
Pressões no Sistema Pulmonar 483
Volume Sangüíneo dos Pulmões 484
O Fluxo de Sangue através dos Pulmões 
e sua Distribuição 485
Efeito dos Gradientes de Pressão 
Hidrostática nos Pulmões sobre o 
Fluxo Sangüíneo Regional Pulmonar 485
Zonas 1, 2 e 3 de Fluxo Sangüíneo Pulmonar 485 
Efeito do Aumento do Débito Cardíaco sobre 
o Fluxo Sangüíneo Pulmonar e Pressão 
Arterial Pulmonar durante o Exercício 
Intenso 486
Função da Circulação Pulmonar Quando a 
Pressão Atrial Esquerda se Eleva como 
Resultado de uma Insuficiência Cardíaca 
Esquerda 487
Dinâmica do Capilar Pulmonar 487
Troca de Líquidos nos Capilares Pulmonares 
e Dinâmica dos Líquidos no Interstício 
Pulmonar 487
Edema Pulmonar 488
Líquido na Cavidade Pleural 489
C A P Í T U L O 3 9 
Princípios Físicos da Troca Gasosa;
Difusão de Oxigênio e Dióxido de 
Carbono através da Membrana 
Respiratória 491
Física da Difusão Gasosa e Pressões 
Parciais dos Gases 491
Base Molecular da Difusão Gasosa 491
Pressões Gasosas em uma Mistura de Gases - 
“Pressões Parciais” de Gases Individuais 491 
Pressão dos Gases Dissolvidos na Água e
nos Tecidos _ 492
Pressão de Vapor da Água 492
Difusão de Gases Através dos Líquidos - 
A Diferença de Pressão Causa a 
Difusão Resultante 493
Aesculapius
X X V i Sumário
Difusão dos Gases através dos Tecidos 493
Composição do Ar Alveolar - Sua 
Relação com o Ar Atmosférico 493
Taxa em que o Ar Alveolar é Renovado
pelo Ar Atmosférico 494
Concentração de Oxigênio e Pressão
Parcial nos Alvéolos 494
Concentração e Pressão Parcial do C 02
nos Alvéolos 495
Ar Expirado 495
Difusão de Gases através da Membrana 
Respiratória 496
Fatores que Afetam a Taxa de Difusão
Gasosa através da Membrana Respiratória 498 
Capacidade de Difusão da Membrana
Respiratória 498
Efeito da Razão Ventilação-Perfusão na
Concentração de Gás Alveolar 499
Diagrama de VA/Q Po2-Pco2, 500
Conceito de “Desvio Fisiológico”
(Quando VA/Q Está Abaixo do Normal) 500
Conceito do “Espaço Morto Fisiológico”
(Quando VA/Q Estiver Acima do Normal) 500 
Anormalidades da Relação Ventilação-Perfusão 501
C A P Í T U L O 4 0 
Transporte de Oxigênio e Dióxido de 
Carbono no Sangue e nos Líquidos 
Teciduais 502
Transporte de Oxigênio dos Pulmões 
para os Tecidos Corporais 502
Difusão do Oxigênio dos Alvéolos para o
Sangue Capilar Pulmonar 502
Transporte de Oxigênio no Sangue Arterial 503
Difusão de Oxigênio dos Capilares
Pulmonares para o Líquido Tecidual 503
Difusão de Oxigênio dos Capilares
Periféricos para as Células Teciduais 504
Difusão de Dióxido de Carbono das Células 
Teciduais Periféricas para os Capilares e 
dos Capilares Pulmonares para os Alvéolos 504 
O Papel da Hemoglobina no Transporte de
Oxigênio 505
Combinação Reversível de Oxigênio com
Hemoglobina 505
Efeito “Tampão" da Hemoglobina na P02
Tecidual 507
Fatores que Desviam a Curva de Dissociação 
de Oxigênio-Hemoglobina - Sua 
Importância no Transporte do Oxigênio 507
Utilização Metabólica do Oxigênio Pelas Células 508
Transporte de Oxigênio em Estado 
Dissolvido 509
Combinação de Hemoglobina com Monóxido
de Carbono - Deslocamento do Oxigênio 509
Transporte de Dióxido de Carbono no Sangue 510
Formas Químicas nas Quais o Dióxido de
Carbono é Transportado 510
Curva de Dissociação do Dióxido de Carbono 511
Quando o Oxigênio se Liga à Hemoglobina, 
o Dióxido de Carbono é Liberado (Efeito 
Haldane) Aumentando o Transporte de Co2 511 
Mudança na Acidez do Sangue durante o
Transporte de Dióxido de Carbono 512
Relação de Troca Respiratória 512
C A P I T U L O 4 1 
Regulação da Respiração 
Centro Respiratório
Grupo Respiratório Dorsal de Neurônios - Seu 
Controle na Inspiração e no Ritmo 
Respiratório
Limitação do Período da Inspiração e Aumento 
da Freqüência Respiratória por um Centro 
Pneumotáxico 
Grupo Respiratório Ventral de Neurônios - 
Funções Tanto na Inspiração como na 
Expiração
Sinais de Insuflação Pulmonar Limitam a 
Inspiração - O Reflexo de Insuflação de 
Hering-Breuer 
Controle da Atividade Global do Centro 
Respiratório 
Controle Químico da Respiração 
Controle Químico Direto da Atividade do 
Centro Respiratório pelo Dióxido de 
Carbono e pelos íons de Hidrogênio 
Sistema Quimiorreceptor Periférico 
para o Controle da Atividade 
Respiratória - O Papel do Oxigênio 
no Controle Respiratório 
Ventilação Alveolar pela Baixa P02 Arterial 
em Caso de Manutenção na Normalidade 
nas Concentrações Arteriais do Dióxido 
de Carbono e dos íons de Hidrogênio 
Estimulação Ainda Maior da Respiração pela 
Inalação Crônica de Baixos Níveis de 
Oxigênio - O Fenômeno de “Aclimatização” 
Efeitos Mistos da PC02, do pH e da P 02 
sobre a Ventilação Alveolar 
Regulação da Respiração Durante o 
Exercício Físico 
Outros Fatores Influenciam a 
Respiração 
Respiração Periódica 
Apnéia do Sono
C A P Í T U L O 4 2
Insuficiência Respiratória - Fisiopatologia,
Diagnóstico, Terapia com Oxigênio
Métodos Úteis no Estudo das Anormalidades 
Respiratórias 
Estudo dos Gases e do pH Sangüíneos 
Medida do Fluxo Expiratório Máximo 
Capacidade Vital Expiratória Forçada e 
Volume Expiratório Forçado 
Peculiaridades Fisiológicas de 
Anormalidades Pulmonares Específicas 
Enfisema Pulmonar Crônico 
Pneumonia 
Atelectasia 
Asma
Tuberculose 
Hipoxia e Terapia com Oxigênio
Terapia com Oxigênio em Diferentes Tipos 
de Hipoxia 
Cianose 
Hipercapnia 
Dispnéia 
Respiração Artificial
514
514
514
514
515
515
516 
516
516
518
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519
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522
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524
524
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526
526
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530 
530
530
531
531
532 
532
Aesculapius
Sumário XXVÜ
U N I D
A D E V I I I
Fisiologia em Aviação, Espaço 
Aéreo e Mergulho em Alto Mar
C A P I T U L O 4 3 
Fisiologia em Aviação, Altas 
Altitudes e Espacial 537
Efeitos da Baixa Pressão de Oxigênio 
sobre o Corpo 537
P02 Alveolar em Diferentes Altitudes 538
0 Efeito de Respirar Oxigênio Puro sobre
a P02 Alveolar em Diferentes Altitudes 538
Efeitos Agudos da Hipoxia 538
Aclimatação à Baixa P02 ' 539
Aclimatação Natural dos Seres Humanos
Nativos que Vivem em Altas Altitudes 540
Capacidade de Trabalho Reduzida em Altas
Altitudes e o Efeito Positivo da Aclimatação 540 
Doença Aguda das Montanhas e Edema
Pulmonar de Alta Altitude 540
Doença Crônica das Montanhas 541
Efeitos das Forças de Aceleração sobre o 
Corpo em Fisiologia Aeroespacial 541
Forças de Aceleração Centrífuga 541
Efeitos de Forças de Aceleração Linear sobre
o Corpo 542
“Clima Artificial” na Espaçonave Vedada 543
Imponderabilidade no Espaço 543
C A P Í T U L O 4 4 
Fisiologia de Mergulho Marítimo Profundo 
e Outras Condições Hiperbáricas 545
Efeitos de Altas Pressões Parciais de 
Gases Individuais sobre o Organismo 545
Narcose por Nitrogênio em Altas Pressões
de Nitrogênio 545
Toxicidade do Oxigênio em Altas Pressões 546
Toxicidade pelo Dióxido de Carbono a
Grandes Profundezas no Mar 547
Descompressão do Mergulhador após
Exposição Excessiva a Alta Pressão 547
Mergulho Autônomo (com Scuba: Self­
contained Underwater Breathing 
Apparatus) 549
Problemas Fisiológicos Especiais em 
Submarinos 550
Oxigenoterapia Hiperbárica 550
U N I D A D E I X 
O Sistema Nervoso: A. Princípios 
Gerais e Fisiologia Sensorial
C A P I T U L O 4 5 
Organização do Sistema Nervoso 
Central, Funções Básicas das Sinapses e 
“Substâncias Neurotransmissoras” 555
Plano Geral do Sistema Nervoso 555
Neurônio do Sistema Nervoso Central:
A Unidade Funcional Básica 
Divisão Sensorial do Sistema Nervoso - 
Os Receptores Sensoriais 
Divisão Motora do Sistema Nervoso - 
Os Efetores 
Processamento de Informações - Função 
“Integrativa” do Sistema Nervoso 
Armazenamento da Informação - Memória 
Principais Níveis Funcionais do 
Sistema Nervoso Central 
Nível da Medula Espinhal 
Nível Cerebral Inferior ou Subcortical 
Nível Cerebral Superior ou Cortical 
Comparação do Sistema Nervoso com 
um Computador 
Sinapses do Sistema Nervoso Central 
Tipos de Sinapses - Químicas e Elétricas 
Anatomia Fisiológica da Sinapse 
Substâncias Químicas que Funcionam como 
Transmissores Sinápticos 
Eventos Elétricos durante a Excitação Neuronal 
Eventos Elétricos durante a Inibição Neuronal 
Funções Especiais dos Dendritos na 
Excitação Neuronal 
Relação entre Estado de Excitação do 
Neurônio e Freqüência Disparo 
Algumas Características Especiais 
da Transmissão Sináptica
C A P I T U L O 4 6
Receptores Sensoriais e Circuitos 
Neuronais para o Processamento das 
Informações
Tipos de Receptores Sensoriais e os 
Estímulos Sensoriais que Eles Detectam
Sensibilidade Diferencial dos Receptores 
TVansdução dos Estímulos Sensoriais 
em Impulsos Nervosos 
Correntes Elétricas Locais nas Terminações 
Nervosas - Potenciais Receptores 
Adaptação dos Receptores 
Fibras Nervosas que Transmitem 
Diferentes Tipos de Sinais e sua 
Classificação Fisiológica 
Transmissão de Sinais de Diferentes 
Intensidades nos Tratos Nervosos - 
Somação Espacial e Temporal 
Transmissão e Processamento dos Sinais 
em Agrupamentos Neuronais 
Transmissão de Sinais através de 
Agrupamentos Neuronais 
Prolongamento de um Sinal por um
Agrupamento Neuronal - “Pós-descarga” 
Instabilidade e Estabilidade de Circuitos 
Neuronais 
Circuitos Inibitórios como um Mecanismo para a 
Estabilização da Função do Sistema 
Nervoso
Fadiga Sináptica como uma Maneira de 
Estabilizar o Sistema Nervoso
555
555
556
556
557
557
557
558 
558
558
559
559
559
562
564
566
568
569
570
572
572
572
573
573
575
576
577
578
579 
581 
583
583
583
Aesculapius
xxviii Sumário
C A P I T U L O 4 7 
Sensações Somáticas: I. Organização 
Geral, as Sensações de Tato e de 
Posição Corporal 585
CLASSIFICAÇÃO DAS SENSAÇÕES 
SOMÁTICAS 585
Detecção e Transmissão das Sensações Táteis 585 
Detecção da Vibração 587
CÓCEGAS E PRURIDO 587
Vias Sensoriais para a Transmissão dos 
Sinais Somáticos até o Sistema 
Nervoso Central 587
Sistema da Coluna Dorsal-Lemnisco 
Medial 588
Sistema Ântero-lateral 588
Transmissão no Sistema da Coluna 
Dorsal-Lemnisco Medial 588
Anatomia no Sistema da Coluna
Dorsal-Lemnisco Medial 588
Çórtex Somatossensorial 589
Áreas de Associação Somatossensoriais 592
Características Gerais da Transmissão e da 
Análise do Sinal no Sistema da Coluna 
Dorsal-Lemnisco Medial 592
Interpretação da Intensidade do Estímulo
Sensorial 593
Avaliação da Intensidade do Estímulo 594
Sensações de Posição 594
Transmissão dos Sinais Sensoriais 
Menos Críticos na Via Ântero-lateral 595
Anatomia da Via Ântero-lateral 595
Alguns Aspectos Especiais da Função 
Somatossensorial 596
Função do Tálamo na Sensação Somática 596
Controle Cortical da Sensibilidade Sensorial -
Sinais “Corticífugos” 597
Campos Segmentares de Sensação -
Os Dermátomos 597
C A P Í T U L O 4 8 
Sensações Somáticas: II. Dor,
Cefaléia e Sensações Térmicas 598
Tipos de Dor e Suas Qualidades - Dor 
Rápida e Dor Lenta 598
Receptores para Dor e Sua Estimulação 598
Velocidade da Lesão Tecidual como um
Estímulo para a Dor 599
Vias Duplas para a Transmissão dos 
Sinais Dolorosos ao Sistema Nervoso 
Central 600
Vias Duplas para a Dor na Medula Espinhal e 
no Tronco Cerebral - O Trato 
Neoespinotalâmico e o Trato 
Paleoespinotalâmico 600
Sistema de Supressão da Dor 
(“Analgesia”) no Encéfalo e na Medula 
Espinhal 602
Sistema Opióide Encefálico - Endorfinas e
Encefalinas 602
Inibição da Transmissão da Dor por Sinais
Sensoriais Táteis Simultâneos 603
Tratamento da Dor por Estimulação Elétrica 603 
Dor Referida 603
Dor Visceral 603
Causas da Dor Visceral Verdadeira 604
“Dor Parietal” Causada por Doença Visceral 
Localização da Dor Visceral - Vias de
Transmissão da Dor “Visceral” e da Dor 
“Parietal”
Algumas Anormalidades Clínicas da 
Dor e Outras Sensações Somáticas
Hiperalgesia
Herpes Zoster (Cobreiro)
Tique Doloroso 
Síndrome de Brown-Séquard 
Cefaléia
Cefaléia de Origem Intracraniana 
Tipos de Cefaléia Extracraniana 
Sensações Térmicas
Receptores Térmicos e Sua Excitação 
Transmissão dos Sinais Térmicos no 
Sistema Nervoso
U N I D A D E X 
O Sistema Nervoso: B. Os Orgãos 
Especiais dos Sentidos
C A P I T U L O 4 9 
O Olho: I. Óptica da Visão 
Princípios Físicos da Óptica
Refração da Luz
Aplicação dos Princípios Refrativos às Lentes 
Distância Focal de uma Lente 
Formação de uma Imagem por uma Lente 
Convexa
Medida do Poder Refrativo de uma Lente - 
“Dioptria”
Óptica do Olho
O Olho como Câmera 
Mecanismo de “Acomodação”
Diâmetro Pupilar 
Erros de Refração 
Acuidade Visual
Determinação da Distância de um Objeto em 
Relação ao Olho - ‘‘Percepção de 
Profundidade”
Oftalmoscópio
Sistema de Líquidos do Olho - Líquido 
Intra-ocular
Formação do Humor Aquoso pelo Corpo Ciliar 
Saída do Humor Aquoso do Olho 
Pressão Intra-Ocular
C A P Í T U L O 5 0 
O Olho: II. Função Receptora e 
Neural da Retina 
Anatomia e Função dos Elementos 
Estruturais da Retina 
Fotoquímica da Visão 
Ciclo Visual da Rodopsina-Retinal e 
Excitação dos Bastonetes 
Regulação Automática da Sensibilidade da 
Retina - Adaptação à Luz e ao Escuro 
Visão Colorida
Mecanismo Tricomático de Detecção de Cores 
Cegueira para Cores
6 0 4
604
605
605
605
605
606 
606 
606 
607 
607 
607
609
613
613
613
613
615
616
616
617
617
617
618 
619 
621
621
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623
623
624
626
626
628
629
631
632
632
633
Aesculapius
Sumário J i ( l
Função Neural da Retina 633
Circuito Neural da Retina 633
Células Ganglionares e Fibras do Nervo Óptico 636 
Excitação das Células Ganglionares 637
C A P Í T U L O 5 1 
O Olho: III. Neurofisiologia Central 
da Visão 640
Vias Visuais 640
Função do Núcleo Geniculado Dorsolateral do
Tálamo 640
Organização e Função do Córtex Visual 641
Estrutura em Camadas do Córtex 
Visual Primário 642
Duas Vias Principais para Análise de Informação 
Visual - (1) A Via Rápida para “Posição” e 
“Movimento”; (2) A Via Colorida Precisa 643
Padrões Neuronais de Estimulação 
durante Análise da Imagem Visual 643
Detecção de Cores 644
Efeito da Remoção do Córtex Visual Primário 644 
Campos Visuais; Perimetria 644
Movimentos Oculares e Seu Controle 645
Movimentos de Fixação dos Olhos 645
“Fusão” das Imagens Visuais dos Dois Olhos 647 
Controle Autônomo da Acomodação e da 
Abertura Pupilar 648
Controle da Acomodação (Focalização
dos Olhos) 649
Controle do Diâmetro Pupilar 649
C A P Í T U L O 5 2
O Sentido da Audição 651
Membrana Timpânica e o Sistema 
Ossicular 651
A Condução Sonora da Membrana
Timpânica para a Cóclea 651
Transmissão do Som Através do Osso 652
Cóclea 652
Anatomia Funcional da Cóclea 652
Transmissão de Ondas Sonoras na Cóclea - 
“Propagação das Ondas”654 
Função do Órgão de Corti 655
Determinação da Freqüência do Som -
O Princípio do “Lugar” 656
Determinação da Intensidade 656
Mecanismos Auditivos Centrais 657
Vias Nervosas Auditivas 657
Função do Córtex Cerebral na Audição 658
Determinação da Direção da Qual Vem o Som 660 
Sinais Centrífugos do Sistema Nervoso
Central para os Centros Auditivos Inferiores 660 
Anormalidades da Audição 660
Tipos de Surdez 660
C A P Í T U L O 5 3
Os Sentidos Químicos -
Gustação e Olfação 663
Sentido da Gustação 663
Sensações Primárias da Gustação 663
Botão Gustatório e sua Função 664
Transmissão dos Sinais Gustatórios para
o Sistema Nervoso Central 665
Preferência de Gosto e Controle da Dieta 666
Sentido da Olfação
Membrana Olfatória 
Estimulação das Células Olfatórias 
Transmissão dos Sinais Olfatórios para o 
Sistema Nervoso Central
U N I D A D E X I 
O Sistema Nervoso: C. 
Neurofisiologia Motora e Integrativa
C A P I T U L O 5 4 
Funções Motoras da Medula Espinhal; 
os Reflexos Espinhais 
Organização das Funções Motoras da 
Medula Espinhal 
Receptores Sensoriais Musculares - Fusos 
Musculares e Órgãos Tendinosos de Golgi - 
E Suas Funções no Controle Muscular 
Função Receptora do Fuso Muscular 
Reflexo de Estiramento Muscular 
Função do Fuso Muscular na Atividade Motora 
Voluntária
Aplicações Clínicas do Reflexo de Estiramento 
Reflexo Tendinoso de Golgi 
Função dos Fusos Musculares e dos Órgãos 
Tendinosos de Golgi em Associação com 
o Controle Motor pelos Centros 
Encefálicos Superiores 
Reflexo Flexor e Reflexo de Retirada 
Reflexo Extensor Cruzado 
Inibição Recíproca e Inervação Recíproca 
Reflexos Posturais e Locomoção 
Reflexos Posturais e Locomotores da 
Medula Espinhal 
Reflexo de Coçar 
Reflexos Espinhais que Provocam 
Espasmo Muscular 
Reflexos Autônomos da Medula Espinhal 
Transecção da Medula Espinhal e 
Choque Espinhal
C A P Í T U L O 5 5 
Controle Cortical e do Tronco 
Cerebral sobre a Função Motora 
CÓRTEX MOTOR E TRATO 
CORTICOESPINHAL 
Córtex Motor Primário 
Área Pré-motora 
Área Motora Suplementar 
Algumas Áreas Especializadas de Controle 
Motor Encontradas no Córtex Motor Humano 
Transmissão de Sinais do Córtex Motor 
para os Músculos 
Vias de Fibras Aferentes ao Córtex Motor 
O Núcleo Rubro como uma Via Alternativa 
para Transmitir Sinais Corticais para 
a Medula Espinhal 
Sistema “Extrapiramidal”
Excitação das Áreas de Controle Motor da 
Medula Espinhal pelo Córtex Motor 
Primário e o Núcleo Rubro
667
667
667
668
673
673
675
675
676
678
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686
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688
689
689
Aesculapius
Sumário
Papel do TVonco Cerebral no Controle 
da Função Motora 691
Sustentação do Corpo contra Gravidade - Papéis
dos Núcleos Reticulares e Vestibulares 691
Sensações Vestibulares e Manutenção do
Equilíbrio 692
Sistema Vestibular 692
Função do Utrículo e do Sáculo na
Manutenção do Equilíbrio Estático 694
Detecção de Rotação da Cabeça pelos
Duetos Semicirculares 695
Mecanismos Vestibulares para Estabilizar os
Olhos 696
Outros Fatores Relacionados ao Equilíbrio 696
Funções dos Núcleos do Tronco Cerebral 
no Controle de Movimentos 
Estereotipados e Subconscientes 697
C A P Í T U L O 5 6 
Contribuições do Cerebelo e dos 
Núcleos da Base para o Controle 
Motor Global 698
O Cerebelo e suas Funções Motoras 698
Áreas Anatômicas Funcionais do 
Cerebelo 699
Circuitos Neuronais do Cerebelo 700
Função do Cerebelo no Controle Motor Global 703 
Anormalidades Clínicas do Cerebelo 706
Gânglios da Base - Suas Funções Motoras 707
Função dos Gânglios da Base para Executar 
Padrões de Atividade Motora - 
Os Circuitos do Putâmen 708
Papel dos Gânglios da Base para o Controle 
Cognitivo de Seqüências de Padrões 
Motores - O Circuito do Caudado 709
Função dos Gânglios da Base para Mudar a 
Temporização e para Graduar a 
Intensidade dos Movimentos 709
Funções de Substâncias Neurotransmissoras 
Específicas no Sistema de Gânglios da 
Base 710
Síndromes Clínicas Decorrentes de Lesão
dos Gânglios da Base 711
Integração Entre as Partes do Sistema 
Total de Controle Motor 712
Nível Espinhal 712
Nível Rombencefálico 712
Nível do Córtex Motor 712
O Que nos Impulsiona para a Ação? 713
C A P Í T U L O 5 7 
Córtex Cerebral, Funções Intelectuais 
do Cérebro, Aprendizado e Memória 714 
Anatomia Fisiológica do Córtex Cerebral 714
Funções de Áreas Corticais Específicas 715
Areas Associativas 716
Função Interpretativa Abrangente da Região 
Póstero-superior do Lobo Temporal - 
“Área de Wernicke” (Área Interpretativa 
Geral) 718
Funções do Córtex Parieto-occipitotemporal
no Hemisfério Não-dominante 719
Funções Intelectuais Superiores das
Áreas Associativas Pré-frontais 719
Função do Cérebro na Comunicação - 
a Linguagem Aferente e a Linguagem 
Eferente
Função do Corpo Caloso e da Comissura 
Anterior para Transmitir Pensamentos, 
Memórias, Treinamento e Outras 
Informações entre os Dois Hemisférios 
Cerebrais
Pensamentos, Consciência e Memória
Memória - Papéis da Facilitação Sináptica 
e Inibição Sináptica 
Memória a Curto Prazo 
Memória de Prazo Intermediário 
Memória de Longo Prazo 
Consolidação da Memória
C A P Í T U L O 5 8 
Mecanismos Comportamentais e 
Motivacionais do Cérebro - O Sistema 
Límbico e o Hipotálamo 
Sistemas de Ativação e Motivação do 
Cérebro
Controle da Atividade Cerebral por Sinais 
Excitatórios Contínuos do Tronco Cerebral 
Controle Neuro-hormonal da Atividade Cerebral 
Sistema Límbico 
Anatomia Funcional do Sistema 
Límbico; Posição-chave do Hipotálamo 
Hipotálamo, a Principal Região para 
Controle do Sistema Límbico 
Controle das Funções Vegetativas e 
Endócrinas pelo Hipotálamo 
Funções Comportamentais do Hipotálamo e 
Estruturas Límbicas Associadas 
Funções de “Recompensa” e “Punição” 
do Sistema Límbico 
A Importância da Recompensa e da 
Punição no Comportamento 
Funções Específicas de Outras Partes 
do Sistema Límbico 
Funções do Hipocampo 
Funções da Amígdala 
Função do Córtex Límbico
C A P Í T U L O 5 9 
Estados de Atividade Cerebral - Sono, 
Ondas Cerebrais, Epilepsia, Psicoses 
Sono
Sono de Ondas Lentas 
Sono REM (Sono Paradoxal, Sono 
Dessincronizado)
Teorias Básicas do
Sono 
Efeitos Fisiológicos do Sono 
Ondas Cerebrais
Origem das Ondas Cerebrais 
O Efeito de Diferentes Níveis de
Atividade Cerebral na Freqüência do EEG 
Mudanças no EEG nos Diferentes Estágios 
de Vigília e Sono 
Epilepsia
Epilepsia Tipo Grande Mal 
Epilepsia Tipo Pequeno Mal 
Epilepsia Focal
720
722
723
723
724
724
725 
725
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728
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743
743
743
743
744 
744
Aesculapius
Sumário
Comportamento Psicótico e Demência - 
Papéis de Sistemas Neurotransmissores 
Específicos 745
Depressão e Psicose Maníaco-depressiva - 
Atividade Diminuída dos Sistemas de 
Neurotransmissores Envolvendo a 
Norepinefrina e a Serotonina 745
Esquizofrenia - Função Possivelmente 
Exagerada de Parte do Sistema 
Dopaminérgico 745
Doença de Alzheimer - Placas Amilóides e
Memória Deprimida 746
C A P Í T U L O 6 0 
O Sistema Nervoso Autônomo e a 
Medula Adrenal 748
Organização Geral do Sistema Nervoso 
Autônomo 748
Anatomia Fisiológica do Sistema Nervoso
Simpático 748
Neurônios Simpáticos Pré e Pós-ganglionares 748
Anatomia Fisiológica do Sistema Nervoso
Parassimpático 750
Características Básicas das Funções 
Simpática e Parassimpática 750
Fibras Colinérgicas e Adrenérgicas -
Secreção deAcetilcolina ou Norepinefrina 750
Receptores nos Órgãos Efetores 752
Ações Excitatórias e Inibitórias da
Estimulação Simpática e Parassimpática 753
Efeitos da Estimulação Sjmpática ou
Parassimpática em Órgãos Específicos 753
Função das Medulas Adrenais 755
Relação entre a Freqüência de Estimulação e o 
Grau dos Efeitos Simpáticos e 
Parassimpáticos 756
“Tônus” Simpático e Parassimpático 756
Supersensibilidade de Desnervação dos 
Órgãos Simpáticos e Parassimpáticos 
após Desnervação 756
Reflexos Autônomos 757
Estimulação de Órgãos Discretos em 
Algumas Circunstâncias e Estimulação 
em Massa em Outras Circunstâncias 
pelos Sistemas Simpático e 
Parassimpático 757
Resposta de “Alarme” ou “Estresse” do
Sistema Nervoso Simpático 758
Controle Bulbar, Pontino e Mesencefálico do
Sistema Nervoso Autônomo 758
Farmacologia do Sistema Nervoso 
Autônomo , 759
Drogas que Atuam em Órgãos Efetores
Adrenérgicos - Drogas Simpatomiméticas 759 
Drogas que Agem nos Orgãos Efetores
Colinérgicos 759
Drogas que Estimulam ou Bloqueiam os 
Neurônios Simpáticos e Parassimpáticos 
Pós-ganglionares 759
C A P I T U L O 6 1 
Fluxo Sangüíneo Cerebral, Líquido 
Cefalorraquidiano e Metabolismo 
Cerebral
Fluxo Sangüíneo Cerebral
Taxa Normal do Fluxo Sangüíneo Cerebral 
Regulação do Fluxo Sangüíneo Cerebral 
Microcirculação Cerebral 
Um “Acidente Vascular Cerebral” Ocorre 
Quando os Vasos Sangüíneos 
Cerebrais São Obstruídos
761
761
761
761
763
763
Sistema de Líquido Cefalorraquidiano
Função Mecanoprotetora do Líquido 
Cefalorraquidiano 
Formação, Fluxo e Absorção do Líquido 
Cefalorraquidiano 
Pressão do Líquido Cefalorraquidiano 
Obstrução do Fluxo do Líquido 
Cefalorraquidiano Pode Causar 
Hidrocefalia 
Barreiras Hematoliquórica e 
Hematoencefálica 
Edema Cerebral 
Metabolismo Cerebral
U N I D A D E X I 
Fisiologia Gastrointestinal
C A P I T U L O 6 2 
Princípios Gerais da Função 
Gastrointestinal - Motilidade, Controle 
Nervoso e Circulação Sangüínea 
Princípios Gerais da Motilidade 
Gastrointestinal 
Anatomia Fisiológica da Parede Gastrointestinal 
Controle Neural da Função 
Gastrointestinal - Sistema Nervoso 
Entérico
Diferenças entre os Plexos Mioentérico e 
Submucoso 
Tipos de Neurotransmissores Secretados 
por Neurônios Entéricos 
Controle Hormonal da Motilidade 
Gastrointestinal 
Tipos Funcionais de Movimentos no 
Trato Gastrointestinal 
Movimentos Propulsivos - Peristalse 
Movimentos de Mistura 
Fluxo Sangüíneo Gastrointestinal - 
“Circulação Esplâncnica”
Anatomia da Circulação Sangüínea 
Gastrointestinal 
Efeito da Atividade Intestinal e Fatores 
Metabólicos no Fluxo Sangüíneo 
Gastrointestinal 
Controle Nervoso do Fluxo Sangüíneo 
Gastrointestinal
C A P Í T U L O 6 3 
Propulsão e Mistura dos Alimentos 
no Trato Alimentar 
Ingestão de Alimentos
Mastigação 
Deglutição 
Funções Motoras do Estômago
A Função de Armazenagem do Estômago 
Mistura e Propulsão do Alimento no Estômago - 
O Ritmo Elétrico Básico da Parede Gástrica 
Esvaziamento do Estômago 
Regulação do Esvaziamento Estomacal 
Movimentos do Intestino Delgado 
Contrações de Mistura (Contrações de 
Segmentação)
Movimentos Propulsivos 
Função da Válvula lleocecal 
Movimentos do Cólon 
Defecação
l l l t
763
763
764
765
766
766
766
767
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771
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784
784
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785
785
786
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788
788
789
Aesculapius
XXXll Sumário
Outros Reflexos Autônomos que Afetam 
a Atividade Intestinal 790
C A P I T U L O 6 4 
Funções Secretoras do Trato Alimentar 791 
Princípios Gerais da Secreção no 
Trato Alimentar 791
Tipos Anatômicos de Glândulas 791
Mecanismos Básicos de Estimulação das
Glândulas do Trato Alimentar 791
Mecanismo Básico de Secreção pelas
Células Glandulares 791
Propriedades Lubrificantes e Protetoras e 
Importância do Muco no Trato 
Gastrointestinal 793
Secreção de Saliva 793
Regulação Nervosa da Secreção Salivar 794
Secreção Esofágica 795
Secreção Gástrica 794
Características das Secreções Gástricas 794
Glândulas Pilóricas - Secreção de Muco
e Gastrina 797
Células Mucosas Superficiais , 797
Estimulação da Secreção de Ácido pelo
Estômago 797
Regulação da Secreção de Pepsinogênio 798
Fases da Secreção Gástrica 798
Inibição da Secreção Gástrica por Outros
Fatores Intestinais Pós-estomacais 798
Composição Química da Gastrina e de
Outros Hormônios Gastrointestinais 799
Secreção Pancreática 799
Enzimas Digestivas Pancreáticas 799
Secreção de íons Bicarbonato 800
Regulação da Secreção Pancreática 800
Secreção da Bile pelo Fígado; Funções 
da Árvore Biliar 802
Anatomia Fisiológica da Secreção Biliar 802
Função dos Sais Biliares na Digestão e
Absorção de Gordura 804
Secreção Hepática de Colesterol e
Formação de Cálculos Biliares 804
Secreções do Intestino Delgado 805
Secreção de Muco pelas Glândulas de
Brunner no Duodeno 805
Secreção de Sucos Digestivos Intestinais
pelas Criptas de Lieberkühn 805
Regulação da Secreção do Intestino
Delgado - Estímulos Locais 806
Secreções do Intestino Grosso 806
C A P Í T U L O 6 5 
Digestão e Absorção no Trato 
Gastrointestinal 808
Digestão de Diversos Alimentos 
por Hidrólise 808
Digestão de Carboidratos 809
Digestão de Proteínas 810
Digestão de Gorduras 811
Princípios Básicos da Absorção 
Gastrointestinal 812
Bases Anatômicas da Absorção 812
Absorção no Intestino Delgado 813
Absorção e Água 814
Absorção de lons 814
Absorção de Nutrientes 815
Absorção no Intestino Grosso:
Formação de Fezes 817
C A P I T U L O 6 6 
Fisiologia dos Distúrbios 
Gastrointestinais
Distúrbios da Deglutição e do Esôfago 
Distúrbios do Estômago
Úlcera Péptica r
Causas Específicas de Úlcera Péptica 
no Ser Humano 
Distúrbios do Intestino Delgado
Digestão Anormal do Alimento no Intestino 
Delgado - Insuficiência Pancreática 
Má-absorção pela Mucosa do Intestino 
Delgado - Espru 
Distúrbios do Intestino Grosso 
Constipação 
Diarréia
Paralisia da Defecação nos Traumatismos da 
Medula Espinhal 
Distúrbios Gerais do Trato Gastrointestinal
Vômitos
Náuseas
Obstrução Gastrointestinal
U N I D A D E X I I 
Metabolismo e Termorregulação
C A P I T U L O 6 7 
Metabolismo dos Carboidratos e 
Formação do Trifosfato de Adenosina 
Liberação de Energia dos Alimentos
e o 
Conceito de “Energia Livre”
Papel do Ttifosfato de Adenosina no 
Metabolismo 
Papel Central da Glicose no 
Metabolismo dos Carboidratos 
Transporte da Glicose através da 
Membrana Celular 
Facilitação do Transporte da Glicose 
pela Insulina ■
Fosforilação da Glicose 
Armazenagem do Glicogênio no Fígado 
e no Músculo 
Glicogênese - O Processo de Formação 
de Glicogênio 
Remoção do Glicogênio Armazenado - 
Glicogenólise 
Liberação de Energia da Molécula de 
Glicose pela Via Glicolítica 
Glicólise e a Fo/mação de Ácido Pirúvico 
Conversão do Ácido Pirúvico em Acetil 
Coenzima A '
Ciclo do Ácido Cítrico (Ciclo de Krebs) 
Formação de Grandes Quantidades de ATP 
por meio da Oxidação do Hidrogênio 
(o Processo de Fosforilação Oxidativa) 
Mecanismo Quimiosmótico da 
Mitocôndria para Formação do ATP 
Resumo da Formação de ATP durante a 
Quebra da Glicose
Controle da Liberação de Energia a Partir 
do Glicogênio Armazenado Quando o 
Organismo Necessita de Energia Adicional: 
Efeito das Concentrações Celulares do 
ATP e ADP sobre o Controle da Taxa 
de Glicólise
819
819
819
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821
821
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822
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I
829
829
829
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831
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831
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832
832
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833
835
835
836
836
Aesculapius
r
Sumário XXXll l
Liberação Anaeróbica de Energia -
“Glicólise Anaeróbica” 836
Liberação de Energia da Glicose pela 
Via da Pentose Fosfato 837
Conversão da Glicose em Glicogênio ou Lipídios 838 
Formação de Carboidratos a partir de 
Proteínas e Lipídios - “Gliconeogênese” 838 
Glicose Sangüínea 839
C A P Í T U L O 6 8 
Metabolismo dos Lipídios 840
TVansporte de Lipídios nos Líquidos 
Corporais 840
Transporte de Triglicerídios e Outros Lipídios 
do Trato Gastrointestinal pela Linfa - 
Os Quilomícrons 840
Remoção dos Quilomícrons do Sangue 841
“Ácidos Graxos Livres” São Transportados 
no Sangue em Combinação com a 
Albumina 841
Lipoproteínas - Sua Função Especial no
Transporte de Colesterol e Fosfolipídios 841 
Depósitos de Gordura 842
Tecido Adiposo 842
Lipídios Hepáticos 842
Uso de Triglicerídios como Fonte de 
Energia: Formação do Trifosfato de 
Adenosina , 842
Formação de Ácido Acetoacético no Fígado
e Seu Transporte no Sangue 844
Síntese de Triglicerídios a Partir dos
Carboidratos 844
Síntese de Triglicerídios a Partir de Proteínas 845 
Regulação da Liberação de Energia 
dos Triglicerídios 846
Obesidade 846
Fosfolipídios e Colesterol 846
Fosfolipídios 846
Colesterol 847
Funções Estruturais Celulares de 
Fosfolipídios e Colesterol - 
Especialmente para Membranas 848
Aterosclerose 848
Causas Básicas de Aterosclerose - O Papel
do Colesterol e das Lipoproteínas 850
Outros Fatores de Risco Importantes da
Aterosclerose 850
Prevenção da Aterosclerose 850
C A P Í T U L O 6 9
Metabolismo das Proteínas 852
Propriedades Básicas 852
Aminoácidos 852
Transporte e Armazenamento dos 
Aminoácidos 854
Aminoácidos do Sangue 854
Armazenamento de Aminoácidos como
Proteínas nas Células 854
Papéis Funcionais das Proteínas 
Plasmáticas 855
Aminoácidos Essenciais e Não-essenciais 855
Uso de Proteínas Como Energia 856
Degradação Obrigatória das Proteínas 857
Regulação Hormonal do Metabolismo 
Protéico 857
C A P Í T U L ^ O 7 0
O Fígado como um Órgão 859
Anatomia e Fisiologia do Fígado 859
Os Sistemas Vascular e Linfático do 
Fígado 859
O Fluxo Sangüíneo Através do Fígado a Partir
da Veia Porta e da Artéria Hepática 860
O Fígado Funciona como um Reservatório de
Sangue 860
O Fígado Possui um Fluxo Linfático Muito Alto 860
Regulação da Massa Hepática - Regeneração 860
O Sistema Macrofágico Hepático cumpre
uma Função de Depuração do Sangue 861
Funções Metabólicas do Fígado 861
Metabolismo dos Carboidratos 861
Metabolismo Lipídico 861
Metabolismo Protéico 862
Outras Funções Metabólicas do Fígado 862
Dosagem da Bilirrubina Biliar como um
Instrumento Diagnóstico Clínico 862
Icterícia - Excesso de Bilirrubina no
Líquido Extracelular 863
C A P Í T U L O 7 1 
Equilíbrios Dietéticos; Regulação da 
Alimentação; Obesidade e Inanição; 
Vitaminas e Minerais 865
Em Condições Estáveis, a Ingestão e o 
Gasto Energético Estão em Equilíbrio 865
Equilíbrios Dietéticos 865
A Energia Disponível nos Alimentos 865
Métodos para a Determinação da Utilização 
Metabólica das Proteínas, Carboidratos 
e Gorduras 866
Regulação da Ingestão Alimentar e do 
Armazenamento de Energia 865
Centros Neurais Regulam a Ingestão de
Alimentos 867
Fatores que Regulam a Quantidade de
Alimentos Ingeridos 870
Obesidade 872
Atividade Física Reduzida Diminuída e 
Regulação Anormal da Ingestão como 
Causas da Obesidade 872
Tratamento da Obesidade 873
Inanição, Anorexia e Caquexia 874
Inanição 874
Vitaminas 875
Vitamina A 875
Tiamina (Vitamina B1) 875
Niacina 876
Riboflavina (Vitamina B2) 876
Vitamina B12 , 876
Ácido Fólico (Ácido Pteroilglutâmico) 877
Piridoxina (Vitamina B6) 877
Ácido Pantotênico 877
Ácido Acórbico (Vitamina C) 877
Vitamina D 878
Vitamina E 878
Vitamina K 878
Metabolismo Mineral 878
C A P Í T U L O 7 2 
Energética Celular e Taxa Metabólica 881 
O Trifosfato de Adenosina (ATP) Atua no 
Metabolismo como “Moeda Metabólica” 881
A Fosfocreatina Funciona como um Depósito 
Acessório de Armazenamento Energético 
e como um “Tampão do ATP” 882
Energia Anaeróbica Versus Aeróbica 882
Resumo da Utilização de Energia pelas Células 883 
Controle da Liberação Energética na Célula 884 
Taxa Metabólica 884
Aesculapius
xxxiv Sumário
Aferição da Taxa Metabólica Corporal Total 885
Metabolismo Energético - Fatores que 
Influenciam o Débito Energético 885
Necessidades Energéticas Globais para as
Atividades Diárias 885
Taxa Metabólica Basal (TMB) - O Gasto 
Energético Mínimo para a Existência do 
Corpo 886
Energia Usada nas Atividades Físicas 887
Energia Utilizada no Processamento dos 
Alimentos - Efeito Termogênico dos 
Alimentos 887
Energia Utilizada na Termogênese Não 
Provocada por Calafrios - Papel da 
Estimulação Simpática 887
C A P Í T U L O 7 3 
Temperatura Corporal, Regulação da 
Temperatura e Febre 889
Temperaturas Corporais Normais 889
A Temperatura Corporal é Controlada 
pelo Equilíbrio entre a Produção e a 
Perda de Calor 889
Produção de Calor 889
Perda de Calor 890
Regulação da Temperatura Corporal - 
O Papel do Hipotálamo 894
Mecanismos Efetores Neuronais que Diminuem
ou Aumentam a Temperatura Corporal 895
Conceito de um "Ponto de Ajuste" para o
Controle da Temperatura 896
Controle Comportamental da Temperatura
Corporal 897
Reflexos Cutâneos Locais Causados pela
Temperatura 896
Anormalidades da Regulação da 
Temperatura Corporal 898
Febre 898
Exposição do Corpo ao Frio Extremo 900
U N I D A D E X I V 
Endocrinologia e Reprodução
C A P I T U L O 7 4 
Introdução à Endocrinologia 905
Coordenação das Funções Corporais por 
Mensageiros Químicos 905
Estrutura Química e Síntese de Hormônios 906
Secreção Hormonal, Transporte e
Depuração de Hormônios do Sangue 908
Controle por Feedback da Secreção Hormonal 909
Transporte de Hormônios no Sangue 909
