OS OLHOS DOS VERTEBRADOS SÃO MAL PROJETADOS?

junho 16, 2010 às 7:57 pm | Publicado em Blogroll, Uncategorized | Deixe um comentário

A fiação invertida da retina é uma “estrutura otimizada”: Nova descoberta sobre os olhos arruína Dawkins ainda mais.

Por: Jonathan Sarfati (27/05/2010).

Disponível em: http://creation.com/mueller-cells-backwardly-wired-retina-v-dawkins

Traduzido e adaptado por Maximiliano Mendes – https://crentinho.wordpress.com

Sumário

No bicentenário de Darwin ano passado, seu defensor mais proeminente e também ardente antiteísta, Richard Dawkins, escreveu um livro novo: O Maior Espetáculo da Terra. Ironicamente, ele admite sobre todos os seus livros anteriores pró-evolução:

Olhando para esses livros anteriores, eu percebi que a evidência para a evolução não está explicitada em nenhum lugar e que isso parecia ser uma lacuna a ser fechada.

Um de seus exemplos preferidos, usado há décadas, é a suposta fiação invertida da retina, um exemplo favorito das alegações de design ruim. Primeiro republicamos uma seção exemplo de nossa refutação The Greatest Hoax on Earth? mostrando que mesmo com o conhecimento existente, Dawkins não tinha razão. Então nós relatamos sobre uma nova descoberta que mostra de forma conclusiva que o suposto design inferior na verdade é superior na produção de imagens mais nítidas e melhor distinção entre as cores.

Retina com fiação invertida?

Dawkins repete uma alegação que tem feito por mais de 20 anos:

Mas eu não mencionei o mais claro exemplo de imperfeição na óptica. A retina é de trás-pra-frente.

Imagine um engenheiro apresentando para um Helmholtz contemporâneo uma câmera digital, com sua tela de pequenas fotocélulas, ajustada para capturar imagens projetadas diretamente em sua superfície. Isso faz sentido e obviamente cada fotocélula tem um fio conectando-a a um aparato computacional de algum tipo onde as imagens são combinadas. Novamente, faz sentido. Helmholtz não devolveria a câmera.

Mas agora suponha que eu diga a ele que as “fotocélulas” dos olhos estão apontadas para trás, no sentido contrário à cena que se está olhando. Os “fios” conectando as fotocélulas do cérebro se estendem por toda a superfície da retina, de forma que os raios de luz têm de passar através de um tapete de fios acumulados antes de atingirem as fotocélulas. Isso não faz sentido … (pp: 353-354 – da edição em língua inglesa)

Na verdade, faz sentido, como os oftalmologistas bem sabem, e já explicaram há anos, de forma que Dawkins não tem desculpas para repetir tais argumentos desacreditados. A analogia dele falha, pois fotocélulas não têm de ser quimicamente regeneradas, ao passo que os fotorreceptores dos olhos são quimicamente ativos e precisam de um rico suprimento de sangue para serem regenerados. Como eu escrevi em By Design, capítulo 12:

Regenerando fotorreceptores

Alguém que conhece a anatomia do olho é o Dr. George Marshall, oftalmologista, que disse:

A idéia de que o olho tem fiação invertida vem de uma falta de conhecimento sobre suas funções e anatomia.1

Ele explicou que os nervos não poderiam passar por trás do olho porque a coróide ocupa esse espaço. Isso fornece o rico suprimento de sangue necessário para o epitélio pigmentado da retina (EPR), que é metabolicamente muito ativo. Isso é necessário para regenerar os fotorreceptores e para absorver o excesso de calor da luz. Então os nervos devem estar na frente e não atrás. Mas como será mostrado abaixo, o design dos olhos supera até mesmo esse pequeno inconveniente.

Na verdade, o que limita a resolução do olho é a difração das ondas de luz na pupila (diretamente proporcional ao comprimento de onda e inversamente proporcional ao tamanho da pupila); de forma que as alegadas melhorias na retina não fariam diferença no desempenho dos olhos.

É importante notar que o design “superior” de Dawkins com os nervos (praticamente transparentes) atrás dos fotorreceptores iria requerer:

  • Que a coróide ficasse na frente da retina – porém, a coróide é opaca devido aos eritrócitos, então esse design seria tão inútil quanto um olho com uma hemorragia!
  • Que os fotorreceptores não tivessem qualquer contato com o EPR e a retina – mas sem um rico suprimento de sangue a regenerar, então provavelmente levaria meses antes de podermos ver adequadamente após termos sido fotografados com o uso de flashes ou observássemos algum objeto brilhante.

Os olhos das lulas teriam a fiação “correta”?

Alguns evolucionistas [incluindo Dawkins em O Relojoeiro Cego] alegam que os olhos dos cefalópodes (e.g. lulas e polvos) são de alguma forma “certos”, ou seja, com os nervos atrás dos receptores. Eles usam isso como um contra-argumento aos pontos na seção anterior acerca da necessidade da “fiação invertida”. Mas ninguém que já tenha investido tempo para estudar os olhos dos cefalópodes poderia fazer tais alegações com integridade. Na verdade, os cefalópodes não enxergam tão bem quanto os humanos, por exemplo, não têm visão em cores, e a estrutura dos olhos dos polvos é totalmente diferente e muito mais simples. É mais como um “olho composto com a uma lente simples”. E não é por acidente que dizemos “olhos de águia” ao invés de “olhos de lula”, pois aqueles são mais precisos, apesar das alegações de fiação invertida.

Placa de fibras ópticas

A seção acima explicou por que a fiação da retina dos vertebrados deve ser do jeito que é. Mas cientistas na Universidade de Leipzig mostraram recentemente que esse olho tem uma característica engenhosa que supera mesmo o pequeno inconveniente dos nervos transparentes na frente dos receptores de luz [o “tapete de fios acumulados” que Dawkins critica]2.

A luz é coletada e afunilada através da rede nervosa até os receptores pelas células gliais de Müller, que agem como fibras ópticas. A luz é guiada para cada cone por uma célula de Müller, ao passo que vários bastonetes compartilham uma mesma célula de Müller.

As células de Müller trabalham quase exatamente como uma placa de fibras ópticas que os engenheiros ópticos podem utilizar para transmitir uma imagem com baixa distorção sem usar uma lente. As células até mesmo têm a variação correta no índice de refração para a “transferência da imagem através da retina dos vertebrados com distorção mínima e baixa perda”2.

Realmente, as células de Müller são até melhores que as fibras ópticas, pois têm formato de funil, que coleta mais luz para os receptores. As amplas entradas para as células de Müller cobrem toda a superfície da retina de forma a coletar a maior quantidade de luz.

Um dos pesquisadores, Andreas Reichenbach, comentou:

A natureza é tão inteligente. Isso significa que há espaço suficiente no olho para todos os neurônios, sinapses e por aí vai, e ainda assim as células de Müller podem capturar e transmitir a maior quantidade de luz possível3.

O ponto cego

Dawkins ainda critica:

e fica pior. Uma conseqüência das fotocélulas apontarem para trás é que os fios que transmitem seus dados têm de passar pela retina e de volta ao cérebro de alguma forma. O que eles fazem, nos olhos dos vertebrados, é convergirem em um buraco particular na retina, onde mergulham através dela. O buraco preenchido com os nervos é chamado de ponto cego, porque é cego, mas ‘ponto’ é elogiar demais, pois ele é bem grande, mais como uma área cega, que, novamente, não nos incomoda muito devido ao ‘Photoshop automático’ cerebral. De novo, devolva, não é apenas design ruim, é o design de um completo idiota.

Ou não? Se fosse, o olho deveria ser terrível para enxergar, mas não é. Na verdade é muito bom. É bom porque a seleção natural, atuando como uma varredora de incontáveis pequenos detalhes, veio após o grande erro original, a instalação da retina ao contrário e restaurou o olho para torná-lo um instrumento de precisão de alta qualidade. (pp: 354-355).

Novamente Dawkins mostra não ter entendimento sobre a necessidade de regeneração das fotocélulas, que requer essa “fiação invertida”. Ele também apela para a petição de princípio acerca de como as mutações e a seleção natural poderiam criar o software sofisticado, que por sua vez nos remete à programação inteligente (assim como o Photoshop real). Um pouco acerca dessa programação foi explicado no capítulo 1 de By Design:

Processamento de sinais

Outra maravilhosa característica planejada da retina é o processamento de sinais que ocorre mesmo antes da informação ser transmitida ao cérebro. Isso ocorre nas camadas da retina entre as células ganglionares e os fotorreceptores. Por exemplo, um processo chamado extração de borda melhora o reconhecimento das bordas dos objetos. John Stevens, professor associado de fisiologia e engenharia biomédica, apontou que levaria um “mínimo de 100 anos de tempo Cray [um supercomputador] para simular o que ocorre no seu olho muitas vezes a cada segundo”4. E a computação analógica, em sua simplicidade, precisa de bem menos poder do que os supercomputadores digitais. Mais uma vez, o olho humano supera qualquer tecnologia humana, dessa vez em outra área.

Realmente, a pesquisa sobre a retina mostra que os 12 tipos diferentes de células ganglionares enviam 12 “filmes” diferentes, ou seja, representações distintas de uma cena visual, ao cérebro, para a interpretação final. Um filme é primariamente uma linha das bordas dos objetos, outras lidam somente com o movimento em uma direção específica e ainda outros transmitem informações sobre as sombras e luzes. Como o cérebro integra esses filmes para formar o quadro final é ainda um tema de intensas investigações. Entender isso ajudaria os pesquisadores que tentam desenvolver sensores de luz artificiais para auxiliar os cegos a enxergarem5.

O oftalmologista Peter Gurney, em sua detalhada resposta à questão: “A retina invertida seria realmente um ‘design ruim’?”6, também fala a respeito do ponto cego. Ele aponta que o ponto cego ocupa somente 0,25 % do campo visual, de forma que Dawkins está exagerando ao tentar chamá-lo de área ao invés de ponto. Ademais, é longe (15°) do eixo visual, assim a acuidade visual da região é somente cerca de 15 % em relação à da fovéola, a área mais sensível da retina, localizada no eixo visual. E ter dois olhos efetivamente significa que não há ponto cego. Então o defeito alegado é somente na teoria e não na prática. O ponto cego não é considerado uma desvantagem suficiente para impedir uma pessoa com somente um olho de dirigir um veículo motorizado privado. O principal problema ao se ter apenas um olho é a falta de visão estereoscópica.

Problemas para a estória de faz-de-conta de Dawkins sobre a evolução do olho

Em um livro anterior, A Escalada do Monte Improvável, Dawkins citou uma simulação computacional de Dan Nilsson e Susanne Pelger publicada em um artigo amplamente divulgado7. Seguindo o caminho de Darwin, que começou com uma região sensível a luminosidade quando tentou explicar a origem dos olhos, a simulação começa com uma camada sensível à luz, com uma camada transparente na frente e uma capaz de absorver a luz atrás. Mas o ancestral hipotético começa com o nervo atrás da região sensível à luz, ao invés de começar na frente, como no olho dos vertebrados. Contudo a estória de faz-de-conta evolutiva não pode fornecer uma transição de mudança dos nervos de trás para a frente, com todas as outras mudanças complexas e coordenadas que deveriam ter de ocorrer também8.

Realmente, Dawkins não tem uma explicação plausível para a origem dos componentes integrados que trabalham em conjunto para explicar a visão, tal como as que são vistas nos vertebrados. Alegar que os olhos são mal planejados porque ele não estudou o assunto de forma cuidadosa não explica como a evolução poderia tê-los criado.

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Uma nova descoberta: as células de Müller melhoram a nitidez

Na época em que o livro foi escrito, pensava-se que as células de Müller eram primordialmente direcionadores de feixes de ondas usados para transmitir a luz sem distorção, e assim, suavizar a desvantagem necessária de ter os fotorreceptores próximos do suprimento de sangue. Mas os pesquisadores Amichai Labin e Erez Ribak do Instituto de Tecnologia de Israel – Technion, em Haifa, descobriram que as células de Müller são muito mais que isso, eles dizem:

A retina é revelada como uma estrutura ótima projetada para melhorar a nitidez das imagens. … As características fundamentais da ordenação das células gliais são reveladas como uma estrutura ótima projetada para preservar a acuidade das imagens na retina humana. Elas têm um papel crucial na qualidade da visão, em humanos e em outras espécies.9

Um dos motivos é o de que as imagens podem ser distorcidas pelo “ruído” da luz, ou seja, luz que é refletida várias vezes dentro do olho ao invés de entrar diretamente através da pupila. Mas as células de Müller transmitem fortemente a luz direta para os bastonetes e cones, enquanto o ruído vaza. Isso torna as imagens mais nítidas.

