Fisiologia humana

O corpo humano

No que diz respeito à estrutura e função, o corpo humano é organizado em seis níveis: químico (átomos e moléculas), celular (células), tecidual (tecidos), orgânico (órgãos), sistêmico (sistemas de órgãos), e por fim o organismo como um todo. Cada nível é formado por elementos do nível anterior, dos componentes químicos básicos até um ser humano completo. O corpo humano pode ser organizado, portanto, em sistemas: cardiovascular, respiratório, digestório, endócrino, urinário, músculo-esquelético, nervoso, reprodutor, tegumentar, imunológico e linfático. Cada sistema tem seu papel na manutenção da homeostase do corpo e na saúde geral do indivíduo.

A homeostase e os mecanismos de feedback são fundamentais na manutenção do equilíbrio fisiológico. A capacidade do corpo de manter um ambiente interno estável é fruto de várias alças de feedback positivas e negativas. Essas alças constantemente ajustam os processos fisiológicos às mudanças internas e externas.

Outro aspecto crítico do corpo humano é a gestão de fluidos corporais e dos compartimentos que contêm tais fluidos. A água possui um papel fundamental em diversos processos fisiológicos. Ela se distribui nos compartimentos intra e extracelular, cada um com sua composição única, crucial para o adequado funcionamento celular.

Entender a organização funcional do corpo humano, os mecanismos homeostáticos e a gestão de fluidos e compartimentos é fundamental para compreender como o corpo responde ao ambiente onde se encontra.

A célula e suas funções

As células são as unidades básicas do corpo humano. Cada órgão é formado por diferentes tipos de células, especialmente adaptadas para realizar funções específicas.

A membrana celular é um componente da célula constituído primariamente por uma dupla camada fosfolipídica, na qual se encontram proteínas, colesterol e carboidratos. Ela regula o transporte de substâncias para dentro e para fora da célula, através de diferentes processos, como a difusão, a osmose e o transporte ativo.

O citoplasma é uma substância gelatinosa que preenche o interior da célula, e é constituído principalmente de água, sais e moléculas orgânicas. Ele contém diversas organelas, como a mitocôndria (relacionada à produção energética), o retículo endoplasmático (envolvido na síntese de proteínas e lipídios), o complexo de Golgi (que modifica, organiza e empacota as proteínas e lipídios) e os lisossomos (que quebram produtos do metabolismo).

O citoesqueleto é uma estrutura formada por microtúbulos, microfilamentos e filamentos intermediários, que fornece suporte estrutural e facilita o movimento celular. O núcleo celular contém cromatina e cromossomos, e é o centro de controle das informações genéticas e da síntese proteica. Ele regula a expressão dos genes e participa da replicação do DNA, através dos processos de transcrição e translação, com a utilização de RNA e ribossomos.

As células geralmente passam por complexos estágios de crescimento, replicação do material genético e divisão, conhecidos em conjunto como ciclo celular. Esse ciclo garante a duplicação e distribuição do material genético às células-filhas, com etapas que garantem a manutenção da integridade celular e impedem o surgimento de doenças como o câncer.

Introdução ao sistema muscular

O tecido muscular é um tipo de tecido caracterizado pela sua contratilidade, permitindo a realização de movimentos. Há três tipos principais de tecido muscular: esquelético, cardíaco e liso. Cada tipo possui estrutura e função específicas, mas eles têm algumas propriedades em comum, como a contratilidade, excitabilidade e elasticidade. Essas características comuns permitem que as células musculares sejam capazes de responder efetivamente a estímulos, conduzir impulsos, sofrerem estiramento e retornarem ao seu formato original.

Músculos esqueléticos

Os músculos esqueléticos constituem o tipo muscular mais comum do corpo humano, e são essenciais para os movimentos voluntários e para a manutenção da postura. Eles são formados por fibras musculares multinucleadas que contém subunidades chamadas miofibrilas. Essas miofibrilas são compostas por dois tipos de miofilamentos proteicos, a actina e a miosina, que são responsáveis pela contração muscular. Essas fibras musculares possuem propriedades elétricas únicas que são importantes para a ativação muscular através de potenciais de ação.