"Depuração” de Hormônios do Sangue 909
Mecanismos de Ação dos Hormônios 910
Receptores Hormonais e Sua Ativação 910
Sinalização Intracelular Após Ativação do
Receptor Hormonal 910
Mecanismos de Segundo Mensageiro para
Mediar Funções Hormonais Intracelulares 912
Hormônios que Atuam Principalmente sobre a
Maquinaria Genética da Célula 915
Medida das Concentrações de Hormônios 
no Sangue 915
Radioimunoensaio 915
Ensaio Imunoabsorvente Ligado à Enzima
(ELISA) 916
C A P I T U L O 7 5 
Hormônios Hipofisários e Seu 
Controle pelo Hipotálamo 
A Hipófise e Sua Relação com o 
Hipotálamo
O Hipotálamo Controla a Secreção Hipofisária 
Vasos Sangüíneos Portais
Hipotalâmico-Hipofisários da 
Hipófise Anterior 
Funções Fisiológicas do Hormônio 
do Crescimento 
Hormônio do Crescimento Promove o 
Crescimento de Diversos Tecidos do 
Organismo 
O Hormônio do Crescimento Apresenta 
Diversos Efeitos Metabólicos 
O Hormônio do Crescimento Estimula o 
Crescimento das Cartilagens e dos Ossos 
O Hormônio do Crescimento Exerce Grande 
Parte de Seus Efeitos Através de 
Substâncias Intermediárias Chamadas 
de “Somatomedinas” (Também 
Chamadas de “Fatores de Crescimento 
Semelhantes à Insulina")
Regulação da Secreção do Hormônio do 
Crescimento 
Anormalidades da Secreção do Hormônio 
do Crescimento 
Hipófise Posterior e Sua Relação com o 
Hipotálamo 
Estruturas Químicas do ADH e da Ocítocina 
Funções Fisiológicas do ADH 
Hormônio Ocitócico
C A P Í T U L O 7 6 
Hormônios Metabólicos da Tireóide 
Síntese e Secreção dos Hormônios 
Metabólicos Tireoideanos
O lodo Necessário para a Formação de Tlroxina 
Bomba de lodeto (Captação do lodo) 
Tireoglobulina e a Bioquímica da Formação 
de Tiroxina e Triiodotironina 
Liberação de Tiroxina e Triiodotironina pela 
Tireóide
Transporte de Tiroxina e Triiodotironina para 
os Tecidos
Efeitos Fisiológicos dos Hormônios 
Tireoideanos
Os Hormônios Tireoideanos Aumentam a 
Transcrição de um Grande Número de 
Genes
Os Hormônios Tireoideanos Aumentam a 
Atividade Metabólica Celular 
Efeito do Hormônio Tireoideano sobre o 
Crescimento 
Efeitos do Hormônio Tireoideano sobre 
Mecanismos Corporais Específicos 
Regulação da Secreção de Hormônio 
Tireoidiano 
A Secreção de TSH pela Hipófise Anterior é 
Regulada pelo Hormônio Liberador de 
Tireotropina do Hipotálamo 
Efeito de Feedback do Hormônio Tireoidiano 
na para Reduzir a Secreção de TSH pela 
Hipófise Anterior 
Substâncias Antitireoideanas 
Doenças da Tireóide 
Hipertireoidismo 
Sintomas do Hipertireoidismo 
Hipotireoidismo 
Cretinismo
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Aesculapius
Sumário XXXV
C A P Í T U L O 7 7 
Hormônios Adrenocorticais 
Síntese e Secreção dos Hormônios 
Adrenocorticais
Funções dos Mineralocorticóides-Aldosterona 
Efeitos Renais e Circulatórios da Aldosterona 
AAIdosterona Estimula o Transporte de Sódio e 
Potássio nas Glândulas Sudoríparas e 
Salivares e nas Células Epiteliais Intestinais 
Mecanismo Celular de Ação da Aldosterona 
Possíveis Ações Não-genômicas da
Aldosterona e Outros Hormônios Esteróides 
Regulação de Secreção da Aldosterona 
Funções dos Glicocorticóides
Efeitos do Cortisol sobre o Metabolismo de 
Carboidratos 
Efeitos do Cortisol sobre o Metabolismo de 
Proteínas
Efeitos do Cortisol sobre o Metabolismo de 
Lipídios
O Cortisol é Importante na Resistência ao 
Estresse e à Inflamação 
Outros Efeitos do Cortisol 
Mecanismo de Ação Celular do Cortisol 
Regulação da Secreção de Cortisol pelo
Hormônio Adrenocorticotrópico da Hipófise 
Androgênios Adrenais 
Anormalidades da Secreção Adrenocortical 
Hipoadrenalismo - Doença de Addison 
Hiperadrenalismo - Síndrome de Cushing 
Aldosteronismo Primário (Síndrome de Conn) 
Síndrome Adrenogenital
C A P Í T U L O 7 8 
Insulina, Glucagon e Diabetes Melito 
A Insulina e Seus Efeitos Metabólicos
Efeito da Insulina sobre o Metabolismo dos 
Carboidratos 
O Efeito da Insulina no Metabolismo das 
Gorduras
O Efeito da Insulina no Metabolismo das 
Proteínas e no Crescimento 
Mecanismos da Secreção de Insulina 
Controle da Secreção de Insulina 
Outros Fatores que Estimulam a Secreção 
de Insulina
O Papel da Insulina (e de Outros Hormônios) 
na “Comutação” Entre o Metabolismo de 
Carboidratos e o Metabolismo de Lipídios 
O Glucagon e Suas Funções
Efeitos sobre o Metabolismo da Glicose 
Regulação da Secreção de Glucagon 
A Somatostatina Inibe a Secreção de 
Glucagon e de Insulina 
Resumo da Regulação da Glicose 
Sangüínea 
Diabetes Melito
Diabetes Tipo I - Ausência de Produção 
de Insulina pelas Células Beta do 
Pâncreas
Diabetes Tipo II - Resistência aos Efeitos 
Metabólicos da Insulina 
Fisiologia do Diagnóstico de Diabetes Melito 
Tratamento do Diabetes 
Insulinoma - Hiperinsulinismo
C A P Í T U L O 7 9 
Paratormônio, Calcitonina, Metabolismo 
de Cálcio e Fosfato, Vitamina D, 
Ossos e Dentes
Visão Geral da Regulação de Cálcio e 
Fosfato no Líquido Extracelular e no 
Plasma 978
Cálcio no Plasma e no Líquido Intersticial 978
Fosfato Inorgânico nos Líquidos Extracelulares 979 
Efeitos Fisiológicos Não-ósseos de Alterações 
nas Concentrações de Cálcio e Fosfato 
nos Líquidos Corpóreos 979
Absorção e Excreção de Cálcio e Fosfato 980
Osso e Sua Relação Com o Cálcio e o 
Fosfato Extracelulares 980
Precipitação e Absorção de Cálcio e Fosfato no 
Osso - Equilíbrio com os Líquidos 
Extracelulares 981
Intercâmbio de Cálcio Entre o Osso e o
Líquido Extracelular 982
Deposição e Absorção de Osso -
Remodelagem Óssea 982
Vitamina D 983
Ações da Vitamina D 985
Paratormônio 985
Efeito do Paratormônio sobre as
Concentrações de Cálcio e Fosfato no 
Líquido Extracelular 986
Controle da Secreção Paratireóide pela
Concentração do Cálcio lônico 988
Calcitonina 988
Resumo do Controle da Concentração do
Cálcio lônico 989
Fisiopatologia do Paratormônio, da
Vitamina D e da Osteopatia 990
Hiperparatireoidismo Primário 990
Hiperpatireoidismo Secundário 991
Raquitismo - Deficiência de Vitamina D 991
Osteoporose - Matriz Óssea Reduzida 991
Fisiologia dos Dentes 992
Função das Diferentes Partes dos Dentes 992
Dentição 993
Intercâmbio Mineral nos Dentes 993
Anormalidades Dentárias 994
C A P Í T U L O 8 0 
Funções Reprodutivas e Hormonais 
Masculinas (e Função da Glândula Pineal) 996
Anatomia Fisiológica dos Órgãos 
Sexuais Masculinos 996
Espermatogênese 996
Etapas da Espermatogênese 996
Função das Vesículas Seminais 999
Função da Próstata 999
Sêmen 999
Espermatogênese Anormal e Fertilidade
Masculina 1001
Ato Sexual Masculino 1001
Estímulo Neuronal para o Desempenho do
Ato Sexual Masculino 1001
Fases do Ato Sexual Masculino 1002
Testosterona e Outros Hormônios 
Sexuais Masculinos 1003
Secreção, Metabolismo e Química dos
Hormônios Sexuais Masculinos 1003
Funções da Testosterona 1004
Mecanismo Intracelular Básico de Ação da
Testosterona 1006
Controle das Funções Sexuais Masculinas pelos 
Hormônios da Hipófise 1006
Anormalidades da Função Sexual 
Masculina 1008
Próstata e suas Anormalidades 1008
Hipogonadismo no Homem 1008
Tumores Testiculares e Hipergonadismo no
Homem 1009
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Aesculapius
xxxvi Sumário
Glândula Pineal - Sua Função no 
Controle da Fertilidade Sazonal em 
Alguns Animais 1009
C A P Í T U L O 8 1 
Fisiologia Feminina da Gravidez 
e Hormônios Femininos 1011
Anatomia Fisiológica dos Órgãos 
Sexuais Femininos 1011
Sistema Hormonal Feminino 1011
Ciclo Ovariano Mensal; Função dos 
Hormônios Gonadotrópicos 1012
Hormônios Gonadotrópicos e Seus Efeitos
nos Ovários 1012
Crescimento do Folículo Ovariano - a Fase
“Folicular” do Ciclo Ovariano 1013
Corpo Lúteo - Fase “Lútea” do Ciclo
Ovariano 1014
Resumo 1015
Funções dos Hormônios Ovarianos - 
Estradiol e Progesterona 1016
Química dos Hormônios Sexuais 1016
Funções dos Estrogênios - Seus Efeitos 
sobre as Características Sexuais 
Femininas Primárias e Secundárias
1017
Funções da Progesterona 1018
Ciclo Endometrial Mensal e Menstruação 1018
Regulação do Ritmo Mensal Feminino - 
Interação Entre os Hormônios 
Ovarianos e Hipotalâmico-Hipofisários 1019 
Oscilação do Sistema Hipotalâmico-
Hipofisário-Ovariano por Feedback 1021
Puberdade e Menarca 1021
Menopausa 1022
Anormalidades da Secreção pelos 
Ovários 1023
O Ato Sexual Feminino 1023
Fertilidade Feminina 1024
C A P Í T U L O 8 2 
Gestação e Lactação 1027
Maturação e Fertilização do Óvulo 1027
O Transporte do Óvulo Fertilizado na Trompa
de Falópio , 1028
Implantação do Blastocisto no Útero 1029
Nutrição Inicial do Embrião 1029
Funçao da Placenta 1029
Desenvolvimento e Anatomia Fisiológica
da Placenta 1029
Fatores Hormonais na Gravidez 1031
Gonadotropina Coriônica Humana e Seu 
Efeito sobre a Persistência do Corpo 
Lúteo e Ausência da Menstruação 1032
Secreção de Estrogênios pela Placenta 1032
Secreção de Progesterona pela Placenta 1033
Somatomamotropina Coriônica Humana 1033
Outros Fatores Hormonais na Gravidez 1034
Resposta do Corpo Materno à Gestação 1034 
Mudanças no Sistema Circulatório Materno
Durante a Gravidez 1035
Parto 1036
Aumento da Excitabilidade Uterina Próximo
ao Parto 1036
O Início do Trabalho de Parto - Um
Mecanismo de Feedback Positivo para o seu 
Desenvolvimento 1037
Contrações Musculares Abdominais Durante
o Trabalho de Parto 1037
Mecanismos de Parto 1037
Separação e Expulsão da Placenta 1038
Dores ao Trabalho de Parto 1038
Involução do Útero Depois do Parto 1038
Lactação 1038
Desenvolvimento das Mamas 1038
Início da Lactação - A Função da Prolactina 1039
Processo de Ejeção (ou a “Descida”) na 
Secreção de Leite - A Função da 
Ocitocina 1040
Composição do Leite e Drenagem Metabólica
na Mãe Causada pela Lactação 1041
C A P Í T U L O 8 3 
Fisiologia Fetal e Neonatal 1042
Crescimento e Desenvolvimento 
Funcional do Feto 1042
Desenvolvimento dos Sistemas de Órgãos 1042
Ajustes do Bebê à Vida Extra-uterina 1044
O Início da Respiração 1044
Reajustes Circulatórios ao Nascimento 1045
Nutrição do Recém-nascido 1047
Problemas Funcionais Especiais do 
Recém-nascido 1047
Sistema Respiratório 1047
Circulação 1047
Balanço Hídrico, Balanço Ácido-base
e Função Renal 1048
Função Hepática 1048
Digestão, Absorção e Metabolismo de
Alimentos Energéticos; e Nutrição 1048
Imunidade 1049
Problemas Endócrinos 1049
Problemas Especiais da Prematuridade 1050
Desenvolvimento Imaturo do Bebê Prematuro 1050 
Instabilidade dos Sistemas de Controle
Homeostático no Bebê Prematuro 1050
Risco de Cegueira Causada por
Excesso de Terapia com Oxigênio 
no Bebê Prematuro 1051
Crescimento e Desenvolvimento da 
Criança 1051
Crescimento Comportamental 1052
U N I D A D E X V 
Fisiologia do Esporte
C A P Í T U L O 8 4 
Fisiologia do Esporte 1055
Músculos em Exercício 1055
Força, Potência e Resistência Musculares 1055
Sistemas Metabólicos Musculares Durante
o Exercício 1056
Sistema da Fosfocreatina-creatina 1057
Nutrientes Utilizados Durante a Atividade
Muscular 1059
Efeito do Treinamento Atlético nos
Músculos e no Desempenho Muscular 1060
Respiração no Exercício 1061
Sistema Cardiovascular no Exercício 1062
Calor Corporal no Exercício 1065
Líquidos Corporais e Sal no Exercício 1065
Drogas e Atletas 1065
A Forma Física Prolonga a Vida 1066
índice 1067
Aesculapius
U N I D A D E I
Introdução à 
Fisiologia: 
A Célula e 
Fisiologia Geral
1. Organização Funcional do Corpo Humano 
e Controle do “Meio Interno”
2. A Célula e Suas Funções
3. Controle Genético da Síntese de Proteínas, 
Função Celular e Reprodução Celular
Aesculapius
C A P Í T U L O 1
Organização Funcional do Corpo 
Humano e Controle do 
“Meio Interno”
O objetivo da fisiologia é explicar os fatores físicos e 
químicos que são responsáveis pela origem, desenvol­
vimento e progressão da vida. Cada tipo de vida, desde 
um simples vírus até a m aior árvore ou o complicado 
ser humano, possui suas próprias características fun­
cionais. Portanto, o vasto campo da fisiologia pode ser 
dividido em fisiologia virai, fisiologia bacteriana, fisio­
logia celular; fisiologia vegetal, fisiologia humana e 
diversas outras subdivisões.
Fisiologia Humana. Na fisiologia humana, buscamos explicar as características e os 
mecanismos específicos do corpo hum ano que fazem dele um ser vivo. O próprio 
fato de nos m anterm os vivos está quase além de nosso controle, porque a fome nos 
faz procurar por alim ento e porque o medo nos faz buscar refúgio. Sensações de frio 
nos fazem procurar calor. O utras forças nos levam a buscar o companheirismo e a 
reprodução. Assim, o ser hum ano é realm ente um autôm ato, e o fato de sermos seres 
com sensações, sentim entos e culturas é parte desta seqüência autom ática de vida; 
estes atributos especiais nos perm item existir sob condições am plam ente variáveis.
As Células como Unidades Vivas do Corpo
A unidade viva básica do organismo é a célula. Cada órgão é um agregado de muitas 
células diferentes, mantidas juntas por.estruturas de suporte intercelular.
Cada tipo de célula está especialm ente adaptado para realizar um a ou algumas 
funções determ inadas. Por exemplo, as hemácias, que totalizam 25 trilhões em cada 
ser hum ano, transportam oxigênio dos pulm ões para os tecidos. E m bora as hem á­
cias sejam as células mais abundantes do que qualquer outro tipo de célula no 
corpo, há cerca de 75 trilhões de células de outros tipos que realizam funções dife­
rentes das hemácias. O corpo inteiro, portanto , contém cerca de 100 trilhões de 
células.
Em bora as diversas células do corpo sejam acentuadam ente diferentes umas das 
outras, todas elas possuem certas características básicas comuns. Por exemplo, em 
todas as células, o oxigênio reage com carboidratos, gorduras e proteínas para libe­
rar a energia necessária para a função da célula. Os mecanismos químicos gerais de 
transform ação de nutrientes em energia são basicam ente os mesmos em todas as 
células, e todas as células liberam produtos finais de suas reações químicas nos flui­
dos circundantes.
Quase todas as células tam bém têm a capacidade de reproduzir células adicionais 
de seu próprio tipo. Felizmente, quando células de um determ inado tipo são destruí­
das por um a ou outra causa, as células restantes do mesmo tipo norm alm ente geram 
novas células para a reposição.
Fluido Extracelular — O “Meio Interno”
Cerca de 60% do corpo hum ano adulto é fluido, principalm ente de um a solução 
aquosa de íons e outras substâncias. Em bora a m aior parte deste fluido estej a dentro 
das células e seja chamado de fluido intracelular, cerca de um terço se encontra nos
3
Aesculapius
4 Unidade I Introdução à Fisiologia: A Célula e Fisiologia Geral
espaços fora das células e é chamado de fluido extracelu- 
lar. Este fluido extracelular está em movimento constante 
por todo o corpo. Ele é rapidam ente transportado no san­
gue circulante, e trocas por difusão, através das paredes 
dos capilares, se dão entre o sangue e os fluidos teciduais.
No fluido extracelular estão os íons e nutrientes neces­
sários para que as células se m antenham vivas. Dessa 
form a, todas as células vivem essencialmente no mesmo 
am biente — o fluido extracelular. Por este motivo, o 
fluido extracelular é tam bém chamado de meio interno do 
corpo, ou o milieu intérieur, um term o introduzido há mais 
de 100 anos pelo grande fisiologista francês do século 
XIX, Claude Bernard.
As células podem viver, crescer e realizar suas funções 
especiais enquanto as concentrações adequadas de oxigê­
nio, glicose, íons, aminoácidos, lipídios e outros constituin­
tes estiverem disponíveis neste am biente interno.
Diferenças entre os Fluidos Extracelular e Intracelular. O
fluido extracelular
contém grandes quantidades de sódio, 
cloreto e íons bicarbonato mais os nutrientes para as célu­
las, como oxigênio, glicose, ácidos graxos e aminoácidos. 
Também contém dióxido de carbono, que é transportado 
das células para os pulmões para ser excretado, além de 
outros produtos de excreção celulares, que são transpor­
tados para os rins para eliminação.
O fluido intracelular difere significativamente do 
fluido extracelular; especificamente, ele contém grandes 
quantidades de potássio, magnésio e íons fosfato, em vez 
do sódio e íons cloreto que são encontrados no fluido 
extracelular. Mecanismos especiais para o transporte de 
íons através das m em branas celulares m antêm as diferen­
ças de concentração iônicas entre os fluidos extracelula- 
res e intracelulares. Estes processos de transporte serão 
discutidos no Capítulo 4.
Mecanismos “Homeostáticos” 
dos Principais Sistemas 
Funcionais
Homeostasía
O term o homeostasia é usado pelos fisiologistas para defi­
nir a manutenção de condições quase constantes no meio 
interno. Todos os órgãos e tecidos do corpo hum ano reali­
zam funções que contribuem para m anter estas condições 
constantes. Por exemplo, os pulmões provêem oxigênio ao 
fluido extracelular para repor o oxigênio utilizado pelas 
células, os rins mantêm as concentrações de íons constan­
tes, e o sistema gastrointestinal fornece nutrientes.
U m a grande parte deste texto trata da m aneira pela 
qual cada órgão ou tecido contribui para a homeostasia. 
Para com eçar esta discussão, os diferentes sistemas fun­
cionais do corpo e suas contribuições para a homeostasia 
são esboçados neste capítulo; depois, delinearemos b re­
vem ente a teoria básica dos sistemas de controle do orga­
nismo que perm item que os sistemas funcionais operem 
em suporte um do outro.
Sistema de Transporte e Mistura de 
Fluido Extracelular — 
O Sistema Circulatório do Sangue
O fluido extracelular é transportado através de todas as 
partes do corpo em dois estágios. O prim eiro estágio é a 
m ovimentação de sangue pelo corpo nos vasos sangüí­
neos, e o segundo é a m ovim entação de fluido entre os 
capilares sangüíneos e os espaços intercelulares entre as 
células dos tecidos.
A Figura 1-1 m ostra a circulação sangüínea esquem a­
ticamente. Todo o sangue na circulação atravessa o cir­
cuito circulatório inteiro em média um a vez a cada m inuto 
quando o corpo está em repouso e até seis vezes por 
m inuto quando a pessoa está extrem am ente ativa.
Q uando o sangue passa pelos capilares sangüíneos, 
tam bém ocorre troca contínua de fluido extracelular en­
tre a parte plasmática do sangue e o fluido intersticial que
Pulm ões
Figura 1-1
Organização geral do sistema circulatório.
Aesculapius
Capítulo 1 Organização Funcional do Corpo Humano e Controle do “Meio Interno 5
Arteríola
Figura 1-2
Difusão de fluido e de constituintes dissolvidos através das paredes 
dos capilares e através dos espaços intersticiais.
preenche os espaços intercelulares. Este processo é mos­
trado na Figura 1-2. As paredes dos capilares são perm eá­
veis à maioria das moléculas no plasma do sangue, com 
exceção das grandes moléculas de proteína plasmática. 
Portanto, grandes quantidades de fluido e de seus consti­
tuintes dissolvidos difundem-se em ambas as direções 
entre o sangue e os espaços dos tecidos, como m ostrado 
pelas setas. Este processo de difusão é causado pelo movi­
mento cinético das moléculas no plasma e no fluido 
intersticial. Isto é, o fluido e as moléculas dissolvidas estão 
em movimento contínuo em todas as direções dentro do 
plasma e do fluido nos espaços intercelulares, e tam bém 
através dos poros dos capilares. Poucas células estão loca­
lizadas a mais de 50 m icrômetros de um capilar, o que 
assegura a difusão de qualquer substância dos capilares 
para as células em poucos segundos. Assim, o fluido extra- 
celular em toda parte do corpo — tanto no plasma quanto 
no fluido intersticial — está continuam ente sendo mistu­
rado, m antendo quase com pleta hom ogeneidade do 
fluido extracelular no corpo.
Origem dos Nutrientes 
no Fluido Extracelular
Sistema Respiratório. A Figura 1-1 m ostra que a cada vez 
que o sangue passa pelo corpo, ele tam bém flui através 
dos pulmões. O sangue captura nos alvéolos o oxigênio 
necessário para as células. A m em brana entre os alvéolos 
e o lúmen dos capilares pulmonares, a membrana alveo­
lar, tem apenas 0,4 a 2,0 m icrômetros de espessura, e o oxi­
gênio se difunde por movimento molecular através dos 
poros desta m em brana para o sangue da mesma maneira 
que a água e os íons se difundem através das paredes dos 
capilares dos tecidos.
Trato Gastrointestinal. Um a grande parte do sangue bom ­
beado pelo coração tam bém flui através das paredes do
trato gastrointestinal. Aqui, diferentes nutrientes dissol­
vidos, incluindo carboidratos, ácidos graxos e aminoáci- 
dos, são absorvidos do alim ento ingerido para o fluido 
extracelular no sangue.
Fígado e Outros Órgãos que Realizam Funções Primordial­
mente Metabólicas. Nem todas as substâncias absorvidas 
pelo trato gastrointestinal podem ser usadas na form a 
absorvida pelas células. O fígado altera quim icam ente 
muitas dessas substâncias para formas mais utilizáveis, e 
outros tecidos do corpo — células adiposas, m ucosa gas­
trointestinal, rins e glândulas endócrinas — contribuem 
para modificar as substâncias absorvidas ou as arm aze­
nam até que sejam necessárias.
Sistema Músculo-esquelético. Às vezes, nos perguntam os: 
Como o sistema músculo-esquelético se enquadra nas 
funções hom eostáticas do corpo? A resposta é óbvia e 
simples: Se não existissem os músculos, o corpo não p ode­
ria se mover para o local adequado no devido tem po para 
ob ter os alimentos necessários para a nutrição. O sistema 
músculo-esquelético tam bém proporciona m obilidade 
para proteção contra am bientes adversos, sem a qual todo 
o organismo, com seus mecanismos homeostáticos, pode­
ria ser destruído instantaneam ente.
Remoção dos Produtos Finais do 
Metabolismo
Remoção do Dióxido de Carbono pelos Pulmões. Ao mesmo 
tem po em que o sangue capta o oxigênio nos pulmões, o 
dióxido de carbono é liberado do sangue para os alvéolos 
pulmonares; o m ovimento respiratório do ar para dentro e 
para fora dos pulmões carrega o dióxido de carbono para 
a atmosfera. O dióxido de carbono é o mais abundante de 
todos os produtos finais do metabolismo.
Rins. A passagem do sangue pelos rins remove do plasma 
a maior parte das outras substâncias, além do dióxido de 
carbono, que não são necessárias para as células. Estas 
substâncias incluem diferentes produtos finais do m etabo­
lismo celular, tais como a uréia e o ácido úrico; também 
incluem excessos de íons e água dos alimentos que podem 
ter se acumulado no fluido extracelular.
Os rins realizam sua função prim eiram ente por filtrar 
grandes quantidades de plasma através dos glomérulos 
para os túbulos e depois reabsorve para o sangue aquelas 
substâncias necessárias ao corpo, tais como glicose, ami- 
noácidos, quantidades adequadas de água e muitos dos 
íons. A maioria das outras substâncias que não são neces­
sárias para o organismo, principalm ente os produtos 
metabólicos finais como a uréia, é pouco reabsorvida e 
passa pelos túbulos renais para a urina.
Regulação das Funções Corporais
Sistema Nervoso. O sistema nervoso é composto de três 
partes principais: a parte de aferência sensorial, o sistema 
nervoso central (ou parte integrativa) e a parte de eferência 
motora. Os receptores sensoriais detectam o estado do 
corpo ou o estado do meio ambiente. Por exemplo, os
Aesculapius
6 Unidade I Inlruduçao à Fisiologia: A Célula e Fisiologia Geral
receptores na peie informam o organismo quando um 
objeto toca a pele em qualquer ponto. Os olhos são órgãos 
sensoriais
que dão a imagem visual do ambiente. Os ouvi­
dos tam bém são órgãos sensoriais. O sistema nervoso cen­
tral é composto do cérebro e da m edula espinhal. O 
cérebro pode arm azenar informações, gerar pensam en­
tos, criar ambição e determ inar as reações do organismo 
em resposta às sensações. Os sinais apropriados são então 
transm itidos através da eferência m otora do sistema n er­
voso para executar os desígnios da pessoa.
Um grande segmento do sistema nervoso é chamado 
de sistema autônomo. E le opera em um nível subcons­
ciente e controla muitas funções dos órgãos internos, 
incluindo o nível de atividade de bom beam ento pelo 
coração, movimentos do trato gastrointestinal e secreção 
de muitas das glândulas do corpo.
Sistema Hormonal de Regulação. H á no corpo oito 
principais glândulas endócrinas que secretam substân ­
cias químicas cham adas horm ônios. Os horm ônios são 
transportados no fluido extracelular para todas as p ar­
tes do corpo para participar da regulação da função 
celular. Por exemplo, o horm ônio da tireó ide aum enta 
as taxas da m aioria das reações químicas em todas as 
células, assim contribuindo para estabelecer o ritm o da 
atividade corporal. A insulina controla o m etabolism o 
da glicose; horm ônios adrenocorticóides controlam o 
m etabolism o dos íons sódio. íons potássio e de p ro te í­
nas; e o horm ônio para tireó ideo controla o cálcio e o 
fosfato dos ossos. Assim, os horm ônios são um sistema 
de regulação que com plem enta o sistem a nervoso. O 
sistem a nervoso regula principalm ente as atividades 
m usculares e secretórias do organism o, enquan to o sis­
tem a horm onal regula m uitas funções metabólicas.
Reprodução
Às vezes a reprodução não é considerada uma função 
homcostática. Entretanto, ela realm ente contribui para a 
hom eostasia através da geração de novos seres em substi­
tuição dos que estão morrendo. Isto pode parecer um uso 
pouco rigoroso do term o homeostasia, mas ilustra, em 
ultima análise, que essencialmente todas as estruturas do 
corpo são organizadas para m anter a autom aticidade e a 
continuidade da vida.
Sistemas de Controle 
do Corpo
O corpo hum ano possui milhares de sistemas de controle. 
O mais intrincado deles é o sistema de controle genético 
que opera em todas as células para o controle da função 
intracelular, bem como da função extracelular. Este 
assunto é discutido no Capítulo 3.
Muitos outros sistemas de controle operam dentro dos 
órgãos para controlar funções de partes individuais des­
tes; outros ainda operam por todo o corpo para controlar 
as inter-relações entre os órgãos. Por exemplo, o sistema 
respiratório, operando em associação com o sistema ner­
voso, regula a concentração de dióxido dc carbono no 
fluido extracelular. O fígado e o pâncreas regulam a con­
centração de glicose no fluido extracelular, e os rins regu­
lam as concentrações dc hidrogênio, sódio, potássio, 
fosfato e dc outros íons no fluido extracelular.
Exemplos de Mecanismos de Controle
Regulação das Concentrações de Oxigênio e Dióxido de Car­
bono no Fluido Extracelular. Pelo fato de o oxigênio ser 
uma das principais substâncias necessárias para as rea­
ções químicas nas células, o organismo dispõe de um 
mecanismo de controle especial para m anter a concentra­
ção de oxigênio quase constante no fluido extracelular. 
Esse mecanismo depende principalm ente das caracterís­
ticas químicas da hemoglobina, que está presente em 
todas as hemácias. A hemoglobina combina-se com o oxi­
gênio na passagem do sangue pelos pulmões. Q uando o 
sangue passa pelos capilares dos tecidos, a hemoglobina, 
devido à sua alta afinidade química pelo oxigênio, não o 
libera ao fluido tecidual se já houver oxigênio dem ais no 
local. Mas se a concentração dc oxigênio estiver baixa 
demais, uma quantidade suficiente é liberada para resta­
belecer uma concentração adequada. Portanto, a regula­
ção da concentração de oxigênio nos tecidos depende 
principalm ente das características químicas da própria 
hemoglobina. E sta regulação é cham ada de função de 
tamponamento do oxigênio pela hemoglobina.
A co ncen tração de d ióxido de carb o n o no flu id o , 
ex trace lu lar é regu lada dc form a m uito d ife ren te . O 
dióxido de carb o n o é o principal p ro d u to final das 
reações oxidativas nas células. Se to d o o d ióxido de 
carbono fo rm ado nas células se acum ulasse con tinua- 
dam ente nos fluidos teciduais, a ação de m assa do p ró ­
p rio d ióxido de carbono rap id am en te d e te ria tod as as 
reaçõ es de co n v ersão de en e rg ia nas células. Porém , 
um a co n cen tração m ais a lta que o no rm al de d ióx ido 
de ca rb o n o no sangue excita o centro resp ira tó rio , 
fazendo com que a pessoa resp ire ráp ida e p ro fu n d a ­
m ente. Isto au m en ta a exp iração de d ióxido de c a r­
bono e, p o rtan to , rem ove o excesso do gás do sangue e 
dos fluidos teciduais. E ste processo con tinua a té que a 
co ncen tração volte ao norm al.
Regulação da Pressão Sangüínea Arterial. V ários sistemas 
contribuem para a regulação da pressão sangüínea arte ­
rial. Um deles, o sistema barorreceptor, é um simples e 
excelente exem plo de um m ecanism o de controle de 
ação rápida. Nas paredes da região de bifurcação das 
artérias carótidas, no pescoço, e tam bém no arco da 
aorta, no tórax, encontram -se vários receptores nervo ­
sos, cham ados barorreceptores, que são estim ulados 
pelo estiram ento da parede arterial. Q uando a pressão 
arterial sobe demais, os barorreceptores enviam salvas 
de impulsos nervosos para o tronco cerebral. A qui, estes 
impulsos inibem o centro vasom otor, o q u a l,p o r sua vez, 
diminui o núm ero de im pulsos transm itidos deste cen­
tro ,através do sistema nervoso sim pático, para o coração 
e vasos sangüíneos. A redução desses impulsos ocasiona 
a dim inuição da atividade de bom beam ento do coração 
e tam bém a dilatação dos vasos sangüíneos periféricos, 
perm itindo aum ento do fluxo sangüíneo nos vasos.
Aesculapius
Capítulo 1 Organização Funcional do Corpo Humano e Controle do “Meio Interno ” 7
Am bos os efeitos dim inuem a pressão arterial, trazendo- 
a de volta ao valor normal.
Inversamente, um a pressão arterial abaixo do normal 
reduz o estímulo dos receptores de estiram ento, perm i­
tindo ao centro vasom otor uma atividade mais alta, cau­
sando assim vasoconstrição e aum ento do bom beam ento 
cardíaco, com elevação da pressão arterial de volta ao 
normal.
Faixas Normais e Características Físicas de Im­
portantes Constituintes do Fluido Extracelular
A Tabela 1-1 relaciona os constituintes e características 
físicas mais im portantes do fluido extracelular e seus 
valores normais, faixas normais e limites máximos to lera­
dos sem causar óbito. Observe a estreiteza da faixa no r­
mal de cada um. Valores fora dessas faixas são geralm ente 
causados por doenças.
Mais im portantes são os limites além dos quais as anor­
malidades podem causar a morte. Por exemplo, um au­
mento da tem peratura corpórea de apenas 11° F (7o C) 
acima da norm al pode levar a um ciclo vicioso de aum ento 
do metabolismo celular que destrói as células. Observe 
também a estreita faixa de equilíbrio acidobásico no 
corpo, com um valor norm al de pH de 7,4 e valores letais 
com apenas 0,5 unidade de pH acima ou abaixo do nor­
mal. O utro im portante fator é a concentração de íons 
potássio, pois quando esta cai para menos de um terço da 
normal, o indivíduo provavelm ente sofre paralisia em 
conseqüência da incapacidade dos nervos de conduzir 
impulsos. A lternativam ente, se a concentração de íons 
potássio aum entar para duas ou mais vezes em relação à 
normal, o músculo cardíaco provavelm ente será grave­
mente deprimido. Também, quando a concentração de 
íons cálcio cai abaixo da m etade da normal, o
indivíduo 
provavelmente tem um a contração tetânica dos músculos 
do corpo por causa da geração espontânea de um excesso 
de impulsos nervosos nos nervos periféricos. Q uando a 
concentração de glicose cai abaixo da m etade da normal, 
o indivíduo geralm ente desenvolve um a irritabilidade 
mental extrem a e, às vezes, até mesmo convulsões.
Esses exemplos devem dar um a idéia da necessidade e 
da extrema im portância do grande núm ero de sistemas de 
controle que m antêm o corpo funcionando na saúde; a
ausência de qualquer um desses controles pode resultar 
em sério m au funcionam ento do corpo ou em morte.
Características dos Sistemas 
de Controle
Os exemplos m encionados anteriorm ente de m ecanis­
mos de controle hom eostáticos são apenas alguns dos 
milhares que existem no corpo, todos os quais com certas 
características em comum. Estas características são expli­
cadas nesta seção.
Natureza de Feedback Negativo da Maioria dos 
Sistemas de Controle
A maioria dos sistemas de controle do organism o age por 
feedback negativo, o que pode ser bem explicado pela revi­
são de alguns dos sistemas de controle hom eostáticos m en­
cionados anteriormente. Na regulação da concentração de 
dióxido de carbono, um a alta concentração do gás no fluido 
extracelular aum enta a ventilação pulmonar. Isto, po r sua 
vez, diminui a concentração de dióxido de carbono no 
fluido extracelular, pois os pulmões eliminam m aiores 
quantidades de dióxido de carbono do organismo. Em 
outras palavras, a alta concentração de dióxido de carbono 
inicia eventos que diminuem a concentração até a normal, 
o que é negativo ao estímulo inicial. Inversamente, a queda 
na concentração de dióxido de carbono causa um feedback 
para aum entar a concentração. Esta resposta também é 
negativa em relação ao estímulo inicial.
Nos mecanismos de regulação da pressão arterial, a 
pressão alta causa um a série de reações que promovem a 
redução da pressão, ou um a pressão baixa faz com que 
um a série de reações prom ova a elevação da pressão. Em 
ambos os casos, estes efeitos são negativos em relação ao 
estím ulo inicial.
Portanto, em geral, se algum fator se torna excessivo ou 
deficiente, um sistema de controle inicia um feedback 
negativo, que consiste em um a série de alterações que 
recuperam o valor médio do fator, m antendo, assim, a 
homeostasia.
“Ganho” de um Sistema de Controle. O grau de eficiência 
com o qual um sistem a de contro le m antém constantes
Constituintes importantes e Características Físicas do Fluido Extracelular
Valor Normal Faixa Normal Limite Aproximado Não-ietal 
em Curto Prazo
Unidade
Oxigênio 40 35-45 10-1.000 mmHg
Dióxido de carbono , 40 35-45 5-80 mmHg
fon sódio 142 138-146 115-175 mmol/L
fon potássio 4,2 3.8-5.0 1.5-9,0 mmol/L
ion cálcio 1.2 1,0-1.4 0.5-2,0 mmol/L
lon cloreto 108 103-112 70-130 mmol/L
íon bicarbonato 28 24-32 8-45 mmol/L
Glicose 85 75-95 20-1.500 mg/dL
Temperatura corpórea 98,4(37,0) 98-98,8 (37,0) 65-110(18.3-43,3) "F (°C)
Acido-base 7.4 1.3-7J5 ó,9-8.0 pH
Aesc ulapius
8 Unidade I Introdução à Fisiologia: A Célula e Fisiologia Geral
as condições é determ inado pelo ganho do feedback 
negativo. Por exem plo, vamos assum ir que um grande 
volum e de sangue seja transfundido em um a pessoa 
cujo sistem a de controle de pressão pelo barorrecep to r 
não esteja funcionando, e a pressão arterial sobe do 
nível norm al, de 100 mmHg, para 175 mmHg. Então, 
suponham os que o mesm o volum e de sangue seja in je­
tado na m esm a pessoa quando o sistem a baro rrecep to r 
estiver funcionando, e, desta vez, a pressão sobe apenas 
25 mmHg. Assim, o sistem a de controle por feedback 
causou um a “correção” d e -50 mm Hg — ou seja, de 175 
m m H g para 125 mmHg. Perm anece um aum ento de 
pressão de +25 mmHg, cham ado de “e rro ”, o que signi­
fica que o sistem a de controle não é 100% eficaz na p re ­
venção da alteração. O ganho do sistem a é, então, 
calculado pela seguinte fórm ula:
Correção
G anho =
Erro
Portanto, no exemplo do sistema barorreceptor, a corre­
ção é de -50 mmHg e o erro rem anescente é de +25 mm 
Hg. Assim, o ganho do sistema barorreceptor de uma pes­
soa para o controle da pressão arterial é -50 divididos por 
+25, ou -2. O u seja, um distúrbio que aum enta ou diminui 
a pressão arterial o faz em apenas um terço do que ocor­
reria se este sistema de controle não estivesse presente.