Outro problema com as lentes é que elas são basicamente prismas unidos face a face e têm uma tendência de separar as cores. Isso é chamado de aberração cromática. Câmeras caras têm múltiplas lentes para tentar evitar esse problema. Mas “os ápices largos das células de Müller as permitem ‘coletar’ quaisquer cores separadas e refocá-las no mesmo cone, assegurando que todas as cores de uma imagem estejam em foco”.10

Ademais, as células de Müller são ajustadas para a região visível do espectro e deixam vazar os outros comprimentos de ondas, minimizando a radiação e o dano causado pelo calor.

Os pesquisadores dizem:

Nesse estudo, os métodos de propagação de ondas nos permitiram mostrar que o direcionamento da luz dentro do volume retinal é uma forma conveniente e biologicamente efetiva de melhorar a resolução do olho e reduzir aberrações cromáticas. Nós também descobrimos que as camadas nucleares da retina, até agora consideradas como fontes de distorção, na verdade melhoram o desacoplamento dos fotorreceptores próximos e, assim, melhoram a acuidade visual. Embora esse estudo tenha sido realizado com dados sobre as retinas dos olhos humanos, a maioria de suas conseqüências são válidas para os olhos que têm outras estruturas retinais e ópticas diferentes. Eles também são válidos para os casos mais comuns de olhos sem uma fóvea central.

A New Scientist relata:

Isso sugere que o acoplamento da luz pela células de Müller é um evento crucial que contribui para a visão como a conhecemos”, diz Kristian Franze, um neurofísico da Universidade de Cambridge e co-autor do estudo de 20072. “Esse trabalho complementa bem os nossos dados experimentais10.

Além do mais, esse design pode inspirar os cientistas a copiarem-no, outro exemplo de biomimética: “o novo entendimento do papel das células de Müller pode encontrar aplicações em melhores transplantes de olhos e designs de câmeras, diz Ribak”10.

Os evolucionistas se agarram dogmaticamente a um argumento fracassado

É notável que Kate McAlpine, escrevendo para a New Scientist, publicação manifestamente anti-Cristã, teve de admitir: “Parece errado, mas a estranha estrutura ‘de trás pra frente’ da retina na verdade melhora a visão”, após admitir que a fiação invertida da retina havia sido listada pela revista como um dos maiores erros da evolução.

Contudo, não desejando jogar fora um argumento evolutivo defunto ela diz:

“Entretanto, Kenneth Miller, biólogo da Universidade Brown em Providence, Rhode Island nos previne de que isso não significa que a retina invertida nos ajuda a ver. Ao invés disso, ela enfatiza a extensão com a qual a evolução lidou com o esboço falho. ‘a forma, orientação e estrutura das células de Müller auxiliam a retina a superar uma das principais desvantagens de sua fiação reversa’, diz Miller”10.

Miller é um Cristão declarado, mas, na prática, sua visão de mundo é indistinguível da dos ateístas radicais aos quais ele adora se aliar contra os crentes na Bíblia (veja nossas refutações aos seus livros Finding Darwin’s God (2000), Only a Theory: Evolution and the Battle for America’s Soul (2008)). Ele, como Dawkins, não tem qualificações nem em oftalmologia (diferente de Marshall e Gurney) nem em física óptica (como eu). Primeiro, ele falha em não se referir às importantes razões para que a retina tenha essa fiação invertida; e em segundo, ele falha em mostrar por que isso seria um design ruim, especialmente dadas as novas vantagens descobertas, atinentes ao direcionamento da luz. Por último, é absurdo, tendo em vista que os pesquisadores acham que esse esboço “falho” pode auxiliar a melhorar o design de câmeras!

Assim, essa descoberta enterra uma das “provas” da evolução favoritas de Richard Dawkins em O Maior Espetáculo da Terra. Mas ao julgar baseado no seu histórico, ele não irá desistir de seus argumentos falaciosos em prol de sua fé ateopática11.

Referências

  1. Marshall, G. (interviewee), An eye for creation. Creation 18(4):20–21, 1996; creation.com/marshall.
  2. Franze, K. et al., Müller cells are living optical fibers in the vertebrate retina, Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 10.1073/pnas.0611180104, 7 May 2007; http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/0611180104v1.
  3. Sheriff, L., Living optical fibres found in the eye: Moving light past all those synapses, The Register, 20007; http://www.theregister.co.uk/2007/05/01/eye_eye/.
  4. Byte, April 1985.
  5. Roska, B., Molnar, A., Werblin, F.S., Parallel processing in retinal ganglion cells: How integration of space-time patterns of excitation and inhibition form the spiking output, J. Neurophys. 95:3810–3822, 2006. The lead researchers wrote a semi-popular article: Werblin, F. and Roska, B., The movies in our eyes, Scientific Amer. 296(4):54–61, 2007.
  6. Gurney, P., Is our ‘inverted’ retina really ‘bad design’? J. Creation 13(1):37–44, 1999; creation.com/retina.
  7. Nilsson, D.E. and Pelger, S., A pessimistic estimate of the time required for an eye to evolve. Proc. R. Soc. Lond. B 256:53–58, 1994.
  8. Sodera, V., One Small Speck to Man: The Evolution Myth, pp. 292–302, Vij Sodera Publications, Bognor Regis, UK, 2003; the author is a surgeon.
  9. Labin, A.M. and Ribak, E.N., Retinal glial cells enhance human vision acuity, Physical Review Letters 104, 16 April 2010 | DOI:10.1103/PhysRevLett.104.158102.

10.  McAlpine, K., Evolution gave flawed eye better vision, New Scientist 206(2759), 8 May 2010.

11.  I was first alerted to this important new eye discovery by Can Darwin be rescued from a new eye discovery? Creation-Evolution Headlines, creationsafaris.com, 7 May 2010.

AS CÉLULAS E A ENERGIA

maio 22, 2010 às 7:19 pm | Publicado em Uncategorized | Deixe um comentário

MAXIMILIANO MENDES

PARTE 1 – AS CÉLULAS E A ENERGIA


Para se manter viva, uma célula requer energia a fim de realizar trabalho, que pode ser exemplificado pela execução das suas funções mais essenciais, como a síntese das moléculas e componentes biológicos.

  • Energia pode ser definida como a capacidade de gerar mudança ou realizar trabalho, e também como a capacidade para rearranjar uma porção de matéria.
    • Trabalho: movimentação de matéria contra forças opositoras (gravidade, atrito e etc.).

Também é necessário que essa energia possa ser transformada. Por exemplo, uma das conseqüências do processo fotossintético é a conversão da energia luminosa em energia química armazenada nos compostos orgânicos. A energia armazenada nesses compostos, dos quais nós nos alimentamos, pode, posteriormente, ser convertida em calor, como aquele sentido em uma cadeira onde alguém ficou sentado por muito tempo.

O trabalho pode ser exemplificado de diversas formas, desde o movimento celular de uma célula fagocítica do sistema imunitário emitindo pseudópodes para capturar um microrganismo patogênico, até a síntese de biomoléculas como as proteínas, responsáveis por executar a maioria das funções celulares, mais notadamente funcionando como enzimas, catalisando as reações biológicas de forma que possam ocorrer numa velocidade adequada para sustentar a vida. A figura 1 exemplifica algumas formas de trabalho de acordo com o potencial.

  • Potencial: capacidade de realizar trabalho em relação aos fatores que facilitam ou dificultam a realização deste trabalho.

Figura 1. Algumas formas de trabalho. 1: o trabalho mecânico é exemplificado pela água que desce de uma posição elevada e move um moinho. 2: trabalho elétrico de acordo com a voltagem. 3: trabalho químico, de acordo com a quantidade de energia livre disponível (energia livre para realizar trabalho). Modificada a partir de KOOLMAN e ROEHM (2005).

Em todo o tempo, dentro das células, ocorrem milhares de processos como os citados, movidos pela energia proveniente de nutrientes, “combustíveis”, como a glicose: uma molécula rica em energia química (ou energia potencial química).

Neste caso, dizer que a glicose é rica em energia significa duas coisas: que ela pode armazenar energia potencial e que essa energia pode ser liberada durante sua oxidação a CO2 no processo de respiração celular.

  • Energia potencial: é aquela que a matéria possui devido à sua localização ou estrutura. Exemplos:
    • Quanto mais distante do centro da Terra um objeto ou porção de matéria estiver localizado, maior sua energia potencial mecânica, graças à força de atração gravitacional. Observe na figura 1 que a água desce da cachoeira de forma espontânea e de acordo com um gradiente de potencial indicado pela altura.
    • A glicose, uma molécula complexa, armazena energia potencial química graças à sua estrutura, a forma como os seus átomos estão arranjados. Em decorrência disso, essa energia química pode ser liberada ou transferida em uma reação química (figura 3C).

Compostos como os ácidos graxos, constituídos de muito mais átomos de carbono que a glicose, podem gerar ainda mais energia, sendo, portanto, mais ricos em energia. De forma análoga, as moléculas de combustível no motor de um carro liberam energia na medida em que são oxidadas, e essa energia é utilizada para movimentar o veículo.

De qualquer forma, esses processos envolvem uma série de reações químicas dentro das células, e ao conjunto bastante interligado dessas reações dá-se o nome metabolismo. As reações metabólicas podem ser divididas em dois grupos, sendo que em ambos ocorre rearranjo de átomos (rearranjo de uma porção de matéria):

  • Catabolismo: reações que transformam “combustíveis” em moléculas simples e energia, como aquela armazenada nas moléculas de ATP (trifosfato de adenosina), tema a ser tratado posteriormente. Combustíveis são moléculas complexas como os carboidratos e lipídios. Essas moléculas são convertidas em CO2 e água (moléculas simples, de baixa energia).
    • Moléculas complexas (carboidratos, lipídios…) –> CO2 + H2O + Energia útil
  • Anabolismo: reações que requerem energia, como as de síntese das moléculas biológicas, a partir de precursores menos complexos.
    • Energia útil + Moléculas simples –> Moléculas complexas (ricas em energia)

A energia gerada graças aos processos catabólicos pode ser empregada nos processos anabólicos, o que envolve a síntese de compostos ricos em energia a partir de compostos pobres em energia.

Antes de prosseguirmos é necessário fazer uma analogia. Imagine uma bola na parte superior de um morro (figura 2). Sabemos que ela desce morro abaixo devido a diferença de energia potencial entre a base e o topo do morro. Ao atingir a base, sabemos que ela não retorna ao topo de forma espontânea, mas que podemos contornar este problema ao acoplar à bola um sistema de polias e um peso associado, que a puxará de novo para cima.

Figura 2. Observe como é possível arrastar uma bola de volta ao topo de um morro, caso acoplemos a ela um sistema de polias com um peso associado.

Voltando ao tema, para que um determinado conjunto de reações metabólicas (caminho metabólico) ocorra, é necessário que este conjunto de reações seja, como um todo, termodinamicamente favorável (ou espontâneo), ou seja: a energia é liberada para o meio e os produtos têm menos energia que os reagentes.

Uma reação ou conjunto de reações somente será espontâneo se a variação da chamada energia livre de Gibbs (energia livre para realizar trabalho) for negativa (ΔG < 0), indicando que o sistema libera energia para o meio. A energia livre de Gibbs também pode ser definida como uma medida da instabilidade do sistema que se está lidando, sua tendência em mudar para um estado mais estável. Alguns exemplos estão ilustrados na figura 3 (na página seguinte).

