Organização do Corpo Humano

Para iniciar o estudo do corpohumano, primeiramente devemos ter umentendimento básico de como o corpo éorganizado, de como suas diferentes partesfuncionam e das várias condições que asafetarão para manter a saúde e a vida.

Serão introduzidos os váriossistemas que compõem o corpo humano;aprenderemos como estes sistemas, emgeral, cooperam entre si, para manter asaúde do corpo como um todo e como estessistemas interagem para mantê-lo saudável.

Definição de Anatomia e Fisiologia

A anatomia (anatome=cortar empartes, cortar separando) refere-se ao estudoda estrutura e das relações entre estasestruturas. A fisiologia (physis + lógos + ia)lida com as funções das partes do corpo, istoé, como elas trabalham.

A função nunca pode ser separadacompletamente da estrutura, por isso o corpohumano será estudado apresentando aanatomia e a fisiologia em conjunto. Veremoscomo cada estrutura do corpo está designadapara desempenhar uma função específica, ecomo a estrutura de uma parte, muitasvezes, determina sua função. Por exemplo, ospêlos que revestem o nariz filtram o ar queinspiramos. Os ossos do crânio estão unidosfirmemente para proteger o encéfalo. Osossos dos dedos, em contraste, estão unidosmais frouxamente para permitir vários tiposde movimento.

Níveis de Organização Estrutural

O corpo humano consiste de váriosníveis de organização estrutural que estãoassociados entre si.

Sir Lawrence Alma-Tadema (1836-1912)

Generalidades

O nível químico inclui todas assubstâncias químicas necessárias para mantera vida.

As substâncias químicas sãoconstituídas de átomos, a menor unidade dematéria, e alguns deles, como o carbono (C),o hidrogênio (H), o oxigênio (O), o nitrogênio(N), o cálcio (Ca), o potássio (K) e o sódio(Na) são essenciais para a manutenção davida. Os átomos combinam-se para formarmoléculas; dois ou mais átomos unidos.Exemplos familiares de moléculas são asproteínas, os carboidratos, as gorduras e asvitaminas.

As moléculas, por sua vez,combinam-se para formar o próximo nível de

organização: o nível celular. As células são asunidades estruturais e funcionais básicas deum organismo. Entre os muitos tipos decélulas existentes em seu corpo estão ascélulas musculares, nervosas e sangüíneas.

A figura ao lado mostra quatro tiposdiferentes de células de revestimento doestômago. Cada uma tem uma estruturadiferente e cada uma desenvolve uma funçãodiferente.

O terceiro nível de organização é onível tecidual. Os tecidos são grupos decélulas semelhantes que, juntas, realizamuma função particular. Os quatro tiposbásicos de tecido são tecido epitelial, tecidoconjuntivo, tecido muscular e tecido nervoso.

As células na figura formam umtecido epitelial que reveste o estômago. Cadacélula tem sua função específica na digestão.

Quando diferentes tipos de tecidosestão unidos, eles formam o próximo nível deorganização: o nível orgânico. Os Órgãos sãocompostos de dois ou mais tecidos diferentes,têm funções específicas e geralmenteapresentam uma forma reconhecível.Exemplos de órgãos são o coração, o fígado,os pulmões, o cérebro e o estômago.

A figura mostra os vários tecidosque constituem o estômago. A túnica serosaé uma camada de tecido conjuntivo e tecidoepitelial, estando localizada na superfícieexterna do estômago, que o protege e reduzo atrito quando o estômago se move e roçaem outros órgãos vizinhos. As camadas detecido muscular do estômago estãolocalizadas abaixo da túnica serosa econtraem-se para misturar o bolo alimentar etransportá-la para o próximo órgão digestório(intestino delgado). A camada de tecidoepitelial que reveste o estômago produz

Corpo Humano - Níveis de organização

estrutural (químico, celular, tecidual, orgânico,sistêmico e de organismo)

3

muco, ácido e enzimas que auxiliam nadigestão.

O quinto nível de organização é onível sistêmico. Um sistema consiste deórgãos relacionados que desempenham umafunção comum. O sistema digestório, quefunciona na digestão e na absorção dosalimentos, é composto pelos seguintesórgãos: boca, glândulas salivares, faringe(garganta), esôfago, estômago, intestinodelgado, intestino grosso, fígado, vesículabiliar e pâncreas.

O mais alto nível de organização é onível de organismo.

Como os Sistemas do Corpo Funcionamem Conjunto

Consideraremos como dois sistemasdo corpo - os sistemas tegumentar eesquelético - cooperam entre si.

O sistema tegumentar (pele, pêlos eunhas) protege todos os sistemas do corpo,incluindo o sistema ósseo, por meio dafunção de barreira entre o ambiente externo eos tecidos e os órgãos internos. A pele (cútis)também está envolvida na produção devitamina D, a qual o corpo necessita para autilização apropriada de cálcio.

(O cálcio é o mineral necessário para ocrescimento e o desenvolvimento dos ossos.)O sistema esquelético, por sua vez, fornecesustentação para o sistema tegumentar.

Principais Sistemas do Corpo Humano

1. Tegumentar

Definição: Pele (cútis) e estruturas deladerivadas, como pêlo, unhas e glândulassebáceas e sudoríparas.