Os ganhos de alguns outros sistemas de controle fisio­
lógicos são muito maiores do que o do sistema barorrecep­
tor. Por exemplo, o ganho do sistema que controla a 
tem peratura interna do corpo quando uma pessoa é 
exposta a um clima m oderadam ente frio é de aproxim ada­
m en te-33. Portanto, o sistema de controle de tem peratura 
é muito mais eficiente do que o sistema barorreceptor de 
controle da pressão.
O Feedback Positivo Pode, Às Vezes, Causar 
Ciclos Viciosos e Morte
Podemos perguntar: por que essencialmente todos os sis­
temas de controle do organismo operam por feedback 
negativo ao invés de por feedback positivo? Se conside­
rarmos a natureza do feedback positivo, im ediatam ente 
percebemos que o feedback positivo não leva à estabili­
dade, e sim à instabilidade e, geralmente, à morte.
A Figura 1-3 mostra um exemplo no qual pode ocorrer 
a morte por feedback positivo. Esta figura representa a efi­
cácia do bombeamento cardíaco, mostrando que o coração 
de um ser humano saudável bombeia cerca de 5 litros de 
sangue por minuto. Se a pessoa subitamente perde 2 litros 
de sangue, a quantidade de sangue no corpo cai para um 
nível muito baixo, insuficiente para que o coração bombeie 
eficientemente. Em conseqüência, a pressão arterial cai, e 
o fluxo de sangue para o músculo cardíaco através dos 
vasos coronários diminui. Isto resulta em enfraquecimento 
do coração, diminuindo ainda mais o bombeamento, com 
mais diminuição do fluxo sangüíneo coronário, e ainda 
mais enfraquecimento do coração; o ciclo se repete várias 
vezes até que ocorre a morte. Observe que cada ciclo no 
feedback resulta em mais enfraquecimento do coração. Em 
outras palavras, o estímulo inicial causa mais do mesmo, 
que é o feedback positivo.
Horas
Figura 1-3
Recuperação do bombeamento cardíaco causado por feedback 
negativo, após a remoção de um litro de sangue da circulação. A 
morte é causada por feedback positivo quando dois litros de san­
gue são removidos.
O feedback positivo é mais conhecido como “ciclo 
vicioso”, mas um feedback positivo m oderado pode ser 
superado pelos mecanismos de controle de feedback 
negativo do corpo, e o ciclo vicioso não se desenvolve. Por 
exemplo, se a pessoa do exem plo m encionado an terio r­
m ente tivesse sangrado apenas um litro em vez de dois 
litros, os mecanismos norm ais de feedback negativo para 
controle do débito cardíaco e da pressão arterial supera­
riam o feedback positivo e a pessoa se recuperaria, con­
forme m ostra a curva pontilhada da Figura 1-3.
0 Feedback Positivo Pode, Às Vezes, Ser Útil. E m alguns
casos, o corpo usa o feedback positivo em seu favor. A coa­
gulação sangüínea é um exem plo de uso valioso do feed ­
back positivo. Q uando um vaso sangüíneo se rom pe e um 
coágulo começa a se formar, múltiplas enzimas cham adas 
de fatores de coagulação são ativadas dentro do próprio 
coágulo. Algumas dessas enzimas agem sobre outras enzi­
mas inativas no sangue im ediatam ente adjacente, cau­
sando, assim, mais coagulação sangüínea. Este processo 
continua até que o orifício no vaso seja fechado e o san- 
gram ento cesse. O casionalm ente, este mecanismo pode 
sair do controle e causar a form ação de coágulos indese- 
jados. Na verdade, é isto que inicia a maioria dos ataques 
cardíacos agudos, que são causados por um coágulo que 
começa na superfície interna de uma placa ateroscleró- 
tica em um a artéria coronária e cresce até
a obstrução da 
artéria.
O parto é outro caso em que o feedback positivo de­
sem penha um papel valioso. Q uando as contrações u teri­
nas se tornam suficientem ente fortes para que a cabeça do 
bebê comece a em purrar o colo uterino, o alongam ento 
do colo envia sinais através do músculo uterino para o 
corpo do útero, causando contrações ainda mais fortes.
Aesculapius
■
 Capítulo 1
Assim, as contrações uterinas alongam o colo, e este alon­
gamento causa contrações mais intensas. Q uando este 
processo se torna suficientemente poderoso, o bebê nas­
ce. Se não forem suficientemente poderosas, as contra­
ções cessam, e somente após alguns dias elas recomeçam.
Outro uso im portante do feedback positivo é para a 
geração de sinais nervosos. Q uando a m em brana de uma 
fibra nervosa é estimulada, ocorre um ligeiro vazamento 
de íons sódio através dos canais de sódio, na m em brana do 
nervo, para o interior da fibra. Os íons sódio que entram 
na fibra mudam, então, o potencial da m em brana, o que, 
por sua vez, causa maior abertura dos canais, mais altera­
ção de potencial e m aior abertura ainda dos canais, e 
assim por diante. Assim, um leve vazam ento se torna uma 
explosão de sódio que entra na fibra nervosa, criando o 
potencial de ação do nervo. Este potencial de àção, por 
sua vez, faz com que a corrente elétrica flua ao longo da 
fibra, tanto no exterior quanto no interior dela, dando iní­
cio a outros potenciais de ação. Este processo continua 
ininterruptam ente até que o sinal nervoso chegue ao final 
da fibra.
Nos casos em que o feedback positivo é útil, o próprio 
feedback positivo é parte de um processo geral de feed­
back negativo. Por exemplo, no caso de coagulação san­
güínea, o processo de coagulação por feedback positivo é 
um processo de feedback negativo para a m anutenção do 
volume norm al de sangue. Também, o feedback positivo 
que causa sinais nervosos perm ite que os nervos partici­
pem de milhares de sistemas de controle nervosos de 
feedback negativo.
I
 Tipos Mais Complexos de Sistemas de Controle
— Controle Adaptativo
Mais ad ian te neste livro, quando estiverm os estudando 
o sistem a nervoso, verem os que este sistem a contém 
grande núm ero de m ecanism os de controle in terconec- 
tados. A lguns são sim ples sistem as de feedback, parec i­
dos com aqueles que já foram discutidos. M uitos não o 
são. Por exem plo, alguns m ovim entos do corpo ocor­
rem tão rap idam ente que não há tem po suficiente para 
que os sinais nervosos percorram todo o cam inho da 
periferia do corpo até o cérebro e en tão novam ente 
voltem à periferia para con tro lar o m ovim ento. Por­
tanto, o cérebro usa um princípio cham ado de controle 
por feed-forw ard p a ra provocar as necessárias co n tra ­
ções m usculares. Isto é, os sinais nervosos sensoriais 
das partes que se movem inform am o cérebro se o 
m ovim ento é realizado corretam ente . Se não, o cérebro 
corrige os sinais de feed-forw ard que envia aos m úscu­
los na próxim a vez que o m ovim ento for necessário. Se 
m aiores correções forem ainda necessárias, elas serão 
feitas nos m ovim entos subseqüentes. Isto é cham ado 
de controle adaptativo. O contro le adaptativo, de certa 
forma, é um feedback negativo retardado .
Dessa forma, pode-se perceber o quanto podem ser 
complexos os sistemas corporais de controle de feedback. 
A vida de um a pessoa depende de todos eles. Portanto, 
uma grande parte deste livro é dedicada à discussão des­
tes mecanismos vitais.
Resumo — Automaticidade 
do Corpo
A finalidade deste capítulo foi a de destacar, em prim eiro 
lugar, a organização geral do corpo e, em segundo lugar, 
os meios pelos quais as diferentes partes do corpo operam 
em harmonia. Em suma, o corpo é, na verdade, uma socie­
dade de cerca de 100 trilhões de células organizadas em 
estruturas funcionais distintas, algumas das quais são cha­
madas de órgãos. Cada estru tura funcional contribui com 
sua parcela para a m anutenção das condições hom eostá- 
ticas no fluido extracelular, que é cham ado de meio in­
terno. E nquanto as condições norm ais forem m antidas 
neste meio interno, as células do corpo continuam vi­
vendo e funcionando adequadam ente. C ada célula se 
beneficia da homeostasia e contribui com sua parcela 
para a m anutenção da homeostasia. E sta in teração recí­
proca proporciona a autom aticidade contínua do corpo 
até que um ou mais sistemas funcionais percam sua capa­
cidade de contribuir com sua parcela de função. Q uando 
isso acontece, todas as células do corpo sofrem. U m a dis­
função extrem a leva à morte; um a disfunção m oderada 
leva a uma doença.
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Aesculapius
C A P I T U L O
A Célula e Suas Funções
Cada um a das 100 trilhões de células de um ser hum ano 
é um a estrutura viva que pode sobreviver por meses ou 
vários anos, desde que os fluidos que as circundam con­
tenham os nutrientes adequados. Para com preender a 
função dos órgãos e outras estruturas do corpo, é essen­
cial que prim eiro entendam os a organização básica da 
célula e as funções das partes que a compõem.
Organização da Célula
Uma célula típica, observada na microscopia óptica, é m ostrada na Fig. 2-1. Suas duas 
principais partes são o núcleo e o citoplasma. O núcleo é separado do citoplasma por 
uma membrana nuclear, e o citoplasma é separado dos fluidos circundantes por uma 
membrana celular, tam bém cham ada de membrana plasmática.
As diferentes substâncias que form am a célula são coletivam ente cham adas de 
protoplasma. O protoplasm a é
composto preponderantem ente de cinco substâncias 
básicas: água, eletrólitos, proteínas, lipídios e carboidratos.
Água. O principal meio fluido da célula é a água, que está presente na m aioria das 
células, exceto nas células de gordura, em uma concentração de 70% a 85%. M uitas 
das espécies químicas celulares são dissolvidas na água. O utras ficam suspensas nela, 
como partículas sólidas. Ocorrem reações químicas entre os produtos químicos dis­
solvidos ou nas superfícies das partículas suspensas ou das membranas.
íons. Os íons mais im portantes na célula são potássio, magnésio, fosfato, sulfato, 
bicarbonato, e, em m enores quantidades, sódio, cloreto e cálcio. Estes serão discuti­
dos mais detalhadam ente no Capítulo 4, que considera as inter-relações entre os flui­
dos intracelular e extracelular.
Os íons são os com ponentes inorgânicos para as reações celulares. Eles são neces­
sários tam bém para a operação de alguns dos mecanismos de controle celular. Por 
exemplo, íons que agem na m em brana celular são necessários para a transmissão de 
impulsos eletroquímicos em nervos e fibras musculares.
Proteínas. D epois da água, as substâncias mais abundantes na m aioria das células são 
as proteínas, que norm alm ente constituem de 10% a 20% da massa celular. Estas 
podem ser divididas em dois tipos: proteínas estruturais e proteínas funcionais.
As proteínas estruturais estão presentes na célula principalmente na forma de lon­
gos filamentos que, em si, são polímeros de muitas moléculas individuais de proteínas. 
Tais filamentos intracelulares formam microtúbulos e estes form am os “citoesquele- 
tos” de organelas celulares, como cílios, axônios de neurônios, fusos mitóticos de célu­
las em mitose, e uma rede de finos tubos filamentares que m antêm as partes do 
citoplasma e do nucleoplasma em seus respectivos espaços. Extracelularm ente, as 
proteínas fibrilares são encontradas principalmente nas fibras de colágeno e elastina 
do tecido conjuntivo e nas paredes dos vasos sangüíneos, nos tendões, nos ligamentos, 
e em outras estruturas.
As proteínas funcionais são um tipo de proteína totalm ente diferente, norm al­
mente compostas de combinações de umas poucas moléculas na form a tubular-glo-
11
Aesculapius
12 Unidade I Introdução à Fisiologia: A Célula e Fisiologia Geral
Membrana
celular
Nucléolo
Membrana
nuclear
Citoplasma
Nucleo-
plasma
Núcleo
Figura 2-1
Estrutura da célula vista por m icroscopia óptica.
pode ser despolim erizado e rapidam ente utilizado para 
suprir as necessidades energéticas das células.
Estrutura Física da Célula
A célula não é sim plesm ente um saco de fluido, enzimas 
e substâncias químicas; ela tam bém contém estru turas 
físicas altam ente organizadas, cham adas de organelas 
intracelulares. A natureza física de cada organela é tão 
im portante quanto os constituintes químicos da célula 
para a função celular. Por exemplo, sem um a das organe­
las, a mitocôndria, mais de 95% da liberação de energia 
dos nutrientes na célula cessaria im ediatam ente. A s o r­
ganelas mais im portantes e outras estruturas da célula 
são m ostradas na Figura 2-2.
bular. Estas proteínas são principalm ente as enzimas da 
célula e, ao contrário das proteínas fibrilares, geralm ente 
são móveis no fluido celular. M uitas delas aderem às 
estruturas m em branosas dentro da célula. As enzimas 
entram em contato direto com outras substâncias no fluido 
celular e dessa forma catalisam reações químicas específi­
cas intracelulares. Por exemplo, as reações químicas que 
clivam a glicose em compostos e depois os combinam com 
oxigênio para form ar dióxido de carbono e água, pro­
vendo sim ultaneam ente energia para a função celular, 
são todas catalisadas por uma série de enzimas protéicas.
Lipídios. Lipídios são vários tipos de substâncias agrupa­
das por suas propriedades comuns de solubilidade em sol­
ventes de gordura. Os lipídios especialmente im portantes 
são os fosfolipídios e o colesterol, que, juntos, constituem 
cerca de 2% do total da massa celular. A significância dos 
fosfolipídios e do colesterol é que eles são solúveis princi­
palm ente em água e, portanto, são usados para form ar a 
m em brana celular e as m em branas intracelulares que 
separam os diferentes com partim entos da célula.
Além dos fosfolipídios e do colesterol, algumas células 
contêm grandes quantidades de triglicerídios, tam bém 
chamados de gordura neutra. Nos adipócitos, os triglicerí­
dios geralm ente são responsáveis por até 95% da massa 
celular. A gordura arm azenada nessas células representa 
a principal reserva de nutrientes energéticos do corpo, 
que posteriorm ente pode ser usada para fornecer energia 
em qualquer parte do corpo conforme necessário.
Carboidratos. Os carboidratos possuem pouca função es­
trutural na célula, exceto como partes das moléculas de 
glicoproteínas, mas desem penham o papel principal na 
nutrição da célula. A maioria das células hum anas não 
m antém grandes reservas de carboidratos; a quantidade 
geralm ente fica em torno de 1 % de sua massa total, mas 
aum enta para até 3% nas células m usculares e, even­
tualm ente, até 6% nas células hepáticas. E n tre tan to , o 
carboidrato , na form a de glicose dissolvida, está sem pre 
presente no fluido extracelular, prontam ente disponível 
para as células.Também, uma pequena quantidade de car­
boidrato é sem pre arm azenada nas células na forma de 
glicogênio, que é um polím ero insolúvel da glicose e que
Estruturas Membranosas da Célula
A maioria das organelas da célula é delim itada por m em ­
branas compostas prim ariam ente de lipídios e de pro teí­
nas. Essas m em branas incluem a membrana celular, a 
membrana nuclear, a membrana do retículo endoplasmá- 
tico, e as membranas da mitocôndria, dos lisossomos e do 
complexo de Golgi.
Os lipídios das membranas constituem uma barreira que 
impede o movimento de água e substâncias hidrossolúveis 
de um compartimento da célula para outro, pois a água não 
é solúvel em lipídios. Entretanto, moléculas de proteína na 
membrana geralmente penetram completamente a m em ­
brana, formando vias especializadas, geralmente organiza­
das em poros para a passagem de substâncias específicas 
através da membrana.Também, muitas outras proteínas de 
membrana são enzimas que catalisam uma série de diferen­
tes reações químicas, que são discutidas aqui e nos capítulos 
subseqüentes.
Membrana Celular
A m em brana celular (tam bém cham ada de m em brana 
plasmática), que envolve a célula, é uma estru tura fina, 
flexível e elástica, de 7,5 a 10 nanôm etros de espessura. E 
composta quase totalm ente de proteínas e lipídios. A com ­
posição aproxim ada é a seguinte: proteínas: 55% ; fosfo­
lipídios, 25% ; colesterol, 13%; outros lipídios, 4% ; e\ 
carboidratos, 3%.
A Barreira Lipídica da Membrana Celular Impede a Penetra­
ção de Agua. A Figura 2-3 m ostra a estrutura da m em brana 
celular. Sua estrutura básica é uma bicamada lipídica, que 
é um filme fino, form ado por uma dupla camada de lipídios
— cada camada com espessura de apenas um a m olécula — 
que é contínua sobre toda a superfície da célula. Dispersas 
neste filme lipídico estão grandes moléculas de proteína 
globulares.
A dupla camada lipídica básica é com posta de m olécu­
las de fosfolipídios. Um a extrem idade da molécula de fos- 
folipídio é solúvel em água; isto é, é hidrofílica. A outra 
extrem idade é solúvel apenas em lipídios; isto é, é hidrofó-
Aesculapius
Capítulo 2 A Célula e Suas Funções 13
Cromossomos e DNA
Figura 2-2
Reconstrução de uma célula 
típica, mostrando as organe- 
ias internas no citoplasma e 
no núcleo.
endoplasmático endoplasmático
granular liso (agranular)
bica. A extremidade do fosfolipídio com fosfato é hidrofí- 
lica, e a extremidade com ácido graxo é hidrofóbica.
Pelo fato de as partes hidrofóbicas das moléculas de 
fosfolipídio serem repelidas pela água, mas se atraírem 
mutuamente, elas espontaneam ente se arranjam no cen­
tro da mem brana, conforme m ostra a Figura 2-3. As par­
tes hidrofílicas com fosfato constituem as duas superfícies 
da membrana celular completa, em contato com a água 
intracelular, na superfície interna da m em brana, e com a 
água extracelular, na superfície externa.
A camada lipídica no meio da m em brana é im perm eá­
vel às substâncias hidrossolúveis comuns, como íons, gli­
cose e uréia. Inversamente, as substâncias lipossolúveis, 
como oxigênio, dióxido de carbono e álcool, podem pene­
trar nesta parte da m em brana com facilidade.
As m oléculas de co lestero l na m em brana tam bém 
possuem n atu reza lipídica, pois seu núcleo esteró ide é 
altam ente lipossolúvel. Essas m oléculas, em certo 
sentido, estão dissolvidas na bicam ada da m em brana. 
Elas contribuem principalm ente para a determ inação 
do grau de perm eabilidade (ou im perm eabilidade) da 
dupla cam ada a constituintes hidrossolúveis dos fluidos
corpóreos. O colesterol controla m uito a fluidez da 
m em brana.
Proteínas da Membrana Celular. A Figura 2-3 tam bém m os­
tra massas globulares flutuando na bicam ada lipídica. 
Estas são proteínas de m em brana, m uitas das quais são 
glicoproteínas. Dois tipos de proteínas ocorrem : as proteí­
nas integrais, que se estendem por toda a m em brana, e as 
proteínas periféricas, que estão ancoradas à superfície da 
m em brana e não a penetram .
Muitas das proteínas integrais form am canais (ou p o ­
ros) através dos quais as moléculas de água e substâncias 
hidrossolúveis, principalm ente os íons, podem se difundir 
entre os fluidos extracelular e intracelular. Esses canais 
form ados por proteínas tam bém apresentam proprieda­
des seletivas, perm itindo a difusão preferencial de algu­
mas substâncias com relação a outras.
Outras proteínas integrais agem como proteínas carre­
gadoras para o transporte de substâncias que, do contrá­
rio, não poderiam penetrar a dupla camada lipídica. As 
vezes, estas podem até transportar substâncias na direção
Aesculapius
14 Unidade I Introdução á Fisiologia: A Célula e Fisiologia Geral
Carboidrato
Fluido
exiracelular
Proteína integral
£ V
r T TT
r*
r T
\ Proteína integral
■ Bicamada / 
lipídica /
Proteína
periférica
Fluido
intracelular
Citoplasma
Figura 2-3
Estrutura da membrana celular, 
mostrando que ela é composta 
principalmente de uma bicamada 
lipídica de moléculas de fosfolipí- 
dio, mas com grandes números de 
moléculas de proteína projetando- 
se na membrana. Também, carboi- 
dratos estão ligados às moléculas 
de proteína no exterior da mem­
brana, e moléculas de proteína 
adicionais encontram-se no inte­
rior. (Redesenhada de Lodish HF, 
Rothman JE: The assembly of cell 
membranes. Sci Am 240:48,1979. 
Copyright George V. Kevin.)
oposta à sua direção natural de difusão, o que é chamado 
de “transporte ativo”. Outras, ainda, agem como enzimas.
Proteínas integrais da m em brana tam bém podem ser­
vir como receptores para substâncias químicas hidrosso- 
lúveis, tais como hormônios peptídios, que não penetram 
facilmente a m em brana celular. A interação dos recepto­
res de m em brana celular com ligantes específicos, que se 
ligam ao receptor, causa alterações estruturais na pro­
teína receptora. Isto, por sua vez, estimula a atividade 
enzimática da parte intracelular da proteína ou induz 
interações entre o receptor e proteínas do citoplasma que 
agem como segundos mensageiros, transmitindo, assim, o 
sinal da parte extracelular do receptor para o interior da 
célula. D esta m aneira, as proteínas integrais atravessan­
do a m em brana celular constituem um modo de transm i­
tir informações sobre o am biente para o interior da célula.
As moléculas de proteínas periféricas são freqüente­
m ente ligadas às proteínas integrais. Estas proteínas peri­
féricas funcionam quase sem pre como enzimas ou como 
controladores do transporte de substâncias através dos 
“poros” da m em brana celular.
Carboidratos da Membrana — 0 “Glicocálice” Celular. Os
carboidratos na mem brana ocorrem quase invariavel­
m ente em combinação com proteínas ou lipídios na forma 
de glicoproteínas ou glicolipídios. Na verdade, muitas das 
proteínas integrais são glicoproteínas, e cerca de um dé­
cimo das moléculas de lipídio da membrana é de glicolipí­
dios. As porções “glico” dessas moléculas quase invaria­
velmente se estendem para fora da célula, na superfície 
externa da m em brana celular. M uitos outros compostos 
de carboidrato, chamados de proteoglicanos — que são 
principalmente carboidratos ligados a cernes pequenos de 
proteínas — estão frouxam ente ligados tam bém à superfí­
cie externa da célula. Dessa forma, toda a superfície ex­
terna da célula geralm ente possui um revestim ento frouxo 
de carboidrato, chamado de glicocálice.
Os domínios de carboidratos, ligados à superfície ex­
terna da célula, exercem várias im portantes funções: (1) 
Muitos deles têm carga elétrica negativa, o que dá à m aio­
ria das células um a superfície negativam ente carregada 
que repele ânions. (2) O glicocálice de algumas células se 
une ao glicocálice de outras, assim prendendo as células 
umas às outras. (3) M uitos dos carboidratos agem como 
receptores para ligação de hormônios, tais com o a insu­
lina; quando a ligação se dá, a combinação ativa as pro te í­
nas internas acopladas que, por sua vez, ativam uma 
cascata de enzimas intracelulares. (4) Alguns dom ínios de 
carboidratos se envolvem em reações imunes, conforme 
discutido no Capítulo 34.
O Citoplasma e Suas Organelas
O citoplasma contém partículas dispersas, minúsculas e 
grandes, e organelas. A parte fluida e transparen te do ci­
toplasma, na qual as partículas são dispersas, é cham ada
Aesculapius
Capítulo 2 A Célula e Suas Funções 15
de citosoi, este contém principalm ente proteínas dissolvi­
das, eletrólitos e glicose.
Dispersos no citoplasma encontram -se os glóbulos de 
gordura neutra, grânulos de glicogênio, ribossomos, vesí­
culas secretórias, e cinco organelas especialm ente im por­
tantes: o retículo endoplasmático, o complexo de Golgi, a 
mitocôndria, os lisossomos e os peroxissomos.
Retículo Endoplasmático
A Figura 2-2 m ostra um a rede de estruturas vesiculares, 
tubulares e achatadas, no citoplasma; é o retículo endo­
plasmático. Os túbulos e vesículas se interconectam . Suas 
paredes tam bém são constituídas de m em branas com du­
pla camada lipídica, com grandes quantidades de p ro teí­
nas, similares às da mem brana celular. A área total dessas 
estruturas em algumas células — por exemplo, nas células 
hepáticas — pode ser até 30 ou 40 vezes a área da m em ­
brana celular.
A estrutura detalhada de um a pequena porção do retí­
culo endoplasmático é m ostrada na Figura 2-4. O espaço 
interno dos túbulos e vesículas é preenchido com matriz 
endoplasmática,um meio aquoso que é diferente do fluido 
do citosoi externo ao retículo endoplasmático. Microgra- 
fias eletrônicas mostram que o espaço interno do retículo 
endoplasmático é conectado com o espaço entre as duas 
superfícies da m em brana nuclear.
As substâncias formadas em algumas partes da célula 
entram no espaço do retículo endoplasmático e são então 
conduzidas para outras partes da célula. Também, a vasta 
área de superfície desse retículo e os múltiplos sistemas de 
enzima anexados às suas membranas fornecem a maquina­
ria para uma grande parte das funções metabólicas da célula.
Ribossomos e Retículo Endoplasmático Granular. A ncora­
dos na superfície externa de muitas partes do retículo en-
doplasmático estão numerosas partículas granulares e 
minúsculas, chamadas de ribossomos. O nde os ribossomos 
estão
presentes, o retículo é cham ado de retículo endoplas­
mático granular. Os ribossomos são com postos de uma 
m istura de RN A e de proteínas, e funcionam na síntese de 
novas moléculas de proteínas na célula, conform e discu­
tido mais adiante neste capítulo e no C apítulo 3.
Retículo Endoplasmático Agranular. Parte do retículo en­
doplasmático não contém ribossomos. E sta parte é cha­
m ada de retículo endoplasmático agranular, ou liso. O 
retículo agranular serve para a síntese de substâncias lipí- 
dicas e para outros processos das células, prom ovidos 
pelas enzimas intra-reticulares.
Complexo de Golgi
O com plexo de Golgi, m ostrado na Figura 2-5, está in ti­
m am ente relacionado com o retículo endoplasm ático . 
E le possui m em branas parecidas com as do re tícu lo 
endoplasm ático agranular. N orm alm ente é com posto 
de quatro ou mais camadas de vesículas fechadas, finas e 
achatadas, em pilhadas e dispostas na vizinhança e em 
um dos lados do núcleo. Esse complexo ocorre destaca- 
dam ente em células secretórias, localizado no pólo da 
célula po r onde se dá a secreção.
O complexo de Golgi funciona em associação ao re tí­
culo endoplasmático. Conforme mostra a Figura 2-5, 
pequenas “vesículas de transporte” (tam bém cham adas de 
vesículas do retículo endoplasmático, ou vesículas R E ) des­
tacam-se do retículo endoplasmático e logo depois se fun­
dem com o complexo de Golgi. As substâncias contidas nas 
vesículas R E são transportadas do retículo endoplasm á­
tico para o complexo de Golgi. As substâncias transporta­
das são então processadas no complexo de Golgi para 
formar lisossomos, vesículas secretórias e outros com po­
nentes citoplasmáticos que serão discutidos mais adiante 
neste capítulo.
Estrutura do retículo endoplasmático. (Modificada de DeRobertis 
EDP, Saez FA, DeRobertis EMF: Cell Biology, 6th. ed. Philadelphia: 
WB Saunders, 1975.)
Vesículas de Golgi
* - » *
. • Complexo de Gol 
Vesículas RE
Retículo
endoplasmático
i-igura 2-5
Complexo de Golgi típico e sua relação com o retículo endoplasm á­
tico (RE) e com o núcleo.
Aesculapius
16 Unidade I Introdução à Fisiologia: A Célula e Fisiologia Geral
Lisossomos
Os lisossomos, m ostrados na Figura 2-2, são organelas 
vesiculares que se form am separando-se do complexo de 
Golgi e depois se dispersando pelo citoplasma. Os lisos­
somos constituem um sistema digestivo intracelular que 
perm ite que a célula digira (1) estruturas celulares danifi­
cadas, (2) partículas de alimentos que foram ingeridos 
pela célula, e (3) materiais indesejados, tais como bacté­
rias. O lisossomo é muito diferente nos diversos tipos de 
células, mas geralmente possui um diâm etro entre 250 e 
750 nanômetros. E cercado por um a m em brana com 
dupla camada lipídica e contém grande núm ero de peque­
nos grânulos, de 5 a 8 nanôm etros de diâm etro, que são 
agregados protéicos com até 40 diferentes enzimas da 
classe das hidrolases (digestivas). U m a enzima hidrolítica 
é capaz de quebrar um composto orgânico em duas ou 
mais partes, com binando o hidrogênio de um a molécula 
de água com um a parte do composto hidroxila da m olé­
cula de água,com a outra parte do composto. Assim, a pro­
teína é hidrolisada para form ar aminoácidos, o glicogênio 
é hidrolisado para form ar a glicose, e os lipídios são hidro- 
lisados para form ar ácidos graxos e glicerol.
Com um ente, a m em brana que circunda o lisossomo 
evita que as enzimas hidrolíticas contidas nele entrem em 
contato com outras substâncias na célula e, portanto, p re­
vine as suas ações digestivas. E ntretanto, algumas condi­
ções da célula rom pem as m em branas de alguns dos 
lisossomos, perm itindo a liberação das enzimas digesti­
vas. Estas enzimas, então, clivam as substâncias orgânicas 
com as quais elas entram em contato em moléculas pe­
quenas, altam ente difundíveis, tais como aminoácidos e 
glicose. Algumas das funções mais específicas dos lisosso­
mos serão discutidas mais adiante, no capítulo.
Grânulos
secretários
Figura 2-6
Grânulos secretórios (vesículas secretórias) em células acinares 
do pâncreas.
Membrana externa
Membrana interna 
Cristas Matriz
Câmara externa
Enzimas de 
fosforilaçâo 
oxidativa
Peroxissomos
Os peroxissom os são fisicam ente parecidos com os lisos­
somos, mas d iferentes em dois aspectos im portantes. 
Primeiro, acredita-se que eles sejam formados por auto-repli- 
cação (ou talvez por “b ro tam en to” do retículo endoplas- 
m ático liso) e não pelo com plexo de Golgi. Em segundo 
lugar, eles contêm oxidases em vez de hidrolases. D iver­
sas oxidases são capazes de com binar oxigênio com íons 
hidrogênio derivados de diferentes substâncias quím i­
cas intracelulares para form ar o peróxido de hidrogênio 
(H 20 2). O peróxido de hidrogênio é um a substância alta­
m ente oxidante e é usado em com binação com a cata- 
lase, outra oxidase presente em grandes quantidades nos 
peroxissomos, para oxidar m uitas substâncias que pode­
riam de outra form a ser tóxicas para a célula. Por exem ­
plo, cerca de m etade do álcool que um a pessoa bebe é 
elim inada pelos peroxissomos das células hepáticas 
desta maneira.
Vesículas Secretórias
U m a das im portantes funções de várias células é a secre­
ção de substâncias químicas específicas. Q uase todas 
essas substâncias secretadas são formadas pelo sistema 
retículo endoplasm ático — complexo de Golgi e são en­
tão liberadas pelo complexo de Golgi no citoplasma, na 
forma de vesículas de arm azenam ento, chamadas de vesí­
culas secretórias ou grânulos secretórios. A Figura 2-6 
m ostra vesículas secretórias típicas nas células acinares
Figura 2-7
Estruturadam itocôndria. (Modificada de DeRobertis EDP, Saez FA, 
DeRobertis EMF: Cell Biology, 6th ed. Philadelphia: WB Saunders, 
1975.)
pancreáticas; estas vesículas arm azenam proteínas que 
são proenzimas (enzimas que ainda não foram ativadas). 
As proenzim as são secretadas posteriorm ente através da 
m em brana celular apical no dueto pancreático e daí para
o duodeno, onde se tornam ativas e realizam funções 
digestivas sobre o alim ento no tra to intestinal.
Mitocôndria
As mitocôndrias, mostradas nas Figuras 2-2 e 2-7, são cha­
madas de “casa de força” da célula. Sem elas, as células se­
riam incapazes de extrair energia suficiente dos nutrientes, 
e essencialmente todas as funções celulares cessariam.
As m itocôndrias estão presentes em todas as áreas 
citoplasmáticas de cada célula, mas o núm ero total por 
célula varia de menos de cem até vários milhares, depen­
dendo da quantidade de energia necessária para a célula. 
A lém disso, as m itocôndrias estão concentradas nas p o r­
ções da célula que utilizam a m aior parte do seu m etabo ­
lismo energético. Também variam em tam anho e forma.
Aesculapius
Capítulo 2 A Célula e Suas Funções 17
Algumas têm apenas algumas centenas de nanôm etros de 
diâmetro e forma globular, enquanto outras são alonga­
das — e chegam a 1 micrôm etro de diâm etro e 7 micrôme- 
tros de comprimento; outras, ainda, são ramificadas e 
filamentares.
A estrutura básica da mitocôndria, m ostrada na Figura
2-7, é composta principalm ente de duas membranas, cada 
uma formada por bicam ada lipídica e proteínas: uma 
membrana externa e um a membrana interna. Diversas do­
bras da m em brana interna form am as cristas nas quais 
estão as enzimas oxidativas. A lém disso, a cavidade in­
terna da mitocôndria é preenchida por uma matriz que 
contém grandes quantidades de enzimas dissolvidas, ne­
cessárias para a extração de energia dos nutrientes. Essas 
enzimas operam em associação às enzimas oxidativas nas 
membranas, oxidando os nutrientes, form ando dióxido de 
carbono e água e, ao mesmo tempo, liberando energia. A 
energia liberada é usada para sintetizar a substância de 
“alta energia”, cham
ada de trifosfato de adenosina 
(ATP ). O ATP é então transportado para fora da m ito­
côndria e se difunde pela célula para liberar sua própria 
energia onde ela for necessária para realizar as funções 
celulares. Os detalhes químicos da formação de ATP pela 
mitocôndria são fornecidos no Capítulo 67, mas algumas 
das funções básicas do ATP na célula são apresentadas 
mais adiante neste capítulo.
As m itocôndrias são auto-replicantes, o que significa 
que uma m itocôndria pode form ar um a segunda, um a 
terceira, e assim por diante, onde, na célula, houver ne­
cessidade de maiores quantidades de ATP. D e fato, a m i­
tocôndria contém D N A similar ao encontrado no núcleo 
da célula. No Capítulo 3 veremos que o D N A é a substân­
cia química básica do núcleo que controla a replicação da 
célula. O D N A da m itocôndria desem penha um papel 
similar, controlando a replicação da própria mitocôndria.
Filamentos e Estruturas Tubulares da Célula
As proteínas fibrilares da célula estão geralm ente organi­
zadas em filamentos ou túbulos. As moléculas precurso­
ras de proteína são sintetizadas pelos ribossomos no 
citoplasma. As moléculas precursoras então se polimeri- 
zam para form ar filamentos. Como um exemplo, grandes 
quantidades de filamentos de actina geralm ente ocorrem
I na zona mais externa do citoplasma, cham ada de ecto- 
\ plasma, e form am um suporte elástico para a m em brana 
celular. Também, em células musculares, os filamentos de 
actina e miosina são organizados em uma m áquina con- 
tráctil especial que é a base da contração muscular, como 
discutiremos detalhadam ente no Capítulo 6.
Um tipo especial de filam ento rígido, composto de m o­
léculas de tubulina polimerizadas, é usado em todas as 
células para construir estruturas tubulares m uito fortes, 
os microtúbulos. A Figura 2-8 m ostra microtúbulos típi­
cos que foram isolados do flagelo de um espermatozóide.
Outro exemplo de m icrotúbulo é a estrutura esquelé­
tica tubular no centro de cada cílio que se projeta do cito­
plasma da célula para a ponta do cílio. Essa estrutura será 
discutida posteriorm ente neste capítulo e é ilustrada na 
Figura 2-17. Também, tanto os centríolos quanto o fuso 
mitótico da célula em m itose são compostos de m icrotú­
bulos rígidos.
A função prim ária dos microtúbulos, portanto, é for­
mar um citoesqueleto, proporcionando estruturas rígidas 
para certas partes de células.
Figura 2-8
Microtúbulos separados do flagelo de um esperm atozóide. (De 
Wolstenholme GEW, O’Connor M, e The publisher, JA Churchill, 
1967. Figura 4, página314. Copyright Novartis Foundation, antiga 
C iba Foundation.)
Núcleo
O núcleo é o centro de controle da célula. R esum ida­
mente, o núcleo contém grandes quantidades de D N A , 
que são os genes. Os genes determ inam as características 
das proteínas da célula, incluindo as proteínas estruturais, 
como tam bém as enzimas intracelulares, que controlam 
as atividades citoplasmáticas e nucleares.
Os genes tam bém controlam e prom ovem a rep rodu­
ção da própria célula. Os genes prim eiro se replicam para 
form ar dois conjuntos idênticos de genes; depois, a célula 
se divide por um processo especial, cham ado de mitose, 
para form ar duas células-filhas, e cada um a das quais 
recebe um dos dois conjuntos de genes.Todas essas ativi­
dades do núcleo serão detalhadam ente consideradas no 
próxim o capítulo.
Infelizmente, a aparência do núcleo sob m icroscópio 
não fornece muitas pistas sobre os m ecanism os pelos 
quais o núcleo realiza suas atividades de controle. A 
Figura 2-9 m ostra a aparência do núcleo na interfase (o 
período entre as mitoses) ao m icroscópio óptico, reve­
lando a coloração escura da cromatina dispersa pelo nu- 
cleoplasma. D urante a mitose, a crom atina se organiza na 
forma de cromossomos altam ente estruturados, que 
podem então ser identificados pelo m icroscópio óptico, 
conforme ilustrado no próxim o capítulo.
Membrana Nuclear
A membrana nuclear, tam bém cham ada de envelope n u ­
clear, é na verdade constituída por duas m em branas, cada 
um a com a bicam ada lipídica delim itando um espaço 
entre elas. A m em brana externa é contínua com o retículo 
endoplasmático do citoplasm a celular, e o espaço entre as 
duas m em branas nucleares é contínuo com o espaço 
interno do retículo endoplasm ático, como m ostrado na 
Figura 2-9.
Aesculapius
18 Unidade I Introdução à Fisiologia: A Célula e Fisiologia Geral
Poros Nucleopfasma
‘‘ S ] 
i
Retículo
endoplasmático
Nuctéolos
— Envelope nuclear - 
membranas externa 
e interna
o 15nm — Pequeno vírus 
150 nm — Vírus grande
350 nm— Ríquétsia
Bactéria de 1 |im
Céluía
Cromatina (DNA) 
Citoplasma
Figura 2-9
Estrutura do núcleo.
5 -1 0 (im +
Figura 2-10
Comparação dos tamanhos de organismos pré-celulares com o de 
uma célula média do corpo humano.
A m em brana nuclear é vazada por vários milhares de 
poros nucleares. G randes complexos de moléculas de 
proteínas estão ancorados às bordas dos poros, de forma 
que a área central de cada poro tem apenas cerca de 9 
nanôm etros de diâmetro. Este tam anho é suficiente­
m ente grande para perm itir que moléculas de peso mole­
cular de até 44.000 passem através deles com razoável 
facilidade.
Nuciéolos e Formação de Ribossomos
Os núcleos da maioria das células contêm um a ou mais 
estruturas com afinidade pelos corantes usados na mi- 
croscopia, chamadas de nuciéolos. O nucléolo, diferente­
m ente da maioria das outras organelas discutidas aqui, 
não tem um a m em brana delimitadora. Ele é simples­
m ente um acúmulo de grandes quantidades de RN A e 
proteínas dos tipos encontrados nos ribossomos. O 
nucléolo fica consideravelm ente m aior quando a célula 
está ativam ente sintetizando proteínas.
A formação dos nuciéolos (e dos ribossomos no cito­
plasma fora do núcleo) começa no núcleo. Primeiro, genes 
específicos de DNA nos cromossomos causam a síntese 
de RNA. Um pouco deste é arm azenado nos nuciéolos, 
mas a m aior parte é transportada para o citoplasma a tra­
vés dos poros nucleares. No citoplasma, o RNA, em con­
junto com proteínas específicas, constitui ribossomos 
“m aduros” que desem penham um papel essencial na for­
mação de proteínas citoplasmáticas, como discutiremos 
mais profundam ente no Capítulo 3.
Comparação da Célula 
Animal com Formas 
Pré-celulares de Vida
Muitos pensam que a célula é o nível mais inferior de vida. 
Porém, a célula é um organismo muito complicado, que se 
desenvolveu por centenas de milhões de anos, depois que 
a prim eira form a de vida, um organismo similar aos vírus 
atuais, apareceu na Terra. A Figura 2-10 m ostra os tam a­
nhos relativos de (1) o m enor vírus conhecido, (2) um 
vírus grande, (3) um a riquétsia, (4) um a bactéria, e (5) uma 
célula nucleada, indicando que a célula possui um diâm e­
tro de aproxim adam ente 1.000 vezes o do m enor vírus e, 
portanto, um volume de cerca de um bilhão de vezes o do 
m enor vírus. C orrespondentem ente, as funções e a orga­
nização anatôm ica da célula são tam bém muito mais com ­
plexas do que as do vírus.
O constituinte essencial que confere vida ao pequeno 
vírus é um ácido nucléico em bebido em um a capa de p ro ­
teína. E ste ácido nucléico é com posto dos mesm os cons­
tituintes do ácido nucléico básico (D N A ou RNA) 
encontrados nas células de mamíferos, e ele é capaz de se 
auto-reproduzir sob condições adequadas. Assim, o vírus 
propaga sua linhagem de geração para geração, e é, p o r­
tanto, um a estrutura viva da mesma form a que a célula e 
o ser hum ano são estruturas vivas.