Todavia, sabemos que dentro das células ocorrem várias reações que não são espontâneas, como isso ocorre? Observe o conjunto de reações abaixo envolvendo os produtos e reagentes A, B, C e D:

1) A –> B + C ΔG°’ = + 21 kJ/mol
2) B –> D ΔG°’ = – 34 kJ/mol
1+2) A –> C + D ΔG°’ = – 13 kJ/mol

ΔG°’ significa o valor da variação da energia livre de Gibbs em condições padrão (1 mol para cada reagente e produto, 25° C e pH 7,0).

Podemos ver que nessas condições, a primeira reação não é espontânea (ΔG°’ > 0). Todavia, caso ela seja acoplada à segunda reação, que é termodinamicamente favorável (ΔG°’ < 0), percebemos que o conjunto das reações tem ΔG°’ < 0, sendo assim favorável. Em outras palavras, uma reação desfavorável pode ser “impulsionada” por outra, favorável, acoplada a ela. No exemplo, a substância B, comum a ambas as reações é o acoplador (assim como o sistema de polias da figura 2), e as enzimas podem atuar como as máquinas responsáveis por executar essas reações de forma combinada.

Figura 3. Relação entre energia livre, estabilidade de um sistema, capacidade para realizar trabalho e mudança espontânea. Na parte superior temos os sistemas instáveis, ricos em energia livre. Esses sistemas tendem a mudar espontaneamente para estados mais estáveis, representados na parte inferior. É possível realizar trabalho durante essa mudança. Modificada a partir de CAMPBELL & REECE (2005).

Podemos imaginar o metabolismo celular, com suas reações favoráveis e desfavoráveis, como um comércio: para que as reações desfavoráveis ocorram é necessário pagar, e as células podem fazer isso utilizando uma substância acopladora, análoga à “B” ou ao sistema de polias nos exemplos: é o ATP (trifosfato de adenosina).

PARTE 2 – O MODO DE AÇÃO DO ATP

Para que uma célula execute suas funções mais essenciais, é necessário que ocorra uma série de reações químicas dentro dela (sendo o conjunto interligado dessas reações chamado metabolismo). Por exemplo, uma célula de músculo cardíaco pode realizar trabalho ao se contrair graças ao fato de que pode efetuar uma série de reações químicas para tal.

Sabemos que dentro das células ocorrem várias reações que não são espontâneas, portanto, necessitam de energia. Sendo assim, para que ocorram, a variação da energia livre de Gibbs (energia livre para realizar trabalho) deve ser negativa (ΔG < 0), indicando que o sistema libera energia para o meio. Como isso ocorre? Observe o conjunto de reações abaixo envolvendo os produtos e reagentes A, B, C e D:

1) A –> B + C ΔG°’ = + 21 kJ/mol
2) B –> D ΔG°’ = – 34 kJ/mol
1+2) A –> C + D ΔG°’ = – 13 kJ/mol

ΔG°’ significa o valor da variação da energia livre de Gibbs em condições padrão (1 mol para cada reagente e produto, 25° C e pH 7,0).

Podemos ver que nessas condições, a primeira reação não é espontânea (ΔG°’ > 0). Todavia, caso ela seja acoplada à segunda reação, que é termodinamicamente favorável (ΔG°’ < 0), percebemos que o conjunto das reações tem ΔG°’ < 0, sendo assim favorável. Em outras palavras, uma reação desfavorável pode ser “impulsionada” por outra, favorável, acoplada a ela. No exemplo, a substância B, comum a ambas as reações é o acoplador, e as enzimas podem atuar como as máquinas responsáveis por executar essas reações de forma combinada.

É possível imaginar o metabolismo celular, com suas reações favoráveis e desfavoráveis, como um comércio: para que as reações desfavoráveis ocorram é necessário pagar, e as células podem fazer isso utilizando uma substância acopladora, análoga à B do exemplo, o ATP (trifosfato de adenosina), um nucleotídeo (figura 4).

A principal conseqüência do processo de respiração celular é a produção dessa moeda, que irá atuar como um doador de energia livre (energia livre para realizar trabalho), quando libera um de seus grupos fosfato na forma de fosfato inorgânico (Pi):

ATP + H2O –> ADP + Pi + Energia!

Figura 4. Estrutura do ATP. Observe as quatro cargas negativas nos resíduos de fosfato α, β e γ. Modificada a partir de KOOLMAN e ROEHM (2005).

Podemos definir potencial como a capacidade de realizar trabalho em relação aos fatores que facilitam ou dificultam a realização deste trabalho. É possível perceber, observando a estrutura do ATP, que os três grupos fosfato apresentam forte repulsão eletrostática entre si devido ao excesso de cargas negativas (4 em pH 7,0), sendo este um dos principais fatores que conferem ao ATP um alto potencial de transferência de fosforilas: a capacidade de liberar um de seus grupos fosfato. Após a hidrólise, a repulsão eletrostática entre as cargas é reduzida, sendo o potencial do ADP (difosfato de adenosina) menor que o do ATP.

Por isso o ATP é considerado rico em energia, devido ao fato de que quando uma das ligações fosfoanidrido é rompida, há grande transferência de energia livre e a energia é então utilizada para impulsionar reações não-espontâneas.

ATP + H2O –> ADP + Pi       ΔG°’ = – 7,3 kcal/mol (-30,5 kJ/mol).

Dentro da célula, o ΔG°’ é de cerca de -12 kcal/mol (-50kJ/mol), pois as concentrações de ATP, ADP e Pi são bem menores que as das condições padrão, e há um excesso de ATP em relação ao ADP.

Note que para haver a quebra de uma ligação covalente como essa, é necessária determinada quantidade de uma chamada energia de ativação: a energia mínima necessária para que uma reação química ocorra, e não deve ser confundida com a energia livre de Gibbs, que por sua vez corresponde à energia livre para realizar trabalho e aos estados inicial e final do sistema, no que diz respeito à sua estabilidade.

Perceba também que, quando estamos falando de acoplamento energético isso não significa pura e simplesmente que dentro da célula duas reações estão ocorrendo lado a lado! Se fosse assim, a hidrólise do ATP geraria apenas calor, que até pode aquecer o organismo quando necessário, como quando trememos de frio para gerar calor graças às contrações rápidas da musculatura esquelética, mas é ineficaz no que diz respeito ao direcionamento de uma reação não-espontânea. Para que o processo ocorra é necessário que haja um mecanismo acoplador ou direcionador da energia.

Vejamos uma analogia: imagine que um carro não possua motor, caso adicionemos gasolina em seu tanque de combustível e acendamos uma fagulha nela para dar a partida, o que aconteceria com o carro? A gasolina iria apenas entrar em combustão e o carro explodiria sem sair do lugar (figura 5). Todavia, sabemos que os carros andam devido ao fato de que possuem motores, capazes de acoplar e direcionar a energia resultante da combustão da gasolina ao movimento das rodas (ocorre a conversão da energia química armazenada nas moléculas de combustível, em energia mecânica, representada pelo movimento).

Figura 5. O que aconteceria com um carro caso ele não tivesse motor e acendêssemos um fósforo no tanque de gasolina para dar a partida. (É melhor não tentar repetir a experiência!).

Algo semelhante ocorre nas células, onde o motor do carro pode ser representado pelas enzimas, que podem aproveitar a energia livre disponível em uma reação preservando-a como uma mudança em sua conformação. Isto pode ser devido à transferência de um grupo fosfato do ATP para elas, processo chamado fosforilação. Essa mudança de conformação pode favorecer outra reação catalisada por esta mesma enzima, finalizando a transferência de energia no processo. A formação desse intermediário fosforilado na reação é necessária, por ele ser menos estável e, portanto, mais reativo que a enzima não fosforilada.

Para ilustrar finalmente o modo de ação do ATP, utilizaremos como exemplo a síntese do aminoácido glutamina a partir de outro, o glutamato:

1) Glutamato + NH3 –> Glutamina + H2O ΔG°’ = + 14 kJ/mol
2) ATP + H2O –> ADP + Pi ΔG°’ = – 31 kJ/mol
1+2) Glutamato + ATP + NH3 –> Glutamina + ADP + Pi ΔG°’ = – 17 kJ/mol

Assim como vimos no exemplo dos compostos A, B, C e D, em que B, por participar das duas reações era o acoplador, neste caso, e de forma geral, o ATP também funciona como um acoplador.

A seqüência de reações está ilustrada na figura 6 abaixo:

Figura 6. A síntese de glutamina a partir de glutamato, catalisada pela glutamina sintetase. Note a formação do intermediário acil-fosfato, menos estável e, portanto, mais reativo. Retirada de STRYER, L. et al., (2002).

A figura 7 apresenta um modelo ilustrando o mecanismo pelo qual se dá o processo:

Figura 7. Modelo representando a síntese de glutamina catalisada pela glutamina sintetase (em amarelo). Perceba o papel do ATP no processo de fosforilação e ativação da enzima, e a mudança de conformação que ela sofre (no modelo, aumentando de tamanho), armazenando energia livre para realizar trabalho.

Para finalizar, voltando ao exemplo dos produtos e reagentes A, B, C e D, é importante ressaltar que no interior da célula, eles também podem ser interpretados como:

  • Conformações (formas) ativa e inativa de uma proteína, por exemplo: A – inativa e C – ativa. Isto é possível, pois a fosforilação pode convertê-la em uma das duas formas. A conformação fosforilada, por sua vez, pode armazenar energia livre para realizar trabalho, como vimos no caso da glutamina sintetase. Assim é que proteínas com funções motoras dentro das células, como os filamentos de miosina, envolvidos no processo de contração muscular, convertem a energia química do ATP em energia mecânica (movimento).
  • Concentrações iônicas dentro e fora da célula, como nos casos envolvendo transporte ativo de nutrientes (figura 8). Um bom exemplo é a bomba de sódio-potássio, cujo funcionamento é dependente de fosforilação pelo ATP e a conseqüente mudança de conformação e armazenamento de energia livre.

Figura 8. Mecanismo pelo qual uma proteína transportadora hipotética sofre mudanças de conformação após ser fosforilada pelo ATP, e então se torna capaz de transportar uma substância qualquer para fora da célula.

REFERÊNCIAS:


CAMPBELL, NA. & REECE, JB. Biology. 7th Ed. Benjamin Cummings. 2005.

COOPER, GM. & HAUSMAN, RE. A Célula: Uma Abordagem Molecular. 3ª Ed. Artmed. 2007.

KOOLMAN, J. & ROEHM, KH. Color Atlas of Biochemistry. 2nd Ed. Thieme. 2005.

STRYER, L. et al. Biochemistry. 5th Ed. WH Freeman and Company. 2002.

FELIZ NATAL!

dezembro 24, 2009 às 3:51 pm | Publicado em Uncategorized | Deixe um comentário

FELIZ NATAL!

A idéia desse texto é deixar uma reflexão não somente para o dia 25/12, mas também para o restante do ano. Baseado no fato de que eu (Max) já tô de saco cheio de papai Noel.

A Bíblia nos diz o seguinte em Apocalipse 3:14-21 (NTLH):

– Ao anjo da igreja de Laodicéia escreva o seguinte: “Esta é a mensagem do Amém, da testemunha fiel e verdadeira, daquele por meio de quem Deus criou todas as coisas.

Eu sei o que vocês têm feito. Sei que não são nem frios nem quentes. Como gostaria que fossem uma coisa ou outra!

Mas, porque são apenas mornos, nem frios nem quentes, vou logo vomitá-los da minha boca.

Vocês dizem: ‘Somos ricos, estamos bem de vida e temos tudo o que precisamos.’ Mas não sabem que são miseráveis, infelizes, pobres, nus e cegos.

Portanto, aconselho que comprem de mim ouro puro para que sejam, de fato, ricos. E comprem roupas brancas para se vestir e cobrir a sua nudez vergonhosa. Comprem também colírio para os olhos a fim de que possam ver.

Eu corrijo e castigo todos os que amo. Portanto, levem as coisas a sério e se arrependam.


Pra quem não sabe, Laodicéia era um centro bancário, cuja igreja (as pessoas!) era rica em bens materiais e pobre em espirituais. Dentre todas as igrejas citadas nas cartas em Apocalipse, não se faz um elogio sequer à Laodicéia!

“Pô véio, Apocalipse no Natal, o que tem a ver?”