A junção neuromuscular serve como ponto de conexão onde os impulsos nervosos iniciam a contração muscular. O processo de contração e relaxamento dos músculos esqueléticos é mediado por íons cálcio e proteínas reguladoras, dependendo principalmente de trifosfato de adenosina (ATP) e glicogênio como fontes de energia. Há diferentes tipos de fibras musculares esqueléticas, de contração rápida e lenta, cada uma adequada para um tipo de atividade.

Músculo liso e cardíaco

O músculo liso é encontrado principalmente nos órgãos internos e estruturas anatômicas tubulares (vias de passagem). Ele está envolvido em funções involuntárias, como o controle do diâmetro dos vasos sanguíneos e a digestão. O músculo liso consiste em células fusiformes com único núcleo que contêm corpos densos. Esse tecido é diferente do músculo esquelético e cardíaco tanto na sua estrutura quanto no seu padrão de contração, que é lento e sustentado.

O músculo cardíaco, como o nome sugere, é encontrado apenas no coração. Ele é especializado em contrações rítmicas, sem estimulação nervosa, que promovem bombeamento do sangue pelo corpo. As células musculares cardíacas são estriadas, e conectadas por discos intercalares. Esses discos contém junções comunicantes para transmissão rápida de impulsos elétricos e desmossomos que garantem fortes conexões físicas. Essas estruturas únicas permitem contrações sincronizadas do coração, que são essenciais para uma circulação sanguínea eficiente.

Introdução ao sistema nervoso

O sistema nervoso é uma rede complexa de células nervosas (neurônios), responsáveis por controlar e coordenar várias funções do corpo. Ele é classificado em duas divisões funcionais: o sistema nervoso central (SNC), composto pelo encéfalo e medula espinal, e o sistema nervoso periférico (SNP), formado por todas estruturas do sistema nervoso situadas fora do SNC.

O sistema nervoso contém dois tipos principais de células: os neurônios e as células da glia. Os neurônios são as unidades funcionais básicas do sistema nervoso, e são responsáveis pela transmissão e processamento de informações através de impulsos elétricos e químicos. As células da glia, por outro lado, fornecem sustentação, proteção e nutrição para os neurônios, e têm um papel fundamental na manutenção da saúde e eficiência do sistema nervoso.

Potencial de ação e sinapses

Os potenciais de ação e as sinapses são essenciais na comunicação nervosa. Um potencial de ação é uma mudança súbita na carga elétrica da membrana de um neurônio, e permite a transmissão de sinais. Nas sinapses neuronais, que são os locais onde os neurônios se conectam uns aos outros, o potencial de ação libera neurotransmissores, que transmitem o sinal nervoso entre diferentes neurônios. Os neurotransmissores são fundamentais na transmissão e na regulação das mensagens entre os nervos e os tecidos-alvo.

Sensibilidade geral

O termo "sensibilidade geral" inclui uma gama de estímulos que o corpo humano é capaz de experimentar: temperatura, dor, toque, estiramento, pressão e vibração. Esses estímulos são detectados por receptores especializados distribuídos pelo corpo, os quais monitoram e detectam alterações no ambiente externo e interno. O toque, o estiramento e a vibração são detectados por receptores mecânicos, enquanto a dor e a temperatura são detectados por nociceptores e termorreceptores, respectivamente.

Sensibilidade especial

Os sentidos especiais, que incluem o olfato, o paladar, a visão, a audição e o equilíbrio, são fundamentais na nossa interação com o meio-ambiente. O olfato está relacionado à detecção de substâncias químicas dispersas pelo ar por receptores olfatórios. O paladar é mediado pelos botões gustativos, que possuem receptores gustativos para diferentes sabores. A visão processa luz, cores e movimentos nos fotorreceptores da retina. A audição é a recepção de ondas sonoras pelo órgão espiral, e o equilíbrio é detectado pelo aparelho vestibular. Esses sentidos enriquecem nossas experiências e a percepção do nosso ambiente.