Função: Auxilia a regular a temperaturacorporal, protege o corpo, elimina resíduos,auxilia na produção de vitamina D, recebecertos estímulos tais como temperatura,pressão e dor.

2. Esquelético

Definição: Todos os ossos do corpo, suascartilagens associadas e articulações.

Função: Sustenta e protege o corpo, auxilianos movimentos corporais, aloja células queproduzem as células sanguíneas, armazenaminerais.

3. Muscular

Definição: Refere-se especificamente aotecido muscular esquelético, em geral fixadoa ossos (outros tecidos musculares são o lisoe o cardíaco).

Função: Participa na execução demovimentos, mantém a postura, produz calor.

4. Nervoso

Definição: Encéfalo, medula espinhal, nervose órgãos dos sentidos, tais como olho eorelha.

Função: Regula as atividades corporais pormeio de impulsos nervosos, detectandomudanças no ambiente, interpretando-as erespondendo às mesmas, causandocontrações musculares ou secreçõesglandulares.

5. Endócrino

Definição: Todas as glândulas e tecidos queproduzem substâncias químicas reguladorasdas funções do corpo, chamadas hormônios.

Função: Regula as atividades do corpo pormeio de hormônios transportados pelosangue do sistema cardiovascular, aosdiversos órgãos-alvo.

6. Cardiovascular (Circulatório)

Definição: Sangue, coração e vasossanguíneos.

Função: Distribui oxigênio e nutrientes àscélulas, transporta dióxido de carbono eresíduos das células, auxilia na manutençãodo equilíbrio ácido-básico do corpo, protegecontra doenças, previne hemorragias pelaformação de coágulos sanguíneos, auxilia naregulação da temperatura corporal.

7. Linfático e Imunológico

Definição: Linfa, vasos linfáticos e estruturasou órgãos contendo tecido linfático (grandenúmero de células sanguíneas brancas,chamadas de linfócitos), tais como o baço, otimo, os linfonodos e as tonsilas.

Função: devolve proteínas e plasma (porçãolíquida do sangue) ao sistema cardiovascular(circulatório), transporta gorduras do tratogastrintestinal para o sistema cardiovascular,serve de local para a maturação e aproliferação de certas células sanguíneasbrancas e auxilia na proteção contra doençaspela produção de anticorpos, bem como deoutras respostas.

8. Respiratório

Definição: Pulmões e vias aéreas associadas,como a faringe, a laringe, a traquéia e osbrônquios, que comunicam os pulmões.

Função: Fornece oxigênio, elimina dióxido decarbono, auxilia a regular o equilíbrio ácido-básico do corpo, auxilia na produção de sonsda voz.

9. Digestório

Definição: Um tubo longo chamado de tratogastrintestinal e seus órgãos acessórios, taiscomo glândulas salivares, fígado, vesículabiliar e pâncreas.

Função: Degrada e absorve alimentos parautilização pelas células, elimina resíduossólidos e outros.

10. Urinário

Definição: Rins, ureteres, bexiga urinária euretra que, em conjunto, produzem,armazenam e eliminam a urina.

Função: Regula o volume e a composiçãoquímica do sangue, elimina resíduos, regula oequilíbrio e o volume de fluidos e deeletrólitos, auxilia na manutenção doequilíbrio ácido-básico do corpo, secreta umhormônio que auxilia na regulação daprodução de células sanguíneas vermelhas.

11. Genital

Definição: Órgãos (testículos e ovários) queproduzem células reprodutivas(espermatozóides e óvulos) e outros órgãosque transportam, armazenam e nutremcélulas reprodutivas (vagina, tubas uterinas,útero, ducto deferente, uretra, pênis).

Função: Reproduz o organismo e produzhormônios que regulam o metabolismo.

4

Processos Vitais em Seres Humanos

Todos os organismos vivosapresentam certas características que osdiferenciam das coisas não-vivas. A seguirsão descritos os processos vitais importantesno ser humano:

1. O metabolismo (metabole=mudança) é asoma de todos os processos químicos queocorrem no corpo. Uma fase do metabolismo,chamada de catabolismo (cata=para baixo),envolve o desdobramento de moléculascomplexas em moléculas menores e maissimples. Um exemplo é a quebra de proteínasalimentares em seus constituintes, osaminoácidos. A outra fase do metabolismo,chamada de anabolismo (ana=para cima),utiliza energia gerada pelo catabolismo para aconstrução dos componentes estruturais efuncionais do corpo. Um exemplo deanabolismo é a síntese proteica que formamúsculos e ossos.

2. A responsividade é a capacidade dedetectar e responder às mudanças no meioexterno (ambiente fora do corpo) ou no meiointerno (ambiente dentro do corpo). Célulasdiferentes detectam diferentes alterações erespondem de maneira característica. Porexemplo, os neurônios (células nervosas)respondem por meio da geração de sinaiselétricos, conhecidos como impulsos nervosose, algumas vezes, transportam-nos porlongas distâncias, como entre o seu grandededo do pé e o seu encéfalo.

3. O movimento inclui o movimento docorpo inteiro, de órgãos individuais, decélulas individuais ou mesmo de estruturasintracelulares. Por exemplo, a contraçãocoordenada de diversos músculos da pernamove o seu corpo todo de um lugar a outroquando você caminha ou corre. Durante adigestão, a comida move-se para fora doestômago em direção ao intestino delgado.