Com a evolução da vida, outras substâncias químicas, 
além do ácido nucléico e das proteínas, se to rnaram p ar­
tes integrantes do organismo, e funções especializadas 
com eçaram a se desenvolver em diferentes
partes do 
vírus. Formou-se um a m em brana ao redor do vírus e, den­
tro da m em brana, apareceu um a m atriz de fluido. Subs­
tâncias químicas especializadas se desenvolveram no 
fluido para realizar funções especiais; m uitas enzimas 
protéicas pareciam ser capazes de catalisar reações quí­
micas e, portanto, determ inar as atividades do organismo.
Em estágios ainda mais recentes da vida, especial­
m ente nos estágios riquetsiais e bacterianos, desenvolve­
ram-se organelas dentro do organismo, representando 
estruturas físicas com agregados químicos que realizam 
funções mais eficientem ente do que as mesmas substân­
cias químicas dispersas na m atriz fluida.
Finalmente, na célula nucleada, desenvolveram -se o r­
ganelas ainda mais complexas, sendo a mais im portante 
delas o próprio núcleo. O núcleo distingue esse tipo de 
célula de todas as form as inferiores de vida; o núcleo pro ­
porciona um centro de controle para todas as atividades 
celulares e assegura reprodução exata de novas células, 
geração após geração, cada nova célula com exatam ente a 
mesma estrutura de sua progenitora.
Aesculapius
Sistemas Funcionais da Célula
Capítulo 2 A Célula e Suas Funções 19
No restante deste capítulo, discutiremos diversos siste­
mas funcionais representativos da célula, que fazem dela 
um organismo vivo.
Clatrina
Proteínas Receptores 
Cavidades revestidas
Ingestão pela Célula — Endocitose
Para uma célula viver, crescer e se reproduzir, ela tem de 
obter nutrientes e outras substâncias dos fluidos ao seu 
redor. A maioria das substâncias passa através da m em ­
brana celular por difusão e transporte ativo.
A difusão envolve o transporte através da m em brana 
causado pelo movimento aleatório das moléculas da subs­
tância; as substâncias se movem através dos poros da 
membrana celular ou, no caso de substâncias lipossolú- 
veis, através da matriz lipídica da membrana.
O transporte ativo envolve o carregam ento de uma 
substância através da m em brana por uma estrutura pro- 
téica física que transpassa a membrana. Esses mecanismos 
de transporte ativo, tão im portantes para a função celular, 
serão apresentados detalhadam ente no Capítulo 4.
Partículas m uito grandes entram na célula por meio de 
uma função especializada da m em brana celular, chamada 
de endocitose. As principais formas de endocitose são a 
pinocitose e a fagocitose. Pinocitose significa a ingestão de 
minúsculas partículas que formam vesículas de fluido e de 
partículas extracelulares no interior do citoplasma celu­
lar. Fagocitose significa a ingestão de grandes partículas, 
tais como bactérias, células totais, ou partes de tecido 
degenerado.
Pinocitose. A pinocitose ocorre continuam ente nas mem­
branas celulares da maioria das células, mas é especial­
mente rápida em algumas delas. Por exemplo, ela ocorre 
tão rapidamente em macrófagos que cerca de 3 % da mem­
brana total do macrófago é engolfada, na forma de vesícu­
las, a cada minuto. Mesmo assim, as vesículas pinocitóticas 
são tão pequenas — norm alm ente de apenas 100 a 200 
nanômetros de diâm etro — que a maioria delas pode ser 
vista apenas ao microscópio eletrônico.
A pinocitose é o único meio pelo qual a maioria das 
grandes macromoléculas, tal como a m aior parte das 
moléculas de proteína, pode entrar nas células. A taxa de 
formação de vesículas pinocitóticas é norm alm ente au­
mentada quando essas macromoléculas aderem à m em ­
brana celular.
A Figura 2-11 dem onstra os passos sucessivos da 
pinocitose de três moléculas de pro teína que aderem à 
membrana. Essas moléculas norm alm ente se ligam a re­
ceptores de proteínas, na superfície da m em brana, que são 
específicos para o tipo de proteína que será adquirido. Os 
receptores geralm ente estão concentrados em pequenas 
concavidades na superfície externa da m em brana celular, 
chamadas de cavidades revestidas. Na face interna da 
membrana celular, abaixo dessas cavidades, há um a m a­
lha de proteína fibrilar, chamada de clatrina, bem como 
outras proteínas, talvez incluindo filamentos contráteis 
de actina e miosina. Se moléculas de proteína se unem aos 
receptores, as propriedades de superfície da m em brana 
local se alteram de tal forma que ocorre invaginação, e as
A B
Actina e miosina Dissolução da clatrina
A
W s
ÍWmu A
D
Figura 2-11
Mecanismo da pinocitose.
proteínas fibrilares ao redor da abertura da cavidade em 
invaginação fazem com que suas bordas se fechem sobre 
as proteínas ligadas aos receptores engolfando também 
um a pequena quantidade de fluido extracelular. Im edia­
tam ente, a parte invaginada da m em brana se destaca da 
superfície da célula, form ando um a vesícula pinocitótica 
dentro do citoplasma da célula.
O que faz com que a m em brana celular passe pelas 
deform ações necessárias para form ar as vesículas pinoci­
tóticas perm anece essencialm ente um mistério. E ste pro­
cesso requer energia da célula, que é suprida pelo ATP. 
Também requer a presença de íons cálcio no fluido extra­
celular, os quais provavelm ente reagem com filamentos 
de proteína contráteis abaixo das cavidades revestidas 
para fornecer a força para destacar as vesículas da m em ­
brana celular.
Fagocitose. A fagocitose ocorre de form a m uito parecida 
com a pinocitose, mas envolve partículas grandes, em vez 
de moléculas. A penas certas células têm a capacidade da 
fagocitose, mais notavelm ente os macrófagos dos tecidos 
e alguns leucócitos.
A fagocitose se inicia quando um a partícula tal como 
um a bactéria, um a célula m orta, ou um resto de tecido se 
une aos receptores na superfície do fagócito. No caso das 
bactérias, cada um a geralm ente já está ligada a um anti­
corpo específico, e é o anticorpo que se liga aos receptores 
do fagócito, arrastando a bactéria com ele. Essa interm e­
diação de anticorpos é cham ada de opsonização, e é dis­
cutida nos Capítulos 33 e 34.
A fagocitose ocorre segundo os seguintes passos:
1. Os receptores da m em brana celular se unem aos ligan- 
tes da superfície da partícula.
2. As bordas da m em brana ao redor dos pontos de liga­
ção evaginam em um a fração de segundos para envol­
ver a partícula inteira; então, progressivamente, mais e 
mais receptores da m em brana se unem aos ligantes da 
partícula. Tudo isso ocorre repentinam ente, como um 
zíper, para form ar um a vesícula fagocítica fechada.
Aesculapius
20 Unidade I Introdução à Fisiologia: A Célula e Fisiologia Geral
3. Actina e outras fibrilas contráteis no citoplasma envol­
vem a vesícula fagocítica e se contraem ao redor de sua 
borda externa, em purrando a vesícula para dentro.
4. As proteínas contráteis então fecham a abertura da 
vesícula tão com pletam ente que a mesma se separa da 
m em brana celular, deixando a vesícula no interior da 
célula, da mesma m aneira que as vesículas pinocitóti- 
cas são formadas.
Digestão de Substâncias Estranhas, 
Pinocitóticas e Fagocíticas dentro 
da Célula — Função dos Lisossomos
Quase im ediatam ente após o aparecim ento de um a vesí­
cula pinocitótica ou fagocítica dentro de um a célula, um 
ou mais lisossomos se ligam à vesícula e esvaziam suas 
hidrolases ácidas no interior da vesícula, conforme mos­
tra a Figura 2-12. Assim, um a vesícula digestiva é formada 
no citoplasma da célula, na qual as hidrolases vesiculares 
começam a hidrolisar as proteínas, carboidratos, lipídios e 
outras substâncias da vesícula. Os produtos da digestão 
são pequenas moléculas de aminoácidos, glicose, fosfatos, 
e outros, que podem se difundir através da m em brana da 
vesícula para o citoplasma. O que sobra da vesícula diges­
tiva, cham ado de corpo residual, representa substâncias 
indigeríveis. Na m aior parte dos casos, esse corpo residual 
é finalm ente excretado pela m em brana celular através de 
um processo chamado de exocitose,
que é essencialmente 
o oposto da endocitose.
Dessa forma, as vesículas pinocitóticas e fagocíticas 
contendo lisossomos podem ser chamadas de órgãos di­
gestivos das células.
Regressão dos Tecidos e Autólise das Células. Certos teci­
dos corporais podem regredir, em certas condições, a um 
tam anho menor. Por exemplo, isto ocorre com o útero
Vesícula digestiva
• • -----------------------------Corpo residual
/ I V
Excreção
Figura 2-12
Digestão de substâncias nas vesículas pinocitóticas ou fagocíticas 
por enzimas derivadas dos lisossomos.
depois da gravidez, nos músculos durante longos perío­
dos de inatividade, e nas glândulas m am árias ao final da 
lactação. Os lisossomos são responsáveis por grande 
parte dessa regressão. O mecanismo pelo qual a falta de 
atividade em um tecido faz com que os lisossomos aum en­
tem sua atividade é desconhecido.
O utro papel especial dos lisossomos é a rem oção das 
células danificadas ou partes danificadas das células dos 
tecidos. D anos celulares — causados por calor, frio, tra u ­
ma, produtos químicos ou qualquer outro fator — indu­
zem os lisossomos à ruptura. As hidrolases liberadas 
im ediatam ente começam a digerir as substâncias orgâni­
cas adj acentes. Se o dano é leve, apenas um a parte da célula 
é removida, seguida de seu reparo. Se o dano for grave, 
toda a célula é digerida, um processo cham ado de autólise. 
D esta maneira, a célula é com pletam ente removida, e uma 
nova célula, do mesmo tipo, é norm alm ente form ada por 
reprodução mitótica de um a célula adjacente, em substi­
tuição à antiga.
Os lisossomos tam bém contêm agentes bactericidas 
que podem m atar bactérias fagocitadas antes que elas 
possam causar danos celulares. Esses agentes incluem: (1) 
lisozima, que dissolve a m em brana celular da bactéria; (2) 
lisoferrina, que liga o ferro e outras substâncias antes que 
possam prom over o crescim ento bacteriano; e (3) ácido a 
um pH de aproxim adam ente 5,0, que ativa as hidrolases e 
inativa os sistemas metabólicos das bactérias.
Síntese e Formação de Estruturas 
Celulares pelo Retículo Endoplasmático 
e Complexo de Golgi
Funções Específicas do 
Retículo Endoplasmático
A extensão do retículo endoplasm ático e do complexo de 
Golgi nas células secretórias já foi destacada. Estas estru ­
turas são formadas principalm ente por m em branas com 
dupla cam ada de lipídios similar à m em brana celular, e 
suas paredes são revestidas por enzimas protéicas que 
catalisam a síntese de m uitas substâncias necessárias para 
a célula.
A maioria das sínteses começa no retículo endoplas­
mático. Os produtos form ados nele são en tão transferidos 
para o complexo de Golgi, onde são novam ente processa­
dos antes de serem liberados no citoplasma. Mas, prim ei­
ram ente, discutamos os produtos específicos que são 
sintetizados nas partes específicas do retículo endoplas­
mático e do complexo de Golgi.
As Proteínas São Formadas pelo Retículo Endoplasmático 
Granular. A porção granular do retículo endoplasm ático 
é caracterizada por grandes núm eros de ribossom os 
ancorados às superfícies externas da m em brana do re tí­
culo endoplasm ático. Conform e discutido no C apítulo 3, 
as moléculas de proteína são sintetizadas dentro das 
estruturas dos ribossomos. Os ribossom os lançam algu­
mas das m oléculas de proteína sintetizadas d iretam ente 
no citosol, mas tam bém transferem m uitas mais através 
da parede do retículo endoplasm ático para o in terior das 
vesículas e túbulos endoplasm áticos,isto é ,p a ra a matriz 
endoplasmática.
Aesculapius
Capítulo 2 A Célula e Suas Funções 21
Síntese de Lipídios pelo Retículo Endoplasmático Liso. O
retículo endoplasmático tam bém sintetiza lipídios, espe­
cialmente os fosfolipídios e o colesterol. Estes são rapida­
mente incorporados à dupla camada lipídica do próprio 
retículo endoplasmático, fazendo com que ele cresça. Isto 
ocorre principalmente na parte lisa do retículo endoplas­
mático.
Para que o retículo endoplasmático não cresça desm e­
didamente, pequenas vesículas, chamadas de vesículas 
RE ou vesículas de transporte, continuam ente se desta­
cam do retículo liso; a maioria dessas vesículas migra rap i­
damente para o complexo de Golgi.
Outras Funções do Retículo Endoplasmático. O utras fun­
ções significativas do retículo endoplasmático, especial­
mente do retículo liso, incluem as seguintes:
1. Ele fornece as enzimas que controlam a quebra do gli- 
cogênio quando há dem anda de energia.
2. Ele fornece um grande núm ero de enzimas que são 
capazes de desintoxicar o organismo de substâncias, 
tais como drogas, que poderiam danificar as células. A 
desintoxicação se dá através de coagulação, oxidação, 
hidrólise, conjugação com ácido glicurônico, e de ou­
tras maneiras.
Funções Específicas do Complexo de Golgi 
Funções Sintéticas do Complexo de Golgi. Em bora a princi­
pal função do complexo de Golgi seja o processam ento 
adicional de substâncias já form adas no retículo endo­
plasmático, ele tam bém tem a capacidade de sintetizar 
certos carboidratos que não são form ados no retículo 
endoplasmático. Isto é particularm ente verdadeiro na 
formação de grandes polímeros de sacarídeos ligados a 
pequenas quantidades de proteína; os mais im portantes 
deles são o ácido hialurônico e o sulfato de condroitina.
Algumas das diversas funções do ácido hialurônico e 
do sulfato de condroitina no corpo são as seguintes: (1) 
eles são os principais com ponentes dos proteoglicanos 
secretados no muco e em outras secreções glandulares;
(2) eles são os principais componentes da matriz no ex te­
rior das células, nos espaços intersticiais, agindo como um 
preenchimento entre as fibras de colágeno e as células; e
(3) eles são os principais com ponentes da m atriz orgânica 
tanto das cartilagens quanto dos ossos.
Processamento de Secreções Endoplasmáticas pelo Com­
plexo de Golgi — Formação de Vesículas. A Figura 2-13 
resume as principais funções do retículo endoplasm ático 
e do complexo de Golgi. A m edida que as substâncias são 
formadas no retículo endoplasmático, especialm ente as 
proteínas, elas são transportadas nos túbulos para as p ar­
tes do retículo endoplasmático liso mais próximas do 
complexo de Golgi. Neste ponto, pequenas vesículas de 
transporte, compostas de pequenos envelopes de retículo 
endoplasmático liso, continuam ente se destacam e se 
difundem para a camada mais profunda do complexo de 
Golgi. Nas vesículas estão as proteínas sintetizadas e ou­
tros produtos do retículo endoplasmático.
As vesículas de transporte rapidam ente se fundem 
com o complexo de Golgi e esvaziam as substâncias con­
tidas nelas nos espaços vesiculares do complexo de Golgi. 
Aqui, porções adicionais de carboidratos são acrescenta­
das às secreções. U m a outra im portante função do com-
Formação Formação Vesículas
Ríbossomos de proteína de lipídio Lisossomos secretórias
endoplasmático endoplasmático de Golgi 
granular liso
Figura 2-13
Formação de proteínas, lipídios e vesículas celulares pelo retículo 
endoplasmático e pelo complexo de Golgi.
plexo de Golgi é com pactar as secreções do retículo en­
doplasm ático em pacotes altam ente concentrados. A 
m edida que as secreções passam para as cam adas mais ex­
ternas do complexo de Golgi, a com pactação e o proces­
sam ento continuam . Por fim, tanto vesículas grandes 
quanto pequenas continuam se destacando do complexo 
de Golgi, carregando com elas as substâncias secretórias 
compactadas, e, por sua vez, as vesículas se difundem por 
toda a célula.
Para dar um a idéia da velocidade desses processos: 
quando um a célula glandular é exposta a aminoácidos 
radioativos, moléculas de proteína radioativas recém-for- 
madas podem ser detectadas no retículo endoplasm ático 
granular dentro de 3 a 5 minutos. Em 20 minutos,
proteí­
nas recém -form adas já estão presentes no complexo de 
Golgi, e, no prazo de um a ou duas horas, as proteínas 
radioativas são secretadas pela célula.
Tipos de Vesículas Formadas pelo Complexo de Golgi — 
Vesículas Secretórias e Lisossomos. Em um a célula inten­
sam ente secretora, as vesículas form adas pelo complexo 
de Golgi são principalm ente vesículas secretórias con­
tendo substâncias protéicas para serem secretadas atra­
vés da superfície da m em brana celular. Essas vesículas 
secretórias prim eiram ente se difundem para a mem brana 
celular, depois se fundem com a mesma e esvaziam suas 
substâncias para o exterior pelo mecanismo chamado de 
exocitose. A exocitose, na m aior parte dos casos, é estimu­
lada pela entrada de íons cálcio na célula; os íons cálcio 
interagem com a m em brana vesicular, de forma ainda não 
bem com preendida, e causam sua fusão com a m embrana 
celular, seguida da exocitose — isto é, a abertura da vesí­
cula no exterior e extrusão dos conteúdos.
Algumas vesículas, entretanto, são destinadas ao uso 
intracelular.
Aesculapius
22 Unidade I Introdução à Fisiologia: A Célula e Fisiologia Geral
Uso das Vesículas Intracelulares para Repor as Membranas 
Celulares. Algumas das vesículas intracelulares formadas 
pelo complexo de Golgi se fundem com a m em brana celu­
lar ou com as mem branas de estruturas intracelulares, tais 
como as m itocôndrias ou mesmo o retículo endoplasmá- 
tico. Isto aum enta a área dessas m em branas e dessa forma 
repõe as mem branas conforme elas vão sendo consumi­
das. Por exemplo, a m em brana celular perde muito de 
seus com ponentes cada vez que ela forma uma vesícula 
pinocitótica ou fagocítica, e as mem branas vesiculares do 
complexo de Golgi continuam ente repõem a m em brana 
celular.
Em suma, o sistema m em branoso do retículo endo- 
plasmático e do complexo de Golgi representa um órgão 
altamente metabólico, capaz de form ar novas estruturas 
intracelulares, bem como substâncias a serem secretadas 
pela célula.
Extração de Energia dos Nutrientes —
Função da Mitocôndria
As principais substâncias das quais a célula extrai ener­
gia são os nutrientes que reagem quim icam ente com o 
oxigênio — carboidratos, gorduras e proteínas. No corpo 
hum ano, essencialmente todos os carboidratos são con­
vertidos a glicose pelo tra to digestivo e pelo fígado antes 
de alcançarem outras células do corpo. Da mesma forma, 
as proteínas são convertidas em aminoácidos, e as gordu­
ras em ácidos graxos.A Figura 2-14 m ostra o oxigênio e os 
alim entos — glicose, ácidos graxos e aminoácidos — 
todos eles entrando na célula. Na célula, os alimentos rea­
gem quimicamente com o oxigênio, sob a influência de 
enzimas que controlam as reações e canalizam a energia 
liberada para a direção apropriada. Os detalhes de todas
Glicose
Ácidos
graxos
Aminoácidos
2ADP 2ATP 
31 N ■< Ácido pirúvico
Ácido acetoacé- J 36 ADP
Membrana — 
celular
Figura 2-14
Formação de trifosfato de adenosina (ATP) na célula, mostrando 
que a maior parie do ATP ê formada nas mitocôndrias, ADP. difos- 
fato de adenosina.
essas funções digestivas e m etabólicas são fornecidos nos 
Capítulos 62 a 72.
Resum idam ente, quase todas essas reações oxidativas 
ocorrem na m itocôndria, e a energia que é liberada é 
usada para form ar o com posto de alta energia, o ATP. O 
ATP, e não os nutrientes originais, é usado pela célula para 
energizar quase todas as reações m etabólicas intracelula­
res subseqüentes.
Características Funcionais do ATP
NH,
HC
N 'N '
, 0 .
A denina
O
C H o - 0 O
H
P
I I
O- O
Fosfato
O
0 
II 
P
1
o-
O-
„ H C
/ \ T V / i
H C — C H I
OH OH
Ribose
Trifosfato de A denosina
O ATP é um nucleotídio composto de (1) base nitrogenada, 
adenina,(2) açúcar pentos e,ribose e (3) três radicais fosfato. 
Os últimos dois radicais fosfato são conectados com o res­
tante da molécula pelas chamadas ligações fosfato de alta 
energia, que são representadas na fórmula acima pelo sím­
bolo ~. Sob as condições físicas e químicas do corpo, cada 
uma dessas ligações de alta energia contém cerca de 12.000 
calorias de energia por mol de ATP, o que é muitas vezes 
m aior do que a energia arm azenada em uma ligação quí­
mica média; daí a origem do term o ligação de alta energia. 
A ligação fosfato de alta energia é bastante lábil, de forma 
que pode ser cindida sempre que a energia for necessária 
para prom over outras reações intracelulares.
Q uando o ATP libera sua energia, um radical de 
ácido fosfórico se separa, form ando o difosfato de ade­
nosina (ADP) . Essa energia liberada é usada para en e r­
gizar p raticam ente todas as ou tras funções da célula, 
como, por exem plo, a síntese de substâncias e a con tra ­
ção muscular.
Para reconstituir o ATP celular que foi consumido, a 
energia derivada dos nutrientes celulares é usada para 
recom binar o A D P e o ácido fosfórico, form ando de novo 
o ATP, e todo o processo se repete indefinidam ente. Por 
essas características, o ATP é cham ado de moeda de ener­
gia da célula, pois ele pode ser gasto e se refazer continua­
mente, em períodos de apenas alguns minutos.
Processos Químicos na Formação de A TP — 0 Papel da Mito­
côndria. A m edida que entra na célula, a glicose é subm e­
tida a enzimas no citoplasma que a convertem a ácido 
pirúvico (um processo cham ado de glicólise). U m a pe­
quena quantidade de A D P é transform ada em ATP pela 
energia liberada duran te essa conversão, mas essa quanti­
dade é responsável por menos de 5% do m etabolism o 
energético total da célula.
Aesculapius
Capítulo 2 A Célula e Suas Funções 23
De longe, a principal fração do ATP form ado na célula, 
cerca de 95 %, o é pela mitocôndria. O ácido pirúvico deri­
vado dos carboidratos, ácidos graxos dos lipídios, e ami- 
noácidos das proteínas são convertidos no composto 
acetil-CoA na matriz da mitocôndria. Esse composto, por 
sua vez, é processado (para fins de extração de sua ener­
gia) por outra série de enzimas na matriz da mitocôndria; 
essa seqüência de reações químicas é cham ada de ciclo do 
ácido cítrico ou ciclo de Krebs. Essas reações químicas são 
tão importantes que serão explicadas detalhadam ente no 
Capítulo 67.
No ciclo de ácido cítrico, a acetil-CoA é clivada em suas 
partes componentes, átomos de hidrogênio e dióxido de 
carbono. O dióxido de carbono se difunde para fora da 
mitocôndria e eventualm ente para fora da célula; por fim, 
é excretado do corpo através dos pulmões.
Os átomos de hidrogênio, inversamente, são altam ente 
reativos e se combinam instantaneam ente com o oxigênio 
que se difundiu para a m itocôndria. Esta libera uma 
enorme quantidade de energia, que é usada pela m itocôn­
dria para converter grandes quantidades de A D P em 
ATP. Essas reações são complexas, requerendo a partici­
pação de grandes núm eros de enzimas protéicas que 
estão nas dobras da membrana interna da m itocôndria, e 
se projetam para a matriz mitocondrial. O evento inicial é 
a remoção de um elétron do átom o de hidrogênio, o que o 
converte a íon hidrogênio. O evento final é a combinação 
dos íons hidrogênio com o oxigênio para form ar água, 
com liberação de enorm es quantidades de energia para 
grandes proteínas globulares, cham adas de ATP-sinte- 
tase, que se proj etam das dobras das m em branas mitocon- 
driais. Por fim, a enzima ATP-sintetase usa a energia dos 
íons hidrogênio para converter A D P a ATP. O ATP re- 
cém-formado é transportado para fora da m itocôndria, 
para todas as partes do citoplasma e do nucleoplasma da 
célula, onde sua energia é usada para múltiplas funções 
celulares.
Esse processo geral de form ação de ATP é chamado de 
mecanismo quimiosmótico. Os detalhes químicos e físicos 
desse mecanismo são apresentados no Capítulo 67, e
m ui­
tas das funções m etabólicas do A TP no corpo são apre­
sentadas em detalhes nos Capítulos 67 a 71.
Usos do ATP na Função Celular. A energia do ATP é usada 
para promover três grandes categorias de funções celula­
res: (1) transporte de substâncias através das mem branas 
da célula, (2) síntese de componentes químicos pela célula, 
e (3) função mecânica. Esses usos do ATP são ilustrados 
pelos exemplos da Figura 2-15: (1) para fornecer energia 
para o transporte de sódio através da m em brana celular, 
(2) para promover a síntese de proteínas pelos ribosso- 
mos, e (3) para suprir a energia necessária para a contra­
ção muscular.
Além do transporte de sódio pela m em brana, a ener­
gia do ATP é necessária para o transporte de íons potás­
sio, íons cálcio, íons magnésio, íons fosfato, íons cloreto, 
íons urato, íons hidrogênio e de muitos outros íons e de 
diversas substâncias orgânicas pela mem brana. O trans­
porte pela m em brana é tão im portante para a função 
celular que algumas células — as células tubulares renais, 
por exemplo — usam até 80% do ATP que form am so­
mente para essa finalidade.
î I
ATP------------- ►- ADP
Contração muscular
Figura 2-15
Uso de trifosfato de adenosina (ATP) (formado na m itocôndria) para 
fornecer energia para três principais funções celulares: transporte 
na membrana, síntese protéica e contração muscular. ADP, difos- 
fato de adenosina.
Além de sintetizar proteínas, as células sintetizam fos- 
folipídios, colesterol, purinas, pirimidinas e um a série de 
outras substâncias. A síntese de quase todos os compostos 
químicos requer energia. Por exemplo, um a única m olé­
cula de proteína pode ser com posta de vários m ilhares de 
aminoácidos, unidos uns aos outros por ligações peptídi- 
cas; a form ação de cada um a dessas ligações requer a 
energia derivada do rom pim ento de quatro ligações de 
alta energia; assim, diversos milhares de moléculas de 
ATP têm de liberar energia para cada molécula de pro­
teína form ada. D e fato, algumas células usam até 75% de 
todo o ATP form ado nelas sim plesm ente para sintetizar 
novos compostos químicos, especialm ente moléculas de 
proteína; isto é especialm ente verdadeiro durante a fase 
de crescim ento das células.
O últim o dos principais usos do ATP é fornecer ener­
gia para células especiais realizarem trabalho mecânico. 
Veremos no Capítulo 6 que cada contração de um a fibra 
muscular requer um gasto de enorm es quantidades de 
energia do ATP. O utras células realizam trabalho mecâ­
nico de outras formas, especialm ente por movimentos 
ciliares e amebóides, que são descritos mais adiante neste 
capítulo. A fonte de energia para todos esses tipos de tra­
balhos mecânicos é o ATP.
Em sum a, o ATP está sem pre disponível para liberar 
sua energia rap idam ente e quase explosivam ente onde 
quer seja necessário na célula. Para repo r o ATP usado 
pela célula, reações quím icas m uito mais lentas que­
bram carboidratos, gorduras e proteínas e usam a ener­
gia derivada desses para form ar ATP novam ente. Mais 
de 95 % desse ATP é form ado nas m itocôndrias; po r isso 
as m itocôndrias são cham adas de “casas de força” da 
célula.
Aesculapius
24 Unidade I Introdução à Fisiologia: A Célula e Fisiologia Geral
Locomoção das Células
D e longe, o tipo mais im portan te de m ovim ento que 
ocorre no corpo é o das células m usculares nos m úsculos 
do esqueleto , cardíacos e lisos, que constituem quase 50% 
de to d a a m assa corpórea. A s funções especializadas des­
sas células são discutidas nos C apítulos 6 a 9. D ois outros 
tipos de m ovim entos — a locom oção am ebóide e o m o vi­
m ento ciliar — ocorrem em outras células.
Movimento Amebóide
O m ovim ento am ebóide é o m ovim ento de um a célula 
in teira com relação às suas adjacências, tal com o o m ovi­
m ento dos leucócitos nos tecidos. E le recebe este nom e 
pelo fato de as am ebas se m overem desta m aneira; as am e­
bas constitu íram um excelente m odelo p a ra o estudo deste 
fenôm eno.
T ipicam ente, a locom oção am ebóide com eça com a 
p ro jeção de um pseudópodo po r um a ex trem idade da 
célula. O pseudópodo se p ro je ta para fora do corpo celu­
lar, e se adere ao tecido adjacente. O res tan te da célula é, 
então , puxado em d ireção ao pseudópodo. A Figura 2-16 
dem onstra esse processo, m ostrando um a célula a longada 
em cuja ex trem idade d ireita há a projeção de um pseudó ­
podo. A m em brana dessa ex trem idade da célula está con­
tinuam en te se m ovendo p ara d iante, e a m em brana na 
ex trem idade esquerda a segue, à m edida que a célula se 
move.
Mecanismo da Locomoção Amebóide. A Figura 2-16 m ostra 
o princípio geral do m ovim ento am ebóide. B asicam ente, 
e le resu lta da form ação contínua de nova m em brana celu­
lar na ex trem idade do pseudópodo e da absorção con tí­
nua da m em brana nas partes m édias e traseiras da célula. 
Tam bém , dois ou tros efeitos são essenciais para o m ovi­
m en to de avanço da célula. O prim eiro efeito é a adesão do 
pseudópodo aos tecidos circundantes, de form a a se fixar, 
en q u an to o restan te do corpo celu lar é puxado para 
frente, em direção ao pon to de adesão. E sta adesão é efe­
tu ad a p o r receptores protéicos que se alinham no in terio r 
das vesículas exocitóticas. Q uando as vesículas se to rnam 
parte da m em brana do pseudópodo, elas se abrem ex­
pondo o in terio r, e os recep tores expostos aderem aos 
ligantes dos tecidos circundantes.
Movimento da célula
Endocitose
Tecido adjacente ■ Ligação a receptores
Figura 2-16
Movimento amebóide de uma célula.
N a ex trem idade oposta da célula, os recep to res se sol­
tam de seus ligantes e form am novas vesículas endocitó ti- 
cas. E n tão , d en tro da célula, essas vesículas se m ovem em 
d ireção à ex trem idade do pseudópodo, onde são usadas 
p ara fo rm ar m em brana nova na região.
O segundo efeito essencial para a locom oção é o supri­
m ento de energia necessária p ara puxar o corpo celu lar em 
direção ao pseudópodo. E xperiências sugerem o seguinte 
com o explicação: no citoplasm a de todas as células encon­
tra-se quan tidade de m oderada a g rande da p ro te ína 
actina. M uito da actina está na form a de m oléculas isoladas 
que não servem ao m ovim en to ;en tre tan to ,estas se polim e- 
rizam para form ar um a rede de filam entos, e a m alha se 
contrai quando as actinas in teragem com a m iosina, um a 
p ro te ína que se liga à actina. Todo o processo é energizado 
pelo com posto de alta energia, o ATP. Isto é o que acontece 
no pseudópodo de um a célula em m ovim ento, na qual a 
m alha de filam entos de actina se form a de novo no p seudó ­
podo em expansão. Tam bém ocorre con tração no ecto- 
plasm a do corpo celular, onde um a m alha p reex isten te de 
actina está presen te sob a m em brana celular.
Tipos de Células Que Apresentam Locomoção Amebóide. A s
células m ais com uns com locom oção am ebóide no corpo 
hum ano são os leucócitos, quando se m ovem do sangue em 
d ireção aos tecidos, na form a de m acrófagos de tecido. 
O u tros tipos de células tam bém podem se m over p o r loco­
m oção am ebóide sob certas circunstâncias. Por exem plo, 
os fibroblastos se m ovem p ara um a área danificada p ara 
a judar a rep a ra r o dano, e m esm o as células germ inativas 
da pele, em bora em geral sejam com pletam en te sésseis, 
m ovem -se em direção a um a área de co rte p a ra re p a ra r a 
lesão. Finalm ente, a locom oção celu lar é especialm ente 
im portan te no desenvolvim ento do em brião e do feto 
após a fertilização de um óvulo. Por exem plo, as células 
em brionárias gera lm en te m igram p a ra longe de seus 
locais de origem até novas áreas,
d u ran te o desenvolv i­
m en to de estru tu ras especiais.
Controle da Locomoção Amebóide — Quimiotaxia. O inicia­
dor mais im portan te da locom oção am ebó ide é o processo 
cham ado de quim iotaxia. E le resu lta do surg im ento de 
certas substâncias quím icas nos tecidos. Q ualquer subs­
tância quím ica que faz com que a quim iotaxia o co rra é 
cham ada de substância quim io tá tica .A m aioria das células 
com locom oção am ebóide se m ove em d ireção à fon te de 
um a substância qu im io tática — isto é, de um a área de 
m enor concentração em direção a um a á rea de m aio r con ­
cen tração — o que é cham ado de quim iotaxia positiva. 
A lgum as células se distanciam da fonte, o que é cham ado 
de quim iotaxia negativa.
M as com o a quim iotaxia con tro la a d ireção da locom o­
ção am ebóide? E m b o ra a resposta não seja com pleta, 
sabe-se que o lado da célula m ais exposto à substância q u i­
m iotática desenvolve alterações na m em brana que cau ­
sam a p ro jeção pseudopódica.
Cílios e Movimentos Ciliares
U m segundo tipo de m ovim ento celular, o m ovim en to 
ciliar, é um m ovim ento tipo batim en to dos cílios nas 
superfícies das células. Isto ocorre em apenas dois locais 
do corpo hum ano: nas superfícies das vias aéreas do sis­
tem a resp ira tó rio e na superfície in te rn a das trom pas u te ­
rinas (trom pas de Falópio) do tra to reprodutivo . N a 
cavidade nasal e nas vias aéreas inferiores, o m ovim ento 
de batim en to dos cílios faz com que a cam ada de m uco se 
m ova a um a velocidade de ap rox im adam ente 1 cm /m in
Aesculapius
Capítulo 2 A Célula
Figura 2-17
Estrutura e função dos cílios. (Modificada de Satir P: Cilia. Sei Am 
204:108, 1961. Copyright Donald Garber: Executor do estado de 
BunjiTagawa.)
em direção à faringe, desta form a lim pando continuam en­
te essas vias do m uco e de partículas a e la aderidas. Nas 
trom pas uterinas, os cílios causam o m ovim ento lento de 
fluido do óstio da trom pa u terina para a cavidade uterina; 
este m ovim ento de fluido tran spo rta o óvulo do ovário 
para o útero.
Com o m ostra a Figura 2-17, um cílio tem a aparência de 
um pêlo com pon ta afiada,re to ou curvo, que se p ro je ta em
2 a 4 m icrôm etros da superfície da célula. G eralm ente 
muitos cílios se p ro je tam de um a única célula — po r exem ­
plo, há até 200 cílios na superfície de cada célula epitelial 
nas vias respiratórias. O cílio é recoberto po r um p ro lon­
gam ento da m em brana celular, e é susten tado por 11 
microtúbulos — nove túbulos duplos localizados na p eri­
feria do cílio, e dois túbulos simples do cen tro — com o é 
mostrado na secção transversal, na Figura 2-17. C ada cílio 
cresce de um a estru tu ra que se localiza im ediatam ente 
abaixo da m em brana celular, cham ada de corpo basal do 
cílio.
O flagelo do esperma é parecido com um cílio; na ver­
dade, ele tem pra ticam en te o m esm o tipo de estru tu ra e 
mesmo tipo de m ecanism o contrátil. O flagelo, en tre tan to , 
é mais longo e se m ove em ondas quase sinusoidais em vez 
de movim entos de batim ento.
No inserto na Figura 2-17, m ostra-se o m ovim ento do 
cílio. O cílio se m ove para fren te com batim entos súbitos e
rápidos, de 10 a 20 vezes p o r segundo, encurvando-se acen- 
tuadam en te no p on to de inserção da superfície celular. 
E ntão , ele se m ove p a ra trás len tam ente, p a ra a posição 
inicial. O m ovim ento ráp ido de im pulso p ara fren te , de 
batim ento , em purra o flu ido ad jacen te à célula na direção 
em que o cílio se m ove; o m ovim ento lento , de arrasto , p ara 
trás, não tem quase nenhum efeito no m ovim ento do 
fluido. C onseqüentem ente, o flu ido é con tinuam en te im ­
pulsionado na d ireção do b a tim en to ráp ido p ara a frente. 
C om o a m aioria das células ciliadas possui g rande núm ero 
de cílios em suas superfícies e com o todos os cílios são 
o rien tados na m esm a direção, esta é um a m aneira eficaz 
de m over os fluidos nas superfícies.
Mecanismo do Movimento Ciliar. E m b o ra nem todos os 
aspectos do m ovim ento ciliar este jam esclarecidos, o que 
sabem os de fato é o seguinte: p rim eiro , os nove túbulos 
duplos e os dois túbulos sim ples estão ligados uns aos o u ­
tros p o r um com plexo de ligam entos cruzados de p ro te í­
nas; este com plexo de túbulos e ligam entos cruzados é 
cham ado de axonem a. Segundo, m esm o após a rem oção 
da m em brana e da destru ição de ou tros e lem en tos do cílio 
p reservando o axonem a, o cílio pode ainda b a te r sob con ­
dições adequadas.Terceiro, há duas condições necessárias 
p ara o batim ento contínuo do axonem a após a rem oção de 
ou tras estru turas do cílio: (1) a d isponibilidade de A T P e 
(2) condições iônicas apropriadas, especialm ente concen­
trações apropriadas de m agnésio e cálcio. Q uarto , d u ran te 
o m ovim ento do cílio p a ra fren te , os túbu los duplos na 
bo rda frontal do cílio deslizam p ara fo ra , em direção à 
p o n ta do cílio, enquan to os da b o rd a tra se ira perm anecem 
no lugar. Q uinto, m últip los braços da p ro te ín a dineína, 
que possui atividade enzim ática de A TPase, se p ro je tam 
de cada túbulo duplo em direção a túbu lo dup lo adj acente.
D adas essas inform ações básicas, de term inou-se que a 
liberação de energia do A T P em co n ta to com os braços de 
d ineína faz com que as cabeças destes b raços se “deslo ­
qu em ” rap idam ente ao longo da superfície do túbu lo du ­
plo adjacente. Se nos túbulos fron tais o m ovim ento é de 
ex tensão enquanto os túbulos trase iros p erm anecem es ta ­
cionários, ocorrerá inclinação do cílio.
O m odo pelo qual a con tração dos cílios é con tro lada 
não é com preendido. Os cílios de algum as células g en e ti­
cam ente anorm ais não contêm os dois túbu los sim ples 
centrais, e estes cílios não batem . P ortan to , supõe-se que 
algum sinal, talvez um sinal eletroquím ico, seja tran sm i­
tido ao longo desses dois túbu los cen tra is p a ra a tivar os 
braços de dineína.
e Suas Funções 25
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Aesculapius
26 Unidade I Introdução à Fisiologia: A Célula e Fisiologia Geral
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Aesculapius
u o
Controle Genético da Síntese 
de Proteínas, Função Celular e 
Reprodução Celular
Quase todos sabem que os genes, localizados nos 
núcleos de todas as células do corpo, controlam a here­
ditariedade dos pais para os filhos, mas a maioria das 
pessoas não percebe que estes mesmos genes também 
controlam a função de todas as células do corpo. Os 
genes controlam a função celular determ inando quais 
substâncias são sintetizadas dentro da célula — quais 
estruturas, quais enzimas, quais substâncias químicas.
A Figura 3-1 m ostra o esquem a geral do controle genético. Cada gene, que é um 
ácido nucléico chamado ácido desoxirribonucléico (D NA), controla autom atica­
mente a formação de outro ácido nucléico, o ácido ribonucléico (R N A ); o RNA, dis­
seminado na célula, controla a form ação de uma proteína específica. Como há mais 
de 30.000 genes diferentes em cada célula, é teoricam ente possível form ar um 
número muito grande de diferentes proteínas celulares.
Algumas das proteínas celulares são proteínas estruturais que, em associação com 
vários lipídios e carboidratos, form am as estruturas das diversas organelas intrace­
lulares, discutidas no Capítulo 2. A vasta maioria das proteínas, entretanto, são enzi­
mas que catalisam as diferentes reações químicas nas células. Por exemplo, as 
enzimas promovem todas as reações oxidativas que fornecem energia para a célula 
e a síntese de todas as substâncias químicas da célula, tais como lipídios, glicogênio e 
trifosfato de adenosina (ATP).
Genes no Núcleo Celular
No núcleo celular, um grande núm ero de genes está ligado, extrem idade com extre­
midade, nas moléculas extrem am ente longas de DNA, com estrutura de dupla hélice 
e com pesos moleculares medidos em bilhões. Um segmento m uito curto de tal molé­
cula é m ostrado na Figura 3-2. Esta molécula é constituída de vários compostos quí­
micos ligados em um padrão regular; detalhes serão explicados nos próximos 
parágrafos.