“Tudo bem, mas já a gente volta pro Apocalipse…”

Pois é, dia 25, Natal: dia no qual comemoramos o nascimento de Jesus. Tem gente que nem disso sabe… De qualquer forma, como esse negócio começou?

Antigamente grande parte do povo adorava o sol e isso tem lógica, pois as plantas cultivadas dependem da energia luminosa pra crescer, gerar frutos e tudo o mais (bendita fotossíntese, da qual até hoje em dia dependemos tanto!).

Ocorre que durante o período de fim de ano, devido ao inverno, os dias são mais curtos no hemisfério norte, e o povo achava que era porque o deus sol estava perdendo seus poderes. Em decorrência disso, por volta do dia mais curto do ano, o solstício de inverno, que costuma ocorrer em torno de 21 ou 22 de dezembro, o pessoal promovia festas e acendia fogueiras com o intuito de restabelecer o poder do deus sol. E assim desde antigamente existem essas festas todas de fim de ano.

Como quase todo mundo é chegado numa festinha (até crente gosta!), alguns bispos Cristãos do Século IV tiveram a idéia de fazer o seguinte: como ninguém sabia ao certo quando Jesus nasceu, foi decidido que a comemoração natalina seria no mesmo dia no qual se comemorava a Brumália no Império Romano, dia 25 de Dezembro. Essa era uma festividade em honra a Baco, deus do vinho.

Já captou a idéia? Não? A idéia dos bispos era mais ou menos como misturar uma marcha pra Jesus no meio do desfile das escolas de samba, na tentativa de aproximar o povo de Jesus. Infelizmente a idéia não deu certo, imagine os homens, incluindo os crentes, claro, prestando mais atenção naquelas mulheres do que em qualquer outra coisa… Eis então que o Natal foi virando uma mistura de coisas pagãs com Cristianismo. Por exemplo, o hábito de dar presentes veio da Saturnália (17 a 24 de Dezembro) e a árvore de natal foi uma adaptação dos sacrifícios feitos ao carvalho sagrado de Odin. Posteriormente trocaram os sacrifícios por presentes embaixo da árvore. Nesse caso foi melhor mesmo né?

De qualquer forma, o Natal passou a envolver a troca de presentes, e se há presentes sendo comprados (mercadorias) há dinheiro sendo movimentado. E se há algo que o povo gosta MESMO, é de dinheiro e do que ele pode comprar. Acredite se quiser: tem até corrupção nas instituições religiosas e na política por causa de dinheiro 🙂

Tendo em vista o tipo de sociedade na qual vivemos, extremamente materialista (possivelmente que nem o pessoal de Laodicéia), é fácil perceber que rapidinho o foco do Natal iria mudar de Jesus pro consumismo, e em minha opinião foi isso mesmo o que aconteceu. Se você andar por aí vai ver muito mais símbolos natalinos de origens pagãs ou te induzindo às compras do que presépios ou alguma coisa relacionada com Jesus. Praticamente, se já não roubou, há algum tipo de Grinch roubando o Natal de Jesus.

Engraçado que talvez a pessoa que melhor represente o Grinch não é nem ele mesmo, mas sim o tal papai Noel. O que conhecemos atualmente é um personagem vagamente baseado em Nicolau (~260 – 340 dC), bispo de Mira, atual Turquia. Esse foi um sujeito que herdou uma fortuna ainda jovem devido à morte dos pais e ficou conhecido por uma vida devota a Jesus e de generosidade para com os pobres e necessitados. Possivelmente alguém que não perderia o foco do Natal.

Porém, hoje em dia o que temos é um papai Noel (Noel?), personagem garoto propaganda da Coca-Cola, residente na Finlândia e cheio de características que não lembram muito o verdadeiro Nicolau. Você pode se perguntar: mas e os presentes? Ora, Nicolau efetivamente doava as coisas aos outros, em contrapartida, você já recebeu alguma coisa do papai Noel? Eu também não. Aliás, ninguém jamais recebeu presentes dele. Na verdade, a única coisa que ele nos traz é um fervor consumista que provavelmente não nos traz qualquer benefício, muito pelo contrário: tem gente que se acaba em dívidas e outros em tristeza por não poderem comprar as coisas bestas que eles acham que satisfarão os desejos da alma.

Outro detalhe: ele traz esse arremedo de “espírito natalino” quer você queira ou não. O velho ladino nem sequer é educado, não entra em sua casa pela porta, mas sim pela chaminé! Ho Ho Ho! Se não tiver chaminé podemos ver ele por aí subindo naquelas escadinhas penduradas nos prédios. Vá você entrar na casa de alguém assim e será recebido com uma bem vinda voadora ou pior. E mesmo quando não adentra literalmente, continua sorrateiro, pois consegue entrar pela televisão ou pelo que você escuta, seja do rádio ou da boca dos outros. Ele é o Grinch. Compare Noel com Jesus, que teve de nascer numa estrebaria e sem o auxílio de uma parteira por não ser e nem ter pais ladinos como o velhaco vermelho…

Note que eu não sou contra a troca de presentes, muito pelo contrário, só que isso não pode ser o foco do Natal. O foco deveria ser, obviamente, Jesus. Espero que os duendes de papai Noel percebam isso.

Agora voltemos ao Apocalipse. Como estávamos vendo, a sociedade de Laodicéia possivelmente consistia de pessoas materialistas como nós. Um monte de gente preocupada com dinheiro e gastação, talvez o tipo de pessoas que não se importassem muito com as dificuldades que uma mãe em trabalho de parto tem. Como tinham dinheiro, pensavam: “Somos ricos, estamos bem de vida e temos tudo o que precisamos”. Em decorrência disso, Achando que o dinheiro compra tudo, tornaram-se pobres espiritualmente. Como nós, especialmente nesses tempos, contaminados pelo tal espírito natalino.

Sendo assim, essa breve mensagem de Natal tem como objetivo lembrar-nos de que mesmo sendo por várias vezes rejeitado e deixado do lado de fora, inclusive no dia de seu nascimento, o Natal, continuando o trecho de Apocalipse, veja o que Jesus diz:

Escutem! Eu estou à porta e bato. Se alguém ouvir a minha voz e abrir a porta, eu entrarei na sua casa, e nós jantaremos juntos.

“Aos que conseguirem a vitória eu darei o direito de se sentarem ao lado do meu trono, assim como eu consegui a vitória e agora estou sentado ao lado do trono do meu Pai.

A idéia é refletirmos sobre isso. Inclusive você papai Noel! Particularmente eu acho bem melhor abrir a porta pra Jesus do que ter o lar invadido pelo papão Noel, o verdadeiro Grinch, com seus valores mundanos.

Feliz Natal e ano novo pra todos 🙂

Referências:

http://www.gty.org/Resources/Questions/QA69

http://www.stnicholascenter.org/Brix?pageID=38

http://en.wikipedia.org/wiki/Wikipedia (por que não?)

Lopes, HD. Estudos no Livro de Apocalipse. Hagnos.

TECIDO NERVOSO E SISTEMA NERVOSO

novembro 5, 2009 às 10:33 pm | Publicado em Uncategorized | Deixe um comentário

TECIDO NERVOSO E SISTEMA NERVOSO

 

Maximiliano Mendes – 2009

 

 

Características gerais

 

Tecido constituído por dois tipos celulares principais: os neurônios e as células da glia.

 

1. Neurônios: principais células do sistema nervoso (e tecido nervoso), apesar de constituírem apenas 10 % do total de células. Têm formato alongado e são responsáveis pela transmissão de mensagens na forma de impulsos nervosos (ainda veremos como isso ocorre). Um neurônio típico é constituído de três partes básicas:

 

  • Dendritos: prolongamentos ramificados que funcionam como “antenas” captadoras de sinais, recebendo estímulos ou impulsos nervosos provenientes de outros neurônios ou outras células sensoriais. Estes estímulos geralmente são enviados ao corpo celular.
  • Corpo Celular: parte volumosa, onde se encontram o núcleo e várias organelas citoplasmáticas.
  • Axônio: É um “cabo”, responsável por transmitir os impulsos e estímulos para outro neurônio ou para as células de uma estrutura efetora, como por exemplo, células musculares ou glândulas. O axônio pode ou não ser revestido por uma bainha de mielina, estrutura formada pelo enrolamento de parte de outras células do sistema nervoso, e que funciona como isolante elétrico capaz de impedir que o impulso nervoso se propague para neurônios adjacentes. Além disso, a bainha também é capaz de acelerar grandemente a velocidade de transmissão do impulso nervoso (veremos isso posteriormente). As porções do axônio não recobertas pela bainha de mielina são chamadas nós neurofibrosos.

 

 

Os neurônios se comunicam via sinapses, que podem ser dos tipos:

 

  • Elétricas, consistindo em junções do tipo gap entre duas células vizinhas.
  • Químicas, em que as ramificações terminais de um axônio não tocam os dendritos do outro. Neste caso, o espaço entre os dois neurônios é denominado fenda sináptica, e a comunicação entre os dois é feita através de moléculas liberadas neste espaço, chamadas de neurotransmissores. (No ensino médio praticamente só são vistas as sinapses químicas. Quando se fala em sinapses, provavelmente o texto, vídeo ou professor está se referindo às sinapses químicas!).

 

 

Outro tipo de sinapse é a neuromuscular, que se dá entre um neurônio motor e uma célula muscular:

 

 

2. Células da glia: Além dos neurônios, o tecido nervoso também apresenta outras células, chamadas de células da glia (glia significa cola em grego), 10 vezes mais numerosas que os neurônios, e que apresentam funções auxiliares: Nutrem e protegem os neurônios, além de lhes auxiliarem a estabelecer conexões uns com os outros. Os tipos principais são:

 

  • Astrócitos: possuem prolongamentos ligados aos capilares sangüíneos e outros aos neurônios. Selecionam substâncias nutritivas para os neurônios, dão a eles sustentação física (cola) e estão envolvidos na recuperação de lesões.
  • Microglia: macrófagos especializados responsáveis pela fagocitose de detritos.
  • Oligodendrócitos: células cujos prolongamentos se enrolam em torno dos axônios de neurônios do sistema nervoso central, formando a bainha de mielina deles.
  • Células de Schwann: células que se enrolam em torno dos axônios de neurônios do sistema nervoso periférico, formando a bainha de mielina deles.

 

 

Funções

 

A função principal do sistema nervoso é a integração, coordenação e comunicação entre as partes do corpo e entre o corpo e o ambiente ao receber estímulos sensoriais e elaborar respostas adequadas para estes estímulos. A comunicação pode ser feita devido ao fato de que os neurônios podem transmitir mensagens e informações via impulsos nervosos para outros neurônios e tipos de células (a explicação virá posteriormente). Em resumo, pode-se dizer que este sistema permite ao corpo funcionar harmonicamente.

 

Para simplificar o tema, estudamos o sistema nervoso adotando uma visão computacional. Então, basicamente, podemos dizer que ele funciona processando a informação gerada por estímulos diversos, como a dor e a fome, e elaborando ações em resposta a esses estímulos:

 

  1. Estímulo recebido por alguma estrutura sensorial, que consiste em porções dos neurônios (dendritos).
  2. Envio da informação sensorial para o sistema nervoso central via neurônios sensoriais (que compõem os nervos sensoriais).
  3. Processamento da informação pelo sistema nervoso central: a informação é recebida, interpretada, e ocorre a elaboração de uma resposta.
  4. Execução da resposta: a informação é enviada do sistema nervoso central para um órgão ou estrutura efetora via neurônios/nervos motores. Como exemplos podemos citar a contração da musculatura esquelética ou a secreção de uma glândula.

 

Entre 1 – 4, a comunicação, ou seja, o trânsito de informações/mensagens é executado pelos neurônios na forma de impulsos nervosos. Observe a imagem a seguir, que inclusive mostra como o sistema nervoso é “dividido”, em sistema nervoso central (encéfalo e medula espinhal) e sistema nervoso periférico (nervos e gânglios). Mais informações sobre essas estruturas serão vistas adiante.

 

 

Os impulsos nervosos

 

O impulso nervoso (também chamado impulso elétrico) é uma onda de despolarização da membrana plasmática de um neurônio causada pela abertura de canais de Sódio e potássio. Vejamos como.