4. O crescimento refere-se ao aumento emtamanho. Ele pode ser devido a um aumentodo tamanho das células existentes, donúmero de células ou da quantidade desubstâncias intercelulares.

5. A diferenciação é o processo pelo qualcélulas não-especializadas tornam-se célulasespecializadas. As células diferenciadasdiferem estrutural e funcionalmente de suasoriginárias. Por exemplo, após a união doespermatozóide com o óvulo, o ovofecundado sofre uma diferenciação tremendae progride por meio de vários estágios a umindivíduo único, que é similar a seus pais,porém bastante diferente deles.

6. A reprodução refere-se à formação denovas células para crescimento, reparo oureposição, ou à produção de um novoindivíduo.

Manutenção dos Limites Fisiológicos

Como temos visto, o corpo humanoé composto de vários sistemas e órgãos, cadaum consistindo de milhões de células. Estascélulas necessitam de condiçõesrelativamente estáveis para funcionarefetivamente e contribuir para a sobrevivênciado corpo como um todo. A manutenção decondições estáveis para suas células é umafunção essencial do corpo humano, a qual osfisiologistas chamam de homeostase.

A homeostase (homeo=igual;stasis=ficar parado) é uma condição na qualo meio interno do corpo permanece dentro decertos limites fisiológicos. O meio internorefere-se ao fluido entre as células, chamadode líquido intersticial (intercelular). Umorganismo é dito em homeostase quandoseu meio interno contém a concentraçãoapropriada de substâncias químicas, mantém

a temperatura e a pressão adequadas.Quando a homeostase é perturbada, poderesultar a doença. Se os fluidos corporais nãoforem trazidos de volta à homeostase, podeocorrer a morte.

A homeostase pode ser perturbadapelo estresse, que é qualquer estímulo quecria um desequilíbrio no meio interno. Oestresse pode originar-se no meio externo naforma de estímulos tais como o calor, o frioou falta de oxigênio. Ou o estresse pode

originar-se dentro do corpo na forma deestímulos como pressão sanguínea alta,tumores ou pensamentos desagradáveis. Amaioria dos estresses é leve e rotineira. Oestresse extremo pode ser causado porenvenenamento, superexposição atemperaturas extremas e intervençõescirúrgicas.

Felizmente, o corpo apresentamuitos mecanismos de regulação(homeostática) que podem trazer o meiointerno de volta ao equilíbrio. Cada estruturacorporal, do nível celular ao sistêmico, tentamanter o meio interno dentro dos limitesfisiológicos normais.

Os mecanismos homeostáticos docorpo estão sob o controle dos sistemasnervoso e endócrino. O sistema nervosoregula a homeostase pela detecção dosdesequilíbrios do corpo, e pelo envio demensagens (impulsos nervosos) aos órgãosapropriados para combater o estresse. Osistema endócrino é um grupo de glândulasque secretam mensageiros químicos,chamados de hormônios, na correntesanguínea. Enquanto os impulsos nervososcoordenam a homeostase rapidamente, oshormônios atuam de forma mais lenta. Aseguir é descrito um exemplo de como osistema nervoso regula a homeostase.

A pressão sanguínea é a força comque o sangue passa através dos vasossanguíneos, especialmente nas artérias. Paraque se mantenha a vida, o sangue deve nãosomente ser mantido em circulação, mastambém deve circular com uma pressãoapropriada. Por exemplo, se a pressãosanguínea é muito baixa, os órgãos do corpo,tais como o encéfalo, não receberão oxigênioe nutrientes adequados para seufuncionamento apropriado. Uma pressãosanguínea alta, por outro lado, tem efeitos

5

adversos em órgãos como o coração, os rinse o encéfalo. A pressão alta contribui para odesenvolvimento de ataques cardíacos ederrames cerebrais. Entre outros fatores, apressão sangüínea depende da frequência eda força do batimento cardíaco. Se algumestresse causa taquicardia, ocorre a seguinteseqüência:

A homeostase da pressão sanguíneapor meio de um sistema de retroalimentaçãonegativa. A resposta é retroalimentada aosistema, e o sistema continua a baixar apressão sanguínea até que retorne àhomeostase. Nota: Sempre que diagramas deciclo de retroalimentação são utilizados, elesserão semelhantes a esta ilustração emtermos de estilo e cores.

Quando o coração bombeia maisrapidamente, ele empurra mais sangue paraas artérias, aumentando a pressãosanguínea. O aumento da pressão édetectado por células nervosas sensíveis àpressão localizadas nas paredes de certasartérias, que respondem com o envio deimpulsos nervosos ao encéfalo. Estes, por suavez, responde ao coração e a certos vasossangüíneos para diminuir a frequênciacardíaca, diminuindo, assim, a pressãosanguínea. O monitoramento contínuo dapressão sangüínea pelo sistema nervoso éuma tentativa de manter a pressão sangüíneanormal e envolve o chamado sistema deretroalimentação.

O sistema de retroalimentaçãoenvolve um ciclo de eventos no qual ainformação sobre as condições corporais écontinuamente monitorada e retroalimentada(relatada) à região de controle central. Osistema de retroalimentação consiste de trêscomponentes básicos - centro de controle,receptor e efetor (Figura acima).