Controle motor

O controle motor é um aspecto fundamental do movimento e coordenação humanos, e envolve complexas interações no sistema nervoso central. A medula espinal possui um papel central nesse processo. Ela recebe e transmite informações do encéfalo para os músculos através dos neurônios motores, e atua também através de arcos reflexos, que são vias neurais simples responsáveis pelos arcos reflexos. Essas vias permitem respostas rápidas e involuntárias aos estímulos, sem envolvimento direto do encéfalo. Além desses mecanismos básicos, o controle motor é regulado por centros superiores do encéfalo, principalmente no córtex cerebral e no tronco encefálico. O córtex é responsável por ações motoras voluntárias, planejamento e coordenação, enquanto o tronco encefálico integra e transmite comandos motores entre o cérebro e a medula espinal. Juntos, esses sistemas permitem movimentos precisos e coordenados.

Córtex cerebral e funções cognitivas superiores

O córtex cerebral possui um papel fundamental nas funções cognitivas superiores, e é fundamental no processamento e na integração das informações sensoriais, permitindo pensamentos de alta ordem, caracterizados por raciocínio complexo e elaboração de estratégias para a solução de problemas. Funcionalmente, ele é caracterizado por uma complexa rede de neurônios, formando camadas, lobos e áreas que têm papéis específicos. A cognição e a linguagem são processadas em áreas corticais específicas, como as áreas de Broca e Wernicke, permitindo o pensamento abstrato, a compreensão e a comunicação. O aprendizado e a memória também são responsabilidade do córtex, onde as experiências são interpretadas, armazenadas e resgatadas, o que é fundamental para a aquisição de novos conhecimentos e recuperação da memória. Além disso, o córtex cerebral está envolvido na regulação do sono e da vigília, bem como no equilíbrio entre atividade cerebral e repouso, sendo essencial para a saúde cognitiva e funcional.

Sangue

O sangue é um fluido vital do corpo humano, que participa da manutenção da vida através das suas funções complexas e dinâmicas. Ele é formado por plasma e elementos celulares, que são constantemente produzidos na medula óssea, através de um processo conhecido como hematopoiese. Esses elementos celulares incluem as hemácias (eritrócitos, ou glóbulos vermelhos), que são responsáveis por transportar oxigênio para os tecidos através da hemoglobina, os leucócitos (glóbulos brancos), envolvidos na resposta imunológica, e as plaquetas (trombócitos), que são fundamentais para a coagulação sanguínea e para a cicatrização de feridas.

Coração

O coração é o componente central do sistema cardiovascular. A principal função desse órgão muscular é bombear o sangue pelo corpo, levando oxigênio e nutrientes aos tecidos. Ele é formado por tecido muscular cardíaco, que possui propriedades elétricas únicas que permitem contrações automáticas e coordenadas. A cada batimento completado, o coração passa por uma sequência de fases de enchimento e bombeamento, em um processo conhecido como ciclo cardíaco, que garante um fluxo sanguíneo constante. O débito cardíaco, ou seja, o volume que o coração bombeia a cada minuto, é uma medida da função do órgão, e é regulada por mecanismos intrínsecos do coração e por fatores externos, como por exemplo fatores hormonais ou neurológicos.

Vasos sanguíneos e circulação

Os vasos sanguíneos são canais que transportam o sangue pelo corpo, fazendo portanto parte do sistema cardiovascular (sistema circulatório). Os três principais tipos de vasos sanguíneos são as artérias, as veias e os capilares, cada um com estrutura e função distintas. Geralmente, as artérias levam sangue oxigenado bombeado a partir do coração, e as veias levam o sangue desoxigenado do corpo de volta ao coração. Os capilares facilitam a troca de oxigênio, nutrientes e produtos do metabolismo entre o sangue e os tecidos do corpo, através de processos como a difusão, a filtração e a osmose. O fluxo sanguíneo nos vasos é regulado constantemente para manter a perfusão tecidual e a pressão sanguínea em níveis adequados.

O sistema circulatório consiste em dois circuitos: a circulação pulmonar, que leva sangue do ventrículo direito aos pulmões, e em seguida ao átrio esquerdo, e a circulação sistêmica, que inclui uma rede de artérias e veias que transportam o sangue da aorta para todos os sistemas, e então o traz de volta ao coração.