 

Há uma diferença nas concentrações dos íons Na+ e K+ no interior e exterior da membrana, mantida graças à ação da bomba de sódio e potássio, que retira três Na+ do interior da célula e lança dois K+ dentro dela (sendo o balanço de cargas igual a -1). Desta forma, no neurônio em repouso, que não está transmitindo um impulso nervoso, há uma diferença de potencial entre o meio externo e o interno (ou seja, a membrana é polarizada), cujo valor é de -70 mV (o valor negativo indica o potencial em relação ao meio externo).

 

Em resumo, o impulso nervoso é originado quando um estímulo na membrana do dendrito promove a abertura local de canais de Na+, que permitem a entrada desses íons em grande quantidade, despolarizando a membrana naquele local. Isso faz com que a diferença de potencial entre o meio interno e o externo passe a ser de +40 mV (essa diferença é chamada potencial de ação) e essa despolarização local faz com que os canais de Na+ na região adjacente (no sentido da extremidade terminal do axônio!) também se abram, promovendo a despolarização dessa região vizinha e assim uma onda de despolarização vai se propagando pelo neurônio, até chegar à região terminal do axônio, onde a despolarização promoverá a liberação de neurotransmissores na fenda sináptica graças a um mecanismo dependente de Ca+2, acarretando na abertura de canais de Na+ no neurônio vizinho, dando continuidade à propagação do impulso nervoso.

 

 

Depois da despolarização, a membrana é repolarizada, ou seja, o interior celular volta a ser negativo em relação ao exterior, graças à abertura de canais de K+ após a abertura dos canais de Na+, que agora se fecham. Então é a saída dos íons K+ que promove a repolarização da membrana. Por fim, os canais de K+ também se fecham e a diferença nas concentrações interna e externa desses íons é restabelecida graças à atividade da bomba de sódio e potássio.

 

É importante destacar que o impulso nervoso se dá no sentido: Dendritos > Corpo Celular > Axônio.

 

A figura a seguir mostra como se dá a onda de despolarização com uma animação:

 

 

Fonte: http://br.geocities.com/jcc5001pt/museuelectrofisiologia.htm#impulsos

 

Nos neurônios mielinizados o impulso se dá aos “saltos”, em outras palavras, só ocorre despolarização da membrana nas regiões não mielinizadas, os nós neurofibrosos. Em decorrência disso, o impulso nervoso se propaga mais rapidamente.

 

 

Um bom exemplo de como ocorre o funcionamento do sistema nervoso, baseado na transmissão de informações via impulsos nervosos são os movimentos chamados reflexos.

 

Atos e arcos reflexos: reflexos são movimentos rápidos e involuntários, elaborados pela medula espinhal, sem a interferência do encéfalo, geralmente em situações de emergência, com o intuito de resguardar a integridade física do organismo.

 

A figura a seguir mostra o reflexo patelar, no qual ocorre a contração do quadríceps em resposta ao estiramento causado pela martelada no tendão:

 

 

E a figura abaixo ilustra o reflexo de retirada, que ocorre quando tocamos uma superfície quente ou a ponta de um alfinete sem querer:

 

Observe que no reflexo de retirada (lado direito da figura) há um neurônio associativo, ou interneurônio, cuja função é a de conduzir o impulso nervoso para o neurônio motor e para o encéfalo, para que se tome consciência do fato ocorrido.

 

OBS: ato reflexo é o ato em si, o movimento causado pela contração muscular. Arco reflexo seria o caminho percorrido pela informação via impulsos nervosos:

 

Neurônios/nervos sensoriais ou aferentes -> Interneurônios na medula espinhal (SNC, onde se dá o processamento das informações e elaboração de uma resposta) -> Neurônios/nervos motores ou eferentes -> Músculos (estruturas efetoras).

 

No link a seguir há um explicação muito boa sobre a transmissão de impulsos nervosos durante a elaboração de uma resposta reflexa:

 

http://www.cerebromente.org.br/n10/fundamentos/animation.html

 

ORGANIZAÇÃO DO SISTEMA NERVOSO

 

O sistema nervoso se desenvolve a partir do tubo nervoso dorsal. A porção anterior constitui-se em uma “vesícula cerebral”, que origina outras três vesículas iniciais, e que, por sua vez, durante o desenvolvimento embrionário, originarão o restante das estruturas do encéfalo.

 

Vesícula cerebral:

 

  1. Prosencéfalo
    1. Telencéfalo
  1. i.      Cérebro
  2. i.      Tálamo e hipotálamo
  3. i.      Cerebelo e ponte
  4. i.      Bulbo (medula oblonga)
    1. Diencéfalo
  1. Mesencéfalo
    1. Lobo óptico
  2. Rombencéfalo
    1. Metencéfalo
    1. Mielencéfalo

 

A porção posterior à “vesícula cerebral inicial” originará a medula espinhal.

 

De forma geral, é importante decorar isso? Não! Em contrapartida é importante ter na ponta da língua a organização do sistema nervoso, como esquematizada a seguir:

 

 

O Sistema Nervoso (SN) é anatomicamente dividido em:

 

  1. Sistema Nervoso Central (SNC):

    1. Encéfalo: Cérebro, Tálamo, Hipotálamo, Mesencéfalo, Ponte, Cerebelo e Bulbo raquidiano (ou medula oblonga).
    2. Medula espinhal.

 

  1. Sistema Nervoso Periférico (SNP):

    1. Nervos sensoriais (ou aferentes).
    2. Nervos motores (ou eferentes):
  1. i.      SNP Somático (ou voluntário, SNPS).
  2. ii.      SNP Autônomo (ou involuntário, SNPA):
    1. SNPA Simpático.
    2. SNPA Parassimpático.

 

Vejamos a seguir o que cada elemento faz:

 

  • Sistema Nervoso Central (SNC): Constituído pelo encéfalo e medula espinhal. Tem como funções, o processamento e a integração das informações. É no SNC que chegam as informações sensoriais (trazidas pelo SNP), e é nele que estas informações são processadas, e as respostas são elaboradas.
  • Sistema Nervoso Periférico (SNP): Formado pelos nervos (cranianos e espinhais) e gânglios nervosos. Tem como funções, a condução de informações entre órgãos receptores de estímulos (informações sensoriais), o SNC, e os órgãos efetores das respostas.
    • Nervos: feixes ou conjuntos de neurofibras (axônios ou dendritos).
    • Gânglios nervosos: grupos de corpos celulares de neurônios presentes em nervos sensoriais.

 

Estruturas do Sistema Nervoso Central (SNC):

 

Encéfalo: Parte principal do sistema nervoso, contida no interior da caixa craniana:

 

  • Cérebro: Órgão dividido em dois hemisférios que controlam os lados opostos do corpo. É o centro da memória, inteligência, aprendizado, consciência, linguagem, olfato… Apresenta a porção superficial (córtex) rica em corpos celulares de neurônios (*região chamada de substância cinzenta. Dá-se o nome substância branca, às regiões ricas em axônios). O córtex apresenta a superfície pregueada, formando sulcos. Os sulcos, por sua vez, delimitam regiões chamadas lobos, que coordenam funções específicas, como as sensações, os movimentos, a interpretação de ações e a elaboração de planos de ação.

 

 

 

  • Tálamo: Estação retransmissora de impulsos nervosos provenientes do corpo para serem processadas no cérebro (corpo > cérebro > corpo, tudo passando pelo tálamo).
  • Hipotálamo: Controle da homeostase (estabilidade fisiológica). Ajusta o organismo de acordo com as condições do ambiente.
  • Mesencéfalo: Coordenação do tônus muscular e postura corporal.
  • Ponte: Entre o córtex cerebral e o cerebelo, envolvida na coordenação dos movimentos e equilíbrio do corpo.
  • Cerebelo: Responsável pelo equilíbrio do organismo, pois faz o ajuste fino dos movimentos. Ex: Se você se curva demais para a direita, ao ponto de cair, o que acontece? Você levanta a perna e braço esquerdos pra se equilibrar não é mesmo?
  • Bulbo raquidiano ou medula oblonga: Regula as freqüências cardíaca e respiratória (recebe informações a respeito da concentração de CO2 no sangue), responsável também pelos reflexos de espirro e tosse (visto que controla a contração dos músculos respiratórios), e secreção de saliva.

 

Medula espinhal: Cordão cilíndrico alojado na coluna vertebral, que atua como estação retransmissora graças aos nervos que partem dela: Várias informações sensoriais passam por ela antes de chegar ao encéfalo, e várias respostas elaboradas pelo encéfalo passam por ela, antes de chegarem aos órgãos efetores. Elabora também respostas simples e rápidas com função de defesa (reflexos).

 

Ao contrário do cérebro, na medula espinhal, os corpos celulares dos neurônios (substância cinzenta) estão localizados na porção interna, e as neurofibras (substância branca) localizam-se na porção externa.

 

Meninges: As estruturas do SNC são revestidas por três membranas de tecido conjuntivo, chamadas meninges:

 

  • SNC > Pia-máter > Aracnóide > Dura-máter > Crânio ou vértebras.

 

O espaço entre a pia-máter e a aracnóide e as partes ocas do SNC (lembre-se de que é um tubo nervoso dorsal!) são preenchidas pelo líqüido cérebro-espinhal, ou cefalorraquidiano, com função de absorção de choques e transporte de substâncias.

 

Estruturas do Sistema Nervoso Periférico (SNP):

Como já visto, é constituído pelos nervos e gânglios, que conectam o sistema nervoso central ao ambiente.

 

Classificação dos nervos:

 

  • Aferentes ou sensitivos (raiz dorsal): Conduzem informações para o sistema nervoso central.
  • Eferentes ou motores (raiz ventral): conduzem informações provenientes do sistema nervoso central (as respostas) para as estruturas efetoras.
  • Mistos: Contêm neurofibras de neurônios sensitivos e motores.

 

  • Nervos cranianos (12 pares): Ligados ao encéfalo.
  • Nervos Raquidianos (ou espinhais, 31 pares): Ligados à medula espinhal.

 

SNP Somático ou voluntário: Efetua movimentos voluntários, ou seja, de acordo com a sua vontade. Formado por neurofibras motoras que levam a informação (conduzem o impulso nervoso) do SNC aos músculos estriados esqueléticos.

 

SNP Autônomo, ou involuntário, ou visceral: Efetua movimentos involuntários, ou seja, que independem da sua vontade. Regula a atividade interna do organismo, ao controlar a atividade de outros sistemas (circulatório, digestório…). Controla o automatismo dos órgãos internos. É formado por neurofibras que conduzem as informações do SNC às células musculares lisas, à musculatura estriada cardíaca, e diversas glândulas.

 

  • SNPA Simpático e Parassimpático: O SNP Autônomo é subdividido em dois ramos, o Simpático e o Parassimpático, que apesar de atuarem nos mesmos órgãos, agem de forma antagônica, a fim de ajustar o funcionamento do organismo às diversas situações ambientais. Enquanto um estimula o outro inibe, e vice versa. De forma geral:
    • O simpático (SNPAS) atua no sentido de preparar o organismo para lidar com situações que envolvem gasto energético (caça, fuga…).
    • O parassimpático (SNPAP) atua no sentido de preparar o organismo para lidar com situações de economia de energia (como relaxar).

 

DROGAS PSICOTRÓPICAS: Substâncias capazes de alterar o funcionamento dos neurônios, e induzir o indivíduo à dependência e tolerância:

 

  • Dependência: Necessidade em continuar a utilizar a substância;
  • Tolerância: Necessidade de consumir a droga em maiores quantidades, para se obter o mesmo efeito.

 

Podem ser de três tipos:

 

  • Depressoras do SNC:Diminuem a atividade mental”, o SNC passa a funcionar de forma mais lenta. Exemplos: Álcool e ópio.
  • Estimulantes do SNC:Aumentam a atividade mental”, estimulam a atividade do SNC. Exemplos: Cocaína, Crack e Nicotina.
  • Alucinógenas ou perturbadoras do SNC: Alteram a percepção do indivíduo, perturbam o funcionamento do SNC. Exemplos, LSD e maconha.

 

REFERÊNCIAS

 

Amabis & Martho. Biologia das Células. Moderna. 2004.