1. O centro de controle determina o ponto emque uma dada condição corporal, a chamadacondição controlada, deve ser mantida. Nocorpo, existem centenas de condiçõescontroladas. A considerada aqui é a pressãosanguínea. Outros exemplos são freqüênciacardíaca, a acidez do sangue, o nível deaçúcar no sangue, a temperatura corporal e afreqüência respiratória. O centro de controlerecebe informação sobre o estado de umacondição controlada de um receptor e, então,determina um curso apropriado de ação.

2. O receptor monitora as mudanças nacondição controlada e, então, envia ainformação, chamada de entrada (aferente)ao centro de controle. Qualquer estresse quealtera uma condição controlada é chamado deum estímulo. Por exemplo, um estímulo comoevitar o atropelamento de alguém com seucarro, faz seu coração bater maisrapidamente e isto aumenta a pressãosanguínea (condição controlada). As célulasnervosas sensíveis à pressão presentes nasartérias (receptores) enviam impulsosnervosos ao centro de controle, que, nestecaso, é o encéfalo.

3. O efetor é a parte do corpo que recebe ainformação, chamada de saída (eferente), docentro de controle, e que produz umaresposta (efeito). Neste exemplo, o encéfaloenvia impulsos nervosos ao coração (efetor).A frequência cardíaca é reduzida e a pressãosangüínea diminui (resposta). Isso auxilia noretomo à pressão sangüínea (condiçãocontrolada) normal, e a homeostase érestabelecida.

A resposta decorrente écontinuamente monitorada pelos receptores,e retroalimentada ao centro de controle. Se aresposta reverter o estímulo original, comono exemplo acima citado, o sistema édenominado sistema de retroalimentação

negativa. Caso a resposta aumente oestímulo original, o sistema é denominadosistema de retroalimentação positiva.

Os sistemas de retroalimentaçãonegativa, tais como o mostrado na Figuraacima, requerem um monitoramento e ajustefreqüentes, dentro dos limites fisiológicos.Tais sistemas incluem a pressão sangüinea, atemperatura corporal e os níveis de açúcar nosangue. Os sistemas de retroalimentaçãopositiva, por outro lado, são importantes paracondições que não ocorram com freqüência eque não requeiram um contínuo ajuste fino.Diferentemente dos sistemas deretroalimentação negativa, os sistemas deretroalimentação positiva tendem aintensificar a condição controlada.

Por exemplo, se o encéfalo enviasseimpulsos ao coração para bater maisrapidamente e a pressão sangüíneacontinuasse a aumentar, então o sistemaseria um sistema de retroalimentaçãopositiva.

A maioria dos sistemas deretroalimentação do corpo é negativa. Emboramuitos sistemas de retroalimentação positivapossam ser destrutivos e resultar em váriosdesarranjos, alguns são normais e benéficos,tais como a coagulação sanguínea e ascontrações do trabalho de parto. Acoagulação sangüínea auxilia a parar a perdade sangue de uma ferida. Quando ascontrações do trabalho de parto começam,um certo hormônio é lançado na correntesangüínea. Este hormônio intensifica ascontrações, as quais, por sua vez, estimulamo lançamento de mais hormônio. O ciclo sequebra com o nascimento do infante.

Posição Anatômica: Termos de Direção

Na anatomia,existe umaconvençãouniversal de que asdescrições do corpohumano assumemque o corpo estejaem uma posiçãoespecífica,chamada deposição anatômica.Na posiçãoanatômica, oindivíduo está depé, ereto, de frente

para o observador, com os membrossuperiores (extremidades) posicionadoslateralmente, as palmas das mãos voltadaspara a frente e os pés apoiados no chão(Figura). Os nomes comuns e os termosanatômicos de várias regiões do corpo sãotambém apresentados na Figura abaixo.

Para a localização das diversasestruturas corporais umas em relação àsoutras, os anatomistas utilizam certos termosde direção. Os termos de direção estãodefinidos no quadro abaixo os exemplosdados são também mostrados nas Figurasque se seguem. Estude o quadro e as figurasem conjunto.

Planos e Secções (Cortes)

O corpo humano também pode serdescrito em termos de planos (superfíciesplanas imaginárias) que o atravessam.

Um plano sagital (sagittalis=seta) éum plano que divide o corpo em lados direitoe esquerdo. Um plano sagital mediano passaatravés da linha mediana do corpo, dividindo-o em dois lados iguais, direito e esquerdo.Um plano parassagital (para=perto) não

6

atravessa o corpo na sua linha mediana edivide o corpo em porções desiguais direita eesquerda. Um plano frontal (coronal) é umplano que divide o corpo em porções anterior(fronte) e posterior (dorso). Um planotransversal (horizontal) divide o corpo emporções superior e inferior. Um plano oblíquoatravessa o corpo ou um órgão em umângulo entre o plano transversal e os planossagital mediano, parassagital (sagitalparamediano) ou frontal.

Quando você estuda a estrutura docorpo, frequentemente ele é visto em secção,o que significa que você está olhando apenasuma superfície de uma estruturatridimensional. A Figura abaixo indica comotrês secções diferentes - uma secçãotransversal, uma secção frontal e uma secçãosagital mediana - proporcionam vistasdiferentes do encéfalo.