Introdução aos sistemas linfático e imunológico

Os sistemas linfático e imunológico são componentes fundamentais do mecanismo de defesa do corpo. O sistema linfático é formado por uma rede de vasos linfáticos, linfonodos e tecidos envolvidos na manutenção do equilíbrio hídrico e na filtragem de patógenos. Esse sistema transporta a linfa, um fluido que contém linfócitos (um tipo de glóbulo branco) pelo corpo. Enquanto os vasos linfáticos coletam e transportam a linfa dos tecidos até a circulação venosa, os órgãos linfoides, que incluem o baço, o timo e as tonsilas, estão envolvidos na vigilância imunológica, detecção de antígenos exógenos e remoção de células sanguíneas velhas ou danificadas.

Por outro lado, o sistema imunológico é uma complexa rede de células, tecidos e órgãos que atuam em conjunto para defender o corpo contra patógenos como bactérias, vírus ou corpos estranhos. Esse sistema permite ao corpo identificar suas próprias células como diferentes de células ou substâncias exógenas, e eliminar invasores utilizando várias estratégias, como leucócitos, anticorpos e outras substâncias que identificam e atacam os invasores.

Imunidade

O termo imunidade se refere à capacidade do corpo de manter um complexo sistema de defesa para combater patógenos e substâncias exógenas. Ele é formado por respostas inatas e adaptativas. A imunidade inata é a primeira linha de defesa do corpo, com barreiras inespecíficas e respostas celulares que agem rapidamente para impedir a disseminação de infecções. A resposta imune adaptativa, por outro lado, é mais especializada, e envolve uma resposta celular mediada por linfócitos T e/ou uma resposta humoral mediada por linfócitos B. O sistema imunológico adaptativo tem a capacidade de aprender, e, portanto, responder mais efetivamente a patógenos específicos após a exposição inicial, levando a reações mais rápidas e fortes em interações subsequentes.

Introdução ao sistema endócrino

O sistema endócrino é responsável pela regulação de vários processos fisiológicos, como o crescimento, a reprodução e a resposta ao estresse, através da secreção de mensageiros químicos chamados hormônios. Os hormônios têm diferentes estruturas químicas, podendo ser por exemplo esteroides ou peptídeos. Eles são liberados diretamente na corrente sanguínea, e viajam até os órgãos ou tecidos-alvo, onde se ligam a receptores específicos, promovendo respostas celulares que regulam as funções do corpo.

Glândulas e órgãos endócrinos

O sistema endócrino é composto por várias glândulas e órgãos, cada um dos quais produzindo hormônios que regulam diversas funções vitais do corpo. A glândula hipófise, que pode ser considerada uma "glândula-mestra", trabalha em conjunto com o hipotálamo para controlar outras glândulas endócrinas. O tireoide e as paratireoides regulam o metabolismo e os níveis séricos de cálcio e fósforo. As glândulas adrenais (suprarrenais) produzem hormônios que incluem o cortisol e a adrenalina, que governam a resposta do organismo ao estresse e outros processos metabólicos. A porção endócrina do pâncreas tem um importante papel no metabolismo e regulação da glicose, através da secreção dos hormônios insulina e glucagon. Por fim, as gônadas (ovários e testículos) e a placenta (durante a gestação) produzem hormônios que promovem a saúde reprodutiva e o desenvolvimento fetal.

Introdução ao sistema respiratório

O sistema respiratório é responsável pelas trocas gasosas entre o corpo e o ambiente externo. Funcionalmente, ele é dividido em uma porção condutora, que transporta o ar, e uma porção respiratória, responsável pelas trocas gasosas. O sistema respiratório começa na cavidade nasal e na boca, que são seguidas pela faringe, laringe e traqueia. Essa última estrutura se bifurca nos brônquios e bronquíolos nos pulmões, finalizando a parte condutora do sistema respiratório. Os pulmões abrigam os bronquíolos respiratórios, os ductos alveolares e os alvéolos, que formam a parte respiratória do sistema, onde o oxigênio é trocado pelo dióxido de carbono durante a respiração. Além de facilitar a entrada de oxigênio e a expulsão do dióxido de carbono, o sistema respiratório tem ainda um papel na regulação do pH sanguíneo e na manutenção do equilíbrio hidro-eletrolítico.