Amabis & Martho. Biologia dos Organismos. Moderna. 2004.

Junqueira & Carneiro. Histologia Básica. 10ª Ed. Guanabara Koogan. 2004.

Junqueira & Carneiro. Basic Histology. 11th Ed. McGraw-Hill. 2005.

Sônia Lopes. Bio: Volume Único. 2004.

 

TECIDOS MUSCULARES

novembro 3, 2009 às 10:29 pm | Publicado em Uncategorized | Deixe um comentário

TECIDOS MUSCULARES

Maximiliano Mendes – 2011

Características gerais

Tecidos de origem mesodérmica (assim como os conjuntivos) constituídos por células de formato geralmente alongado, por isso chamadas fibras. Também podem ser chamadas miócitos (células musculares).

Essas células têm como característica mais evidente a capacidade de se contrair, por possuírem em seu citoplasma muitas fibras protéicas contráteis, chamadas miofibrilas, principalmente de actina e miosina, estas mais espessas que aquelas. As fibras de actina podem ser deslocadas sobre as de miosina resultando no encurtamento da célula muscular, sendo que para isso ocorrer é necessário energia e íons Ca+2. Normalmente também é necessário que haja o estímulo nervoso, que envia aos miócitos o sinal para que se contraiam (exceto no caso das células do músculo cardíaco).

Funções

Devido ao fato de que suas células têm capacidade contrátil, os tecidos musculares são os responsáveis pelos movimentos e locomoção do organismo (músculo esquelético), movimentos dos órgãos, como o batimento do coração (músculo cardíaco), e o peristaltismo dos órgãos tubulares, envoltos por musculatura lisa.

Tipos:

1. Estriado esquelético:

Constitui a maior parte dos músculos, inclusive o que se chama “carne”, como aquelas do açougue. Esses músculos são chamados esqueléticos por serem associados ao esqueleto, ligados aos ossos pelos tendões e aponeuroses (tecidos conjuntivos). Permitem os movimentos e a locomoção.

Suas células têm formato alongado, geralmente se estendendo de uma ponta à outra do músculo (algumas fibras podem chegar até 30 cm). As células responsáveis pela geração dos miócitos são chamadas mioblastos.

As fibras são ditas estriadas por possuírem faixas (estrias) transversais. Cada fibra estriada esquelética é uma célula multinucleada resultante da fusão de várias outras (um sincício), às vezes podendo ter centenas de núcleos. Devido à isso, podemos considerar que essas fibras não mais se dividem.

Cada fibra esquelética é envolta pelo sarcolema, composto pela membrana plasmática mais uma matriz extracelular chamada endomísio. O sarcolema liga as fibras aos tendões.

As miofibrilas contráteis das fibras esqueléticas são constituídas principalmente por filamentos de actina e miosina orientadas no sentido longitudinal da célula e organizadas em estruturas chamadas sarcômeros. Elas preenchem quase que completamente o citoplasma, chamado sarcoplasma, onde também há várias mitocôndrias, grânulos de glicogênio e abundante retículo endoplasmático liso (chamado retículo sarcoplasmático) especializado em armazenar Ca+2, íon envolvido no processo de contração muscular. Também é importante destacar que a molécula responsável pelo armazenamento de O2 nos músculos é a mioglobina, localizada no citoplasma. Essas moléculas são semelhantes à hemoglobina, mas constituídas por apenas uma unidade, e inclusive é por causa dela que os músculos têm coloração avermelhada. A presença de O2 disponível é necessária tendo em vista o fato de que o processo de contração muscular necessita de bastante energia (especialmente em casos de emergência!)

A membrana plasmática das células pode se invaginar em direção ao interior do citoplasma (chamado sarcoplasma), formando os chamados túbulos T, cuja função primordial parece ser a de transmitir o impulso nervoso proveniente dos neurônios até as membranas dos retículos sarcoplasmáticos, promovendo a liberação de Ca+2 e a subseqüente contração muscular.

Músculos estriados esqueléticos possuem contração dependente de estímulo nervoso e voluntária, ou seja, pode ocorrer de acordo com a vontade do indivíduo (exceto nos casos das respostas reflexas). Além disso, graças ao fato de que suas miofibrilas estão organizadas em sarcômeros, podem se contrair rapidamente.

No que diz respeito à prática de atividade física, essa não induz os miócitos a se dividirem, entretanto, o que tende a aumentar é a quantidade de miofibrilas contráteis no interior do citoplasma das fibras, por isso os músculos crescem (veremos mais sobre o processo de hipertrofia posteriormente). Além disso, também vale destacar que alguns mioblastos permanecem em estado inativo após a diferenciação celular e se chamam células satélites, localizadas nas lâminas basais que envolvem os miócitos. Elas são capazes de se multiplicar e se fundir às fibras musculares já existentes, aumentando seu tamanho, processo que pode ser promovido pela prática de exercícios físicos muito intensos e lesões.

2. Estriado cardíaco:

Presente no coração constituindo o miocárdio, o músculo cardíaco. Assim como as células estriadas esqueléticas, também apresentam estrias transversais, mas são mais curtas, ramificadas e não têm tantos núcleos. Outra diferença é a de que possuem contração involuntária.

Mais uma característica bastante evidente das células musculares cardíacas é o fato de que se comunicam umas com as outras a partir de junções chamadas discos intercalares. Esses discos permitem o trânsito de substâncias entre as células e, graças a isso, a contração rítmica do miocárdio. Como já mencionado, as células do músculo cardíaco não necessitam de estímulo nervoso para se contraírem, pois o próprio coração possui um grupo de células especializadas em gerar os sinais para a contração, que constituem o chamado nó-sinoatrial, o marca-passo cardíaco.

Assim como o músculo esquelético, esse é um tecido que tem baixa capacidade de regeneração, pois podemos considerar que as células do músculo cardíaco também não se multiplicam mais.

3. Liso:

Apresenta miócitos com apenas um núcleo, de contração involuntária e sem faixas ou estrias transversais como os dois tipos mencionados anteriormente. Esse tipo de músculo é chamado liso por não possuir estrias transversais, ou seja, as miofibrilas não são organizadas em sarcômeros. Em decorrência disso, sua contração é lenta. Podemos também destacar que, ao contrário dos outros tipos de músculos, apresentam grande capacidade de regeneração.

De forma geral, é um tecido presente em órgãos tubulares (sistema digestório, vasos sangüíneos, canais deferentes…), nos quais é responsável pelo peristaltismo, e em outros locais, como o útero. A musculatura lisa também é responsável pela constrição das artérias, o que altera o fluxo de sangue em determinados órgãos e em determinadas condições.

A contração muscular (mais especificamente para a musculatura esquelética).

Basicamente, a contração de um músculo é o seu encurtamento e isso se deve ao fato de que as miofibrilas estão organizadas em unidades contráteis chamadas sarcômeros. Nesse arranjo, os filamentos de actina podem ser deslizados sobre os de miosina, fazendo com que os sarcômeros diminuam de tamanho, e em conseqüência, o músculo se contraia, puxando o osso ao qual está ligado por um tendão, assim, permitindo o movimento. Para que a contração ocorra são necessários energia, fornecida pelo ATP, e Ca+2.

INFORMAÇÕES SUPLEMENTARES

Tipos de fibras musculares estriadas esqueléticas:

Podemos dizer que, de forma simplificada existem dois tipos principais de fibras:

  • Tipo I: são as fibras de contração lenta, também chamadas de fibras vermelhas, por possuírem mais mioglobina. No geral, são células mais adaptadas a gerar energia via respiração aeróbica, e por isso, também apresentam mais mitocôndrias do que o outro tipo, sendo, assim, mais resistentes à fadiga.
  • Tipo II: são as de contração rápida, também chamadas de fibras brancas, por não possuírem tanta mioglobina  e nem tantas mitocôndrias quanto as fibras do tipo I. Assim, geram energia primordialmente via fermentação láctica (processo anaeróbico). Existem três subtipos dessas fibras: as IIa, IIx e IIb, sendo as IIb as que têm a menor quantidade de mitocôndrias e mais dependentes do metabolismo anaeróbico. Os outros dois subtipos, IIa e IIx, são intermediárias entre as fibras do tipo I e as do tipo IIb.

Deve se destacar que, dependendo do tipo de treinamento, um atleta possuirá um número maior de um dos tipos de fibras descritos acima, e ainda, caso haja mudança no tipo de treino, as fibras podem, até certo ponto, se converterem de um tipo em outro.

Efeitos colaterais dos esteróides:

Basicamente, esses esteróides anabolizantes que se utilizam são versões sintéticas da testosterona, que dentre várias funções é capaz de promover o desenvolvimento das características sexuais secundárias masculinas, dentre as quais o aumento da massa muscular, da força e, em alguns casos, da agressividade. Mas também voz mais grave, aumento do clitóris, diminuição dos seios, alteração do ciclo menstrual e hirsutismo (aumento na quantidade de pêlos terminais) – características que dificilmente alguma mulher quer ter.

Se por um lado o uso de esteróides é associado a vários efeitos ergogênicos (que melhoram a performance física), como o aumento da força, da resistência, diminuição do percentual de gordura e vários outros. Por outro, o uso também está associado a possibilidade de desenvolvimento de alguns efeitos colaterais nos homens:

  1. Aumento de risco de infarto do miocárdio.
  2. Alterações nas concentrações de lipídios no plasma sanguíneo, aumento da pressão arterial e aumento do risco de trombose.
  3. Danos ao fígado, aumento do risco de desenvolver tumores hepáticos e peliose hepática (cistos cheios de sangue).
  4. Risco de fechamento prematuro das placas epifisárias em adolescentes. (Diminui o crescimento. As epífises são as extremidades dos ossos, que crescem substituindo o tecido cartilaginoso lá presente. Note que nem toda a cartilagem será substituída, visto que deve haver cartilagem articular para proteger as pontas dos ossos.)
  5. Risco de rompimento dos tendões.
  6. Aumento da incidência de acne.
  7. Acelera a calvície masculina em indivíduos geneticamente predispostos.
  8. Ginecomastia (aumento benigno dos seios masculinos). Nesse caso, a correção deve ser feita por cirurgia.
  9. Perda da libido.
  10. Diminuição no tamanho dos testículos e oligospermia (contagem reduzida de espermatozóides por volume de esperma).

É importante notar que, quanto mais jovem se começa a utilizar, ou quanto mais tempo, ou quanto maior for a intensidade do uso, os efeitos poderão ser piores. Além disso, a maioria desses efeitos parece ser reversível caso o uso dos esteróides seja interrompido, porém, há também a perda dos efeitos ergogênicos.

REFERÊNCIAS

Amabis & Martho. Biologia das Células. Moderna. 2004.

Hoffman, JR & Ratamess, NA. Medical issues associated with anabolic steroid use: are they exaggerated? Journal of Sports Science and Medicine. 5(2). 2006.

Ingalls, CP. Nature vs. nurture: can exercise really alter fiber type composition in human skeletal muscle? Journal of Applied Physiology. 97(5). 2004.

Junqueira & Carneiro. Histologia Básica. 10ª Ed. Guanabara Koogan. 2004.

Junqueira & Carneiro. Basic Histology. 11th Ed. McGraw-Hill. 2005.

National Institute on Drug Abuse Research Report Series – Anabolic Steroid Abuse.  National Institutes of Health. 2006. http://www.drugabuse.gov/PDF/RRSteroids.pdf.

Sônia Lopes. Bio: Volume Único. 2004.

Wang YX, Zhang CL, Yu RT, Cho HK, Nelson MC, et al. Regulation of muscle fiber type and running endurance by PPARd. PLoS Biology. 2(10): e294. 2004.

O SANGUE

outubro 13, 2009 às 4:13 pm | Publicado em Uncategorized | Deixe um comentário

O SANGUE

MAXIMILIANO MENDES – 2011

Características gerais

Podemos considerar o sangue como um tipo de tecido conjuntivo cujas células são produzidas por outro, o reticular ou hemocitopoético (ou ainda hemocitopoiético), localizado nas medulas ósseas vermelhas e em alguns órgãos linfáticos como o baço e o timo. A figura a seguir ilustra uma medula óssea vermelha presente na extremidade de um osso longo.