Cavidades do Corpo

Os espaços dentro do corpo quecontêm os órgãos internos são chamados decavidades do corpo. As cavidades ajudam aproteger, isolar e sustentar os órgãosinternos. A Figura abaixo mostra as duasprincipais cavidades do corpo: dorsal eventral.

A cavidade dorsal do corpo estálocalizada próxima à superfície posterior oudorsal do corpo. Ela é composta por umacavidade craniana, que é formada pelos ossoscranianos e contém o encéfalo e suasmembranas (chamadas de meninges), e porum canal vertebral que é formado pelasvértebras (ossos individuais) da colunavertebral e contém a medula espinhal e suasmembranas (também chamadas demeninges), bem como o começo (raízes) dosnervos espinhais.

A cavidade ventral do corpo estálocalizada na porção anterior ou ventral(frontal) do corpo e contém órgãoscoletivamente chamados de vísceras. Como acavidade dorsal, a cavidade ventral do corpoapresenta duas subdivisões principais - umaporção superior, chamada de cavidadetorácica, e uma porção inferior, chamada decavidade abdominopélvica. O diafragma(diaphragma=partição ou parede), umacamada muscular em forma de domo eimportante músculo da respiração, divide acavidade ventral do corpo em cavidadestorácica e abdominopélvica.

A cavidade torácica contém duascavidades pleurais em torno de cada pulmão,e a cavidade pericárdica (peri=em volta;cardi=coração), espaço em torno do coração(procure a figura).

O mediastino (medias=meio;stare=parar, estar), na cavidade torácica,contém uma massa de tecidos entre ospulmões que se estende do osso esterno àcoluna vertebral (procure a figura). Omediastino inclui todas as estruturas nacavidade torácica, exceto os própriospulmões. Entre as estruturas localizadas nomediastino estão o coração, o timo, oesôfago, a traquéia e muitos grandes vasossangUíneos, como a aorta. A cavidadeabdominopélvica, como o nome sugere, estádividida em duas porções, embora nenhumaestrutura específica as separem (veja afigura).

A porção superior, a cavidadeabdominal, contém o estômago, o baço, ofígado, a vesícula biliar, o pâncreas, ointestino delgado e a maior parte do intestinogrosso. A porção inferior, a cavidade pélvica,contém a bexiga urinária, porções dointestino grosso e os órgãos genitaisinternos. A cavidade pélvica está localizada

7

8

9

10

entre dois planos imaginários, que estãoindicados pelas linhas tracejadas da figuracorrespondente.

Regiões e QuadrantesAbdominopélvicos

Para localizar facilmente os órgãos,a cavidade abdominopélvica é dividida emnove regiões abdominopélvicas, mostradasnas figuras.

A cavidade abdominopélvica podetambém ser dividida em quadrantes(quad=quarta parte). Estes estão mostradosnas figuras.

Uma linha horizontal e uma linhavertical atravessam o umbigo. Estas duaslinhas dividem o abdome em um quadrantesuperior direito (QSD), um quadrantesuperior esquerdo (QSE), um quadranteinferior direito (QID) e um quadrante inferioresquerdo (QIE). Enquanto a divisão em noveregiões é mais utilizada para estudosanatômicos, os clínicos consideram que adivisão em quadrantes é mais adequada paraa localização de sítios de dor, tumores eoutras anormalidades na cavidadeabdominopélvica.

A Química do Corpo Humano

Equilíbrio Ácido-Básico

O Conceito de pH

Como os ácidos se ionizam em íonshidrogênio (H+) e as bases em íons hidróxido

(OH), conclui-se que quanto mais íonshidrogênio em uma solução, mais ácida elaé. Alternativamente, quanto mais íonshidróxido em uma solução, mais básica(alcalina) ela é. O termo pH é usado paradescrever o grau de acidez ou alcalinidade(basicidade) de uma solução.

A acidez ou a alcalinidade de umasolução é expressa em uma escala de pHque vai de 0 a 14.

Escala de pH. Em pH7(neutralidade), as concentrações de H+ e OH-

são iguais. Um valor de pH acima de 7 indicauma solução alcalina (básica). Uma mudançade uma unidade na escala de pH representauma mudança de 10 vezes da concentraçãoanterior.

Em pH7 (neutralidade), asconcentrações de H+ e OH- são iguais.

A escala de pH é baseada no número de H+

em uma solução (expressa em cenasunidades químicas chamadas de moles porlitro). Uma solução com valor O na escala depH tem muitos H+ e poucos OH-. Umasolução com pH 14, em contraste, tem muitosOH- e poucos H+. O ponto central é 7, ondeas concentrações de H+ e OH- são iguais.Uma solução com pH 7, por exemplo a águapura, é neutra. Uma solução com mais H+

que OH-, é ácida e tem pH abaixo de 7. Umasolução com mais OH-que H+, é básica(alcalina) e tem um pH acima de 7. Umamudança de uma unidade inteira na escala depH representa uma mudança de 10 vezes emrelação à concentração anterior. Isto significaque, um pH 2, é 10 vezes mais ácido que umpH 3, e que um pH 1 é 100 vezes mais ácidoque um pH 3.