BIOCOS Básicos de Construção do DNA. A Figura 3-3 mostra os com ponentes químicos 
básicos envolvidos na form ação do DNA. Estes incluem: (1) ácido fosfórico, (2) um 
açúcar chamado desoxirribose e (3) quatro bases nitrogenadas (duas purinas, a ade- 
nina eaguanina, e duas pirimidinas, a timina e a citosina). O ácido fosfórico e a deso­
xirribose formam as duas fitas helicoidais que são o esqueleto da molécula de DNA; 
as bases nitrogenadas ficam entre as duas fitas, conectando-as, como ilustrado na 
Figura 3-6.
Nucleotídeos. O prim eiro estágio na form ação do DNA é a combinação de uma 
molécula de ácido fosfórico, um a molécula de desoxirribose e um a das quatro bases 
para formar um nucleotídeo acídico. Q uatro nucleotídeos distintos são, portanto, 
formados, um para cada um a das quatro bases: os ácidos desoxiadenílico, desoxitimi- 
dílico, desoxiguanílico e desoxicitidílico. A Figura 3-4 mostra a estrutura química do 
ácido desoxiadenílico, e a Figura 3-5 m ostra os símbolos para os quatro nucleotídeos 
que formam o DNA.
Organização dos Nucleotídeos para Formar Duas Fitas de DNA frouxamente Ligadas entre
Si. A Figura 3-6 m ostra a m aneira pela qual múltiplos nucleotídeos se ligam para for-
27
Aesculapius
28 Unidade I Introdução à Fisiologia: A Célula e Fisiologia Geral
Gene {DNA)
I
Formação do RNA
I
Formação de proteína
X \
Estrutura celular Enzimas celulares
X X
Função celular
Figura 3-2
A estrutura em hélice de dupla fita do gene. As fitas externas são 
compostas de ácido fosfórico e do açúcar desoxirribose. As molé­
culas internas que conectam os dois filamentos da hélice são as 
bases purirta e pirimidina; estas determinam o "código" do gene.
Figura 3-1
Esquema geral para o controle da função celular pelos genes
Acido fosfórico O
H— O — P— O — H
O
A
Desoxirribose
Bases
H
H H » I| | 0 ^ ç _ 0 _ H
H— O— C—C
A > " ° c H
H I HH O
I
H
H— C
\
N
/
N
.C—H
H —C
\
N
/
Adenina
-C/ 'V N— H
I
Guanina
Purinas
H ow
0 = C \ -
V / 
/ \ 
Timina
H
- i - H
H
\
N = C 
/ \
o = c c
\ / /N— C
/ \
H H
Citosina
Pirimidinas
N — H
— H
Figura 3-3
Os blocos básicos de construção do DNA.
Aesculapius
Capítulo 3 Controle Genético da Síntese de Proteínas, Função Celular e Reprodução Celular 29
H-
Adenina
H— C
Fosfato
O
\
N-
H H
C—H
\ / '" 'C H Desoxirribose
H - O - P - O - C —C
f I \ C - H
? H / !i H i H
H ?
H
Figura 3-4
Ácido desoxiadenílico, um dos nucleotideos que formam o DNA.
1
1
A
I
I
1
T
|
—P— D— — P— D—
Ácido desoxiadenílico
■
Ácido desoxitim idílico
■
G
1
i
ic1
— P— D— —P— D—
Ácido desoxiguanílico Ácido desoxicitídílico
Figura 3-5
Símbolos dos quatro nucleotideos que se combinam para formar o 
DNA. Cada nucleotídeo contém ácido fosfórico (P), desoxirribose 
(D) e uma das quatro bases de nucleotideos: A. adenina; T, timina; 
G, guanina, ou C, citosina.
-d—a - d —a — d —a
i
9 0 0
I I I
! ! I
1 I I
C C G
I
-P — D — P — D — P — D
Figura 3-6
■ d -a—d - a — d —a-
l I I
V O V
I
I I
I [ I
T C T
I
-P — D—P— D— P — D-
d—a — d—a — d— a —d ­
I I 
0 1 1 
1 I I 
1 I I 
I ! I
G A A
I I
-P — D —P — D— P — D —
Organização dos nucleotideos desoxirri­
bose em uma dupla fita de DNA.
mar duas fitas de DNA. As duas fitas são,por sua vez, frou­
xamente ligadas entre si por ligações cruzadas fracas, ilus­
tradas na Figura 3-6 pelas linhas pontilhadas centrais. 
Observe que o esqueleto de cada filam ento de D N A é 
composto de moléculas de ácido fosfórico e de desoxirri­
bose alternadas. As bases purínicas e pirimidínicas estão 
aderidas lateralm ente às laterais das moléculas de deso­
xirribose. Por meio de pontes de hidrogênio (linhas trace­
jadas) entre as bases, as duas fitas de D N A são m antidas 
juntas. Mas observe o seguinte:
1. A base purínica adenina de um filamento sempre se 
une à base pirimidínica timina do outro filamento, e
2. A base purínica guanina sempre se une a um a base piri­
midínica cito,sina.
Dessa forma, na Figura 3-6, a seqüência de pares com ­
plementares de bases é CG, CG, GC,TA, CG,TA, GC, AT 
e AT. Como as pontes de hidrogênio são ligações re la ti­
vamente fracas, as duas fitas podem separar-se facil­
m ente, e o fazem m uitas vezes no curso de suas funções 
na célula.
Para se ter a estrutura tridim ensional do D N A da 
Figura 3-6, devem-se tom ar as duas extrem idades das ca­
deias e torcê-las em um a hélice. D ez pares de nucleoti­
deos com põem cada volta com pleta da hélice na molécula 
de DNA, como mostra a Figura 3-2.
Código G enético
A im portância do D N A está em sua capacidade de con­
trolar a form ação de proteínas na célula. E le o faz através 
do cham ado código genético. Q uando as duas fitas de 
moléculas de D N A são separadas, as bases purina e piri- 
midina se projetam de cada lado da fita de DNA, como 
m ostrado no alto da Figura 3-7. São estas bases que for­
mam o código genético.
Aesculapius
30 Unidade I Introdução à Fisiologia: A Célula e Fisiologia Geral
Fita de DNA
—a - d - a - d —a - d - a —d - a - d - a —d —□ —d—a —d - a - d -
I
o
í
0
I
D
f
V
C C G U C U G
I I I I I ! I
P - R - P - R —P
- R — P - R - P — R—P— R— P— R 
Molécula de RNA J
1
\
►
\
\ Trjfosfato
\
RNA-polimerase
Figura 3-7
Combinação de nucleotídeos da ribose 
com uma fita de DNA para formar uma 
moiécula de RN A que carrega o código 
genético do gene para o citoplasma. A 
enzima RNA-polimerase move-se ao 
longo dafita de DNAeformaamolécula 
de RNA.
C C G
I I I
P— R—P— R—P— R-
Prolina '
U C U
t I
P - R - P - R - P - R
Serina
G A A
I
P - R - P - R - P - R - 
Ácido glutâmico
Figura 3-8
Parte de uma molécula de RNA, mostrando três 
“códons" de RNA— CCG. UCU e GAA— que con­
trolam a inserção dos aminoácidos prolina. serina 
e ácido glutâmico, respectivamente, à cadeia de 
RNA em formação.
O código genético consiste em sucessivos “trípletos” 
de bases — isto é, cada três bases sucessivas é uma palavra 
do código. Os trípletos sucessivos controlam a seqüência 
de aminoácidos em um a molécula de proteína que é sin­
tetizada na célula. Observe na Figura 3-6 a fita superior de 
DNA: lendo-se da esquerda para a direita, tem-se o 
código genético GGC, AG A, CTT; os trípletos são separa­
dos pelas setas. Seguindo-se este código genético nas 
Figuras 3-7 e 3-8, vê-se que estes três trípletos são respec­
tivam ente responsáveis pela inserção sucessiva dos três 
aminoácidos — prolina, serina e ácido glutâmico — em 
uma molécula de proteína em formação.
O Código do DNA no Núcleo 
Celular é Transferido para um 
Código de RNA no Citoplasma 
Celular — O Processo de 
Transcrição
Pelo fato de o D N A estar localizado no núcleo da célula, 
enquanto a maioria das funções da célula é realizada no 
citoplasma, deve haver alguma m aneira pela qual os 
genes do núcleo controlem as reações químicas do cito­
plasma. Esta envolve a interm ediação de outro tipo de 
ácido nucléico, o RNA, cuja formação é controlada pelo 
DNA do núcleo. Como m ostra a Figura 3-7, o código é 
transferido para o RNA; este processo é chamado de 
transcrição. O RN A , por sua vez, se difunde do núcleo,
através dos poros nucleares, para o com partim ento cito- 
plasmático, onde controla a síntese de proteínas.
Síntese de RNA
D urante a síntese de RNA, as duas fitas da m olécula de 
D N A se separam tem porariam ente; um a das fitas é usada 
como molde para a síntese de um a molécula de RNA. Os 
trípletos de código no D N A são transcritos para trípletos 
de código complementar (chamados códons) no RNA; 
estes códons, por sua vez, controlarão a seqüência de am i­
noácidos em um a proteína a ser sintetizada no citoplasma 
celular.
Blocos Básicos de Construção de RNA. Os blocos básicos de 
construção do R N A são praticam ente os mesmos dos de 
DNA, exceto por duas diferenças. A prim eira é que o açú­
car desoxirribose não é usado na form ação do RN A . Em 
seu lugar, está outro açúcar, de composição ligeiram ente 
diferente, a ribose, contendo um íon hidroxila extra ligado 
à estrutura do anel de ribose. A segunda é que a tim ina é 
substituída por outra pirimidina, a uracila.
Formação dos Nucleotídeos de RNA. Os blocos básicos de 
construção de R N A form am nucleotídeos de R N A , exata­
m ente como descrito anteriorm ente para o DNA. Aqui, 
novam ente, quatro nucleotídeos distintos são usados na 
formação do RNA. Estes nucleotídeos contêm as bases 
adenina, guanina, citosina e uracila. Observe que estas são
Aesculapius
Ir Capítulo 3 Controle Genético da Síntese de Proteínas, Função Celular e Reprodução Celular 31
as mesmas bases do DNA, exceto pela uracila no RN A e 
timina no DNA.
“Ativação” dos Nucleotídeos de RNA. O próxim o passo na 
síntese do R N A é a “ativação” dos nucleotídeos de R N A 
por uma enzima, a RNA-polimerase. Isto ocorre pela 
adição a cada nucleotídeo de dois radicais de fosfato 
extra, para form ar trifosfatos (m ostrados na Figura 3-7 
pelos dois nucleotídeos de RNA na extrem idade à 
direita durante a form ação da cadeia de RN A ). Estes 
últimos dois fosfatos combinam-se com o nucleotídeo 
por ligações fosfato de alta energia, derivadas do ATP da 
célula.
O resultado deste processo de ativação é que grandes 
quantidades de energia do ATP estão disponíveis em 
cada nucleotídeo, e esta energia é usada para prom over 
as reações químicas que adicionam cada novo nucleotí­
deo ao final da cadeia de RNA.
c. Q uando a RN A -polim erase atinge o fim de um ge­
ne de D N A , ela encontra um a nova seqüência de 
nucleotídeos de D N A cham ada de seqüência de 
terminação de cadeia', esta faz com que a polime- 
rase e a recém -form ada cadeia de R N A se separem 
da fita de DNA. A polim erase, então, pode ser reu ­
tilizada sucessivam ente para form ar outras 
cadeias de RNA.
d. Conform e o novo filam ento de RN A é formado, as 
fracas pontes de hidrogênio com a fita de D N A se 
rom pem , pois o D N A tem um a grande afinidade 
para se religar à fita com plem entar de DNA. Assim, 
a cadeia de R N A se solta do D N A e é liberada no 
nucleoplasma.
Dessa form a, o código que está presente no filam ento 
de D N A é transm itido de form a complementar para a 
cadeia de RNA. As bases de nucleotídeos de ribose sem­
pre se com binam com as bases de desoxirribose como se 
segue:
Montagem da Cadeia de RNA com 
os Nucleotídeos Ativados Usando a Fita 
de DNA como Molde — O Processo 
de “Transcrição”
A montagem da molécula de R N A se dá da m aneira m os­
trada na Figura 3-7, sob a influência de um a enzima, a 
RNA-polimerase. Esta é um a proteína grande que tem 
muitas das propriedades funcionais necessárias para a 
formação da molécula de RNA. São elas:
1. Na fita de DNA, no início de cada gene, há um a 
seqüência de nucleotídeos cham ada de prom otor. A 
RNA-polimerase tem um a estru tura com plem entar 
apropriada, que reconhece este prom otor e se liga a 
ele. Este é o passo essencial para se iniciar a form ação 
da molécula de RNA.
2. Após ligar-se ao prom otor, a R N A -polim erase causa
o desenrolam ento de cerca de duas voltas da hélice de 
DNA e a separação, na região desenrolada, das duas 
fitas.
3. Então, a polim erase se move ao longo da fita de DNA, 
desenrolando tem porariam ente e separando as duas 
fitas de D N A a cada estágio de seu movimento. C on­
forme cada estágio do m ovimento, a polim erase ad i­
ciona um novo nucleotídeo ativado ao final da cadeia 
de RNA em form ação, segundo os seguintes passos:
a. Prim eiram ente, ela estabelece um a ponte de 
hidrogênio entre a base seguinte no filam ento de 
DNA e a base de um nucleotídeo de RNA.
b. Então, um por vez, a polimerase cliva dois dos três 
fosfatos de cada um dos nucleotídeos de RNA, libe­
rando grandes quantidades de energia das ligações 
de fosfato; esta energia é usada para form ar a liga­
ção covalente entre o fosfato restante, no nucleotí­
deo, e a ribose no final da cadeia de R N A em 
formação.
Base no DNA
guanina __
citosina __
adenina __
timina ___
Base no RNA
citosina
guanina
uracila
adenina
Três Tipos Diferentes de RNA .Existem três tipos diferentes 
de RNA, e cada um deles desem penha um papel indepen­
dente e diferente na form ação de proteínas:
1. R N A mensageiro, que leva o código genético para o 
citoplasma, para controlar o tipo de proteína formada.
2. R N A de transferência, que transporta os aminoácidos 
ativados para os ribossomos; os aminoácidos serão uti­
lizados na m ontagem da molécula de proteína.
3. R N A ribossômico, que, com cerca de 75 proteínas 
diferentes, form a os ribossomos, as estru turas físicas 
e químicas nas quais as m oléculas de p ro te ína são 
formadas.
RNA Mensageiro — Os Códons
As m oléculas de R N A mensageiro são fitas únicas de 
R N A longas, localizadas no citoplasm a. E stas m olécu­
las são com postas de várias centenas a vários m ilhares 
de nucleotídeos de R N A em fitas não pareadas, e con­
têm códons que
são exatam ente com plem entares aos 
tríp letos de código dos genes de D N A . A Figura 3-8 
m ostra um pequeno segm ento de um a m olécula de 
R N A m ensageiro. Seus códons são CCG, U C U e G A A . 
E stes são os códons para os am inoácidos prolina, serina 
e ácido glutâmico. A transcrição desses códons da m olé­
cula de D N A para a m olécula de R N A é dem onstrada 
na Figura 3-7.
Códons de RNA para os Diferentes Aminoácidos. A Tabela 3­
1 lista os códons de RN A para os 20 aminoácidos que for­
mam as moléculas de proteína. O bserve que a maioria dos
Aesculapius
32 Unidade I Introdução à Fisiologia: A Célula e Fisiologia Geral
aminoácidos é representada por mais de um códon; um 
dos codons corresponde ao sinal “comece a fabricar a 
m olécula de pro teína”, e três codons representam a m en­
sagem “pare de fabricar a molécula de proteína”. Na 
Tabela 3-1, estes dois tipos de codons são chamados IC, 
que significa “códon de iniciação de cadeia”, e TC, que sig­
nifica “codons de terminação de cadeia”.
RNA de Transferência — Os Anticódons
O utro tipo de RN A que desem penha um papel essencial 
na síntese de proteínas é o R N A de transferência, pois ele 
transfere as moléculas de aminoácidos para as moléculas 
de proteínas que estão em processo de síntese. Cada tipo 
de RN A de transferência combina-se especificamente 
com um dos 20 aminoácidos que serão incorporados às 
proteínas. O RN A de transferência, portanto, age como 
um carregador para transportar um tipo específico de 
aminoácido para os ribossomos, onde as moléculas de 
proteína estão se formando. Nos ribossomos, cada tipo 
específico de RNA de transferência reconhece um deter­
m inado códon no RNA mensageiro (descrito adiante) e 
entrega o aminoácido no local adequado da cadeia da 
molécula de proteína em formação.
O RN A de transferência, com apenas cerca de 80 nu- 
cleotídeos, é uma molécula relativam ente pequena em 
com paração com o RN A mensageiro. Ele é um a cadeia de 
nucleotídeos com dobras que lhe dão uma aparência de 
folha de trevo, parecida com o m ostrado na Figura 3-9. Em 
uma extrem idade da molécula há sempre um ácido adení- 
lico; o aminoácido transportado liga-se a um grupo hidro- 
xila da ribose no ácido adenílico.
Como a função do RN A de transferência é trazer um 
aminoácido específico a uma cadeia de proteína em for­
mação, é essencial que cada tipo de RN A de transferência 
tenha especificidade para um determ inado códon no
Tabela 3-1
Codons de RNA para Aminoácidos e para Iniciar e Parar
Aminoácido RNA Codons
Alanina GOJ GCC GCA GCG
Arginina CGU CGC CGA CGG AGA AGG
Asparagina AAU AAC
Acido aspártico GAU GAC
Cisteina UGU UGC
Ácido gutámico GA A C.AG
Glutamina CAA CAO
Glicina GGU GGC GCA GGG
Histidina CAU CAC
Isoleucina AUU AUC AUA
Leucina CUU CUC CUA CUG UUA UUG
Lisina AAA AAG
Mctionina AUG
Fenilalanina uuu UUC
Prolina CCTJ ccc CCA CCG
Serina UCU ucc UCA UCG AGC AGU
Treonina ACU ACC ACA ACG
Tríptofano UGG
Tirosina UAU UAC
Valina GUU GUC GUA GUG
Iniciar (IC) AUG
Parar (TC) UAA UAG UGA
1C iniciação dc caddaiTC lerminaçjiculc cadcia.
RNA mensageiro. O código específico no R N A de trans­
ferência, que perm ite que ele reconheça um códon espe­
cífico, é novam ente um trípleto de bases de nucleotídeos, 
que é cham ado de anticódon. E le se localiza aproxim ada­
m ente no meio da molécula de R N A de transferência 
(m ostrado na parte inferior da configuração em form a de 
trevo, na Figura 3-9). D urante a form ação da m olécula de 
proteína, as bases de anticódon combinam-se frouxa­
m ente por pontes de hidrogênio com as bases do códon do
Proteína em formação
Alanina 
Cisteina 
Histidina 
Alanina
Fenilalanina
RNA de transferência
Códon de iniciação
anina ^ k 
ína - y 
na
Serína
Prolína
AUG[GCC|UGU|CAU|GCC|UUU|UCCjCCC|AAA|CAG|GAC[UAU|
Ribossomo Mensageiro Ribossomo 
Movimento do RNA
Figura 3-9
Uma fita de RNA mensageiro move-se através de 
dois ribossomos. Para cada "códon” que passa, 
um aminoácido é adicionado à crescente cadeia 
de proteína, que é mostrada no ribossomo à 
direita. A molécula de RNA de transferência trans­
porta um aminoácido específico à proteína em for­
mação.
Aesculapius
Capítulo 3 Controle Genético da Síntese de Proteínas, Função Celular e Reprodução Celular 33
RNA mensageiro. D esta forma, os respectivos aminoáci- 
dos são alinhados um após o outro ao longo da cadeia de 
RNA mensageiro, estabelecendo-se, assim, a seqüência 
adequada de aminoácidos na molécula de proteína em 
formação.
RNA Ribossômico
O terceiro tipo de R N A na célula é o R N A ribossôm ico; 
ele constitui cerca de 60% do ribossom o. O restan te do 
ribossomo é form ado de pro teína; há cerca de 75 tipos 
de proteínas que são tan to pro teínas estru turais 
quanto enzimas necessárias para a síntese de m oléculas 
de proteína.
O ribossomo é a estrutura física no citoplasma na qual 
as moléculas de proteína são realm ente sintetizadas. 
Porém, ele sempre funciona em associação com outros 
dois tipos de RNA: o R N A de transferência, que trans­
porta aminoácidos para o ribossomo para serem incorpo­
rados na molécula de proteína em formação, e o R N A 
mensageiro, que fornece a informação necessária para o 
seqüenciamento dos aminoácidos na ordem correta para 
cada tipo específico de proteína.
Assim, o ribossomo age como uma fábrica na qual as 
moléculas de proteína são formadas.
Formação dos Ribossomas no Nucléolo .Os genes para a for­
mação de RN A ribossômico estão localizados em cinco 
pares de cromossomos no núcleo, e cada um destes cro­
mossomos contém muitas duplicações desses genes, pois 
grandes quantidades de R N A ribossômico são necessá­
rias para a função celular.
À medida que o RN A ribossômico se forma, ele é reu­
nido no nucléolo, uma estrutura especializada adjacente 
aos cromossomos. Quando grandes quantidades de RNA 
ribossômico estão sendo sintetizadas, como ocorre em 
células que fabricam grandes quantidades de proteína, o 
nucléolo é uma estrutura grande, enquanto nas células que 
sintetizam poucas proteínas o nucléolo eventualmente 
nem é visto. O RN A ribossômico é especialmente proces­
sado no nucléolo, onde se liga a “proteínas ribossômicas” 
para formar produtos de condensação granular que são 
subunidades primordiais dos ribossomos. Estas subunida- 
des são então liberadas do nucléolo e transportadas através 
de grandes poros do envelope nuclear para quase todas as 
partes do citoplasma. No citoplasma, as subunidades são 
montadas para formar ribossomos maduros e funcionais. 
Portanto, as proteínas são formadas no citoplasma da 
célula, e não no núcleo celular, pois o núcleo não contém 
ribossomos maduros.
Formação de Proteínas nos Ribossomos 
— O Processo de “Tradução”
Quando uma molécula de RN A mensageiro entra em 
contato com um ribossomo, a fita de RN A passa através 
do ribossomo, começando por uma extrem idade prede­
terminada especificada por um a seqüência de bases cha­
mada de códon de “iniciação de cadeia”. Então, como
m ostra a Figura 3-9, enquanto o R N A m ensageiro a tra ­
vessa o ribossomo, a m olécula de pro teína é form ada — 
um processo chamado de tradução. Assim, o ribossom o lê 
os códons do R N A mensageiro de form a parecida com a 
leitura de um a fita por meio da cabeça de reprodução de 
um gravador. Então, quando um códon de “parad a” (ou 
de “term inação de cadeia”) passa pelo ribossom o, o fim 
da molécula de proteína é sinalizado e a m olécula é libe­
rada no citoplasma.
Polirribossomos. U m a única molécula de R N A m ensagei­
ro pode form ar moléculas de proteína em vários ribosso­
mos ao mesmo tempo, pois a extrem idade inicial do 
filam ento de R N A pode passar a ribossomos sucessivos 
depois de deixar o primeiro, como m ostrado na parte infe­
rior esquerda da Figura
3-9 e na Figura 3-10. As moléculas 
de proteína estão em diferentes estágios de desenvolvi­
m ento em cada ribossomo. Conseqüentem ente, agrupa­
m entos de ribossomos ocorrem com freqüência, com três 
a 10 ribossomos sim ultaneam ente ligados a um a única 
molécula de RN A mensageiro. Estes agrupam entos são 
cham ados de polirribossomos.
É especialm ente im portante observar que um RN A 
mensageiro pode originar um a molécula de proteína em 
qualquer ribossomo; isto é, não há especificidade dos 
ribossomos para determ inados tipos de proteína. O ribos­
somo é simplesmente o local físico no qual as reações quí­
micas ocorrem.
Muitos Ribossomos Aderem ao Retículo Endoplasmático.
No Capítulo 2, foi observado que m uitos ribossom os ade­
rem ao retículo endoplasmático. Isto ocorre porque as 
extrem idades iniciais de muitas moléculas de proteína em 
formação possuem seqüências de am inoácidos que se 
ligam im ediatam ente a locais receptores específicos no 
retículo endoplasmático; isto faz com que essas moléculas 
atravessem a parede e entrem na m atriz do retículo endo­
plasmático. Isto dá um a aparência granular a estas partes 
do retículo onde as proteínas estão sendo form adas e 
introduzidas na matriz do retículo.
A Figura 3-10 m ostra a relação funcional do RN A 
mensageiro com os ribossomos e a m aneira pela qual os 
ribossomos se ancoram à m em brana do retículo endo­
plasmático. Observe o processo de tradução de um m es­
mo filam ento de R N A ocorrendo em vários ribossomos 
ao mesmo tempo. Observe tam bém as recém -form adas 
cadeias de polipeptídeos (proteína) atravessando a m em ­
brana do retículo endoplasm ático e entrando na m atriz 
endoplasmática.
Deve-se ainda observar que exceto, nas células glandu­
lares, nas quais são form adas grandes quantidades de 
vesículas secretórias contendo proteínas, a m aioria das 
proteínas sintetizadas pelos ribossomos é liberada d ireta­
m ente no citosol, em vez de no retículo endoplasmático. 
Estas proteínas são enzimas e proteínas estruturais in ter­
nas da célula.
Passos Químicos na Síntese de Proteínas. Alguns dos even­
tos químicos que ocorrem na síntese de um a molécula de 
proteína são m ostrados na Figura 3-11. E sta figura mostra 
reações representativas para três aminoácidos distintos, 
A Ai, A A 2 e A A 20. Os estágios das reações são os seguin­
tes: (1) Cada aminoácido é ativado por um processo quí­
mico no qual o ATP se combina com o aminoácido para
Aesculapius
34 Unidade I Introdução à Fisiologia: A Célula e Fisiologia Geral
RNA
RNA de transferencia mensageiro
Subunidade Ribossomo 
pequena
Estrutura física dos ribossomos e 
sua relação funcional com o RNA 
mensageiro, RNA de transferência 
e retículo endoplasm ático, durante 
a form ação de m oléculas de pro­
teína. (Cortesia do Dr. Don W. Faw­
cett, Montana).
Figura 3-10
Arr noácído AA, ÍM
<<
AA2o+
ATP
1
+
ATP
1
+
ATP
1
Aminoácido ativado A M P -A A , A M P -A A 2 AMP-AA2O
Complexo RNA-aminoacil
+
tRNA-)
1
tR N A ,-AA,
+
tRNAj
tRNA2-A A 2
+
tRNA2o
tRNA2o— AA20
+ +
RNA mensageiro
Complexo entre 
1RNA, RNA mensageiro 
eaminoácido
Cadeia de proteína
GCC UGU AAU CAU CGU AUG GUU
I I I I I I I
GCC UGU AAU CAU CGU AUG GUU! í í l 1 1 1
— ~ ~ 2
>
1
>>
D
Z>
>
>
D
z>o;
I
>> >>
XI2>
>>
>
«
I
>>
D
Z>
>>
|GTP|GTP|GTP jGTP |GTP|GTP |GTP 
A A , — A A 5 - A A 3 —1 AAg — A A r AA(3 AA20 Figura 3-11
Eventos químicos na formação de uma 
molécula de proteína.
form ar o complexo monofosfato de adenosina com o ami- 
noácido, cedendo duas ligações de fosfato de alta energia 
no processo. (2) O aminoácido ativado, com excesso de 
energia, combina-se com o R N A de transferência especí­
fico para form ar o complexo aminoácido-tRNA e, ao 
mesmo tempo, libera o monofosfato de adenosina. (3) O 
RN A de transferência, que carrega o complexo de ami­
noácido, então faz contato com a molécula de RN A m en­
sageiro no ribossomo, onde o anticódon do RN A de 
transferência se une tem porariam ente ao códon especí­
fico do RN A mensageiro, assim alinhando o aminoácido 
na seqüência apropriada para form ar uma molécula de 
proteína. Então, sob a influência da enzima peptidiltrans- 
ferase (uma das proteínas no ribossomo), são formadas 
ligações peptídicas entre os sucessivos aminoácidos, com 
crescimento progressivo da cadeia de proteína. Estes 
eventos químicos requerem a energia de duas ligações 
adicionais de fosfato de alta energia, totalizando quatro 
ligações de alta energia para cada aminoácido adicionado
à cadeia de proteínas. Assim, a síntese de proteínas é um 
dos processos que mais consomem energia na célula.
Ligação de Peptídeos. Os sucessivos aminoácidos, na ca­
deia de proteínas, combinam-se entre si segundo a reação 
típica:
NH9 O H R
r ii i i
R - C - C - O H + H - N - C - C O O H -------
NH7 O H R
I II I I 
R - C - C - N - C - C O O H + H , 0
Aesculapius
Capítulo 3 Controle Genético da Síntese de Proteínas, Função Celular e Reprodução Celular 35
Nesta reação química, um radical hidroxila ( O H ) é 
removido do radical C O O H do prim eiro aminoácido, e 
um hidrogênio (H +) é removido do grupo N H 2 do outro 
aminoácido. Estes se combinam para form ar água, e os 
dois locais reativos restantes, nos dois aminoácidos suces­
sivos, se ligam um ao outro, resultando em um a única 
molécula. Este processo é chamado de ligação peptídica. 
Para cada aminoácido acrescentado, um a nova ligação 
peptídica é formada.
Síntese de Outras 
Substâncias na Célula
Milhares de enzimas protéicas, formadas da m aneira des­
crita anteriormente, controlam essencialmente todas as 
outras reações químicas que ocorrem nas células. Estas 
enzimas promovem a síntese de lipídios, glicogênio, puri- 
nas, pirimidinas, e de centenas de outras substâncias. Dis­
cutiremos muitos desses processos de síntese relacionados 
ao metabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas nos 
Capítulos 67 a 69. E por meio de todas essas substâncias 
que as diversas funções das células são realizadas.
Controle da Função do Gene 
e da Atividade Bioquímica 
nas Células
Da nossa discussão até aqui, fica claro que os genes con­
trolam tanto as funções físicas quanto químicas das célu­
las. Entretanto, o grau de ativação dos respectivos genes 
deve ser também controlado; caso contrário, algumas par­
tes da célula poderiam crescer dem asiadam ente ou algu­
mas reações químicas exageradas poderiam até m atar a 
célula. Cada célula possui mecanismos poderosos defeed­
back interno para o controle que m antém as diversas ope­
rações funcionais da célula coordenadas. Para cada gene 
(mais de 30.000 genes no total), existe pelo menos um des­
ses mecanismos defeedback.
Existem basicam ente dois m étodos pelos quais as ati­
vidades bioquímicas na célula são controladas. Um deles 
é a regulação genética, na qual o grau de ativação dos 
genes é controlado, e o outro é a regulação enzimática , na 
qual os níveis de atividade das enzimas já form adas na 
célula são controlados.
Regulação Genética
0 “Opéron” da Célula e o Controle da Síntese Bioquímica — 
Função do Promotor. A síntese de um produ to bioquím ico 
celular norm alm ente requer um a série de reações, e cada 
um a dessas reações é catalisada por um a enzim a protéica 
especial. A form ação de todas as enzim as necessárias 
para o processo de síntese é freqüentem ente contro lada 
por um a seqüência de genes localizados em fila no 
mesmo filam ento de D N A cromossômico. E ste trecho da 
fita de D N A é cham ada de opéron, e os genes responsá­
veis pela formação das respectivas enzimas são cham a­
dos de genes estruturais. Na Figura 3-12, três genes 
estruturais são m ostrados em um opéron, e dem onstra-se 
que eles controlam a form ação
de três enzimas respecti­
vas que, por sua vez, controlam a síntese de um produto 
intracelular específico.
Observe na figura o segm ento na fita de D N A cha­
m ado de promotor. E ste é um grupo de nucleotídeos com 
afinidade pela RNA-polim erase, com o já foi discutido. A 
polimerase deve se ligar a este prom otor antes de percor­
rer o filamento de D N A para sintetizar o RN A . Portanto, 
o prom otor é um elem ento essencial para ativação do 
opéron.
Controle do Opéron por uma “Proteína Repressora” — 0 “Ope­
rador Repressor” . Observe, tam bém na Figura 3-12, uma 
seqüência adicional de nucleotídeos no m eio do prom o­
tor. Esta área é chamada de operador repressor, pois um a 
proteína “reguladora” pode se unir neste local e im pedir 
a adesão da RNA-polimerase ao prom otor, bloqueando, 
dessa forma, a transcrição de genes deste opéron. E sta
Figura 3-12
Função de um opéron no controle da síntese de um 
produto Intracelular, não-protéico, como um meta- 
bólito intracelular. Observe que o produto sinteti­
zado por feedback negativo inibe a função do 
opéron e, desta forma, automaticamente controla a 
própria concentração do produto.
Operador Operador 
atívador repressor
\ ~ h
Opéron
? Gene Estru­ Gene Gene %
f - Promotor tural A Estrutural B Estrutural C f
I
Inibição 
do operador 
I
r
I
I
\
I
Enzima B 
\
Enzima A
r~
Substratos
(Feedback negativo)
Enzima C 
t
Produto
sintetizado
Aesculapius
36 Unidade I Introdução à Fisiologia: A Célula e Fisiologia Geral
proteína que faz regulação negativa é chamada de p ro ­
teína repressora.
Controle do Opéron por Uma “Proteína Ativadora” — 0 “Ope­
rador Ativador” . Observe na Figura 3-12, outro operador, 
chamado de operador ativador, que se encontra adjacente 
ao promotor, mas à frente dele. Q uando uma proteína regu­
ladora se une a este operador, e I a contrib ui para a 1 igação da 
RNA-pol ime rase ao promotor, desta form a at ivando o opé­
ron. Portanto, uma proteína reguladora deste tipo é cha­
mada de proteína ativadora.
Controle de FeedbackHegalm do Opéron. Finalmente,obser­
ve na Figura 3-12 que a presença de uma quantidade crí­
tica de produto sintetizado na célula pode causar a 
inibição, por feedback negativo, do opéron que é respon­
sável por sua síntese. Isto pode se dar porque uma pro­
teína reguladora repressora se une ao operador repressor 
ou porque uma proteína reguladora ativadora se desliga 
do operador ativador. Em ambos os casos, o opéron torna­
se inibido. Portanto, uma vez que o produto sintetizado 
requerido o é em quantidade suficiente para a devida fun­
ção celular, o opéron torna-se dorm ente. Inversam ente, 
quando o produto sintetizado é degradado na cclula c sua 
concentração diminui, o opéron torna-se ativo. Desta 
forma, a concentração necessária do produto é contro­
lada autom aticam ente.
Outros Mecanismos de Controle de Transição pelo Opéron.
Foram descobertas variações no mecanismo básico de 
controle do opéron nas últimas duas décadas. Sem entrar­
mos em detalhes, listamos algumas delas:
1. U m opéron freqüentem ente é controlado por um gene 
regulador localizado em outro lugar no complexo 
genético do núcleo. Isto é, o gene regulador codifica 
uma proteína reguladora que, por sua vez, age como 
substância ativadora ou repressora para controlar o 
opéron.
2. Ocasionalm ente, muitos opérons diferentes são con­
trolados ao mesmo tem po pela mesma proteína regu­
ladora. Em alguns casos, a mesma proteína reguladora 
funciona como um ativador para um opéron e como 
um repressor para outro. Q uando diversos opérons 
são controlados sim ultaneam ente desta m aneira, 
todos os opérons que funcionam juntos são chamados 
de régulon.
3. Alguns opérons são controlados não no ponto de iní­
cio da transcrição na fita de D N A ,m as mais adiante, ao 
longo da fita. Às vezes, o controle não se dá nem 
mesmo na fita de DNA em si, mas durante o processa­
m ento das moléculas de RN A no núcleo, antes de 
serem liberadas para o citoplasma; raram ente, o con­
trole pode ocorrer no processo de formação da pro­
teína no citoplasma durante a tradução do RNA pelos 
ribossomos.
4. E m células nucleadas, o DNA nuclear está em paco­
tado em unidades estruturais, os cromossomos. Em 
cada cromossomo, o DNA se enrola ao redor de 
pequenas proteínas, chamadas de histonas, que, por 
sua vez, são mantidas firm em ente unidas, em um 
estado compacto, por outras proteínas diferentes. 
E nquanto o DNA estiver neste estado compactado, ele 
não forma RNA. E ntretanto, diversos mecanismos de
controle, recentem ente descobertos, podem fazer com 
que determ inadas áreas de cromossomos se descom ­
pactem de form a que a transcrição parcial de RNA 
possa ocorrer. Mesmo então, algum “fator de transcri­
ção” específico controla a efetiva taxa de transcrição 
pelo opéron distinto no cromossomo. Assim, h ierar­
quias ainda mais altas de controle são em pregadas 
para estabelecer a devida função celular. Adicional­
mente, sinais no exterior da célula, tais como alguns 
dos horm ônios do organismo, podem ativar áreas cro- 
mossômicas específicas e fatores específicos de trans­
crição,dessa forma controlando a m aquinaria química 
de funcionam ento da célula.
Como há mais de 30.000 diferentes genes em cada 
célula hum ana, o grande núm ero de form as pelas quais a 
atividade genética pode ser controlada não é surpreen­
dente. Os sistemas de controle de genes são especial­
m ente im portantes para o controle de concentrações 
intracelulares de am inoácidos,de derivados de aminoáci- 
dos e de substratos interm ediários e produtos do m etabo­
lismo de carboidratos, lipídios e proteínas.
Controle da Função Intraceiuiar 
pela Regulação Enzimática
Além do controle da função celular pela regulação gené­
tica, algumas atividades celulares são controladas por inibi­
dores ou ativadores intracelulares que agem diretam ente 
sobre enzimas intracelulares específicas. Dessa forma, a 
regulação enzimática representa uma segunda categoria 
de mecanismos pelos quais as funções bioquímicas das 
células podem ser controladas.
Inibição Enzimática. Algumas substâncias químicas fo r­
m adas na célula têm efeitos diretos de feedback inibindo 
os sistemas de enzimas que as sintetizam . Q uase sem pre 
o produto sintetizado age na prim eira enzim a da seqüên­
cia, em vez dc nas enzimas subseqüentes; geralm ente, o 
produto liga-se d iretam ente à enzima, causando alosteri- 
cam ente um a alteração conform acional que a inativa. 
Pode-se prontam ente reconhecer a im portância de desa­
tivar a prim eira enzima: isto evita a form ação de p rodu­
tos interm ediários que não seriam usados.
A inibição enzimática é outro exemplo de controle por 
feedback negativo; é responsável pelo controle das con­
centrações intracelulares de diversos aminoácidos, puri- 
nas, pirimidinas, vitaminas e outras substâncias.
Ativação Enzimática. Enzimas que são norm alm ente ina­
tivas podem ser ativadas quando necessárias. Um exem ­
plo disto se verifica quando da depleção dos estoques 
celulares de ATP. Neste caso, uma quantidade considerá­
vel de m onofosfato de adenosina cíclico (AM Pc) começa 
a ser formada como um produto da quebra do ATP; a p re­
sença deste AMPc, por sua vez, im ediatam ente ativa a 
enzima fosforilase que cliva o glicogênio fosforilase, libe­
rando moléculas de glicose que são rapidam ente m etabo- 
lizadas, fornecendo energia para repor os estoques de 
ATP. Assim, o AM Pc age como um ativador para a enzima
Aesculapius
V
Capítulo 3 Controle Genético da Síntese de Proteínas, Funçao Celular e Reprodução Celular 37
fosforilase e, dessa forma, participa do controle da con­
centração intracelular de ATP.
Outro exemplo interessante de inibição e ativação 
enzimáticas ocorre na formação de purinas e pirimidinas. 
Compostos
destes grupos são necessários para a célula, 
em quantidades aproxim adam ente iguais, para a form a­
ção de DNA e RNA. Q uando as purinas são formadas, 
elas inibem as enzimas que são necessárias para a sua for­
mação adicional. E ntretanto, elas ativam as enzimas para 
a formação de pirimidinas. Inversam ente, as pirimidinas 
inibem suas próprias enzimas, mas ativam as enzimas da 
purina. D esta m aneira, há um a contínua interação dos sis­
temas de síntese dessas duas substâncias, e o resultado é a 
quantidade igual das duas substâncias nas células, em 
todos os momentos.
Resumo. Em suma, existem dois m étodos principais pelos 
quais as células controlam as proporções e quantidades 
adequadas dos diferentes constituintes celulares: (1) o 
mecanismo de regulação genética e (2) o mecanismo de 
regulação enzimática. Os genes podem ser ativados ou 
inibidos, e, da mesma forma, os sistemas enzimáticos 
podem ser ativados ou inibidos. Estes mecanismos regu­
ladores geralmente funcionam como sistemas de controle 
por feedback que m onitoram continuam ente a composi­
ção bioquímica da célula e fazem correções quando 
necessário. Mas, ocasionalmente, substâncias externas à 
célula (especialmente alguns dos horm ônios discutidos 
ao longo deste texto) tam bém controlam as reações bio­
químicas intracelulares, ativando ou inibindo um ou mais 
sistemas de controle intracelulares.