Talvez a característica que melhor distingue o sangue dos outros tecidos conjuntivos é o fato de ele possuir uma matriz extracelular abundante, o plasma, também chamado de parte líquida, que compõe cerca de 55 % do volume, ao passo que o restante, referente às células e partes de células, e por isso chamada de elementos figurados (de figures: conta, números), constitui cerca de 45 % do sangue:

Componentes e funções do sangue

Como se pode perceber observando a figura acima, o sangue possui dois componentes:

  • Plasma: a parte líquida, correspondente à matriz extracelular do tecido, onde as células estão imersas. É uma solução contendo 90 % de água, proteínas e diversas substâncias transportadas pelo sangue, como nutrientes, excretas e gases respiratórios.
  • Elementos figurados: é a parte sólida, constituída de células e plaquetas.
    • Eritrócitos ou hemácias: são as células vermelhas do sangue, cuja função principal é o transporte de oxigênio ligado à hemoglobina, proteína contendo Ferro, que ao ser oxidado, quando o O2 se liga a ele para ser transportado, adquire coloração avermelhada (procure uma barra de ferro velha pela rua e você verá que as porções oxidadas, “enferrujadas” também têm coloração alaranjada/avermelhada). Em mamíferos, durante o processo de diferenciação, essas células perdem o núcleo, de forma a adquirir um formato bicôncavo, mais delgado, e aumentar a área de superfície em relação ao volume, facilitando as trocas gasosas. Normalmente encontram-se na proporção de 4-6×106/mm3 de sangue. Denomina-se anemia a condição na qual o indivíduo têm um número reduzido de eritrócitos e/ou apresenta dificuldades em transportar o O2.
    • Leucócitos: são as células brancas do sangue, com função de defesa imunitária. Normalmente encontram-se na proporção de 5-6×103/mm3 de sangue. Pessoas cujo sistema imunitário não é capaz de combater microrganismos patogênicos adequadamente são ditas imunodeficientes. Isso pode ser devido a defeitos genéticos nas células ou insuficiência de células. Um exemplo é a AIDS, na qual o vírus HIV ataca e destrói os linfócitos T CD4+, comprometendo grandemente a eficiência das respostas imunes.
    • Plaquetas: são fragmentos de células chamadas megacariócitos, e têm como função principal promover a coagulação (solidificação) do sangue (a fim de evitar hemorragias, por exemplo). Normalmente encontram-se na proporção de 2,5-4×105/mm3 de sangue. Pessoas que apresentam o processo de coagulação deficiente são ditas hemofílicas. Essa é uma condição genética e comumente se deve à incapacidade de produzir uma das proteínas envolvidas no processo de coagulação, o chamado fator VIII. Como o gene que codifica o fator VIII está localizado no cromossomo X e os homens só têm um X, a proporção de hemofílicos é muito maior nas pessoas do sexo masculino (menos pior, imagine uma mulher hemofílica menstruando…).

A tabela a seguir apresenta alguns dos elementos figurados e suas funções (modificada a partir de Junqueira & Carneiro, 2004 e 2005):

Célula/Elemento

Principais produtos

Funções principais

Eritrócitos

Hemoglobina, proteína cuja função primordial é o transporte de O2.

Transporte dos gases respiratórios: O2 e CO2.

Neutrófilos

Grânulos específicos e lisossomos.

Fagocitose de bactérias

Eosinófilos

Grânulos específicos e substâncias farmacologicamente ativas.

Defesa contra vermes parasitas e modulação dos processos inflamatórios.

Basófilo

Grânulos específicos contendo histamina e heparina.

Liberação de histamina e outros mediadores dos processos inflamatórios.

Monócito

Grânulos contendo enzimas lisossômicas.

Geração de macrófagos nos tecidos conjuntivos, que por sua vez fagocitam e digerem bactérias, vírus, protozoários e células velhas.

Linfócito B

Anticorpos ou imunoglobulinas.

Diferenciam-se em plasmócitos, as células produtoras de anticorpos.

Linfócito T

Substâncias que matam células e substâncias que controlam a atividade de outros leucócitos (chamadas interleucinas).

Eliminam células infectadas por vírus e regulam as respostas imunes.

Linfócito NK (Natural Killer)

Ver ao lado.

Elimina células infectadas por vírus e células cancerosas sem necessidade de estímulo prévio.

Plaquetas

Fatores de coagulação sangüínea.

Coagulação do sangue.

REFERÊNCIAS

Amabis & Martho. Biologia das Células. Moderna. 2004.

Junqueira & Carneiro. Histologia Básica. 10ª Ed. Guanabara Koogan. 2004.

Junqueira & Carneiro. Basic Histology. 11th Ed. McGraw-Hill. 2005.

Sônia Lopes. Bio: Volume Único. 2004.

TECIDOS CONJUNTIVOS

outubro 12, 2009 às 2:17 pm | Publicado em Blogroll, Uncategorized | 1 Comentário

TECIDOS CONJUNTIVOS

Maximiliano Mendes – 2009

Características gerais:

Tecido caracterizado por possuir diversos tipos de células, pouco justapostas, e matriz extracelular abundante. Características distintas em relação aos tecidos epiteliais. A matriz extracelular pode ser subdividida em dois componentes:

  • Substância fundamental amorfa: constituída de água e diversas macromoléculas (glicosaminas, proteoglicanos, glicoproteínas…).
  • Fibras: estruturas alongadas e de constituição protéica, como as de elastina, colágeno e reticulares (que por sua vez também são constituídas de colágeno).
    • Colágenas: fibras bastante resistentes à tensão. Dentre outras funções, contribuem para a manutenção da firmeza da pele. O colágeno é o tipo de proteína mais abundante do corpo.

    • Elastina: capazes de recuperar sua forma original após serem submetidas a forças de tensão.

    • Reticulares: também são constituídas de colágeno. Ligam o tecido conjuntivo aos tecidos vizinhos. Também são capazes de criar redes em órgãos que podem mudar de forma ou volume, como vasos sangüíneos e o intestino. (Reticulado é aquilo que, como o nome indica, tem aspecto de rede).

Ao contrário dos tecidos epiteliais, que podem ser originados a partir dos três folhetos germinativos, os tecidos conjuntivos têm origem mesodérmica. Apesar disso, existem diversos tipos de tecidos conjuntivos como veremos posteriormente.

Dentre os tipos celulares que podem ser encontrados nesses diversos tecidos conjuntivos, podemos citar os fibroblastos, macrófagos, condrócitos, osteócitos, adipócitos e células do sangue.

Funções:

Dentre as diversas funções estão:

  • Preenchimento de espaços. Por exemplo: entre órgãos e entre tecidos. Daí o nome: conjuntivo ou conectivo.
  • Sustentação: função que pode ser exercida pelos ossos e as cartilagens, como exemplos, as cartilagens do pavilhão auditivo externo, nariz e sistema respiratório (anéis na traquéia).
  • Defesa: pois possui e origina leucócitos, as células responsáveis pela defesa imune.
  • Proteção: os ossos da caixa craniana, caixa torácica e coluna vertebral envolvem e protegem órgãos e estruturas importantes. Ademais, o tecido adiposo presente nas solas dos pés os protegem contra impactos.
  • Nutrição: pois possuem vasos sangüíneos e o próprio sangue é um tipo de tecido conjuntivo. A derme, um tecido conjuntivo propriamente dito é responsável pela nutrição da epiderme, um tecido epitelial, e, portanto, desprovido de vasos sangüíneos. Além disso, podem constituir reserva energética, como no caso do tecido adiposo.
  • Cicatrização, graças à multiplicação dos fibroblastos e sua produção de matriz extracelular, que, de certa forma, ocupam o espaço lesionado.
  • De forma geral, podemos dizer também que, em associação ao tecido muscular, os tecidos conjuntivos estão envolvidos no estabelecimento e manutenção da forma do corpo.

TIPOS:

Os tecidos conjuntivos são caracterizados de acordo com o tipo de célula e a quantidade de matriz extracelular que possuem:

1. Tecido conjuntivo propriamente dito:

Frouxo: É o tipo de tecido conjuntivo mais comum, encontrado por todo o corpo. Possui diversas funções, como preenchimento, apoiar órgãos e epitélios, nutrição e cicatrização de feridas.  Há a presença de fibras elásticas, reticulares e colágenas.

Denso: em comparação com o frouxo, possui muitas fibras colágenas. Pode-se subdividir os tecidos conjuntivos propriamente ditos densos em:

  • Modelado: as fibras de colágeno se apresentam orientadas de forma paralela. É o tipo de tecido que constitui os tendões (unem os músculos aos ossos) e ligamentos (unem os ossos entre si).
  • Não-modelado: as fibras de colágeno não se apresentam orientadas. Um bom exemplo é a porção mais interna da derme (da pele).

Dentre os tipos celulares que podemos destacar, presentes nos tecidos conjuntivos propriamente ditos, estão os fibroblastos e os macrófagos. Os fibroblastos são as células responsáveis pela produção da matriz extracelular com suas fibras e pela cicatrização, ao passo que os macrófagos são células fagocitárias do sistema imunitário.

2. Adiposo: tecido cujas células, os adipócitos, armazenam lipídios, sendo assim, tem as funções de reserva energética, isolante térmico e proteção contra choques mecânicos (como vimos acerca do tecido presente nas solas dos pés).

3. Cartilaginoso: tecido cujas células são os condrócitos. É um tecido firme, que não apresenta vasos sangüíneos, sendo assim, sua nutrição é feita por difusão de nutrientes a partir de outros tecidos adjacentes. Tem as funções de sustentação (nariz, pavilhão auditivo externo e trato respiratório, nesse último caso, graças à presença de anéis cartilaginosos que mantêm as vias respiratórias abertas, para facilitar a passagem do ar) e proteção de superfícies articulares.

4. Ósseo: suas células são os osteócitos. É um tecido rígido, pois sua matriz extracelular apresenta sais de Cálcio, cujas funções principais são a sustentação, movimentação (em associação com os músculos) e proteção de estruturas internas. A figura a seguir ilustra a estrutura de um osso.

É importante destacar que os ossos são rígidos por terem matriz calcificada, porém, também apresentam certa maleabilidade, o que aumenta bastante sua resistência. Essa maleabilidade é conferida pela presença das fibras de colágeno. No link a seguir é sugerido um experimento simples e interessante sobre isso: http://www.casadecurioso.com.br/experimentoDetalhado.php?cod=17 (acesso em 18/10/2011).

5. Reticular ou hemocitopoiético: origina células do sangue, constitui a medula óssea vermelha. Veremos o sangue em separado.

Doenças e aspectos relacionados:

(OBS: infelizmente eu não consegui encontrar muitas fontes confiáveis sobre  estrias e celulite 😦 Quaisquer correções são bem vindas).

  • Escorbuto: doença causada pela deficiência de vitamina C, cofator enzimático importante para que haja a síntese do colágeno. A falta de colágeno promove a degeneração do tecido conjuntivo, como a derme, hemorragias na gengiva e pode causar a perda de dentes.
  • Estrias: lesões na pele causadas pelo estiramento e rompimento de porções da derme e fibras elásticas. Normalmente ocorrem em associação ao fato de o indivíduo engordar rapidamente e/ou mudanças hormonais, de forma que a multiplicação celular não consegue acompanhar o aumento rápido da área superficial do corpo. As linhas que aparecem na pele são devido ao fato de que suas porções mais internas se tornam mais visíveis deixando-a com listras inicialmente avermelhadas e posteriormente esbranquiçadas.
  • Celulite: condição na qual a pele apresenta o aspecto de vários “furinhos”, semelhante à aparência das cascas das laranjas e tangerinas. Existem fibras protéicas que unem a pele aos músculos, passando pelo tecido adiposo entre os dois (tela subcutânea). Essas fibras têm a função de conferir firmeza à pele. Uma das causas da celulite pode se dever ao acúmulo de lipídios na tela subcutânea, camada de tecido adiposo localizada abaixo da derme, que empurra a pele para cima, exceto nos locais onde as fibras protéicas citadas se ancoram, gerando os tais furinhos.

REFERÊNCIAS

Amabis & Martho. Biologia das Células. Moderna. 2004.