Seus fluidos corporais devemmanter um equilíbrio constante de ácidos ebases pelo fato de as reações bioquímicas

que ocorrem em sistemas vivos seremextremamente sensíveis mesmo a pequenasalterações de acidez ou alcalinidade do meio.Qualquer modificação nas concentraçõesnormais de H+ e OH- pode afetar seriamenteuma função de uma célula.

Manutenção do pH: Sistemas deTamponamento

Embora o pH dos vários fluidoscorporais possa ser diferente, os limitesnormais de cada um são bastante específicose estreitos. O Quadro abaixo mostra osvalores de pH para certos fluidos corporaiscomparados com substâncias comuns. Mesmosabendo-se que ácidos e bases sãocontinuamente ingeridos em forma decomidas e bebidas, os níveis de pH dos

fluidos corporais permanecem relativamenteconstantes por causa dos sistemas detamponamento do corpo. Os tampões sãoencontrados nos fluidos corporais. Elesprevinem mudanças drásticas de pH eauxiliam na manutenção da homeostase.

Compostos Orgânicos

É importante ter um conhecimentomínimo das funções dos carboidratos, doslipídios e das proteínas, os principaiscompostos orgânicos do nosso organismo.

Carboidratos

Carboidratos são açúcares e amidos.Eles são a fonte de energia mais prontamentedisponível no organismo. Eles tambémfuncionam como reservas de energia. Porexemplo, o glicogênio (amido animal), que églicose armazenada, é encontrado no fígado enos músculos esqueléticos para necessidadesenergéticas de emergência. Algunscarboidratos são usados na construção deestruturas celulares. Além disso, algunscarboidratos são componentes do ácidodesoxirribonucleico (DNA), a moléculaportadora da informação hereditária, do ácidoribonucleico (RNA), a molécula envolvida nasíntese proteica.

Os carboidratos são compostos decarbono, hidrogênio e oxigênio. A proporçãode átomos de hidrogênio para átomos deoxigênio é de tipicamente 2:1; por exemplo,glicose (C6HI2O6). Os carboidratos sãodivididos em três grupos principais com baseno tamanho da molécula: monossacarídeos,dissacarídeos e polissacarídeos. Osmonossacarídeos e os dissacarídeos sãoreferidos como açúcares simples e os

11

polissacarídeos como açúcares complexos(amidos).

1. Monossacarídeos (mono=um;sakcharon=açúcar) são açúcares simples esão as unidades básicas dos carboidratos. Osmonossacarídeos contêm de três a seteátomos de carbono. A desoxirribose é umcomponente dos genes, e a glicose é amolécula principal para fornecimento deenergia ao corpo.

2. Dissacarideos (di=dois) são açúcaressimples que consistem de dois pequenosmonossacarídeos unidos quimicamente emuma molécula grande, mais complexa.Quando dois monossacarídeos combinam-separa formar um dissacarídeo, uma moléculade água é sempre perdida. Esta reação éconhecida como síntese por desidratação(desidratação=perda de água) e é mostradana figura.

A glicose e a frutose são doismonossacarídeos que formam o dissacarídeoSacarose (açúcar comum). Os dissacarídeospodem ser desdobrados em suas moléculasmenores e mais simples pela adição de água.Esta reação química inversa é chamada dehidrólise (digestão), que significa “quebrarpelo uso da água”. A sacarose, por exemplo,pode ser hidrolisada (digerida) em glicose efrutose pela adição de água.

Síntese por desidratação e hidrólisede uma molécula de sacarose. Na reação desíntese por desidratação (leia da esquerdapara a direita), as duas moléculas menores,glicose e frutose, são unidas para formar umamolécula maior de sacarose. Observe a perdade uma molécula de água. Na hidrólise (leiada direita para a esquerda), a molécula desacarose é desdobrada em duas moléculasmenores, a glicose e a frutose. Aqui, umamolécula de água é adicionada à sacarosepara que a reação ocorra.

Os monossacarídeos são asestruturas fundamentais dos carboidratos.

3. Polissacarideos (poly=muitos) são açúcarescomplexos (amidos), que consistem dedezenas ou centenas de monossacarídeosunidos por reação de síntese pordesidratação. Como os dissacarídeos, ospolissacarídeos podem ser desdobrados emseus açúcares constituintes, por meio dereações de hidrólise. O glicogênio é umpolissacarídeo.

Lipídios

Como os carboidratos, os lipídios(lipose=gordura) também são compostos decarbono, hidrogênio e oxigênio, mas estesnão apresentam uma proporção de 2:1 dehidrogênio para oxigênio. Há menos oxigênionos lipídios que nos carboidratos.

A maioria dos lipídios não sedissolve em água, mas se dissolveprontamente em solventes como clorofórmioe éter. Funcionalmente, os lipídios, tais comoos triglicerídeos (gorduras), protegem,isolam e servem como uma fonte energética.Os triglicerídeos representam a fonte deenergia mais concentrada do organismo. Elesfornecem mais que o dobro de energia porpeso que os carboidratos ou as proteínas.

Entretanto, os triglicerídeos sãomenos eficientes como combustíveiscorporais que os carboidratos, porque elessão mais difíceis de serem decompostos.Outros lipídios, como os fosfolipídios,constituem parte da membrana plasmática.Ainda outros lipídios são componentes dossais biliares, dos hormônios, de algumasvitaminas e do colesterol, que também fazparte da membrana plasmática e é usadopara produzir certos hormônios sexuais.