O Sistema Genético-DNA 
também Controla 
a Reprodução Celular
A reprodução celular é outro exemplo do papel ubíquo 
que o sistema genético-DNA exerce em todos os proces­
sos da vida. Os genes e seus mecanismos reguladores 
determinam as características de crescimento das células 
e também quando ou se estas células se dividirão para for­
mar novas células. D esta forma, o sistema genético con­
trola cada estágio do desenvolvimento do ser humano, do 
ovo — uma única célula fertilizada — até o organismo 
completo. Assim, se existe algum tem a central da vida, 
este é o sistema genético-DNA.
Ciclo de Vida da Célula. O ciclo de vida de um a célula é o 
período desde a reprodução celular até a próxima repro­
dução da célula. Q uando células de mamíferos não são 
inibidas e se reproduzem o mais rápido que podem , este 
ciclo de vida pode ser de apenas 10 a 30 horas. E encerrado 
por uma série de eventos físicos distintos, denominados 
mitose, que causam a divisão da célula em duas novas 
células-filhas. Os eventos da mitose são m ostrados na 
Figura 3-13 e são descritos mais adiante. O estágio de 
mitose, porém, dura cerca de 30 minutos, de form a que 
mais de 95% do ciclo de vida das células de reprodução 
rápida é representado pelo intervalo entre as mitoses, 
chamado de interfase.
Centrômero Cromossomo
C D
H
Figura 3-13
Estágios da reprodução celular. A, Be C, Prófase. D, Prometáfase. 
E, Metáfase. F, Anáfase. GeH, Telófase. (De Margaret C. G ladbach, 
Propriedade de Mary E. e Dan Todd, Kansas.)
Exceto em condições especiais de rápida reprodução 
celular, fatores inibitórios quase sem pre to rnam lento ou 
cessam o ciclo de vida da célula. Portanto, d iferentes célu­
las do corpo têm períodos do ciclo de vida que variam de 
10 horas, para células da m edula óssea altam ente estim u­
ladas, até o período de duração da vida do corpo hum ano 
para a maioria das células nervosas.
A Reprodução Celular Começa 
com a Replicação do DNA
Assim como em quase todos os outros eventos im portan­
tes na célula, a reprodução começa no próprio núcleo. O 
prim eiro passo é a replicação (duplicação) de todo o D N A 
dos cromossomos. Som ente depois desta é que a mitose 
pode acontecer.
O DNA começa a se duplicar cerca de 5 a 10 horas 
antes da mitose, e se com pleta em 4 a 8 horas. O resultado 
da duplicação é a form ação de duas réplicas idênticas de 
todo o DNA. Estas réplicas se tornam o D N A das duas
Aesculapius
38 Unidade I Inlroduçâo ã Fisiologia: A Célula e Fisiologia Geral
células-filhas que serão formadas pela mitose. Depois da 
replicação do DNA, há outro período, de uma a duas 
horas, antes do início abrupto da mitose. Mesmo durante 
este período, alterações preliminares que levarão ao p ro ­
cesso m itótico começam a ocorrer.
Eventos Químicos e Físicos da Replicação de DNA. O DNA
é replicado de maneira muito sem elhante à forma que o 
RN A é transcrito do DNA,exceto por algumas im portan­
tes diferenças:
1. A m bas as fitas de DNA, em cada cromossomo, são 
replicadas, não apenas uma delas.
2. Am bas as fitas inteiras da hélice de DNA são replica­
das de ponta a ponta, em vez de pequenas porções da 
mesma, como ocorre na transcrição do RNA.
3. As principais enzimas para a replicação do DNA for­
mam um complexo de múltiplas enzimas chamado de 
DNA-polimerase, que é comparável à RNA-polime- 
rase. Ela se adere e se move ao longo da fita molde de 
D N A ,enquanto outra enzim a,a DNA -ligase, catalisa a 
ligação dos sucessivos nucleotídeos de DNA uns aos 
outros, usando ligações fosfato de alta energia para 
energizarem estas ligações.
4. A formação de cada nova fita de DNA ocorre sim ulta­
neam ente em centenas de segmentos ao longo de cada 
um a das fitas da hélice, até que toda ela seja replicada. 
Então, as extrem idades das subunidades são unidas 
pela enzima DNA-ligase.
5. Cada fita de D N A recém -form ada perm anece aderida 
por pontes de hidrogênio ao filamento de DNA origi­
nai, que serviu como molde. As duas fitas, então, se 
enrolam em hélice.
6. Como as hélices de DNA em cada cromossomo têm 
aproxim adam ente 6 centím etros de com prim ento e 
milhões de voltas da hélice, seria impossível para as 
duas hélices de DNA recém -form adas se desenrola­
rem se não houvesse um mecanismo especial. Isto é 
conseguido por meio de enzimas que periodicam ente 
cortam cada hélice ao longo de seu comprimento, 
giram cada segmento o suficiente para causar a separa­
ção e, depois, em endam a hélice. Assim, as duas novas 
hélices ficam desenroladas.
Reparo de DNA, “Leitura de Prova” de DNA e “Mutação. D u­
rante mais ou menos uma hora. entre a replicação do 
DNA e o início da mitose, há um período de reparo bas­
tante ativo e de "leitura de prova’" das fitas de DNA. 
Onde nucleotídeos inapropriados foram pareados aos 
nucleotídeos da fita molde original, enzimas especiais 
cortam as áreas defeituosas e as substituem por nucleotí­
deos com plem entares adequados. Isto é feito pelas m es­
mas DNA-polimerases e DNA-ligases que são usadas na 
replicação.O processo de reparação é cham ado de leitura 
de prova do D N A .
Como conseqüência do reparo e da leitura de prova, o 
processo de transcrição raram ente comete um erro. 
Q uando o erro é cometido, tem-se uma mutação. A m uta­
ção causa a formação de proteína anormal na célula, subs­
tituindo a proteína necessária, geralmente levando ao 
funcionam ento anormal da célula e, às vezes, até mesmo à 
morte celular. Contudo, devido ao fato de existirem 30.000 
ou mais genes no genoma humano e de que o período de
uma geração hum ana é de cerca de 30 anos, esperar-se-ia 
até 10 ou mais mutações na passagem do genom a de pais 
para filho. Como proteção extra,entretanto , cada genoma 
humano contém dois conjuntos separados de crom osso­
mos com genes quase idênticos. Portanto, um gene funcio­
nal de cada par está quase sem pre disponível para o filho, 
a despeito das mutações.
Cromossomos e suas Replicações
A s hélices de D N A no núcleo são em pacotadas nos cro­
mossomos. A célula hum ana contém 46 cromossomos, 
dispostos em 23 pares. No par, a m aioria dos genes cm um 
dos cromossomos é idêntica ou quase idêntica aos genes 
do outro cromossomo; portanto, geralm ente se pode afir­
m ar que genes existem em pares,em bora nem sem pre seja 
este o caso.
Além do DNA, há uma grande quantidade de pro te í­
nas no cromossomo, entre as quais predom inam várias 
pequenas moléculas
de histonas, com cargas elétricas 
positivas. As histonas são organizadas em grande núm ero 
de estruturas em form a de carretel. Pequenos segm entos 
da hélice de DNA se enrolam seqüencialm ente nestas 
estruturas.
As estruturas de histona desem penham um papel 
im portante na regulação da atividade do DNA, pois, en ­
quanto o DNA estiver bem em pacotado, ele não poderá 
funcionar como molde para a form ação de RN A ou para 
a replicação de novo DNA. Algumas das proteínas regu­
ladoras são capazes de afrouxar o em pacotam ento do 
DNA pelas histonas do D N A e, assim, perm itir que pe­
quenos segm entos form em RNA.
Várias outras proteínas que não as histonas tam bém 
são com ponentes im portantes dos cromossomos, funcio­
nando com o proteínas estruturais cromossômicas e, 
quando associadas à m aquinaria de regulação genética, 
como ativadores, inibidores e enzimas.
A replicação com pleta dos cromossomos ocorre pou­
cos m inutos após a replicação das hélices de D N A ser con­
cluída; as novas hélices de DNA reúnem novas moléculas 
de proteína necessárias. Os dois cromossomos recém-for- 
m ados perm anecem aderidos um ao outro (até o m o­
m ento da m itose) por um ponto cham ado centrômero, 
localizado próxim o ao centro dos mesmos. Estes crom os­
somos duplicados, porém ainda aderidos, são chamados 
de cromátides.
Mitose Celular
O processo real pelo qual a célula se divide em duas novas 
células é cham ado de mitose. U m a vez que cada crom os­
somo tenha sido duplicado para form ar as duas crom áti­
des, em muitas células,a mitose se segue autom aticam ente 
em questão de um a ou duas horas.
Aparelho Mitótico: Função dos Centríolos. Um dos prim ei­
ros eventos da mitose ocorre no citoplasma, durante a 
última parte da interfase, em pequenas estruturas deno­
minadas centríolos. Como m ostra a Figura 3-13,dois pares 
de centríolos ficam juntos, próximos a um dos pólos do
Aesculapius
Capítulo 3 Controle Genético da Síntese de Proteínas, Função Celular e Reprodução Celular 39
núcleo. (Estes centríolos, como o DNA e os cromossomos, 
também foram replicados durante a interfase, geralm ente 
logo antes da replicação do DNA.) Cada centríolo é um 
pequeno corpo cilíndrico de cerca de 0,4 m icrôm etro de 
comprimento e de 0,15 m icrôm etro de diâm etro; consiste 
principalmente em nove estruturas tubulares paralelas, 
organizadas em form a de cilindro. Os dois centríolos de 
cada par formam ângulos retos entre si. Cada par de cen­
tríolos, juntam ente com o m aterial pericentriolar aderido, 
é chamado de centrossomo.
Pouco antes que a mitose ocorra, os dois pares de cen­
tríolos começam a se separar um do outro. Isto é causado 
pela polimerização de m icrotúbulos de proteína que 
crescem entre os respectivos pares de centríolos e por fim 
os separa. A o mesmo tempo, outros m icrotúbulos cres­
cem radialm ente de cada par de centríolos, form ando 
uma estrela espinhosa, denom inada áster, em cada extre­
midade da célula. Alguns dos espinhos da áster penetram 
na membrana nuclear e aj udam a separar os dois conjuntos 
de cromátides durante a mitose. O complexo de m icrotú­
bulos, que se estende entre os dois novos pares de cen­
tríolos, é chamado de fuso , e o conjunto com pleto de 
microtúbulos mais os dois pares de centríolos é cham ado 
de aparelho mitótico.
Prófase. O prim eiro estágio da mitose, cham ado de pró- 
fase, é m ostrado na Figura 3-13^4, B e C. Enquanto o fuso 
está se formando, os cromossomos do núcleo (que na 
interfase consistem em fitas frouxam ente enroladas) se 
condensam em cromossomos bem definidos.
Prometáfase. D urante este estágio (Fig. 3-13D), os espi­
nhos de microtúbulos, crescendo da áster, fragm entam o 
envelope nuclear. A o mesmo tempo, múltiplos m icrotú­
bulos da áster aderem às crom átides nos centrômeros, 
região em que os pares de crom átides ainda estão ligados 
entre si; os túbulos então puxam um a crom átide de cada 
par em direção a um pólo celular e sua parceira para o 
pólo oposto.
Metáfase. D urante a m etáfase (Fig. 3-13E), as duas ásteres 
do aparelho mitótico são empurradas, separando-se. A cre­
dita-se que isto ocorre porque os espinhos m icrotubulares 
das duas ásteres, onde eles se interdigitam para form ar o 
fuso mitótico,se em purram e se separam. Existem motivos 
para se acreditar que minúsculas moléculas de proteína 
contráteis, chamadas de “moléculas m otoras”, talvez com­
postas da proteína actina,se estendam entre os respectivos 
fusos e, em uma ação de “passos” semelhante à que ocorre 
no músculo, fazem os espinhos deslizar um sobre o outro 
em direções opostas. Simultaneamente, as cromátides são 
firmemente puxadas pelos microtúbulos a elas aderidos 
para o próprio centro da célula, alinhando-se para formar 
a placa equatorial do fuso mitótico.
Anáfase. D urante esta fase (Fig. 3-13F), as duas crom áti­
des de cada cromossomo são separadas no centrôm ero. 
Todos os 46 pares de crom átides são separados, for­
mando dois conjuntos distintos de 46 cromossomos- 
filhos. Um desses conjuntos é puxado em direção a uma 
áster mitótica e o outro é puxado em direção à outra
áster, enquanto os dois pólos da célula em divisão são 
em purrados, separando-se.
Telófase. Na telófase (Fig.3-13G e H ),os dois conjuntos de 
cromossomos-filhos estão com pletam ente separados. 
Então, o aparelho mitótico se dissolve, e nova m em brana 
nuclear se desenvolve ao redor de cada conjunto de cro­
mossomos. Esta m em brana é form ada de partes do re tí­
culo endoplasmático que j á estão presentes no citoplasma. 
Logo após, a célula se acintura em duas m etades entre os 
dois núcleos. Isto é causado pela form ação de um anel con- 
trátil de microfilamentos, compostos de actina e provavel­
m ente de miosina (as duas proteínas contráteis dos 
músculos) na região em que a célula se dividirá, e que 
acaba por separá-las nas duas células-filhas.
Controle do Crescimento 
e da Reprodução Celular
Sabemos que certas células crescem e se reproduzem 
sempre, tais como as células da m edula óssea que form am 
as células sangüíneas, as células das camadas germinati- 
vas da pele e as do epitélio do intestino. M uitas outras 
células, entretanto, tais como as células de músculo liso, 
podem não se reproduzir por m uitos anos. U m as poucas 
células, tais como os neurônios e a m aioria das células do 
músculo estriado, não se reproduzem durante a vida 
inteira de um a pessoa, exceto durante o período original 
de vida fetal.
Em certos tecidos, um a insuficiência de alguns tipos de 
células faz com que estas cresçam e se reproduzam rapi­
dam ente até que a quantidade delas seja apropriada no­
vamente. Por exemplo, em alguns animais jovens, sete 
oitavos do fígado podem ser rem ovidos cirurgicam ente e 
as células rem anescentes crescerão e se dividirão até que 
a massa hepática retorne ao normal. O m esm o ocorre em 
muitas células glandulares e na m aioria das células da m e­
dula óssea, tecido subcutâneo, epitélio intestinal e quase 
em qualquer outro tecido, com exceção das células alta­
m ente diferenciadas, como as nervosas e musculares.
Sabemos pouco sobre os mecanismos que m antêm os 
núm eros adequados dos diferentes tipos de células no 
corpo. E ntretanto , experim entos dem onstraram pelo m e­
nos três formas pelas quais o crescim ento pode ser con­
trolado. Primeiro, o crescim ento geralm ente é controlado 
por fatores de crescimento que advêm de outras partes do 
corpo. Alguns deles circulam no sangue, mas outros se ori­
ginam nos tecidos adjacentes. Por exemplo, as células epi- 
teliais de algumas glândulas, como o pâncreas, não 
conseguem crescer sem um fator de crescim ento derivado 
do tecido conjuntivo da própria glândula. Segundo, a 
maioria das células norm ais pára de crescer quando não 
existe mais espaço para o crescimento. Isto ocorre quando 
as células
crescem em culturas de tecidos; as células cres­
cem até o contato com um objeto sólido, e então o cresci­
m ento pára. Terceiro, células em cultura geralm ente 
param de crescer quando minúsculas quantidades de suas 
próprias secreções se acumulam no meio de cultura. Isto 
tam bém poderia constituir um meio de controle de cres­
cimento por feedback negativo.
Aesculapius
40 Unidade I introdução à Fisiologia: A Célula e Fisiologia Geral
Regulação do Tamanho da Célula. O tam anho da célula é 
determ inado quase que totalm ente pela quantidade de 
DN A que está funcionando no núcleo, Se a replicação do 
DNA não ocorre, a célula cresce até um determ inado 
tam anho e nele permanece. Inversamente, c possível, pelo 
uso do composto colchiána, prevenir a formação do fuso 
m itótico e assim evitar a mitose, em bora a replicação do 
DNA continue. Neste caso, o núcleo contém quantidades 
de D N A maiores que a normal, e a célula cresce propor­
cionalmente mais. Presume-se que isto resulte simples­
m ente do aum ento de produção de RNA e dc proteínas 
celulares, que, por sua vez, fazem com que a célula fique 
maior.
Diferenciação Celular
Uma característica especial do crescimento e da divisão 
celulare s é a diferenciação celular, qu e s ign if ica a Ite raçõe s 
nas propriedades físicas e funcionais das células, à medida 
que elas proliferam no embrião, para form ar diferentes 
estruturas e órgãos corpóreos. A descrição de um experi­
m ento especialm ente interessante que ajuda a explicar 
esses processos é dada a seguir.
Q uando o núcleo de um a célula da mucosa intestinal 
de sapo é cirurgicamente im plantado em um óvulo de 
sapo do qual o núcleo original foi removido, o resultado é 
geralm ente a formação de um sapo normal. Isto dem ons­
tra que mesmo a célula da mucosa intestinal, que é uma 
célula bem diferenciada,carrega toda a informação gené­
tica necessária para o desenvolvimento de todas as estru­
turas necessárias para o corpo do sapo.
Portanto, fica claro que a diferenciação resulta não da 
perda dc genes, mas da repressão seletiva de diferentes 
opérons genéticos. Na verdade, micrografias eletrônicas 
sugerem que alguns segmentos das hélices de DNA enro­
lados ao redor de centros de histonase tornam tão conden­
sados que não mais se desenrolam para formar moléculas 
de RNA. Uma explicação para isto é a seguinte: supõe-se 
q ue o genoma cel ular comece, em um de te rm i nado est ágio 
da diferenciação celular, a produzir uma proteína regula­
dora que reprime para sem pre um dado grupo de genes. 
Os genes reprimidos nunca mais funcionam. Independen­
tem ente do mecanismo.células humanas maduras produ­
zem de 8.000 a 10.000 proteínas, em vez das possíveis
30.000 ou mais se todos os genes estivessem ativos.
Experim entos embriológicos m ostram que certas cé­
lulas de um em brião controlam a diferenciação de células 
adjacentes. Por exemplo, a corda- mesodermeprimordial 
é chamada de organizador primário do em brião porque 
forma um foco ao redor do qual o em brião se desenvolve. 
E la se diferencia em eixo mesodérmico, que contem somi- 
tos segmentalmente organizados e, como resultado de 
induções nos tecidos circundantes, causa a form ação de, 
essencialmente, todos os órgãos do corpo.
O utro exemplo de indução ocorre quando as vesículas 
do olho em desenvolvimento entram em contato com o 
ecloderm a da cabeça e fazem com que o ectoderm a se 
espesse em uma placa de lente, que se dobra para dentro 
para form ar o cristalino ocular. Portanto,um a grande par­
te do em brião se desenvolve em decorrência de tais indu­
ções, um a parte do corpo afetando a outra.
Assim, em bora nosso entendim ento da diferenciação 
de células ainda seja incom pleto,conhecem os muitos dos 
m ecanismos de controle pelos quais a diferenciação pode 
ocorrer.
Apoptose — Morte Programada 
das Células
Os 100 trilhões de células do corpo são m em bros de um a 
comunidade altam ente organizada na qual o núm ero total 
de células é regulado não apenas pelo controle da taxa de 
divisão celular, mas tam bém pelo controle da taxa de 
m orte celular, Q uando as células não são mais necessárias 
ouse tom am u m a am eaça para o organismo, elas com etem 
algo como um suicídio, que é a morte celular programada 
ou apoptose. Este processo envolve uma cascata proteolí- 
tica especifica que faz com que a célula m urche e con­
dense, desm ontando seu citoesqueleto e alterando sua 
superfície celular de forma que uma célula fagocítica ao 
seu redor, um macrófago, por exemplo, possa aderir à 
m em brana celular e digerir a célula.
Em contraste com a m orte program ada, as células que 
m orrem em conseqüência de um a lesão aguda geral­
m ente incham e se rom pem devido à perda de integridade 
da m em brana celular, um processo cham ado necrose ce­
lular. A s células necróticas espalham seus conteúdos, cau­
sando inflamação e lesão das células ao seu redor. A 
apoptose, entretanto, é a m orte ordenada da célula, que 
resulta da desm ontagem e fagocitose da célula antes que 
qualquer vazam ento de seus conteúdos ocorra, e as célu­
las ao redor norm alm ente perm anecem saudáveis,
A apoptose é iniciada pela ativação de um a família de 
proteases cham ada caspases. Estas enzimas são sintetiza­
das e arm azenadas na célula como pró-caspases inativas. 
Os mecanismos dc ativação das caspascs são complexos, 
mas, uma vez ativadas, as enzimas clivam e ativam outras 
pró-caspases, deflagrando um a cascata que rapidam ente 
quebra as proteínas da cclula. A célula, então, se des­
m onta e seus restos são rapidam ente digeridos pelas célu­
las fagocíticas na região.
U m a imensa quantidade de apoptose ocorre em teci­
dos que estão sendo rem odelados durante o desenvolvi­
mento. M esmo em hum anos adultos, bilhões de células 
m orrem a cada hora em tecidos com o o intestino e a 
m edula óssea e são substituídas por novas células. A m or­
te program ada das células, entretanto, é precisam ente 
equilibrada pela formação de células novas em adultos 
saudáveis. D o contrário, os tecidos do corpo encolheriam 
ou cresceriam excessivamente. Estudos recentes sugerem 
que anorm alidades na apoptose podem desem penhar um 
papel-chavc cm doenças neurodegenerati vas, tais com o o 
mal de Alzheimer, bem como no câncer e em distúrbios 
auto-imunes. Alguns m edicam entos que têm sido utiliza­
dos com sucesso na quim ioterapia parecem induzir a 
apoptose das células cancerosas.
Câncer
O câncer é causado em todos, ou em quase todos os casos, 
por mutação ou por alguma outra ativação anorm al de 
genes que controlam o crescim ento e a m itose celulares.
Aesculapius
Controle Genético da Síntese de Proteínas, Função Celular e Reprodução Celular 41Capítulo 3
Os genes anormais são chamados de oncogenes. A té 100 
diferentes oncogenes já foram descobertos.
Também presentes em todas as células estão os antionco­
genes, que suprimem a ativação de oncogenes específicos. 
Portanto, a perda ou a inativação de antioncogenes pode 
permitir a ativação de oncogenes que levam ao câncer.
Apenas uma reduzida fração das células que sofrem 
mutação no corpo leva ao câncer. Há várias razões para 
isto. Em prim eiro lugar, a maioria das células alteradas 
possui uma capacidade m enor de sobrevivência do que as 
células normais, e simplesmente m orrem. Em segundo 
lugar, apenas poucas dessas células alteradas, que conse­
guem sobreviver, se tornam cancerosas, pois mesmo a 
maioria das células m utantes ainda possui controles de 
feedback normais que previnem o crescimento excessivo.
Em terceiro lugar, as células potencialm ente cancero­
sas são freqüentem ente destruídas pelo sistema imune do 
organismo antes que formem um tumor. Isto ocorre da 
seguinte maneira: a maioria das células m utantes forma 
proteínas anormais em conseqüência de seus genes alte­
rados,
e estas proteínas ativam o sistema imune do corpo, 
e este forma anticorpos ou linfócitos sensibilizados que 
reagem contra as células cancerosas, destruindo-as. A rea­
ção imune é evidenciada pelo fato de que as pessoas cujos 
sistemas imunes foram suprimidos por medicamentos 
imunossupressores após transplante de rins ou de cora­
ção têm a probabilidade de desenvolvimento de um cân­
cer multiplicada por cinco.
Em quarto lugar, geralm ente diversos oncogenes de­
vem ser ativados sim ultaneam ente para causar um cân­
cer. Por exemplo, um desses genes poderia prom over a 
rápida reprodução de uma linhagem de células, mas o cân­
cer ocorre porque não há um gene m utante para form ar 
os vasos sangüíneos necessários.
Mas o que causa a alteração dos genes? Considerando 
que vários trilhões de novas células são form adas a cada 
ano nos humanos, um a pergunta m elhor seria “Por que 
nem todos nós desenvolvemos milhões ou bilhões de 
células mutantes cancerosas?” A resposta é a incrível p re ­
cisão com que as moléculas de DNA cromossômico são 
replicadas em cada célula, antes que a mitose ocorra, e 
também o processo de leitura de prova que corta e repara 
filamentos de DNA anormais, antes que o processo mitó- 
tico prossiga. Contudo, a despeito de todos estes sistemas 
de segurança estabelecidos na evolução, provavelm ente 
uma célula recém-formada em alguns milhões ainda tem 
características mutantes significativas.
Assim, como as mutações ocorrem ao acaso, pode-se 
supor que um grande núm ero de cânceres é o resultado da 
má-sorte.
Entretanto, a probabilidade de mutações pode ser 
aumentada muitas vezes quando o organismo é exposto a 
fatores químicos, físicos ou biológicos, incluindo os 
seguintes:
1. E bem sabido que a radiação ionizante, como raios X, 
raios gama e radiação emitida por substâncias radioa­
tivas, e mesmo a luz ultravioleta, podem predispor um 
indivíduo ao câncer. Os íons formados nas células de 
tecidos sob a influência de tal radiação são altam ente 
reativos e podem rom per filamentos de DNA, cau­
sando diversas mutações.
2. Certas substâncias químicas aum entam a probabili­
dade de mutações. Descobriu-se há m uito tem po que 
vários derivados do corante anilina podem causar cân­
cer, de form a que trabalhadores da indústria química 
que produzem estas substâncias, se não estiverem pro ­
tegidos, têm um a predisposição m aior para o câncer. 
Substâncias químicas que podem causar m utação são 
chamadas de carcinógenos. Os carcinógenos que 
atualm ente causam o m aior núm ero de m ortes são os 
da fumaça do cigarro. Eles causam cerca de um quarto 
de todas as m ortes por câncer.
3. Irritantes físicos tam bém podem levar ao câncer, tais 
como a abrasão contínua dos revestim entos do trato 
intestinal por alguns tipos de alimentos. O dano aos 
tecidos leva à rápida substituição m itótica das células. 
Q uanto mais freqüente a mitose, m aior a probabili­
dade de mutação.
4. Em m uitas famílias, existe um a forte tendência heredi­
tária ao câncer. Isto resulta do fato de que a m aioria dos 
cânceres requer não apenas um a mutação, mas duas ou 
mais para que surja o tumor. Nas famílias que são p a r­
ticularm ente predispostas ao câncer, presum e-se que 
um ou mais genes cancerosos já se encontrem a lte ra ­
dos no genom a herdado. Portanto, muito m enos m u ta­
ções adicionais são necessárias para o crescim ento do 
câncer.
5. Em animais de laboratório, certos tipos de vírus podem 
causar alguns tipos de câncer, incluindo a leucemia. 
Isto acontece por um a de duas maneiras. No caso de 
vírus de DNA, a fita de DNA do vírus pode se inserir 
diretam ente em um dos cromossomos e dessa form a 
causar uma m utação que leva ao câncer. No caso de 
vírus de RNA, alguns deles carregam consigo um a 
enzima cham ada transcriptase reversa, que faz com que 
o D N A seja transcrito do RNA. O D N A transcrito en ­
tão se insere no genom a da célula do animal, levando 
ao câncer.
Características Invasivas da Célula Cancerosa. As princi­
pais diferenças entre a célula cancerosa e a célula norm al 
são as seguintes: (1) A célula cancerosa não respeita os 
limites normais de crescimento celular; a razão é que estas 
células presum ivelm ente não requerem todos os fatores 
de crescimento que são necessários para o crescim ento de 
células normais. (2) As células cancerosas geralm ente 
aderem umas às outras m uito m enos do que as células 
normais. Portanto, elas têm a tendência de vagar pelos 
tecidos e entrar na corrente sangüínea, pela qual são 
transportadas para todo o corpo, onde form am focos de 
crescimento canceroso. (3) Alguns cânceres tam bém pro ­
duzem fatores angiogênicos que fazem com que novos 
vasos sangüíneos cresçam no tum or, suprindo os nu trien­
tes necessários para o crescim ento do câncer.
Por que as Células Cancerosas Matam? A resposta desta 
pergunta norm alm ente é simples. O tecido canceroso 
compete com os tecidos normais pelos nutrientes. Pelo 
fato de as células cancerosas proliferarem continuamente, 
o núm ero delas se multiplica dia após dia; as células cance­
rosas logo dem andam praticam ente todos os nutrientes 
disponíveis para o organismo ou para uma parte essencial 
do corpo. Conseqüentem ente, os tecidos normais gradati- 
vamente sofrem morte por desnutrição.
Aesculapius
42 Unidade I Introdução à Fisiologia: A Célula e Fisiologia Geral
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Aesculapi
U N I D A D E I I
Fisiologia da 
Membrana, 
Nervo e 
Músculo
4. 0 Transporte de Substâncias Através da 
Membrana Celular
5. Potenciais de Membrana e Potenciais de Ação
6. Contração do Músculo Esquelético
7. Excitação do Músculo Esquelético: Transmissão 
Neuromuscular e Acoplamento Excitação-Contração
8. Contração e Excitação do Músculo Liso
Aesculapius
C A P I T U L O
O Transporte de Substâncias 
Através da Membrana Celular
A Figura 4-1 apresenta as concentrações aproximadas 
de im portantes eletrólitos e de outras substâncias nos 
líquidos extra e intracelular. N ote que o líquido extra- 
celular contém grande quantidade de sódio, mas 
som ente um a pequena quantidade de potássio. O 
oposto é exatam ente válido para o líquido intracelular.
O líquido extracelular contém, também, grande quan­
tidade de íons cloreto, ao passo que o líquido intracelu­
lar contém uma quantidade muito pequena. Porém, as concentrações de fosfato e de 
proteínas no líquido intracelular são consideravelm ente maiores do que no líquido 
extracelular. Essas diferenças são muito im portantes para a vida das células. O pro­
pósito deste capítulo é explicar como essas diferenças são produzidas pelos mecanis­
mos de transporte das m em branas celulares.
A Barreira Lipídica da Membrana Celular e as 
Proteínas de Transporte da Membrana Celular
A estrutura da m em brana que reveste externam ente cada célula do corpo é discu­
tida no Cap. 2 e m ostrada nas Figura 2-3 e 4-2. Essa m em brana consiste quase que 
inteiramente em um a bicamada lipídica, contendo tam bém grande núm ero de m olé­
culas de proteínas, incrustadas nos lipídios, muitas delas penetrando por toda a 
espessura da mem brana, como m ostra a Figura 4-2.
A bicamada lipídica não é miscível nos líquidos extra e intracelular. Assim, ela 
constitui um a barreira para os movimentos das moléculas de água e de substâncias 
hidrossolúveis entre os com partim entos dos líquidos intra e extracelulares.Todavia, 
como dem onstrado na Figura 4-2, pela seta da extrem a esquerda, algumas substân­
cias podem atravessar essa bicam ada lipídica dispersando-se diretam ente através da 
substância lipídica; isso ocorre, principalm ente, com substâncias lipossolúveis, como 
descritas adiante.
As moléculas de proteína na m em brana apresentam propriedades totalm ente 
diferentes para o transporte de substâncias. Suas estruturas moleculares interrom ­
pem a continuidade da bicam ada lipídica, representando uma via alternativa através 
da m em brana celular. A maioria das substâncias protéicas, por essa razão, pode fun­
cionar como proteínas transportadoras. D iferentes proteínas funcionam de modos 
distintos. Algumas contêm espaços aquosos por toda a extensão da molécula, perm i­
tindo o livre m ovimento da água, bem como de íons ou de moléculas selecionados; 
elas são referidas como proteínas canais. Outras, conhecidas como proteínas trans­
portadoras, se ligam às moléculas ou aos íons a serem transportados; alterações 
estruturais nas moléculas da proteína, então, movem a substância através dos inters­
tícios da proteína até o outro lado da m em brana. Tanto as proteínas canais como as 
proteínas transportadoras são, via de regra, extrem am ente seletivas para os tipos de 
moléculas ou de íons que serão perm itidos atravessar a mem brana.
“Difusão” versus “Transporte Ativo.” O transporte através da m em brana celular, 
tanto diretam ente, através da bicamada lipídica, como por meio de proteínas, ocorre 
por um de dois processos básicos: difusão ou transporte ativo.
Em bora existam muitas variações desses mecanismos básicos, difusão significa o 
movimento molecular aleatório de substâncias, molécula a molécula, através dos 
espaços intram oleculares da m em brana ou em combinação com proteína transpor-
45
Aesculapius
46 Unidade II Fisiologia da Membrana, Nervo e Músculo
LÍQUIDO
EXTRACELULAR
LIQUIDO 
' INTRACELULAR
.142 mEq/l . . J. . . .10 mEq/iNa- .........
K- .....................4 m E q /l___I _____ 140 mEq/l
C a " .................2 ,4mEq/l _____ 0,0001 mEq/l
Mg*' .................1,2 mEg/! . . ____58 mEq/l
Cl- ...................103m E q /l.. ___ 4 mEq/l
H C tV ...............2 8 mEq/l ...............10mEq/l
Fosfaios .......... 4 m E q /l______ . . . .75 mEq/l
SOj“ .................1 m E q /l_______. . . .2 mEq/l
G lico se ............ 90 mg/dl . . . J . . . .0 a 20 mg/dl
Aminoácidos . .30 mg/dl . . . J . . . .200 mg/dl ? |
Colesterol ^
0,5 g/dl--------- f — 2 a 95 g/dlFosfolipídios 
Gordura neutra
P O j......................35 mm Hg
PCOj . . . . ___ 46 mm Hg
pH .....................7,4 . . . . .
1___ 20 mmHg?
. . . .50 mmHg ? 
,0
. I . . . .ou 
1. 7,0
, , .16Proteínas ....... 2 g/dl ___\ . . . 16 g/dl
(5 mEq/l) mEq/l)
Figura 4-1
Composição química dos líquidos extra e intracelular.
Proteínas
transportadoras
Difusão Transporte ativo
Figura 4-2
Vias de transporte através da membrana celular e seus mecanis­
mos básicos de transporte.
tadora. A energia causadora da difusão é a energia da 
movim entação cinética normal da matéria.
Como contraste, transporte ativo significa o movi­
m ento dos íons ou de outras substâncias, através da m em ­
brana em combinação com uma proteína transportadora, 
de m odo tal que a proteína transportadora faz com que a 
substância se mova em direção oposta à de um gradiente 
de energia, como passando de estado de baixa concentra­
ção para um estado de alta concentração. Esse movi­
m ento requer um a fonte adicional de energia, além da 
energia cinética. A seguir é apresentada uma explicação
Figura 4-3
Difusão em líquido molecular durante um milésimo de segundo.
mais detalhada da física básica e da físico-química desses 
dois processos.
Difusão
Todas as moléculas e íons no corpo, inclusive as moléculas 
de água e as substâncias dissolvidas nos líquidos corpo­
rais, estão em constante movimento, cada partícula m o­
vendo-se por seu m odo distinto. A m ovim entação dessas 
partículas é o que os físicos cham am de “calor” — quanto 
m aior a movimentação, m aior a tem peratura — e o m ovi­
m ento nunca cessa, sob qualquer circunstância, a não ser 
à tem peratura do zero absoluto. Q uando um a molécula 
em movimento, A, se aproxim a de molécula estacionária, 
B, a força eletrostática e outra força nuclear da molécula 
A repelem a m olécula B, transferindo parte da energia do 
m ovimento da m olécula A para a molécula B. Conse­
qüentem ente, a m olécula B ganha a energia cinética do 
movimento, enquanto a molécula A passa a se m over mais 
lentam ente, perdendo parte de sua energia cinética. 
Desse modo, como m ostrado na Figura 4-3, um a só m olé­
cula em solução colide violentam ente com as outras m o­
léculas, prim eiro em um a direção, e, depois, em outra, e 
assim por diante, sem pre aleatoriam ente, colidindo m i­
lhares de vezes a cada segundo. Esse m ovim ento contínuo 
de moléculas, umas contra as outras, nos líquidos ou nos 
gases, é cham ado difusão.
Os íons difundem -se da mesma m aneira que as m olé­
culas inteiras, e até m esm o partículas coloidais em sus­
pensão difundem-se de m odo sem elhante, a não ser pelo 
fato de a dispersão dos colóides ser bem mais lenta do que 
a das substâncias moleculares, por eles serem maiores.
Difusão Através da Membrana Celular
A difusão através da m em brana celular é dividida em dois 
subtipos, chamados difusão simples e difusão facilitada. A 
difusão simples significa que o m ovim ento cinético das 
moléculas ou dos íons ocorre através de um a abertura na 
m em brana ou através dos espaços interm oleculares, sem 
que ocorra qualquer interação com as proteínas transpor-
Aesculapius
Capítulo 4 O Transporte de Substâncias Através da Membrana Celular 47
tadoras da mem brana. A intensidade da difusão é deter­
minada pela quantidade de substância disponível, pela 
velocidade do m ovimento cinético, e pelo núm ero e tam a­
nho das aberturas na m em brana, através das quais as 
moléculas e os íons podem se mover.
A difusão facilitada requer a interação com um a p ro ­
teína transportadora. A proteína transportadora ajuda a 
passagem das moléculas ou dos íons, através da m em ­
brana, por meio de ligação química com eles, transpor­
tando-os dessa form a em movimento de vaivém — como 
o de ponte aérea — através da mem brana.
A difusão simples pode ocorrer através da mem brana 
celular por duas vias: (1) pelos interstícios da bicamada 
lipídica, no caso da substância que se difunde ser liposso- 
lúvel, e (2) pelos canais aquosos que penetram por toda a 
espessura da m em brana, por meio de alguma
das grandes 
proteínas transportadoras, como m ostrados à esquerda 
da Figura 4.2.
Difusão das Substâncias Lipossolúveis Através da Bicamada 
Lipídica. Um dos fatores mais im portantes que determ i­
nam quão rapidam ente um a substância se difunde pela 
bicamada lipídica é a lipossolubilidade da substância. As 
lipossolubilidades do oxigênio, do nitrogênio, do dióxido 
de carbono e do álcool, p. ex., são altas, assim, todas elas 
podem se dissolver diretam ente na bicam ada lipídica e se 
difundir através da m em brana celular, do mesmo m odo 
como ocorre a difusão hidrossolúvel nas soluções aquo­
sas. Por razões óbvias, a velocidade de difusão de cada 
uma dessas substâncias através da m em brana é d ireta­
mente proporcional à sua lipossolubilidade. De m odo 
especial, grandes quantidades de oxigênio podem ser 
transportadas dessa maneira; por essa razão, o oxigênio 
pode ser levado para o interior das células quase como se 
não existisse a m em brana celular.
Difusão das Moléculas de Água e Outras Moléculas Insolú­
veis em Lipídios Pelos Canais Protéicos. A inda que a água 
seja extremamente insolúvel nos lipídios da m em brana, 
ela passa com facilidade pelos canais das moléculas de 
proteínas ou penetram por toda a espessura das m em bra­
nas. A rapidez com que as moléculas de água podem se 
deslocar através da m aioria das m em branas celulares é 
impressionante. Como exemplo, a quantidade total de 
água que se difunde em cada direção pelas m em branas 
das hemácias a cada segundo é cerca de 100 vezes m aior 
que o volume da própria hemácia.
Outras moléculas insolúveis em lipídios podem passar 
pelos canais dos poros das proteínas do mesmo m odo que 
as moléculas de água, caso sej am hidrossolúveis e suficien­
temente pequenas. Todavia, à medida que suas dimensões 
aumentam, sua penetração diminui rapidamente. Por 
exemplo, o diâm etro da molécula da uréia é somente 20% 
maior que o da água, e mesmo assim sua penetração atra­
vés dos poros da m em brana celular é cerca de 1.000 vezes 
menor que a da água. A inda assim, considerando-se a 
incrível velocidade de penetração da água, essa intensi­
dade da penetração da uréia ainda perm ite o rápido trans­
porte da uréia através da m em brana em poucos minutos.
Difusão Pelos Canais Protéicos e as 
“Comportas” Desses Canais
As reconstruções tridimensionais computadorizadas dos 
canais protéicos dem onstraram vias tubulares por toda a
espessura da m em brana entre os líquidos extra e intrace­
lular. Por conseguinte, substâncias podem se deslocar por 
difusão simples d iretam ente através desses canais de um 
lado ao outro da m em brana. As proteínas canais são dis­
tinguidas por duas características im portantes: (1) elas 
em geral são seletivam ente perm eáveis a certas substân­
cias, e (2) muitos dos canais podem ser abertos ou fecha­
dos por comportas.
Permeabilidade Seletiva das Proteínas Canais. Muitas das 
proteínas canais são altam ente seletivas para o transporte 
de um ou mais íons ou moléculas específicas. Isso resulta das 
características do canal propriam ente dito, como seu diâ­
metro, sua forma, e a natureza das cargas elétricas e das liga­
ções químicas ao longo de suas superfícies internas. Para dar 
um exemplo, uma das mais importantes proteínas canais, o 
conhecido canal de sódio, tem apenas 0,3 por 0,5 nanôm etro 
de diâmetro, mas, o que é mais im portante, a superfície 
interna desse canal tem forte carga negativa, como mostrado 
pelos sinais negativos no interior da proteína canal no pai­
nel superior da Figura 4.4. Essas fortes cargas negativas 
podem puxar os íons sódio desidratados para dentro desses 
canais, na verdade afastando os íons sódio das moléculas de 
água que os hidratam. U m a vez no canal, os íons sódio se dis­
persam em qualquer direção, de acordo com as leis usuais de 
difusão. Desse modo, o canal de sódio é especificamente 
seletivo para a passagem de íons sódio.