Junqueira & Carneiro. Histologia Básica. 10ª Ed. Guanabara Koogan. 2004.

Junqueira & Carneiro. Basic Histology. 11th Ed. McGraw-Hill. 2005.

Sônia Lopes. Bio: Volume Único. 2004.

http://www.stretchmarks.org/

http://www.diariodaserra.com.br/img-paginas/44872.pdf

http://www.bancodesaude.com.br/book/export/html/196

TECIDOS EPITELIAIS

outubro 5, 2009 às 9:39 pm | Publicado em Uncategorized | Deixe um comentário

RESUMO DE HISTOLOGIA

Maximiliano Mendes – 2009

Histologia: disciplina que estuda os tecidos dos organismos multicelulares. É importante, pois, por exemplo, é bastante útil saber como é o aspecto de um tecido sadio e o de um tecido afligido por algum tipo de doença, com fins de diagnóstico. Outro exemplo é o campo da engenharia de tecidos, no qual se busca desenvolvê-los de forma artificial.

Tecidos: conjunto de células que, em geral, são semelhantes na forma e função. Constituem os órgãos.

Nesse resumo veremos apenas os tecidos dos animais, mais especificamente da espécie humana, originados a partir dos folhetos germinativos (endoderma, ectoderma e mesoderma), os tecidos embrionários que dão origem aos tecidos adultos:

Tecido

Aspecto das Células

Matriz Extracelular

Principais Funções

Nervoso

Longos prolongamentos

Nenhuma

Transmissão de impulsos nervosos

Epitelial

Células justapostas

Pouca

Revestimento da superfície ou de cavidades do corpo, secreção.

Muscular

Células alongadas e contráteis

Quantidade moderada

Movimento

Conjuntivo

Vários tipos de células fixas e migratórias

Abundante

Apoio e proteção (imunitária).

Modificada a partir de Junqueira & Carneiro (2004).

TECIDOS EPITELIAIS

Funções:

  • Revestir superfícies corporais, como a epiderme, que recobre a pele.
  • Absorção, como o epitélio de revestimento interno do aparelho digestório.
  • Secreção, como as glândulas (sudoríparas, sebáceas e etc).
  • Proteção. A epiderme funciona como uma barreira que impede a entrada de microrganismos patogênicos no organismo.
  • Movimentação de partículas, como os epitélios ciliados do aparelho respiratório, que elimina partículas de sujeira e o epitélio ciliado das tubas uterinas, que movimenta o ovócito II\zigoto\embrião no sentido do útero.

De forma geral, os epitélios possuem células firmemente unidas umas às outras e pouca “substância” intercelular (entre as células ou extracelular), a chamada matriz extracelular, produzida pelas próprias células do tecido e que consiste em uma rede de macromoléculas (como proteínas e polissacarídios). Também é importante destacar que logo abaixo de um epitélio, normalmente há uma camada de fibras de proteínas, a lâmina basal (integrante da matriz extracelular), e abaixo desta, um tecido conjuntivo.

Tipos:

  • Epitélios de revestimento: revestem superfícies e podem exercer outras funções.
  • Epitélios glandulares: são originados a partir dos epitélios de revestimento e secretam substâncias.

A maior parte do que será visto nesse resumo se refere aos epitélios de revestimento, que podem ser classificados da seguinte forma:

Quanto à forma das células:

  • Pavimentoso: células achatadas.
  • Cúbico: células com formato de cubo.
  • Prismático: células alongadas com formato semelhante ao de um prisma.

Quanto ao número de camadas celulares:

  • Simples ou uniestratificados: possuem apenas um estrato ou camada celular.
  • Estratificados: possuem várias camadas celulares.
  • Pseudo-estratificados: possuem apenas uma camada de células, mas os núcleos dessas células podem ser encontrados em diferentes alturas, dando a falsa impressão de que se trata de um epitélio estratificado.

Exemplos de tecidos epiteliais:

  • Simples pavimentoso: uma camada de células pavimentosas. Ocorrem em locais que não necessitam de proteção mecânica (estão submetidos a pouco atrito) e onde há troca de substâncias (capilares sangüíneos e alvéolos pulmonares).
  • Simples cúbico: uma camada de células cúbicas, com invaginações da membrana plasmática na face superior, cuja função é aumentar a área superficial destinada à absorção de substâncias. Ocorre nos túbulos renais, onde há absorção de substâncias úteis presentes na urina (sais, glicose, água e etc.).
  • Simples prismático (ou colunar): uma camada de células prismáticas. Reveste o interior dos órgãos do aparelho digestório, onde há células secretoras de muco e células responsáveis pela absorção de nutrientes. No intestino delgado as células apresentam microvilosidades, prolongamentos da membrana plasmática cujo objetivo é aumentar a área de absorção.
  • Pseudo-estratificado colunar: uma única camada de células com núcleos em alturas diferentes. Presente no aparelho respiratório, no qual algumas de suas células produzem muco, onde se aderem partículas de sujeira, e células ciliadas, cuja função é, graças ao movimento ciliar, transportar as partículas para fora do aparelho respiratório.
  • Epitélio estratificado pavimentoso: formado por várias camadas de células, sendo as mais superficiais achatadas. Ocorre em superfícies sujeitas ao atrito, como a pele e mucosas oral e vaginal. Nesse tipo de epitélio há uma camada inferior, de células que se multiplicam bastante, e uma camada superior de células com baixa capacidade de multiplicação. Na epiderme, esta é chamada camada córnea, constituída de células mortas e impregnadas de queratina, proteína que tem como função principal impedir a perda de água.

Epitélios glandulares

As glândulas são formadas a partir dos epitélios de revestimento, como ilustrado a seguir:

Os epitélios glandulares são aqueles responsáveis por constituir as glândulas, estruturas cuja função principal é a de produzir e eliminar uma mistura de substâncias característica de cada glândula, chamada secreção.

As glândulas podem ser classificadas em três tipos:

  • Exócrinas: caso haja um duto que comunica a glândula com o epitélio que a originou. Graças à presença do duto, as secreções são lançadas na superfície desse epitélio. Ex: sudoríparas, salivares, lacrimais, sebáceas e etc.
  • Endócrinas: não apresentam um duto que as comunicam aos epitélios que as produziu, sendo assim, suas secreções são lançadas em vasos sangüíneos associados. Ex: tireóide, adrenais, hipófise e etc.
  • Mistas ou anfícrinas: apresentam uma porção exócrina e uma porção endócrina. Ex: pâncreas, cuja porção exócrina produz uma secreção contendo enzimas digestórias, o suco pancreático, ao passo que a porção endócrina produz os hormônios insulina e glucagon.

Especializações das membranas das células epiteliais:

Utilizarei como exemplo uma célula prismática do epitélio simples prismático do intestino delgado:

  • Microvilosidades: proeminências da membrana celular cuja função é aumentar a área superficial da célula (aumentar a área da superfície de absorção). Outra especialização que também se destina a aumentar a área superficial de absorção são as invaginações da membrana (seriam algo como reentrâncias na membrana), encontradas em células dos túbulos renais.
  • Zônula de oclusão: junção situada nas porções superiores das células cuja função é a de unir firmemente células vizinhas de forma que os nutrientes não venham a se difundir por entre elas. Logo fazem com que esses nutrientes sejam absorvidos pelas células, a fim de permitir um melhor controle daquilo que é absorvido, e também a modificação dos nutrientes.
  • Zônula de adesão: cinturão localizado logo abaixo da zônula de oclusão. Tem a função de aderir uma célula à outra firmemente e é constituído de filamentos protéicos como actina e miosina.
  • Junção comunicante: são canais constituídos de proteínas denominadas conexinas. Comunicam o citoplasma de duas células adjacentes.
  • Desmossomos: estruturas que consistem em dois discos ou botões protéicos, um em cada célula, com a função de ligá-las. Entre uma célula e a lâmina basal, há os chamados hemidesmossomos, consistindo de apenas um disco do qual partem filamentos protéicos que se associam às proteínas da lâmina basal.

*A PELE

A pele não é um epitélio, é um órgão que possui um epitélio (epiderme), mas também possui um tecido conjuntivo logo abaixo (a derme). No que diz respeito à sua estrutura, ela possui:

Figura retirada de: http://belezaonline.com/

  • Epiderme: o epitélio é a camada superficial da pele, constitui uma barreira que impede a entrada de microrganismos. Possui uma camada mais interna de células que se multiplicam (germinativa ou basal) e sua camada mais externa apresenta células mortas e queratinizadas (córnea). A epiderme produz glândulas, como as sudoríparas e a sebáceas. É na epiderme que se encontram os melanócitos, células especializadas na produção de melanina, pigmento que protege contra a radiação UV (veja a figura adiante). Um detalhe importante acerca dessas células é o de que, independente da cor da pele, o número de melanócitos tende a ser igual na espécie humana, sendo as tonalidades de pele definidas pela quantidade de melanina produzida. As unhas são anexos consistindo de restos de células mortas e queratina, cuja função principal é a de proteger as pontas dos dedos e facilitar o manuseio de objetos.
  • Derme: tecido conjuntivo denso e não-modelado que garante suporte e nutrição à epiderme e onde se localizam receptores sensoriais diversos, folículos pilosos (originados pela epiderme) e vasos sangüíneos. Os pêlos são anexos da pele que consistem de queratina e células epidérmicas mortas, têm a função de atuarem como isolantes térmicos, dentre outras. Originam-se dos folículos pilosos, que por sua vez se desenvolvem a partir da invaginação de células epidérmicas.
  • Abaixo da derme há a chamada tela subcutânea, um tecido adiposo (conjuntivo) que atua como isolante térmico e reserva de energia. Não faz parte da pele!

Melanócito. Os pontos pretos representam grânulos de melanina.

As principais funções da pele são:

  • Proteção: como barreira mecânica e devido ao fato de que as secreções das glândulas sebáceas e sudoríparas contêm substâncias capazes de eliminar microrganismos.
  • Regulação da temperatura corporal: graças ao suor e à capacidade de controlar o calibre dos vasos sanguíneos da derme. Quando a temperatura corporal sobe, os vasos sanguíneos se dilatam de forma a irradiar mais calor para o meio. Em contrapartida, quando a temperatura esfria os vasos se contraem de forma a minimizar esse processo.
  • Função sensorial: devido à presença dos diversos receptores sensoriais. Esses são constituídos de células nervosas especializadas, capazes de perceber diversos estímulos táteis.

No que diz respeito aos cuidados que devemos ter com a pele, devemos buscar mantê-la:

  • Limpa, de forma a evitar a proliferação de microrganismos, remover substâncias tóxicas e etc.
  • Hidratada, para evitar que o ressecamento provoque rachaduras por onde os microrganismos patogênicos podem penetrar.
  • Evitar a exposição excessiva ao sol, para que a radiação UV não venha a queimar a pele e promover o surgimento de tumores. Todavia também é bom lembrar que a exposição moderada ao sol nos períodos do dia nos quais ele está mais distante no horizonte (início da manhã e final da tarde) é importante para que haja a produção da vitamina D, fundamental para que haja a absorção do íon cálcio no intestino!

No link a seguir há um vídeo curto resumindo algumas informações sobre a pele:

http://www.youtube.com/watch?v=j8roh7wr6As

REFERÊNCIAS

Amabis & Martho. Biologia das Células. Moderna. 2004.

Junqueira & Carneiro. Histologia Básica. 10ª Ed. Guanabara Koogan. 2004.

Sônia Lopes. Bio: Volume Único. 2004.

VÍDEOS SOBRE FOTOSSÍNTESE

junho 30, 2009 às 1:34 pm | Publicado em Blogroll, Uncategorized | Deixe um comentário

Vídeos sobre o processo de fotossíntese:

1. Introdução:

2. Fase clara:

3. Fase escura:

VÍDEOS SOBRE O PROCESSO DE RESPIRAÇÃO CELULAR

junho 30, 2009 às 1:30 pm | Publicado em Blogroll, Uncategorized | Deixe um comentário

Vídeos sobre o processo de respiração celular:

1. Glicólise:

2. Ciclo de Krebs:

3. Cadeia de transporte de elétrons e fosforilação oxidativa:

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