Entre as classes de lipídios estão ostriglicerídeos (gorduras e óleos), osfosfolipídios (lipídios que contêm fósforo), osesteróides (tais como colesterol, vitamina D ehormônios sexuais como estrógenos etestosterona), os carotenos (substânciasquímicas usadas para fazer vitamina A, que énecessária para uma visão apropriada), asvitaminas E e K e os eicosanóides. Estaúltima classe de lipídios inclui asprostaglandinas, que contribuem parainflamação, regulam a temperatura corporal eajudam na formação de coágulos sangüíneos;e os leucotrienos, que participam nas reaçõesalérgicas e inflamatórias.

Devido ao fato de os lipídios seremum grupo grande e diverso de compostos,discutiremos apenas os triglicerídeos emdetalhe neste momento.

Uma molécula de triglicerídeoconsiste de duas unidades básicas: glicerol eácidos graxos, figura abaixo. Uma moléculaúnica de triglicerídeos é formada quando umamolécula de glicerol combina-se com trêsmoléculas de ácidos graxos. Esta reação,como a descrita para a formação dedissacarídeos, é uma reação de síntese pordesidratação. Durante a digestão, umamolécula única de triglicerídeo é desdobrada(hidrolisada) em ácidos graxos e glicerol.

Devido à sua relação com asdoenças cardiovasculares, os triglicerídeossão muito importantes no nosso dia-a-dia.Neste momento, torna-se importantecomparar três tipos de triglicerídeos da dietae como eles se relacionam ao colesterol.

Triglicerídeos. Estrutura e reaçõesde (a) e (b) ácidos graxos. Cada vez que umglicerol e um ácido graxo são unidos pelasíntese por desidratação, uma molécula deágua é perdida. (c) Os triglicerídeos

12

consistem de uma molécula de glicerol unidaatrês moléculas de ácidos graxos. Mostra-seaqui uma molécula de um triglicerídeo queconbtém dois ácidos graxos saturados e umácido graxo monoinsaturado.

O glicerol e os ácidos graxos são asunidades básicas dos triglicerídeos.

Uma gordura saturada é aquela naqual todos os átomos de carbono estãoligados ao número máximo de hidrogênios(saturado).As gorduras saturadas (e algumcolesterol) ocorrem principalmente nosalimentos de origem animal, tais comocarnes, produtos lácteos e ovos. Elastambém ocorrem em alguns produtos deorigem vegetal como manteiga de cacau,óleos de palmeiras e óleo de côco. Pelo fatode o fígado produzir colesterol a partir deprodutos de desdobramentos de gordurassaturadas, desaconselha-se a ingestãodestas gorduras por indivíduos com altos

níveis de colesterol. Gordurasmonoinsaturadas e poliinsaturadas sãogorduras que não estão completamentesaturadas com átomos de hidrogênio.

Exemplos de monoinsaturados sãoazeite de oliva, óleo de canola e óleo deamendoim, que se acredita que ajudam areduzir os níveis de colesterol. Óleo de milho,óleo de cardamomo, óleo de girassol, óleo dealgodão, óleo de gergelim e óleo de soja sãoexemplos de gorduras poliinsaturadas, que ospesquisadores também acreditam que ajudama reduzir o colesterol no sangue.

Proteínas

Proteínas são muito mais complexasem estrutura que carboidratos ou lipídios eestão envolvidas em numerosas atividades

O glicerol e os ácidos graxossão as unidades básicas dos

triglicerídeos

fisiológicas. As proteínas são grandementeresponsáveis pela estrutura das células docorpo. Algumas proteínas, na forma deenzimas, funcionam como catalisadores paraacelerar certas reações químicas. Outrasproteínas assumem um papel importante nacontração muscular.

Os anticorpos são proteínas quedefendem o corpo contra micróbios invasores.Alguns tipos de hormônios são proteínas.Quimicamente, as proteínas sempre contêmcarbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio e,algumas vezes, enxofre. Os aminoácidos sãoas estruturas fundamentais das proteínas.Cada aminoácido consiste de um grupo amino(-NH2) básico (alcalino), um grupocarboxí1lico (-COOH) ácido e uma cadeialateral (grupo R) que é diferente para cadaum dos 20 diferentes aminoácidos.

Os aminoácidos e a formação deligações peptídicas. (a) Conforme seu nome,os aminoácidos possuem um grupo amino eum grupo carboxil (ácido). A cadeia lateral(grupo R) é diferente em cada aminoácido.(b) Quando dois ou mais aminoácidos sãounidos químicamente, a ligação covalenteresultante entre eles é chamada de ligaçãopeptídica. Neste diagrama, os aminoácidosglicina e alanina unem-se para formar odipeptídeo glicilalanina.

Os aminoácidos são as estruturasfundamentais das proteínas.

Na formação das proteínas, osaminoácidos combinam-se para formarmoléculas mais complexas; as ligaçõescovalentes formadas entre aminoácidos sãochamadas de ligações peptídicas.

Quando dois aminoácidoscombinam-se, forma-se um dipeptídeo (Figura2 acima (b)). Adicionando-se outroaminoácido a um dipeptídeo, produz-se um

tripeptídeo. Outras adições de aminoácidosresultam na formação de peptídeos (4-10aminoácidos) ou polipeptídeos (10-2.000 oumais aminoácidos).