D e modo distinto, outro grupo de proteínas canais é 
seletivo para o transporte de potássio, como m ostrado no 
painel inferior da Figura 4-4. Estes canais são pouco 
m enores do que os canais de sódio, com diâm etro de ape­
nas 0,3 por 0,3 nanôm etro mas eles não têm cargas negati­
vas e suas ligações químicas são diferentes. Assim, não 
existem fortes forças atrativas para puxar esses íons para 
dentro dos canais, e os íons potássio não são separados das 
moléculas de água que os hidratam . A form a hidratada do 
íon potássio é consideravelm ente m enor que a form a
Exterior Comporta N + 
fechada ,
n r r o T
m m à i
Na*
t Comporta 
í aberta
Interior
Exterior
Interior
Comporta
fechada K*
Comporta
aberta
K*
Figura 4-4
Transporte de lons sódio e potássio através das proteínas canais. 
Também são mostradas as mudanças conformacionaís nas molé­
culas de proteína para abrir e fechar as "comportas" dos canais.
Aesculapius
48 Unidade II Fisiologia da Membrana, Nervo e Músculo
hidratada do sódio, porque o íon sódio atrai m uito mais 
moléculas de água do que o do íon potássio. Portanto, os 
menores íons hidratados de potássio podem passar com 
facilidade por esse estreito canal, enquanto os maiores 
íons sódio hidratados são rejeitados, prom ovendo, dessa 
form a, a perm eabilidade seletiva para um íon específico.
As Comportas das Proteínas Canais. As com portas das pro­
teínas canais fornecem um meio para controlar a perm ea­
bilidade iônica dos canais. Isso é m ostrado nos dois 
painéis da Figura 4.4 para os controles da seletividade dos 
íons potássio e sódio. A credita-se que algumas dessas 
comportas sejam extensões da molécula — como se fos­
sem comportas — sem elhantes às das proteínas transpor­
tadoras que podem ocluir a abertura de um canal ou 
podem ser retiradas dessa abertura por alteração da con­
formação da própria molécula de proteína.
A abertura e o fecham ento desses canais podem ser 
controlados por dois modos:
1. Por variações da voltagem. Nesse caso, a conformação 
molecular do canal ou das suas ligações químicas reage 
ao potencial elétrico através da membrana celular. Por 
exemplo, no painel superior da Figura 4-4, se existir 
forte carga negativa no lado interno da membrana 
celular, presumivelmente as aberturas externas do ca­
nal do sódio permanecerão fechadas; de modo inverso, 
se o lado interno da membrana perdesse sua carga 
negativa, essas aberturas poderiam, de modo abrupto, 
se abrir, permitindo que grande quantidade de sódio 
entrasse na célula, passando pelos poros de sódio. Esse 
é o mecanismo básico para a geração de potenciais de 
ação nas fibras nervosas responsáveis pelos sinais ner­
vosos. No painel inferior da Figura 4-4, as comportas 
para o potássio ficam localizadas na extremidade intra­
celular dos canais de potássio, e abrem-se quando a 
parte interna da membrana celular fica positivamente 
carregada. A abertura desses canais é responsável, em 
parte, pelo término do potencial de ação, como discu­
tido com mais detalhes no Capítulo 5.
2. Por controle químico (por ligantes). Algumas compor­
tas das proteínas canais dependem da ligação de subs­
tâncias químicas (ou ligante) com a proteína; isso causa 
alteração conformacional da proteína ou de suas liga­
ções químicas na molécula da proteína que abre ou 
fecha sua comporta. Esse tipo é conhecido como con­
trole químico ou como controle por ligante. Um dos 
mais importantes exemplos de controle químico é o 
efeito da acetilcolina no chamado canal de acetilcolina. 
A acetilcolina abre esse canal,formando um poro nega­
tivamente carregado, com diâmetro de cerca de 0,65 
nanômetro, que permite a passagem de moléculas sem 
carga ou de íons positivos menores que seu diâmetro. 
Esse tipo de comporta é extremamente importante 
para a transmissão dos sinais nervosos de uma célula 
nervosa para outra (Cap. 45) e das células nervosas 
para as células musculares,
para causar a contração 
muscular (Cap. 7).
Estado Aberto versus Estado Fechado dos Canais com 
Controle. A Figura 4-5A mostra uma característica espe­
cialm ente interessante da maioria dos canais controlados 
por voltagem. Essa figura mostra dois registros da cor­
rente elétrica que flui por canal único (isolado) de sódio, 
sob um gradiente de potência aproximado de 25 milivolts, 
através da m em brana. Observe que o canal conduz ou não 
conduz corrente elétrica, ou seja, é do tipo “tudo ou
- Canal de sódio abs
; J W L ............
' X
r u L
- - HLm.Ü
1 I 1 ]
0 2 4 6 8 10
Milissegundos
B
Figura 4-5
A, Registro do fluxo de corrente por um canal de sódio, ligado à vol­
tagem isolada, demonstrando o princípio “tudo ou nada" da aber­
tura e do fechamento do canal. 6, O método de “fixação de p lacas” 
(patch-clamp) para o registro do fluxo corrente através de um canal 
protéico isolado. À esquerda, o registro é realizado em uma “p laca” 
da membrana celular viva. À direita, o registro é em placa de mem­
brana retirada da célula.
nada”. Isto é, a com porta do canal abre de estalo e, em 
seguida, fecha tam bém de estalo, com cada período do 
estado aberto do canal durando apenas uma fração de 
milissegundo a vários milissegundos. Isso dem onstra a 
extrem a rapidez com que as alterações podem ocorrer
Aesculapius
Capitulo 4 O Transporte de Substâncias Através da Membrana Celular 49
durante a abertura e o fecham ento das com portas mole­
culares dos canais da proteína molecular. Em determ i­
nado potencial de voltagem, o canal pode perm anecer 
fechado por todo o tempo, ou por quase todo o tempo, 
enquanto em outro nível de voltagem pode perm anecer 
aberto por todo o tempo, ou por quase todo o tempo. Em 
voltagens intermediárias, como m ostradas na figura, o 
canal tende a abrir e fechar subitam ente de m odo interm i­
tente, resultando em fluxo médio da corrente que se situa 
entre os valores mínimo e máximo.
Método da Fixação de Placa (Patch-Clamp) para Registrar 
a Corrente lônica que Flui por Cada Canal. Pode-se indagar 
como é possível reg istrar a co rren te iônica que flui por 
cada um dos canais protéicos, com o m ostrado na Figura 4- 
5 A Isso foi realizado pelo m étodo da “fixação de p laca”
(patch-clamp), ilustrado na Figura 4-5.B. D e form a m uito 
simplificada, um a m icropipeta com d iâm etro de apenas 1 
ou 2 m icrôm etros é colocada sobre a pa rte ex terna da 
m em brana celular. Em seguida, é feita sucção pela p ipeta, 
para aspirar a m em brana con tra a pon ta da p ipeta. Isso 
cria um a selagem en tre a pon ta da p ipeta e a m em brana 
celular. O resu ltado é p laca d im inuta de m em brana que se 
“fixa” na p o n ta da p ipeta , po r onde o fluxo de co rren te e lé­
trica pode ser registrado.
A lternativam ente, com o m ostrado à d ireita na Figura
4-5S, a pequena p laca de m em brana celular na po n ta da 
pipeta pode ser rem ovida da célula. A p ipeta com a placa 
selada é en tão colocada em solução livre. Isso perm ite que 
as concentrações iônicas den tro da m icropipeta na solu­
ção ex terna possam ser m odificadas à vontade — i. é, a vol­
tagem está “fixada” (clamped) em determ inado valor.
Foi possível a ob tenção de placas suficientem ente 
pequenas p ara só con ter um canal p ro téico único na m em ­
brana a ser estudada. Por m eio da variação da concen tra­
ção de d iferentes íons, bem com o da voltagem através da 
m em brana, podem -se dete rm inar as características do 
transporte de um canal isolado e tam bém as p ropriedades 
de suas com portas.
Difusão Facilitada
A difusão facilitada é tam bém conhecida como difusão 
mediada p or transportador, porque a substância que é 
transportada por esse processo se difunde através da 
membrana usando um a proteína transportadora especí­
fica para auxiliar. Isto é, o transportador facilita a difusão 
da substância para o outro lado.
A difusão facilitada difere, de modo im portante, da 
difusão simples pela seguinte maneira: A pesar da veloci­
dade da difusão simples através de um canal aberto 
aumentar em proporção direta à concentração da subs­
tância difusora, na difusão facilitada a velocidade da difu­
são tende a um máximo, designado como Vmáx, à medida 
que a concentração da substância difusora aum enta. Essa 
diferença entre a difusão simples e a difusão facilitada é 
demonstrada na Figura 4-6. Essa figura m ostra que, en­
quanto a concentração da substância difusora aum enta, a 
intensidade da difusão simples continua a aum entar p ro­
porcionalmente, mas na difusão facilitada a velocidade da 
difusão não pode aum entar acima do nível do Vmáx
O que limita a velocidade da difusão facilitada? A res­
posta provável é o mecanismo ilustrado na Figura 4-7. Essa 
figura mostra a proteína transportadora com um poro sufi­
cientemente grande para transportar a molécula específica
Figura 4-6
Efeito da concentração de uma substância sobre a velocidade de 
difusão através da membrana, por difusão simples e por difusão 
facilitada. A figura mostra que a difusão facilitada tende para uma 
veiocidade máxima, chamada Vm .^
Molécula
transportada
T ,
o r
DOOL
>000:
Local de ligação
MMMòòA
V'S's'- Proteína 
transportadora 
e
alteração
estruturai
O Q O Q O Q Q Q ü
9
CX300000Ò 0
Liberação 
da ligação
Figura 4-7
Mecanismo postulado para a difusão facilitada.
por parte de seu trajeto. M ostra tam bém um “receptor” de 
ligação na parte interna da proteína transportadora. A 
molécula a ser transportada entra no poro e torna-se 
ligada. Então, em um a fração de segundos, ocorre alteração 
conformacional ou química na proteína transportadora, de 
forma que o poro, agora, se abre para o lado oposto da 
membrana. Em razão de a ligação do receptor ser fraca, a 
movimentação térmica da molécula ligada faz com que 
esta se separe e seja liberada no lado oposto da membrana. 
A velocidade com que moléculas podem ser transportadas
Aesculapius
50 Unidade II Fisiologia da Membrana, Nervo e Músculo
por esse mecanismo nunca pode ser maior do que a veloci­
dade com que a molécula de proteína transportadora pode 
se alterar entre suas duas conformações. Não obstante, 
note, especificamente, que esse mecanismo permite que a 
molécula transportada se mova — ou seja, “se difunda” — 
em qualquer direção através da membrana.
E ntre as substâncias mais im portantes que atravessam 
a m em brana das células por da difusão facilitada estão a 
glicose e a maioria dos aminoácidos. No caso da glicose, a 
m olécula transportadora já foi descoberta, e tem peso 
molecular em torno de 45.000; essa molécula pode, tam ­
bém, transportar vários outros m onossacarídeos com 
estruturas semelhantes à da glicose, incluindo a galactose. 
A insulina tam bém pode aum entar por 10 a 20 vezes a 
velocidade da difusão facilitada da glicose. Esse é o prin­
cipal mecanismo pelo qual a insulina controla o uso da gli­
cose pelo organismo, como discutido no Capítulo 78.
Fatores Que Afetam a 
Velocidade Efetiva da Difusão
Exterior Interior
A té agora, já ficou evidente que muitas substâncias podem 
se difundir através da m em brana celular. O que, em geral, 
é mais im portante, é a velocidade efetiva da difusão da 
substância em uma determ inada direção desejada. Essa 
velocidade efetiva é determ inada por diversos fatores.
0 Efeito da Diferença de Concentração sobre a Velocidade 
Efetiva da Difusão Através da Membrana. A Figura 4-8A 
m ostra a m em brana celular com uma substância com 
m aior concentração no lado externo e concentração mais 
baixa no lado interno. A velocidade com que a substância 
vai se difundir para o lado interno é proporcional à con­
centração das moléculas no lado externo, porque essa 
concentração determ ina quantas moléculas atingem a 
parte externa
da m em brana a cada segundo. A o contrário, 
a velocidade com que as moléculas se difundem para o 
lado externo é proporcional à sua concentração no lado 
interno da mem brana. Por essa razão, a velocidade efetiva 
da difusão para dentro da célula é proporcional à concen­
tração externa menos a concentração interna, ou:
Difusão efetiva <* (Ce- Q )
onde Ceé a concentração externa e Q é a concentração 
interna.
Efeito do Potencial Elétrico da Membrana sobre a Difusão dos 
íons — 0 “Potencial de Nernst.” Se um potencial elétrico 
for aplicado através da mem brana, como m ostrado na 
Figura 4-85, a carga elétrica dos íons faz com que eles se 
movam através da m em brana mesmo que não exista dife­
rença de concentração para provocar esse movimento. 
Assim, no painel esquerdo da Figura 4-85, a concentração 
iônica negativa é a mesma em ambos os lados da mem­
brana, mas aplicou-se uma carga positiva ao lado direito 
da m em brana e uma carga negativa ao lado esquerdo, 
criando um gradiente elétrico através da membrana. A 
carga positiva atrai os íons negativos, ao passo que a carga 
negativa os repele. Assim, a difusão efetiva ocorre da 
esquerda para a direita. Depois de algum tempo, grandes 
quantidades de íons negativos se moveram para a direita, 
criando a condição m ostrada no painel direito da Figura 4-
> I
Pistão 1 p1
------------ ^W Ê Ê Ê
Figura 4-8
Efeito da diferença de concentração {A), diferença do potencial elé­
trico afetando os íons negativos (6), e da diferença de pressão (C) 
para causar a difusão das moléculas e íons através da membrana 
celular.
8B, na qual se desenvolveu um a diferença da concentra­
ção iônica na direção oposta à diferença de potencial elé­
trico. Agora, a diferença de concentração tende a m over os 
íons para a esquerda, enquanto a diferença elétrica tende 
a movê-los para a direita. Q uando a diferença da concen­
tração aum enta o bastante, os dois efeitos se contrabalan­
çam. Na tem peratura norm al do corpo (37°C), a diferença 
elétrica que vai calibrar um a dada diferença de concentra­
ção de íons univalentes — como íons sódio (N a+) — pode 
ser determ inada pela fórmula a seguir, cham ada de equa­
ção de Nernst:
E M F (em m illivolts) = ± 61 log —
na qual EM F é a força eletrom otriz (voltagem ) entre o 
lado 1 e o lado 2 da m em brana, Q é a concentração no la­
do 1, e C2 é a concentração no lado 2. Essa equação é extre­
m am ente im portante para a com preensão da transm issão 
dos impulsos nervosos e é discutida com mais detalhes no 
Cap.5.
Efeito da Diferença de Pressão Através da Membrana. A lgu­
mas vezes, diferenças consideráveis de pressão se desen­
volvem entre os dois lados de m em brana difusível. Isso
Aesculapius
Capítulo 4 O Transporte de Substâncias Através da Membrana Celular 51
ocorre, p. ex., na m em brana capilar sangüínea em todos os 
tecidos do corpo. A pressão é cerca de 20 mm Hg, m aior 
dentro do capilar do que fora.
Pressão, na verdade, significa a soma de todas as forças 
das diferentes moléculas que se chocam com uma determ i­
nada área de superfície em um certo instante. Então, 
quando a pressão é maior em um lado da m em brana do 
que no outro lado, isso significa que a soma de todas as for­
ças das moléculas se chocando contra o canal em um lado 
da membrana é maior que do outro lado. Na maioria das 
vezes, isso é causado por grande núm ero de moléculas se 
chocando a cada segundo com um dos lados da membrana, 
do que no outro lado. O resultado é uma quantidade maior 
de energia disponível para causar o movimento efetivo das 
moléculas do lado de alta pressão para o lado de m enor 
pressão. Esse efeito é dem onstrado na Figura 4-8C, que 
mostra um pistão desenvolvendo alta pressão de um lado 
do“poro”, desse m odo fazendo com que mais moléculas se 
choquem contra um lado do poro e, assim, mais moléculas 
“se difundam” para o outro lado.
Osmose Através de Membranas 
Seletivamente Permeáveis — 
“Difusão Efetiva” de Á gua
De longe, a substância mais abundante que se difunde 
através da m em brana celular é a água. A água se difun­
de usualmente nas duas direções, através da m em brana 
das hemácias, a cada segundo, em um volume correspon­
dente a cerca de 100 vezes o volume da própria célula. 
Todavia, nas condições normais, a quantidade que se 
difunde nas duas direções é equilibrada tão precisa­
mente que o m ovim ento efetivo da água que ocorre é 
zero. Conseqüentem ente, o volume da célula perm anece 
constante. E ntretanto , sob certas circunstâncias, pode-se 
desenvolver diferença da concentração da água através 
de uma membrana, do mesmo modo como as diferenças de 
concentração podem ocorrer para outras substâncias. 
Quando isso ocorre, passa a existir m ovim ento efetivo de 
água através da m em brana celular, fazendo com que a 
célula inche ou encolha, dependendo da direção do 
movimento da água. Esse processo efetivo de movi­
mento da água causado por sua diferença de concentra­
ção é designado como osmose.
Para dar um exemplo de osmose, vamos assumir as 
condições mostradas na Figura 4-9, com água pura de um 
lado da m em brana celular e solução de cloreto de sódio 
do outro lado. As moléculas de água passam facilmente 
através da m em brana celular para o outro lado, enquanto 
os íons sódio e cloreto só passam com dificuldade. Assim, 
a solução de cloreto de sódio é, na verdade, um a mistura 
de moléculas de água permeáveis e de íons sódio e cloreto 
não-permeáveis, sendo a m em brana tida como seletiva­
mente permeável para a água, mas bem menos para os íons 
sódio e cloreto. Contudo, a presença do sódio e do cloreto 
deslocou parte das moléculas de água do lado da m em ­
brana, no qual estão presentes esses íons, e, por conse­
guinte, reduziu a concentração de moléculas de água para 
menos do que a concentração da água pura. Como resul­
tado, no exemplo da Figura 4-9, mais moléculas de água se 
chocam com os canais do lado esquerdo, onde está a água 
pura, do que do lado direito, onde a concentração de água
Água Solução de NaCl
-------------------►
Osmose
Figura 4-9
A osmose na membrana celular, quando a solução de cloreto de 
sódio é co locadaem um lado dam em branae aáguaé colocada do 
outro lado.
foi reduzida. Dessa m aneira, o m ovim ento efetivo de água 
ocorre da esquerda para a direita — ou seja, ocorre os­
mose da água pura para a solução de cloreto de sódio.
Pressão Osmótica
Se, na Figura 4-9, fosse aplicada pressão sobre a solução 
de cloreto de sódio, a osmose da água para essa solução 
poderia diminuir, parar, ou até mesmo se inverter. A 
quantidade exata de pressão necessária para in terrom per 
a osmose é conhecida como pressão osmótica da solução 
de cloreto de sódio.
O princípio de diferença de pressão contrária à osmose 
é dem onstrado na Figura 4-10, a qual m ostra um a m em ­
brana seletivam ente perm eável separando duas colunas 
de líquido, um a contendo água pura e a ou tra contendo a 
solução de água e qualquer soluto que não possa penetrar 
a m em brana. A osmose de água da coluna B para a coluna 
A faz com que o nível do líquido nas colunas fique cada 
vez mais diferente até que eventualm ente a diferença de 
pressão desenvolvida entre os dois lados da m em brana 
seja suficientem ente intensa para se opor ao efeito osmó- 
tico. A diferença de pressão através da m em brana nesse 
ponto é igual à pressão osmótica da solução que contém o 
soluto não-difusível.
A Importância do Número das Partículas Osmóticas (Concen­
tração Molar) na Determinação da Pressão Osmótica. A
pressão osmótica exercida pelas partículas em solução, 
sejam elas moléculas ou íons, é determ inada pelo número 
dessas partículas por unidade de volume de líquido, e não 
pela massa das partículas. A razão para isso é que cada 
partícula em solução, independente de sua massa, exerce, 
em média, a mesma quantidade
de pressão contra a mem ­
brana. Isto é, partículas grandes, com mais massa (m) do 
que as pequenas partículas, movem-se com velocidade 
m enor (v). As partículas pequenas movem-se com maior
Aesculapius
52 Unidade II Fisiologia da Membrana, Nervo e Músculo
Figura 4-10
Demonstração da pressão osmótica causada por osmose em uma 
membrana semipermeável.
velocidade, de m odo tal que suas energias cinéticas 
médias (k), determ inadas pela equação
, m v2
são as mesmas para cada pequena partícula, bem como 
para cada partícula maior. Conseqüentem ente, o fator 
que determ ina a pressão osmótica de uma solução é a con­
centração da solução em term os de núm ero de partículas 
(que é o mesmo que a concentração molar, no caso de uma 
molécula não dissociada), e não em term os de massa do 
soluto.
“Osmololidade” — 0 Osrnol. Para expressar a concentra­
ção de um a solução em term os do núm ero de partículas, a 
unidade, cham ada osmol, é usada no lugar de gramas.
Um osmol é o peso de 1 molécula grama de soluto 
osm oticam ente ativo. Desse modo, 180 gramas de glicose, 
que correspondem a 1 molécula grama de glicose, é igual 
a 1 osmol de glicose porque a glicose não se dissocia em 
íons. D e m odo contrário, caso um soluto se dissocie em 
dois íons, 1 molécula grama desse soluto vai corresponder 
a 2 osmóis, porque o núm ero de partículas osmoticamente 
ativas é agora duas vezes maior do que para o soluto não 
dissociado. Assim, quando totalm ente dissociado, 1 m olé­
cula grama de cloreto de sódio, 58,5 gramas, é igual a 2 
osmóis.
Nesse caso, a solução que contém 1 osmol de soluto dis­
solvido em cada quilograma de água é conhecido por ter 
osmololidade de 1 osmol por quilograma, e a solução com 
1/1.000 osmol dissolvido por quilograma tem osmololi­
dade de 1 miliosmol por quilograma. A osmolalidade nor­
mal dos líquidos extra e intracelular é de cerca de 300 
miliosmóis p or quilograma de água.
Relação entre a Osmolalidade e a Pressão Osmótica. Na
tem peratura normal do corpo, 37°C, a concentração de 1 
osmol por litro vai causar 19.300 m m H g de pressão osm ó­
tica na solução. Da mesma m aneira, a concentração de 7 
m iliosm ol por litro é equivalente a 19,3 m m Hg de pressão 
osmótica. A o se multiplicar esse valor pela concentração 
de 300 miliosmóis dos líquidos do corpo, obtém-se a pres­
são osmótica total dos líquidos corporais, calculada como 
sendo de 5.790 mmHg. O valor medido é, no entanto, em 
média, de cerca de 5.500 mmHg. A razão para essa dife­
rença é que muitos dos íons nos líquidos do corpo, como 
os íons sódio e cloreto, são m uito atraídos uns pelos 
outros; conseqüentem ente, eles não podem se m over de 
forma intim am ente livre, sem qualquer restrição, nesses 
líquidos e gerar sua pressão osmótica potencial total. Por 
essa razão, em média, a pressão osmótica real dos líquidos 
corporais fica em cerca de 0,93 vez o valor calculado.
0 Termo “Osmolaridade”. Em função da dificuldade de se 
medir os quilogramas de água em uma solução, o que é 
necessário para determinar sua osmolalidade, o termo 
osmolaridade, que é a concentração osmolar expressa em 
osmóis por litro de solução, em vez de osmóis por quilo­
grama de água, é então utilizado. Apesar de, em termos 
precisos, serem os osmóis por quilograma de água (osmo­
lalidade) que determinam a pressão osmótica para solu­
ções diluídas, como as existentes no corpo, a diferença 
quantitativa entre osmolalidade e a osmolaridade é de 
menos de 1 %. Em razão de ser bem mais prático se medir 
a osmolaridade do que a osmolalidade,ela é mais utilizada 
na maioria dos estudos fisiológicos.
“Transporte Ativo” 
de Substâncias Através 
das Membranas
As vezes, é necessária grande concentração de um a subs­
tância no líquido intracelular, em bora o líquido extracelu- 
lar só contenha baixa concentração. Isso é válido, p. ex., 
para os íons potássio. De m odo contrário, é im portante 
m anter baixas concentrações de outros íons dentro das 
células, mesmo que sua concentração no líquido extracelu- 
lar seja alta. Isto é especialmente válido para os íons sódio. 
Nenhum desses dois efeitos pode ocorrer por difusão sim­
ples, porque a difusão simples, com o passar do tempo, equi­
libra a concentração nos dois lados da membrana. Assim, 
alguma fonte de energia deve causar maior deslocamento 
dos íons potássio para o interior da célula e deslocamento 
mais intenso dos íons sódio para fora das células. Q uando a 
mem brana celular transporta as moléculas ou íons “para 
cima”, contra um gradiente de concentração (ou “para ci­
m a”, contra um gradiente elétrico ou de pressão), o pro­
cesso é chamado de transporte ativo.
As diversas substâncias que são ativam ente transpor­
tadas através das m em branas de pelo menos algumas 
células incluem muitos íons (sódio, potássio, cálcio, ferro, 
hidrogênio, cloreto, urato), vários açúcares diferentes e a 
maioria dos aminoácidos.
Aesculapius
Capítulo4 O Transporte de Substâncias Através da Membrana Celular 53
Transporte Ativo Primário e Transporte Ativo Secundário. O
transporte ativo é dividido em dois tipos, de acordo com a 
fonte de energia usada para causar o transporte: o trans­
porte ativo primário e o transporte ativo secundário. No 
transporte ativo primário, a energia é derivada d ireta­
mente da degradação do trifosfato de adenosina (ATP) 
ou de qualquer outro composto de fosfato com alta ener­
gia. No transporte ativo secundário, a energia é derivada 
secundariamente da energia arm azenada na forma de 
diferentes concentrações iônicas de substâncias m olecu­
lares secundárias ou iônicas, entre os dois lados da m em ­
brana da célula, gerada originariam ente por transporte 
ativo primário. Nos dois casos, o transporte depende de 
proteínas transportadoras, que penetram por toda a m em ­
brana celular, como ocorre na difusão facilitada. E n tre­
tanto, no transporte ativo, as proteínas transportadoras 
funcionam de m odo distinto daquelas da difusão facili­
tada, pois são capazes de transferir energia para a subs­
tância transportada para movê-la contra o gradiente 
eletroquímico. A seguir estão alguns exemplos de trans­
porte ativo primário e transporte ativo secundário, com 
explanações mais detalhadas dos seus princípios de fun­
cionamento.
Transporte Ativo Primário
Bomba de Sódio-Potássio
Entre as substâncias que são transportadas por trans­
porte ativo prim ário estão o sódio, o potássio, o cálcio, o 
hidrogênio, o cloreto e alguns outros íons.
O mecanismo de transporte ativo, estudado em m aio­
res detalhes, é a bomba de sódio-potássio (N a+-K+), um 
processo de transporte que bom beia íons sódio para fora, 
através da m em brana celular de todas as células, e, ao 
mesmo tempo, bom beia íons potássio de fora para dentro. 
Essa bomba é a responsável pela m anutenção das dife­
renças de concentração entre o sódio e o potássio, através 
da membrana celular, bem como pelo estabelecim ento da 
voltagem elétrica negativa dentro das células. D e fato, o 
Capítulo 5 m ostra que essa bom ba é tam bém a base para 
função nervosa, transm itindo sinais nervosos por todo o 
sistema nervoso.
A Figura 4-11 m ostra os com ponentes físicos básicos 
da bomba de N a+-K+. A proteína transportadora é um 
complexo de duas proteínas globulares separadas: a 
maior é chamada de subunidade a , com peso molecular 
em torno de 100.000, e a m enor é cham ada de subunidade 
(3,com peso molecular em torno de 55.000. A pesar da fun­
ção da proteína m enor não ser conhecida (a não ser que, 
talvez, fixe esse complexo protéico à m em brana lipídica), 
a maior proteína (subunidade a ) apresenta três caracte­
rísticas específicas im portantes para o funcionam ento da 
bomba:
1. Ela contém três locais receptores para a ligação de íons 
sódio na porção da p ro te ína que se p ro je ta para den tro 
da célula.
2. E la contém
dois locais receptores para os íons potássio 
na sua porção externa.
3. A porção in terna dessa pro te ína , perto do local de liga­
ção do sódio, tem atividade ATPase.
Para se ter um a visão global dessa bomba: quando dois 
íons potássio se ligam à parte externa da proteína trans-
Exterior
r a m ™
f m m
Interior
Figura 4-11
2K+
■ ATPase 
ADP
+
Pi
Mecanismo postulado para a bomba de sódio-potássio. ADP, difos- 
fato de adenosina; ATP, trifosfato de adenosina; Pi, íon fosfato.
portadora e três íons sódio se ligam à parte interna, a fun­
ção de ATPase da proteína torna-se ativada. Isso, então, 
cliva um a molécula de ATP, dividindo-a em difosfato de 
adenosina (A D P) e liberando um a ligação fosfato de alta 
energia. Acredita-se que essa energia liberada cause alte­
ração química e conformacional da m olécula da proteína 
transportadora, extrudando os três íons sódio para fora e 
os dois íons potássio para dentro.
D o mesmo modo como outras enzimas, a bom ba de 
N a+-K+ATPase pode funcionar de form a inversa. Caso os 
gradientes eletroquímicos para N a+ e K + forem experi­
m entalm ente aumentados o suficiente, de form a tal que a 
energia arm azenada em seus gradientes seja m aior que 
a energia química da hidrólise da ATP, esses íons vão bai­
xar seus gradientes de concentrações e a bom ba de N a+- 
K+ vai sintetizar o ATP a partir de A D P e de fosfato. A 
form a fosforilada da bom ba de N a+-K+, por conseguinte, 
pode tanto doar seu fosfato para o ADP, para produzir 
ATP, quanto usar a energia para m udar sua estru tura e 
bom bear N a+ para fora da célula e o K+ para dentro da 
célula. As concentrações relativas da ATP, A D P e fosfato, 
assim como os gradientes eletroquím icos de N a+ e K + , 
determ inam a direção da reação das enzimas. Para algu­
mas células, como as células nervosas eletricam ente ati­
v a s s e 60% a 70% das necessidades de energia das células 
talvez sejam direcionadas para bom bear o N a+ para fora 
da célula e o K* para dentro.
A Importância da Bomba de Na*-K* no Controle do Volume 
Celular. U m a das mais im portantes funções da bom ba de 
N a+-K+ é controlar o volume de cada célula. Sem a função 
dessa bomba, a m aioria das células de corpo incharia até 
estourar. O mecanismo para controlar o volume celular é
o seguinte: dentro da célula, existe grande núm ero de p ro ­
teínas e de outras moléculas orgânicas que não podem 
sair das células. A m aioria delas tem carga negativa, 
atraindo grande núm ero de potássio, sódio e outros íons 
positivos. Todas essas moléculas e íons vão provocar a 
osmose de água para o interior da célula. A m enos que 
essa osmose seja interrom pida, a célula irá inchar até 
estourar. O m ecanismo norm al para im pedir que isso
Aesculapius
54 Unidade li Fisiologia da Membrana, Nervo e Músculo
ocorra é o da bom ba de Na+-K" . Note, de novo, que esse 
mecanismo bom beia três íons Na+ para fora da célula a 
cada dois íons de K* que são bombeados para o interior da 
célula. A m em brana, também, é bem menos permeável 
aos íons e sódio do que aos íons potássio; desse modo, uma 
vez que os íons sódio estão do lado de fora, eles apresen­
tam forte tendência a perm anecerem ali. Portanto, isso 
representa uma perda real de íons para fora da célula, o 
que inicia a osmose da água para fora da célula.
Caso uma célula comece a inchar por alguma razão, 
isso autom aticam ente ativa a bomba de N a+-IC, transfe­
rindo ainda mais íons para fora da célula e conseqüente­
mente carregando mais água com eles. Por essa razão, a 
bomba de N a l-K ' exerce um papel de vigilância contínua 
para m anter o volume norm al da célula.
Natureza Eletrogênica da Bomba de Na^ -K*. O fato de a
bomba de Na+-K~ transferir três íons Na* para o exterior 
da célula e ao mesmo tempo dois íons K~ para o seu inte­
rior, significa que, na realidade, apenas uma carga positiva 
é transportada do interior da célula para o exterior, a cada 
ciclo da bomba. Isso resulta em positividadc do lado 
externo da célula mas cria um déficit interno de íons posi­
tivos. Conseqüentemente, o bombeamento de Na'-K' é 
dito ser eletrogênica por produzir um potencial elétrico 
através da membrana celular. Como discutido no Capítulo
5, esse potencial elétrico é um requisito básico, nas fibras 
musculares e nervosas, para a transmissão dos sinais mus­
culares e nervosos.
Transporte Ativo Primário dos íons Cálcio
O utro mecanismo im portante de transporte ativo prim á­
rio é o da bom ba de cálcio. Os íons cálcio são. nas condi­
ções normais, m antidos em concentração extrem am ente 
baixa no citosol intracelular de, virtualm ente, todas as 
células do corpo, concentração essa que é cerca de 10.000 
vezes m enor do que no líquido extracelular. Essa situa­
ção resulta, em grande parte, do transporte ativo prim á­
rio por duas bombas de cálcio. U m a está na m em brana 
celular, transportando cálcio para o exterior. A outra 
bom beia os íons cálcio para dentro de um a ou mais orga- 
nelas vesiculares intracelulares da célula, como o retículo 
sarcoplasm ático das células m usculares e as mitocôn- 
drias de todas as células. Em cada um desses casos, a pro­
teína transportadora atravessa a m em brana e atua como 
enzima ATPase, tendo a mesma capacidade de clivar o 
ATP como a ATPase da proteína transportadora do 
sódio. A diferença é que esta proteína contém um local de 
ligação extrem am ente específico para o cálcio, em vez 
de para o sódio.
Transporte Ativo Primário dos íons Hidrogênio
Em dois locais no corpo, o transporte ativo prim ário dos 
íons hidrogênio é muito im portante: (1) nas glândulas 
gástricas do estômago e (2) nos túbulos distais finais e nos 
duetos coletores corticais dos rins.
Nas glândulas gástricas, as células parietais das camadas 
mais profundas apresentam o mecanismo ativo primário 
mais potente para transportar os íons hidrogênio de qual­
quer parte do corpo. Ele é a base para a secreção de ácido 
clorídrico das secreções digestivas do estômago. Nas 
extrem idades secretoras das células parietais da glân­
dula gástrica, a concentração de íons hidrogênio 
aum enta por até um milhão de vezes, sendo, então, libe­
rada no estômago, jun to com íons cloreto, para form ar o 
ácido clorídrico.
Nos túbulos renais, existem células intercaladas espe­
ciais, nos túbulos distais finais e nos duetos coletores cor­
ticais, que tam bém transportam íons hidrogênio por 
transporte ativo primário. Nesse caso, grandes quantida­
des de íons hidrogênio são secretadas do sangue para a 
urina, para prom over a eliminação do excesso de íons hi­
drogênio dos líquidos corporais. Os íons hidrogênio po­
dem ser secretados na urina contra um gradiente de 
concentração de cerca de 900 vezes.
Energética do Transporte Ativo Primário
A quantidade de energia necessária para transportar ativa­
mente uma substância através da mem brana é determinada 
pela concentração da substância durante o transporte. 
Comparada com a energia necessária para concentrar a 
substância por 10 vezes, para poder concentrá-la em 100 
vezes será preciso duas vezes mais energia, e para concen­
trá-la 1.000 vezes será preciso três vezes mais energia. Em 
outras palavras, a energia necessária é proporcion al ao loga­
ritmo do grau de concentração da substância, como 
expressa pela seguinte fórmula:
Q
Energia (em calorias p o r osm ol) = 1.400 log - ~
C 7
Desse modo, em term os de calorias, a quantidade de ener­
gia necessária para concentrar 1 osmol da substância por
10 vezes é de cerca de 1.400 calorias; para concentrá-la por
100 vezes, 2.800 calorias. Pode-se no tar que o consumo de 
energia para concentrar substâncias no in terior das célu­
las ou para rem over substâncias das células contra um 
gradiente de concentração pode ser m uito grande. A lgu­
mas células, como as que revestem os túbulos
renais e 
várias outras células glandulares, consomem, apenas para 
essas atividades, cerca de 90% de sua energia.
Transporte Ativo Secundário — 
Co-transporte e Contratransporte
Q uando o sódio é transportado para fora da célula por 
transporte ativo primário, em geral forma-se grande g ra­
diente de concentração dos íons sódio através da m em ­
brana celular — alta concentração fora da célula e 
concentração interna m uito baixa. Esse gradiente rep re ­
senta um reservatório de energia, porque o excesso de 
sódio, do lado dc fora da m em brana celular, está sem pre 
tentando se difundir para o interior. Sob condições apro­
priadas, essa energia de difusão do sódio pode em purrar 
outras substâncias, junto com o sódio, através da m em ­
brana celular. Esse fenôm eno é referido com o co-trans- 
porte; é uma forma de transporte ativo secundário
Para o sódio levar consigo outras substâncias, é neces­
sário um mecanismo de ligação. Esse mecanismo é alcan­
çado por meio de outra proteína transportadora na 
m em brana celular. O transportador, neste caso, atua 
como local de ligação para o íon sódio e para a substância 
a ser co-transportada. Um a vez em que ambos estejam 
ligados, o gradiente de energia do íon sódio faz com que o 
íon sódio e a outra substância a ser transportada entrem 
para o interior da célula.
Aesculapius
Capítulo4 O Transporte de Substâncias Através da Membrana Celular 55
No contratransporte, os íons sódio tentam outra vez se 
difundir para o interior da célula, devido a seu grande gra­
diente de concentração. Entretanto , dessa vez, a substân­
cia a ser transportada está na parte interna da célula e 
deve ser transportada para o lado externo. Por essa razão, 
o íon sódio se liga à proteína transportadora onde se pro­
jeta para o exerior da m em brana, enquanto a substância a 
ser contratransportada se liga à projeção da proteína 
transportadora para o interior da célula, U m a vez que 
ambos já se ligaram, ocorre alteração conform acional,e a 
energia liberada pelo sódio em sua difusão para dentro da 
célula faz com que a outra substância seja transportada 
para o exterior.
Co-transporte de Glicose e 
Aminoácidos junto com os íons Sódio
A glicose e muitos aminoácidos são transportados para 
dentro das células contra grandes gradientes de concen­
tração; o mecanismo para isso é, em sua totalidade, o de 
co-transporte, como m ostra a Figura 4-12. N ote que a pro­
teína transportadora tem dois locais de ligação em seu 
lado externo, um para o sódio e o outro para a glicose. 
Também, a concentração dos íons sódio é m uito alta do 
lado externo e m uito baixa no lado interno da m em ­
brana, o que fornece energia para o transporte. U m a pro ­
priedade especial da proteína transportadora é que a 
alteração conformacional, para perm itir que o sódio se 
movimente para o interior, não ocorre até que a molécula 
da glicose também se ligue. Q uando ambos estão ligados, 
a alteração conformacional se dá de forma automática, 
com o sódio e a glicose sendo transportados para a parte 
interna da célula a um só tempo. Por isso, esse é o m eca­
nismo de co-transporte sódio-glicose.
O co-transporte do sódio dos aminoácidos ocorre da 
mesma maneira que para a glicose, a não ser que dele par­
ticipa um conjunto diferente de proteínas transportado­
ras. A té o presente, já foram identificadas cinco proteínas 
transportadoras de aminoácidos, cada um a delas sendo 
responsável pelo transporte de um subgrupo de am inoá­
cidos com características moleculares específicas.
O co-transporte do sódio da glicose e dos aminoácidos 
ocorre de modo especial nas células epiteliais do trato 
intestinal e dos túbulos renais, para prom over a absorção 
dessas substâncias pelo sangue, como discutido em capí­
tulos adiante.
Glicose
Local de 
ligação de Na Local de ligação da glicose
ÏÏÏÏÏÏMÎÏÏ A WWWÏÏÏÏ
rnmurn v m w m\ //\/ \
Na+W ^G lic o s e
Figura 4-12
Mecanismo postulado para o co-transporíe de sódio-glicose,
O utro im portante mecanismo de co-transporte em pelo 
menos algumas células inclui o co-transporte dos íons clo­
reto, íons iodo, íons ferro e íons urato.
Contratransporte do Sódio 
e íons Cálcio e Hidrogênio
Dois importantes mecanismos de contratransporte (trans­
porte na direção oposta à do íon primário) são os contra­
transportes de sódio-cálcio e de sódio-hidrogênio.
O contratransporte de sódio-cálcio ocorre através de 
todas ou quase todas as m em branas celulares, com os íons 
sódio se movendo para o in terior e os íons cálcio para o 
exterior, ambos ligados à m esm a pro teína transporta­
dora, no m odo de contratransporte. Isso acontece em adi­
ção ao transporte ativo prim ário de cálcio que ocorre em 
algumas células.
O contratransporte de sódio-hidrogênio ocorre em 
vários tecidos. Um exemplo especialmente im portante é o 
que ocorre nos túbulos proximais dos rins, onde os íons 
sódio se movem do lúmen dos túbulos para o interior da 
célula tubular, enquanto os íons hidrogênio são contra- 
transportados para o lúmen dos túbulos. Como mecanismo 
para concentrar os íons hidrogênio, o contratransporte 
sódio-hidrogênio é bem menos potente que o transporte 
ativo primário dos íons hidrogênio dos túbulos renais mais 
distais, que é extrem am ente potente mas pode transportar 
uma quantidade muito grande de íons hidrogênio, sendo, 
assim, uma etapa im portante no controle dos íons hidrogê­
nio nos líquidos corporais, como discutido em detalhes no 
Capítulo 30.