Respiração e gases respiratórios

A respiração e o manejo dos gases respiratórios são aspectos fundamentais da fisiologia humana, já que permitem que as células do corpo recebam o oxigênio do qual elas precisam para seu metabolismo, além de remover o dióxido de carbono. A respiração envolve duas fases cíclicas: a inspiração, quando o ar rico em oxigênio é trazido para o interior dos pulmões, e a expiração, quando o ar rico em dióxido de carbono é expelido. Todo o processo de respiração e trocas gasosas é regulado pelo centro respiratório do tronco encefálico, que ajusta a frequência e a profundidade da respiração baseado na necessidade do corpo, que é monitorada por quimiorreceptores centrais e periféricos que detectam alterações nos níveis de oxigênio, dióxido de carbono e pH.

Órgãos do sistema digestório

O sistema digestório, também conhecido como sistema digestivo, é responsável pela quebra dos alimentos em nutrientes que o corpo pode absorver e utilizar. Ele é formado por dois grupos principais de órgãos: os órgãos digestivos e os órgãos digestivos acessórios.

Os órgãos digestivos incluem as várias partes do trato gastrointestinal. Esse trato começa na boca, onde ocorre a digestão mecânica através da mastigação e química através da saliva, seguido pelo transporte do alimento pela faringe e esôfago até o estômago. O estômago quebra ainda mais o alimento através de substâncias ácidas e enzimas, transformando-o em uma pasta conhecida como quimo. O quimo é movido então ao intestino delgado, o local mais importante da digestão química e absorção de nutrientes. Em seguida vem o intestino grosso, onde são absorvidos água e eletrólitos, resultando na formação das fezes.

Os órgãos acessórios do sistema digestivo incluem as glândulas salivares, o fígado, o pâncreas e a vesícula biliar. As glândulas salivares produzem a saliva, que contém enzimas que iniciam a digestão química dos açúcares. O fígado produz a bile para a digestão das gorduras. O pâncreas produz enzimas digestivas e a vesícula biliar armazena a bile, produzida pelo fígado. Juntos, esses componentes do sistema digestório garantem a quebra eficiente dos alimentos em nutrientes essenciais.

Metabolismo e nutrição

Os termos metabolismo e nutrição dizem respeito à conversão dos alimentos em energia para o corpo através de reações bioquímicas. Há duas vias metabólicas principais: catabólica e anabólica. A via catabólica quebra moléculas para liberar energia, enquanto a via anabólica usa energia para construir moléculas complexas.

O metabolismo dos carboidratos é caracterizado pela quebra de açúcares, formando glicose, uma fonte primária de energia. A glicose é processada através da glicólise, do ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs) e pela cadeia de transporte de elétrons para então produzir ATP, que é o meio de troca energética do corpo.

O metabolismo dos lipídios envolve a quebra e a síntese de gorduras, que têm um papel no armazenamento de energia e na manutenção da estrutura celular. Em períodos de baixa disponibilidade de carboidratos, o fígado produz cetonas a partir de ácidos graxos através do processo de cetogênese, fornecendo uma fonte alternativa de energia para o corpo. Além disso, a lipogênese ocorre no fígado e no tecido adiposo, convertendo precursores (como os carboidratos) em gorduras para um armazenamento eficiente de energia.

O metabolismo das proteínas envolve a quebra de proteínas em aminoácidos para produção de energia ou para a síntese de novas proteínas. O excesso de aminoácidos sofre desaminação através do ciclo da ureia, convertendo a amônia resultante em ureia para que esta seja excretada com segurança pelos rins. Na ausência de carboidratos e gorduras em quantidades suficientes, as proteínas podem ser metabolizadas e convertidas em energia.