Todos têm a mesma composiçãobásica, mas cada um também tem átomosadicionais arranjados de maneira específica.Já que cada variação no número ou naseqiiência de aminoácidos produz umaproteína diferente, uma grande variedade deproteínas é possível. A situação é semelhanteà utilização de um alfabeto de 20 letras paraformar palavras. Cada letra seria equivalentea um aminoácido, e cada palavra seria umaproteína diferente.

Se uma proteína encontra umambiente hostil, no qual a temperatura, o pHou a concentração de eletrólitos estejaalterado, ela pode desenrolar-se e perder suaforma característica. Este processo chama-sedesnaturação. As proteínas desnaturadas nãosão funcionais. Um exemplo comum dedesnaturação é visto na fritura de um ovo. Noovo cru, a proteína (albumina) é solúvel e aclara é um fluido transparente e viscoso.Quando é aplicado calor ao ovo, a proteínaaltera sua forma, toma-se insolúvel e adquireuma cor branca.

Enzimas

Como já foi visto, as reaçõesquímicas ocorrem quando ligações químicassão formadas ou rompidas, quando átomos,íons ou moléculas colidem entre si. Atemperatura e a pressão corporais normaissão muito baixas para que as reaçõesquímicas ocorram com rapidez suficiente paraa manutenção da vida. As enzimas são asolução que a célula viva tem para esteproblema.

13

Elas aceleram as reações químicas,aumentando a frequência das colisões eorientando apropriadamente as moléculas quecolidem. E fazem isto sem aumentar atemperatura ou a pressão - em outraspalavras, sem romper ou matar a célula. Assubstâncias que podem acelerar reaçõesquímicas pelo aumento da frequência decolisões, sem alterar-se no processo, sãochamadas de catalisadores. Em uma célulaviva, as enzimas funcionam comocatalisadores.

As enzimas catalisam certas reaçõescom grande especificidade, eficiência econtrole.

1. Especificidade. As enzimas sãocatalisadores altamente específicos. Cadaenzima em particular afeta apenas substratos(moléculas sobre as quais as enzimas atuam)específicos. Em alguns casos, uma parte daenzima, chamada de sítio ativo, “encaixa” nosubstrato como uma chave em uma

fechadura (veja Figura abaixo). Em outroscasos, o sítio ativo modifica sua forma paraencaixar perfeitamente em tomo dosubstrato, uma vez que ambos entrem emcontato.

Uma enzima acelera uma reaçãoquímica sem ser alterada ou consumida noprocesso.

Das mais de 1.000 enzimasconhecidas, cada uma tem uma formatridimensional característica, com umasuperfície de formato específico, que permiteque elas se reconheçam e liguem-se a certossubstratos. Quando uma enzima édesnaturada, o sítio ativo perde seu fonnatoúnico e não mais se encaixa no substrato.

2. Eficiência. Em condições ótimas, asenzimas podem catalisar reações da ordem demilhões, até bilhões, de vezes maisrapidamente que as das reações similares,porém sem a presença de enzimas. O númerode turnover (número de moléculas desubstrato convertidas em produto por

Os aminoácidos são as estruturasfundamentais das proteínas

molécula de enzima em 1 segundo) fica,geralmente, entre 1 e 10.000 e pode chegaraté um valor de 600.000.

3. Controle. As enzimas estão sujeitas a umavariedade de controles celulares. Sua taxa desíntese e sua concentração em um dadomomento estão sob controle dos genescelulares. As substâncias presentes nointerior das células podem estimular ou inibira atividade de uma dada enzima. Muitasenzimas ocorrem, nas células, em ambasformas, ativa e inativa.

Supõe-se que uma enzima funcionecomo mostrado na Figura acima.

(1) O substrato entra em contato com o sítioativo da molécula da enzima, formando umcomposto transitório chamado de complexoenzima-substrato.

(2) A molécula de substrato é transformadapelo rearranjo de seus átomos, pela suaquebra ou pela combinação de váriasmoléculas de substrato. As moléculas desubstrato transformadas são chamadas deprodutos da reação.

(3) Após a reação se completar e osprodutos da reação se afastarem da enzima,a enzima inalterada estará livre para se ligara outra molécula de substrato.

Os nomes das enzimas geralmenteterminam com o sufixo -ase. Todas asenzimas podem ser agrupadas de acordocom os tipos de reações químicas que elascatalisam. Por exemplo, oxidases adicionamoxigênio, desidrogenases removemhidrogênio, hidrolases adicionam água etransferases transferem grupos de átomos.

Ácidos Nucleicos

Ácido Desoxirribonucleico (DNA) eÁcido Ribonucleico (RNA)

Importância do ácido desoxirribonucleico(DNA), do ácido ribonucleico (RNA) e dotrifosfato de adenosina (ATP). Os ácidosnucleicos são moléculas orgânicas gigantescontendo carbono, hidrogênio, oxigênio,nitrogênio e fósforo. Existem dois tiposprincipais: o ácido desoxirribonucleico (DNA)e o ácido ribonucleico (RNA).

As estruturas fundamentais dosácidos nucleicos são os nucleotídeos. Uma

14