Transporte Ativo Através 
das Camadas Celulares
Em vários locais do corpo, as substâncias devem ser 
transportadas através de toda a espessura das cam adas 
de células, em vez de, simplesmente, através da m em brana 
celular. Esse tipo de transporte ocorre através dos epité- 
lios (1) intestinal, (2) tubular renal, (3) de todas as glându­
las exócrinas, (4) da vesícula biliar e (5) da m em brana do 
plexo coróide do cérebro e outras membranas.
O mecanismo básico de transporte de um a substância 
através da cam ada celular é (1) transporte ativo através da 
m em brana celular de um lado das células transportadoras 
nas cam adas e então (2) difusão simples ou difusão facili­
tada através da m em brana no lado oposto da célula.
A Figura 4-13 m ostra o mecanismo para o transporte 
dos íons sódio através da cam ada epitelial dos intestinos, 
da vesícula biliar e dos túbulos renais. Essa figura m ostra 
que as células epiteliais são fortem ente conectadas perto 
de seus pólos luminais, por meio de junções chamadas 
“beijos”. A borda em escova da superfície luminal das 
células é perm eável tanto aos íons sódio quanto à água. 
Portanto, o sódio e a água se difundem prontam ente do 
lúmen para o interior da célula. Então, nas m em branas 
basais e laterais da célula, os íons sódio são ativam ente 
transportados para o líquido extracelular do tecido con­
juntivo circundante e para os vasos sangüíneos. Isso cria 
um forte gradiente de concentração para os íons sódio 
através destas membranas, que, por sua vez, provocam 
osmose da água. Desse modo, o transporte ativo dos íons 
sódio pelas superfícies basolaterais das células epiteliais
Aesculapius
56 Unidade II Fisiologia da Membrana, Nervo e Músculo
Borda em Membrana
escova basal
Figura 4-13
Mecanismo básico do transporte ativo através das camadas 
celulares.
resulta em transporte não apenas dos íons sódio como tam ­
bém da água.
Esses são os mecanismos pelos quais a maioria dos 
nutrientes, dos íons e de outras substâncias é absorvida 
para o sangue pelo intestino; eles tam bém são o modo 
como as mesmas substâncias são reabsorvidas do filtrado 
glom erular pelos túbulos renais.
Por todo este texto, existem vários exemplos dos dife­
rentes tipos de transporte discutidos neste capítulo.
Referências
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Russell JM: Sodium-potassium-chloride cotransport. Physiol 
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Aesculapius
C A P I T U L O
Potenciais de Membrana e 
Potenciais de Ação
Existem potenciais elétricos em todas as membranas 
de virtualm ente todas as células do corpo. Além disso, 
algumas células, como as células nervosas e as dos mús­
culos, são capazes de gerar impulsos eletroquímicos 
que se modificam com grande rapidez em suas mem ­
branas, e esses impulsos são usados para transm itir 
sinais por toda a m em brana dos nervos e músculos.
A inda, em outros tipos de células, como, por exemplo, 
as células glandulares, os macrófagos e as células ciliadas, alterações locais dos 
potenciais de m em brana tam bém ativam muitas funções celulares. A presente dis­
cussão é sobre os potenciais de m em brana gerados tanto durante o repouso quanto 
durante a atividade das células nervosas e musculares.
Física Básica dos Potenciais de Membrana
Potenciais de M em brana C ausados peia D ifusão
“Potencial de Difusão” Causado pela Diferença entre as Concentrações lônicas nos Dois 
Lados da Membrana. Na Figura 5-L4, a concentração de potássio é m aior no lado 
interno da m em brana da fibra nervosa, mas bastante baixa na sua face externa. 
Vamos então assumir que a m em brana, nesse instante, é perm eável aos íons potás­
sio e a mais nenhum outro íon. Por causa do alto gradiente de concentração do potás­
sio de dentro para fora, existe um a forte tendência para que um m aior núm ero de 
íons potássio se difunda para fora, através da mem brana. Q uando o fazem, eles 
levam cargas elétricas positivas para o exterior, criando, assim, eletropositividade do 
lado externo da m em brana e eletronegatividade interna, por causa dos ânions nega­
tivos que perm anecem no lado interno, não se difundindo para fora com o potássio. 
Em cerca de um milissegundo, a diferença de potencial entre as partes interna e 
externa, chamada potencial de difusão, torna-se suficientem ente grande para blo­
quear a difusão efetiva do potássio para o exterior, apesar do alto gradiente de con­
centração dos íons potássio. Nas fibras nervosas normais de mamíferos, a diferença 
de potencial necessária é de cerca de 94 milivolts, com negatividade no lado interno da 
membrana.
A Figura 5-1R m ostra o mesmo fenôm eno que a Figura 5-1/1, só que, dessa vez, 
com alta concentração de íons sódio fora da m em brana e baixa quantidade de sódio 
do lado de dentro. Esses íons têm tam bém carga positiva. Nesse instante, a m em brana 
é muito permeável aos íons sódio, mas impermeável a todos os outros íons. A difu­
são dos íons sódio, positivamente carregados, para a parte interna, cria um potencial 
de membrana com polaridade oposta à da Figura 5-L4, com negatividade externa e 
positividade interna. Novamente, o potencial de m em brana aum enta o suficiente, 
dentro de milissegundos, para bloquear a difusão efetiva dos íons sódio para dentro; 
entretanto, a esse tempo, nas fibras nervosas de mamíferos, o potencial fica em torno 
de 61 milivolts, positivo dentro da fibra.
Desse modo, nas duas partes da Figura 5-1, vê-se que as diferenças entre as con­
centrações iônicas nos dois lados de uma m em brana seletivam ente permeável, pode, 
sob condições apropriadas, criar um potencial de mem brana. Nas seções seguintes 
deste capítulo, mostrarem os que muitas variações rápidas dos potenciais de m em ­
brana durante a transmissão dos impulsos nervosos e musculares resultam da ocor­
rência dessas rápidas variações dos potenciais de difusão.
57
Aesculapius
58 Unidade II Fisiologia da Membrana, Nervo e Músculo
(Anions)"
+
POTENCIAIS DE DIFUSÃO
Fibra nervosaFibra nervosa 
(Âníons)'
-
N+~
+ — 
( -9 4 mV) 
+ —
+ -
-K+
(Anions)'
_ * (Ãnions)'*
' ' í - í oi 
N a *-« ---— Na+
' '■ V í ' 
— + 
(+61 mV) 
— +
- +
três fatores: (1) a polaridade das cargas elétricas de cada 
íon, (2) a perm eabilidade da m em brana (P ) para cada íon 
e (3) as concentrações (C) dos respectivos íons no lado 
interno (i) e no lado externo (e) da m em brana. Assim, a 
seguinte fórmula, referida como equação de Goldman ou 
como equação de Goldman-Hodgkin-Katz, dá o potencial 
calculado do lado interno da m em brana quando dois íons 
positivos univalentes, sódio (N a+) e potássio (K+) e um íon 
univalente negativo, cloreto (Cl-), estão envolvidos.
EM F (milivolts)
-61 ■ log
c p + c p + c p
Na , N a + K + T ^ C 1 „ C T
c P +C P + C P
N a +0 N a + T ' ^ K „ K + Cl '
A, O estabelecimento do potencial de “difusão” através da mem­
brana da fibra nervosa, causado pela difusão dos íons potássio de 
dentro da célula para fora, através da membrana que é seletiva­
mente permeável somente ao potássio. 6, 0 estabelecimento de 
“potencial de difusão" quando a membrana da fibra nervosa só é 
permeável aos íons sódio. Note que o potencial de membrana 
interno é negativo quando os íons potássio se difundem e positivo 
quando os íons sódio se difundem, em razão dos gradientes de 
concentração opostos desses dois íons.
Relação do Potencial de Difusão com a Diferença de Concen­
tração — 0 Potencial de Nernst. O nível do potencial de 
difusão em toda a m em brana que se opõe exatam ente ao 
da difusão efetiva de um íon em particular, através da 
m em brana, é conhecido como potencial de Nernst para 
esse íon, term o já introduzido no Capítulo 4. A grandeza 
desse potencial de Nernst é determ inada pela proporção 
entre as concentrações desse íon específico nos dois lados 
da m em brana. Q uanto m aior essa proporção, m aior será 
a tendência para que o íon se difunda em uma direção, e, 
por conseguinte, maior o potencial de Nernst necessário 
para evitar difusão efetiva adicional. A equação a seguir, 
cham ada de equação de Nernst, pode ser usada para o cál­
culo do potencial de N ernst para qualquer íon univalente, 
na tem peratura norm al do corpo de 37°C:
Concentração interna
EM F (milivolts) = ± 61 log —
Concentração externa
onde EM F é a força eletrom otiva.
Q uando se usa essa fórmula, em geral se assume que o 
potencial no líquido extracelular, por fora da mem brana, 
perm anece no potencial zero, e o potencial de Nernst é o 
potencial no lado interno da mem brana. Também, o sinal 
do potencial é positivo (+) se o íon, difundindo-se de den­
tro para fora, for um íon negativo, e negativo
(-) se o íon 
for positivo. Dessa maneira, quando a concentração dos 
íons positivos de potássio, na parte interna, for 10 vezes 
m aior que na parte externa, o log de 10 é 1, de m odo que o 
potencial de Nernst é calculado como -61 milivolts no 
lado in terno da membrana.
Cálculo do Potencial de Difusão Quando a 
Membrana é Permeável a Vários íons Diferentes
Q uando a m em brana é perm eável a vários íons diferen­
tes, o potencial de difusão que se desenvolve depende de
Vamos estudar a im portância e o significado dessa 
equação. Primeiro, os íons sódio, potássio e cloreto são os 
íons mais im portantes envolvidos no desenvolvim ento 
dos potenciais de m em brana nas fibras m usculares e ner­
vosas, bem como nas células neuronais do sistema ner­
voso. O gradiente de concentração de cada um desses 
íons, através da m em brana, ajuda a determ inar a volta­
gem do potencial de m em brana.
Segundo, o grau de im portância de cada um desses íons 
na determ inação da voltagem é proporcional à perm eabi­
lidade da m em brana para cada íon em particular. Isto é,se 
a m em brana tiver perm eabilidade zero para os íons 
potássio e cloreto, o potencial de m em brana passa a ser 
totalm ente dom inado pelo gradiente de concentração 
dos íons sódio, e o potencial resultante será igual ao 
potencial de N ernst para o sódio. O mesm o acontece para 
cada um dos outros dois íons, se a m em brana ficar seleti­
vam ente perm eável som ente para um ou para outro.
Terceiro, um gradiente positivo de concentração iônica 
de dentro para fora da m em brana causa eletronegatividade 
no lado de dentro da membrana. A razão para isso é que o 
excesso de íons positivos se difunde de fora quando sua 
concentração é maior dentro do que fora. Isso leva cargas 
positivas para fora mas deixa os ânions negativos não-difu- 
síveis na parte interna, criando, assim, eletronegatividade 
na parte interna. O efeito oposto ocorre quando existe um 
gradiente para um íon negativo. Isto é, um gradiente de íon 
cloreto da parte externa para a parte interna causa eletrone­
gatividade dentro da célula porque o íon cloreto, com car­
gas negativas, difunde-se para dentro, deixando os íons 
positivos não-difusíveis do lado de fora.
Q uarto, com o explicado adiante, a perm eabilidade dos 
canais de sódio e potássio passa por rápidas alterações 
durante a transm issão dos impulsos nervosos, enquanto a 
perm eabilidade dos canais de cloreto não tem grandes 
alterações durante esse processo. Assim, rápidas a ltera­
ções da perm eabilidade do sódio e do potássio são prim a­
riam ente responsáveis pela transm issão de sinais nos 
nervos, o que é o objeto do restante deste capítulo.
Medida do Potencial 
de Membrana
O método para medir o potencial de membrana é simples 
na teoria mas em geral complicado na prática, em razão das 
pequenas dimensões da maioria das fibras. A Figura 5-2 
mostra uma pequena pipeta cheia com solução eletrolítica.
Aesculapius
Capítulo 5 Potenciais de Membrana e Potenciais de Ação 59
Figura 5-2
Medida do potencial de membrana da fibra nervosa usando um 
microeletrodo.
A pipeta é introduzida, através da membrana celular, para 
o interior da fibra. Então, outro eletrodo, chamado “ele­
trodo indiferente”, é colocado no líquido extracelular, e a 
diferença potencial entre as partes interna e externa da 
fibra é medida usando-se um voltímetro apropriado. Esse 
voltímetro é um aparelho eletrônico altamente sofisticado 
que é capaz de medir voltagens muito pequenas, apesar da 
extremamente alta resistência ao fluxo elétrico da ponta da 
micropipeta, aqualtemumlúmende diâmetro geralmente 
menor que 1 micrômetro e resistência maior que um mi­
lhão de ohms. Para registrar as rápidas alterações do poten­
cial de membrana durante a transmissão dos impulsos 
nervosos, o microeletrodo é conectado a um osciloscópio, 
como explicado adiante, neste capítulo.
A parte inferior da Figura 5-3 mostra o potencial elé­
trico que é medido em cada ponto ou próximo da mem­
brana da fibra nervosa, começando do lado esquerdo da 
figura e passando para o direito. Enquanto o eletrodo está 
do lado externo da membrana, o registro do potencial é 
zero, que é o potencial do líquido extracelular. Então, con­
forme o eletrodo que está registrando passa através da 
área de variação da voltagem na membrana celular (cha­
mada camada do dipolo elétrico),o potencial passa, abrup­
tamente, para -90 milivolts. Ao se mover o microeletrodo 
para o centro da fibra, o potencial permanece no nível 
constante de -90 milivolts, mas volta de novo a zero no ins­
tante em que passa através da membrana para o lado 
oposto da fibra.
Para criar um potencial negativo dentro da membrana, 
devem ser transportados para o exterior somente íons 
positivos suficientes para desenvolver a camada do dipolo 
elétrico na própria membrana. Todos os íons que perma­
necem dentro da fibra nervosa podem ser positivos ou 
negativos, como mostra o painel superior da Figura 5-3. 
Por essa razão, um número inacreditavelmente pequeno 
de íons precisa ser transferido através da membrana para 
estabelecer o “potencial de repouso” normal de -90 mili­
volts dentro da fibra nervosa; isso significa que somente 
1/3.000.000 a 1/100.000.000 da carga positiva total dentro 
da fibra precisa ser transferido. Também, um número 
igualmente pequeno de íons positivos movendo-se de fora
Fibra nervosa
+ - + + — + - + ---- + + - +
+ - + H-----+ — + — + + - +
+ — + + --- b — 4*------+ + — +
+ - + + --- + - + ----- + + -^-
- ^ ■ - + - + - + —+ —+ —+ - 
+ - + + --- + - + ----- + + - +
S -90 -o.
Figura 5-3
A distribuição dos íons com cargas positivas e negativas no líquido 
extracelular, em volta da fibra nervosa, e no líquido dentro da fibra; 
observe o alinhamento das cargas negativas ao longo da superfí­
cie interna da membrana e das cargas positivas pela superfície 
externa. O painel inferior mostra as alterações abruptas no poten­
cial de membrana que ocorrem nas membranas nos dois lados da 
fibra.
para dentro da fibra pode inverter o potencial de -90 mili­
volts para o máximo de +35 milivolts, dentro de apenas 
1/10.000 de segundo. A rápida alternância de íons, dessa 
maneira, causa os sinais nervosos discutidos nas seções 
seguintes deste capítulo.
Potencial de Repouso das 
Membranas dos Nervos
O potencial de repouso das m em branas das fibras nervo­
sas mais grossas, quando estas não estão transm itindo 
sinais nervosos, é de cerca de -90 milivolts. Isto é, o po ten­
cial dentro da fibra é 90 milivolts mais negativo do que o 
potencial no líquido extracelular, do lado de fora da fibra. 
Nos próximos parágrafos, iremos explicar todos os fato­
res que determ inam esse nível do potencial de repouso 
mas, antes disso, precisam os descrever as propriedades de 
transporte da m em brana nervosa em repouso para o 
sódio e para o potássio.
Transporte Ativo dos íons Sódio e Potássio através da Mem­
brana — A Bomba de Sódio-Potássio (Na -K ). Primeiro, 
vamos recordar, do Capítulo 4, que todas as membranas 
celulares do corpo contêm um a forte bom ba de N a+-K+ 
que transporta continuam ente íons sódio para fora da 
célula e íons potássio para dentro da célula, como ilus­
trado no lado esquerdo na Figura 5-4. A lém disso, note 
que essa é um a bom ba eletrogênica, porque mais cargas 
positivas são bom beadas para fora que para dentro (três 
íons N a+para fora, a cada dois íons K+ para dentro), dei­
xando um déficit real de íons positivos na parte de dentro;
Aesculapius
60 Unidade II Fisiologia da Membrana, Nervo e Músculo
Exterior
3Na* 2K*
1
\ *
V 
11 
1 1 
1 1 
1 »
f i f t y
1 * 
f »
— V
o ó o o
ATP Na* K* ADP
Bomba de Na'-K*
Na
%
K '
JUG
\ f
‘ I 
• I
•l ■ l 
»*I \
: \
\
Na* K* 
Canais de 
"exlravasamento" K‘ -Na‘
Figura 54
Características
funcionais da bomba de Na'-K* e os canais de 
"exlravasamento" de K '-Na‘ ADP. difosfato de adenosina; ATP, tri- 
fosfato de adenosina.
K+
4 mEq/L
O O O O
K+
140 mEq/L
(-94 mV)
(-94 mV)
Na* K+
142 mEq/L 4 mEq/L
O - O O O O 
Na* K*
14 mEq/L 140 mEq/L (-86 mV)
(+61 mV) (-94 mV)
isso gera um potencial negativo no lado de dentro das 
membranas celulares.
A bomba de Na*-K* produz, também, grande gra­
diente de concentração para o sódio e para o potássio, 
através da membrana nervosa em repouso. Esses gradien­
tes são os seguintes:
Na* (externo): 
Na* (interno): 
K' (externo): 
K' (interno):
l42mEq/l 
14 mEq/l 
4mEq/l 
140 mEq/l
As proporções en t re esses dois íon s respectivos, de de n I ro 
para fora. são-
NaT ■/Na’,
^ mlcrn. ;k -c
mo = 0,1
, = 35,0
Extravasamento do Potássio e do Sódio através da Membra­
na Nervosa. O lado direito da Figura 5-4 m ostra um canal 
protéico na m em brana nervosa, pelo qual íons potássio e 
sódio podem extravasar, referido como canal de “extrava­
sam ento” depotássio-sódio (Na*-K+). A ênfase é no extra­
vasam ento de potássio porque, em média, os canais são 
muito mais permeáveis ao potássio do que ao sódio, nor­
m alm ente cerca de 100 vezes mais permeáveis. Como dis­
cutido adiante, esse diferencial na perm eabilidade é muito 
im portante na determ inação do nível do potencial de 
repouso normal da membrana.
Difusão
Na+^ -
bomba
Na*
l42m Eq/L + l4m E q/L
+ - 
+ - 
Drfusão
K*
bomba
+■ —
4 mEq/L + _ 140 mEq/L
* ” (-90 mV)
+ 1 —
(Âníons)“ + _ (Anions)'
Figura 5-5
O estabelecimento do potencial de repouso da membrana nas 
fibras nervosas sob três condições: A, quando o potencial de mem­
brana é causado somente pela difusão do potássio; B, quando o 
potencial de membrana é causado pela difusão de ambos os íons, 
potássio e sódio; e C, quando o potencial de membrana é causado 
tanto pela difusão dos íons potássio e sódio mais o bombeamento 
desses dois íons pela bomba de Na*-K*.
Origem do Potencial de 
Repouso Normal da Membrana
A Figura 5-5 m ostra os fatores im portantes para o estabe­
lecim ento do potencial de repouso norm al da m em brana 
em -90 milivolts. Eles são os seguintes.
Contribuição do Potencial de Difusão do Potássio. Na Fi­
gura 5-5/4, admite-se que o único movimento iônico atra­
vés da m em brana é o de difusão dos íons potássio, como 
dem onstrado pelos canais abertos entre os símbolos de 
potássio (K*) dentro e fora da mem brana. Por causa da
alta proporção dos íons potássio dentro e fora, 35:1, o 
potencial de N ernst correspondente a essa proporção é de 
-94 milivolts, porque o logaritmo de 35 é 1,54, que, m ulti­
plicado por -61 milivolts, dá -94 milivolts. Portanto, se os 
íons de potássio fossem os únicos fatores causadores do 
potencial de repouso, o potencial de repouso dentro da 
fibra seria igual a -94 milivolts, como m ostra a figura.
Contribuição da Difusão do Sódio através da Membrana Ner­
vosa. A Figura 5-5B mostra a adição da pequena perm ea­
bilidade da m em brana nervosa aos íons sódio causada 
pela difusão dim inuta dos íons sódio pelos canais de extra-
Aesculapius
Capítulo 5 Potenciais de Membrana e Potenciais de Ação 61
vasamento de Na+-K+. A proporção entre os íons sódio, 
através da membrana, de dentro para fora, é de 0,1, o que 
corresponde ao potencial calculado de Nernst no lado de 
dentro da membrana de +61 milivolts. Mas tam bém é mos­
trado, na Figura 5-5B, o potencial de Nernst para a difusão 
do potássio, que é de -94 milivolts. Como eles interagem 
entre si e qual será o potencial resultante? Essas perguntas 
podem ser respondidas pela equação de Goldman, des­
crita anteriormente. Intuitivamente, pode-se observar que 
se a membrana for muito permeável ao potássio mas ape­
nas pouco permeável ao sódio, é lógico que a difusão do 
potássio contribuirá m uito mais para o potencial de mem­
brana do que para a difusão do sódio. Na fibra nervosa nor­
mal, a permeabilidade da m em brana ao potássio é cerca de 
100 vezes maior do que sua perm eabilidade ao sódio. A o 
usar este valor na equação de Goldman, será obtido o po­
tencial do lado de dentro da m em brana de -86 milivolts, 
que se aproxima do potencial de potássio m ostrado na 
figura.
Contribuição da Bomba de Na+-K+. Na Figura 5-5C, a bom ba 
Na+-K+ é m ostrada como contribuindo, adicionalmente, 
para o potencial de repouso. Nessa figura, ocorre bom- 
beamento contínuo de três íons sódio para o exterior para 
cada dois íons potássio bom beados para o interior da 
membrana. O fato de mais íons sódio serem bom beados 
para fora do que íons potássio para dentro produz perda 
contínua de cargas negativas pelo lado interno da m em ­
brana; isso cria um grau adicional de negatividade (em 
torno de -4 milivolts adicionais) no lado interno, além da 
produzida pela difusão. Por essa razão, como m ostra a 
Figura 5-5C, o potencial de m em brana efetivo, com todos 
esses fatores atuantes ao mesmo tempo, é de cerca de -90 
milivolts.
Em resumo, os potenciais de difusão causados pela 
difusão do sódio e do potássio atuando isoladamente, 
produziriam um potencial de m em brana de cerca de -86 
milivolts, quase todo determ inado pela difusão do potás­
sio. Então, -4 milivolts adicionais são somados ao poten­
cial de m em brana pela bom ba eletrogênica contínua de 
Na+-K+, resultando no potencial de m em brana efetivo de 
-90 milivolts.
Potencial de Ação dos Nervos
Os sinais nervosos são transmitidos por potenciais de ação, 
que são rápidas alterações do potencial de m em brana que 
se propagam com grande velocidade por toda a m em ­
brana da fibra nervosa. Cada potencial de ação começa 
por uma alteração súbita do potencial de m em brana nor­
mal negativo para um potencial positivo, terminando, 
então, com retorno quase tão rápido para o potencial 
negativo. Para conduzir um sinal nervoso, o potencial de 
ação se desloca ao longo da fibra nervosa até sua extremi­
dade final.
O painel superior da Figura 5-6 m ostra as alterações 
que ocorrem na m em brana durante o potencial de ação, 
com a transferência de cargas positivas para o interior da 
fibra, no seu início, e o retorno das cargas positivas para o 
exterior, a seu término. O painel inferior mostra, grafica­
mente, as sucessivas alterações do potencial de m em ­
brana, por poucos décimos de milésimos de segundo,
Figura 5-6
Potencial de ação típico registrado pelo método mostrado no painel 
superior da figura.
ilustrando o início explosivo do potencial de ação e sua 
quase idêntica recuperação.
Os estágios sucessivos do potencial de ação são os 
seguintes.
Estágio de Repouso. É o potencial de repouso da m em bra­
na, antes do início do potencial de ação. Diz-se que a 
m em brana está “polarizada” durante esse estágio, em 
razão do potencial de m em brana de -90 milivolts nega­
tivo existente.
Estágio de Despolarização. A esse tempo, a m em brana fica 
subitam ente m uito perm eável aos íons sódio, perm itindo 
que grande núm ero de íons sódio, positivam ente carrega­
dos, se difunda para o interior do axônio. O estado norm al 
de “polarização” de -90 milivolts é, de imediato, neu trali­
zado pelo influxo dos íons sódio com carga positiva, com 
o potencial aum entando, rapidam ente, para um valor 
positivo. Isso é referido como despolarização. Nas fibras 
nervosas de m aior calibre, o grande excesso dos íons sódio 
positivos que se deslocam para o interior da fibra faz com 
que o potencial de m em brana “ultrapasse” (overshoot) 
rapidam ente o nível zero e torne-se positivo. E m algumas
Aesculapius
62 Unidade II Fisiologia da Membrana, Nervo e Músculo
fibras delgadas, bem como em muitos neurônios do sis­
tem a central, o potencial de m em brana simplesmente se 
aproxima do nível zero, não o ultrapassando para chegar 
ao estado
positivo.
Estágio de Repolarização. Em alguns décimos de milési­
mos de segundo após a m em brana ter ficado muito per­
meável aos íons sódio, os canais de sódio começam a se 
fechar e os canais de potássio se abrem mais que o normal. 
Então, a rápida difusão dos íons potássio para o exterior 
restabelece o potencial de repouso negativo da mem ­
brana. Isso é referido como repolarização da mem brana.
Para explicar com mais detalhes os fatores causadores 
da depolarização e da repolarização, precisamos descre­
ver as características especiais dos dois outros tipos de 
canais de transporte através das mem branas nervosas: os 
canais de sódio e potássio regulados pela voltagem.
Os Canais de Sódio e 
Potássio Regulados pela Voltagem
O agente necessário para provocar a depolarização e a 
repolarização das m em branas nervosas durante o poten­
cial de ação é o canal de sódio regulado pela voltagem. O 
canal de potássio regulado pela voltagem tam bém tem 
participação m im portante, por aum entar a rapidez da 
repolarização da m em brana. Esses dois canais regulados 
pela voltagem atuam, deform a adicional, com a bomba de 
N a+-K+ e com os canais de extravasamento de K +-Na+.
Comporta 
de ativação
_ J k V . 
ÏÏTO ■ ffîffî ?
Na* Na*
I u
A
Comporta de 
inatívação 
Repouso 
(-90 mV)
T O ! 
XXM ■
ooo ■ To M M T
Ativado 
{-90 a +35 mV)
Inativado 
(+35 a -9 0 mV, 
demorado)
I
y
Repouso 
Dentro ^ O m V )
Figura 5-7
Ativação lenta 
(+35 a -9 0 mV)
Características dos canais regulados pela voltagem de sódio 
(acima) e potássio {abaixo), mostrando sucessivas ativações e ina- 
tivações dos canais de sódio e a ativação dem orada dos canais de 
potássio, quando o potencial de membrana foi alterado do valor 
normal negativo de repouso para um valor positivo.
O Canal de Sódio Regulado pela Voltagem — 
Ativação e Inatívação do Canal
O painel superior da Figura 5-7 m ostra o canal de sódio 
regulado pela voltagem em três estados distintos. Esse 
canal tem duas comportas — uma perto da abertura 
externa do canal, referida como comporta de ativação, e a 
outra perto da abertura interna do canal, referida como 
comporta de inatívação. A parte superior esquerda da 
figura m ostra o estado dessas duas comportas na mem­
brana normal em repouso, quando o potencial de m em ­
brana é -90 milivolts. Nessa condição, a com porta de 
ativação está fechada, im pedindo a entrada, por m enor 
que sej a, de íons sódio para o interior da fibra através des­
ses canais de sódio.
Ativação do Canal de Sódio. Q uando o potencial de m em ­
brana se torna menos negativo que durante o estado de 
repouso, aum entando de -90 milivolts até zero, ele atinge 
a voltagem — em geral, de cerca de -70 a -50 milivolts — 
o que provoca alteração conformacional abrupta da com­
porta de ativação, fazendo com que o canal fique total­
m ente aberto. Essa condição é referida como estado 
ativado; durante esse estado, os íons sódio podem se der­
ram ar pelo canal, aum entando a perm eabilidade da 
m em brana ao sódio por 500 a 5.000 vezes.
Inatívação do Canal de Sódio. A parte superior direita da 
Figura 5-7 m ostra o terceiro estado do canal de sódio. O 
mesmo aum ento da voltagem que faz com que a com porta 
seja ativada tam bém faz com que essa com porta seja ina- 
tivada. A com porta é desativada em poucos décimos de 
milésimos de segundo após ter sido ativada. Isto é, a alte­
ração conform acional que provoca o fecham ento da com ­
porta de ativação é um processo mais lento que a a ltera­
ção conform acional que abre a com porta de ativação. 
Assim, após o canal de sódio ter perm anecido aberto por 
alguns décimos de milésimos de segundo, o canal é inati­
vado e se fecha, e os íons sódio não podem atravessar a 
m em brana. Nesse m om ento, o potencial de m em brana 
começa a re to rnar ou se aproxima de seu estado norm al 
de repouso, que é o processo de repolarização.
O utra característica im portante do processo de inati- 
vação do canal de sódio é que a com porta inativada só vai 
reabrir quando o potencial de m em brana re to rnar ou se 
aproxim ar do potencial de repouso na condição original. 
Por essa razão, usualm ente, não é possível para o canal de 
sódio voltar a abrir sem que a fibra nervosa seja prim eiro 
repolarizada.
O Canal de Potássio Regulado 
pela Voltagem e Sua Ativação
O painel inferior da Figura 5-7 mostra o canal de potássio 
regulado pela voltagem em dois estados: duran te o estado 
de repouso (à esquerda), e durante o final de um potencial 
de ação (à direita). D urante o estado de repouso, a com ­
porta do canal de potássio está fechada, e os íons potássio 
são impedidos de passarem , através desse canal, para o 
exterior. Q uando o potencial de m em brana aum enta, de 
-90 milivolts para zero, essa variação da voltagem pro­
voca a abertura conform acional da com porta, perm itindo 
aum ento da difusão de potássio para fora, por meio des­
ses canais. E ntretanto, devido ao pequeno retardo na 
abertura dos canais de potássio, em sua m aioria eles só 
abrem exatam ente no mesmo m om ento em que os canais
Aesculapius
Capítulo 5 Potenciais de Membrana e Potenciais de Ação 63
de sódio estão começando a se fechar, em função de sua 
inativação. Assim, a redução da entrada de sódio na célula 
e o aumento simultâneo da saída de potássio da célula 
fazem com que o processo de repolarização seja acele­
rado, levando à completa recuperação do potencial de 
repouso da m em brana dentro de poucos décimos de milé­
simos de segundo.
Método de Pesquisa para Medir o Efeito da Voltagem sobre a 
Abertura e o Fechamento dos Canais Controlados por Volta­
gem — 0 “Grampo da Voltagem”. A pesquisa original que 
levou ao entendimento quantitativo dos canais de potás­
sio e de sódio foi tão engenhosa que os cientistas respon­
sáveis, Hodgkin e Huxley, ganharam o Prêmio Nobel. A 
essência desses estudos é mostrada nas Figuras 5-8 e 5-9.
Figura 5-8
0 método do "grampo de voltagem” para estudar o fluxo dos íons 
através de um canal específico.
— Canal de Na* 
-----Canal de 1C
Figura 5
Alterações típicas da condutância dos canais dos íons e sódio e 
potássio, quando o potencial de membrana aumenta abrupta­
mente do valor de repouso normal de -90 milivolts para o valor posi­
tivo de +10 milivolts por 2 milissegundos. Esta figura mostra que os 
canais de sódio abrem (ativados) e, em seguida, fecham (inativa- 
dos) antes do final desses 2 milissegundos, enquanto os canais de 
potássio só abrem (ativados), e a velocidade é bem mais lenta do 
que a da abertura dos canais de sódio.
A Figura 5-8 mostra a montagem experimental, cha­
mada de grampo de voltagem (ou de fixação da voltagem), 
utilizada para medir os fluxos iônicos pelos diferentes 
canais. Para se usar essa montagem, dois eletrodos são in­
seridos na fibra nervosa. Um deles é para medir a volta­
gem do potencial de membrana, e o outro é para conduzir 
corrente elétrica para dentro ou para fora da fibra ner­
vosa. Essa montagem é utilizada da seguinte maneira: o 
pesquisador decide qual a voltagem que ele deseja estabe­
lecer dentro da fibra nervosa. O componente eletrônico 
da montagem é então ajustado para a voltagem desejada, 
e isso automaticamente injeta eletricidade positiva ou 
negativa por meio do eletrodo de corrente, na intensidade 
que seja necessária para fixar a voltagem, como medida 
pelo eletrodo de voltagem, no nível estabelecido pelo ope­
rador. Quando o potencial de membrana é repentina­
mente alterado por esse grampo de voltagem, de -90 
milivolts para zero, os canais de potássio e sódio regulados 
pela voltagem se abrem, e os íons sódio e potássio come­
çam a fluir por esses canais. Para contrabalançar os efeitos 
desses fluxos iônicos sobre os valores fixados da voltagem 
intracelular, corrente elétrica é injetada automaticamente
por meio dos eletrodos dos grampos de voltagem, para 
manter a voltagem intracelular no nível zero constante 
que é necessário. Para isso, a corrente injetada deve ser 
igual, só que com polaridade oposta ao fluxo efetivo de 
corrente que flui pelos canais. Para se medir a intensidade 
de fluxo que está ocorrendo a cada instante, o eletrodo de 
corrente é conectado a um osciloscópio que registra o 
fluxo corrente, como mostra a tela do osciloscópio na 
Figura 5-8. Por fim, o pesquisador altera as concentrações 
iônicas intra-e extracelulares para valores diferentes dos 
normais, e repete a medida. Isso pode ser feito facilmente 
quando se usam fibras nervosas bastante calibrosas, obti­
das de alguns crustáceos, de modo especial o axônio gi­
gante da lula, que em alguns desses animais pode ter 1 
milímetro em diâmetro. Quando o sódio é o único íon per- 
meante nas soluções intra- e extracelular do axônio da 
lula, o grampo de voltagem só mede o fluxo corrente pelos 
canais de sódio. Quando o potássio é o único íon per- 
meante, só o fluxo corrente pelos canais de potássio é 
medido.
Outra maneira de se estudar o fluxo iônico por meio de 
um tipo individual de canal é pelo bloqueio de um tipo de 
canal por vez. Por exemplo, os canais de sódio podem ser 
bloqueados pela toxina chamada tetrodotoxina, apli­
cando-a na parte externa da membrana celular, onde a 
comporta de ativação do sódio está situada. Alternativa­
mente, o íon tetraetilamônio bloqueia os canais de potássio 
quando aplicado no interior da fibra nervosa.
A Figura 5-9 mostra as variações típicas da condutân­
cia dos canais de sódio e potássio regulados pela voltagem, 
quando o potencial de membrana é repentinamente alte­
rado pelo uso do grampo de voltagem, de -90 milivolts 
para +10 milivolts, e, então, 2 milissegundos depois, de 
volta para -90 milivolts. Note a abertura abrupta dos 
canais de sódio (o estágio de ativação) em uma pequena 
fração de milissegundo, após o potencial de membrana ser 
elevado para o valor positivo. Entretanto, durante os pró­
ximos milissegundos, os canais de sódio automaticamente 
se fecham (o estágio de inativação).
Note a abertura (ativação) dos canais de potássio. Eles 
se abrem lentamente, atingindo seu estado de abertura 
total somente depois que os canais de sódio se tenham 
fechado quase completamente. Além disso, uma vez tendo 
ocorrido a abertura dos canais de potássio, eles permane­
cem abertos durante todo potencial positivo de mem­
brana e não se fecham de novo até que o potencial de 
membrana retorne a um valor negativo.
Aesculapius
64 Unidade II Fisiologia da Membrana, Nervo e Músculo
Resumo dos Eventos Causadores 
do Potencial de Ação
A Figura 5-10 resume os eventos seqüenciais que ocor­
rem durante e logo após o potencial de ação. A parte de 
baixo da figura m ostra as alterações na condutância da 
m em brana para os íons sódio e potássio. D urante o 
período de repouso, antes que o potencial de ação se ini­
cie, a condutância para os íons potássio é cerca de 50 a 100 
vezes m aior que a condutância para os íons sódio. Isso é 
causado pelo m aior extravasam ento dos íons potássio 
que dos íons sódio, através dos canais de extravasamento. 
Todavia, com o desencadeam ento do potencial de ação, o 
canal de sódio instantaneam ente torna-se ativado, perm i­
tindo um aum ento de até 5.000 vezes da condutância do 
sódio. Então, o processo de inativação fecha os canais de 
sódio em um a fração de milissegundo. O desencadea­
m ento do potencial de ação causa tam bém a regulação 
pela voltagem da abertura dos canais de potássio, fazendo 
com que ela ocorra mais lentam ente, em um a fração de 
milissegundo após a abertura dos canais de sódio. A o final 
do potencial de ação, o retorno do potencial de m em brana 
ao estado negativo faz com que os canais de potássio se
Milissegundos
Figura 5-1 OH
Alterações da condutância de sódio e potássio durante o curso do 
potencial de ação. A condutância do sódio aumenta por vários 
milhares de vezes durante os estágios iniciais do potencial de ação, 
enquanto a condutância do potássio só aumenta cerca de 30 vezes 
durante os estágios finais do potencial de ação e por um pequeno 
período após. (Essas curvas foram construídas da teoria apresen­
tada em artigos por Hodgkin e Huxley, mas transpostas do axônio 
da lula para se aplicar ao potencial de membrana das fibras nervo­
sas mais grossas dos mamíferos.)
fechem novam ente, voltando ao seu estado original mas, 
de novo, som ente após um retardo adicional de um milis­
segundo ou mais.
A parte média da Figura 5-10 m ostra a proporção entre 
as condutâncias do sódio e do potássio a cada instante, 
durante o potencial de ação, e, logo acima, é m ostrado o 
potencial de ação propriam ente dito. D urante a parte ini­
cial do potencial de ação, a proporção entre as condutân­
cias do sódio e potássio aum enta mais de 1.000 vezes. Por 
isso, muito mais íons sódio fluem para o in terior da fibra 
do que íons potássio para o exterior. Essa é a causa do 
potencial de m em brana ficar positivo no início do poten­
cial de ação. Em seguida, os canais de sódio com eçam a se 
fechar e os canais de potássio a se abrir, de m odo que a 
proporção entre as condutâncias varie para o predom ínio 
da condutância do potássio, aum entando em m uito a con­
dutância do potássio e reduzindo a condutância do sódio. 
Isso perm ite perda m uito rápida dos íons potássio para o 
exterior, mas, virtualm ente, fluxo nulo de íons sódio para 
o interior. C onseqüentem ente, o potencial de ação rap i­
dam ente re torna ao seu nível basal.
Os Papéis de Outros íons 
no Potencial de Ação
Até este ponto, consideramos apenas a participação dos 
íons sódio e potássio na geração do potencial de ação. Pelo 
menos dois outros tipos de íons devem ser considerados: 
os ânions negativos e os íons cálcio.
íons (Ânions) Impermeantes com Carga Negativa no Interior 
do Axônio. Nos axônios existem muitos íons com carga 
negativa que não podem passar pelos canais da membrana. 
Dentre eles estão os ânions das proteínas moleculares e de 
muitos compostos orgânicos de fosfato, compostos de sul­
fato e assim por diante. Como esses íons não podem sair do 
axônio, qualquer déficit de íons positivos no lado de dentro 
da membrana cria excesso desses ânions impermeantes 
negativos. Por conseguinte, esses íons impermeantes nega­
tivos são responsáveis pela carga negativa dentro da fibra, 
quando existe um déficit real de íons potássio com carga 
positiva e de outros íons positivos.
íons Cálcio. A membrana de quase todas as células do 
corpo contém uma bomba de cálcio semelhante à bomba 
de sódio, e o cálcio, em algumas células, junto com (ou no 
lugar do) sódio, causa a maior parte do potencial de ação. 
Como a bomba de sódio, a bomba de cálcio transfere os 
íons cálcio do interior da membrana celular para o exte­
rior (ou para o retículo endoplasmático da célula), criando 
gradiente iônico de cálcio de cerca de 10.000 vezes. Isso 
deixa concentração celular de íons cálcio em torno de 10"7 
molar, em contraste com a concentração externa de cerca 
de 10"3 molar.
Além disso, existem canais de cálcio regulados pela 
voltagem. Esses canais são ligeiramente permeáveis aos 
íons sódio, assim como aos íons cálcio; quando se abrem, 
os íons cálcio e os íons sódio fluem para o interior da fibra. 
Assim, esses canais são conhecidos como canais de Ca++- 
Na*. Os canais de cálcio são de lenta ativação, necessi­
tando de 10 a 20 vezes mais tempo para serem ativados do 
que os canais de sódio. Por essa razão, eles são chamados 
de canais lentos, em contraste com os canais de sódio, que 
são chamados de canais rápidos.
Aesculapius
Capítulo 5 Potenciais de Membrana e Potenciais de Ação 65
Os canais de cálcio são muito numerosos no músculo 
cardíaco e no músculo liso. Na verdade, em alguns tipos