Estrutura e funções dos órgãos urinários

O sistema urinário é fundamental para a manutenção do equilíbrio hidro-eletrolítico e na eliminação de produtos do metabolismo do corpo através da urina. Ele é formado por quatro órgãos principais: os rins, os ureteres, a bexiga e a uretra. Os rins são órgãos com formato de grãos de feijão, localizados na cavidade abdominal, e são um componente central desse sistema. Eles contêm numerosos néfrons, que são as unidades funcionais responsáveis pela filtração do sangue e produção da urina. Os ureteres levam a urina dos rins até a bexiga, que a armazena antes que ela seja eliminada do corpo pela uretra. A urina possui propriedades físicas únicas, incluindo sua cor, odor, pH e densidade. Essas características são importantes na avaliação de vários processos metabólicos e da saúde do sistema urinário.

Fisiologia renal

A fisiologia renal envolve o estudo das funções dos rins e do processo de formação e eliminação da urina. A filtração glomerular é o pilar central da fisiologia do sistema urinário, caracterizada pela filtração do plasma sanguíneo através dos glomérulos renais, iniciando a formação da urina. Após a filtração, ocorre reabsorção tubular, um processo através do qual substâncias necessárias ao corpo, como a glicose, íons e água, são reabsorvidas do filtrado de volta à corrente sanguínea. Isso garante a preservação de nutrientes fundamentais, além de manter o equilíbrio hídrico. Os rins também têm um papel importante na regulação da concentração e do volume urinário. Esse processo é regulado pelo hormônio antidiurético (ADH) e pela aldosterona, que determinam a quantidade de água a ser reabsorvida e a concentração final da urina.

Fluidos corporais

Os fluidos no corpo humano se distribuem em dois compartimentos principais: o fluido intracelular, contido no interior das células, e o fluido extracelular, que inclui os líquidos intersticiais, o plasma sanguíneo e fluidos especializados. O balanço hídrico é um elemento chave na fisiologia do corpo, e envolve um controle preciso da quantidade de água ingerida e eliminada. Esse equilíbrio é essencial para o funcionamento normal do corpo, já que garante que as células e órgãos encontrem um ambiente apropriado para realizar seus processos metabólicos, além de regular a temperatura do corpo e facilitar o transporte de nutrientes e produtos do metabolismo.

Eletrólitos e equilíbrio ácido-base

O termo equilíbrio eletrolítico se refere à regulação dos minerais como o sódio, o potássio, o cálcio e o cloreto nos líquidos corporais, o que é fundamental para vários processos fisiológicos, que incluem a condução nervosa, a contração muscular e a hidratação. A manutenção desse equilíbrio envolve complexas interações entre diferentes sistemas de órgãos, principalmente os rins e o sistema endócrino. O equilíbrio ácido-base, por outro lado, está relacionado à regulação dos níveis de pH nos líquidos corporais, garantindo que eles se mantenham em uma estreita faixa. Esse controle do pH é essencial para reações enzimáticas e para a função celular, e é obtido através de mecanismos de controle dos sistemas respiratório e urinário.

Sistema reprodutor

O sistema reprodutor é fundamental para a perpetuação da nossa espécie, envolvendo sistemas diferentes porém complementares nos homens e nas mulheres. O sistema reprodutor feminino inclui os ovários, que produzem os óvulos (oócitos ou ovócitos), hormônios (estrogênio e progesterona), as tubas uterinas (trompas de Falópio), onde a fertilização normalmente ocorre, o útero, onde o feto em desenvolvimento é nutrido, e a vagina, através da qual ocorre o parto. O sistema hormonal feminino envolve o eixo hipotálamo-hipófise-ovário, e possui um papel vital no sistema reprodutor feminino, no que concerne o desenvolvimento de características sexuais secundárias, o ciclo menstrual (ciclos ovariano e uterino), a gravidez e a menopausa.

Por outro lado, o sistema reprodutor masculino inclui os testículos, que produzem espermatozoides (um processo conhecido como espermatogênese) e hormônios masculinos (andrógenos), os epidídimos e os ductos deferentes, que transportam o esperma, as vesículas seminais e a próstata, que contribuem com líquidos que compõem o sêmen, e o pênis, através do qual o sêmen é ejaculado. A testosterona, o principal hormônio masculino, tem um papel essencial no desenvolvimento dos tecidos reprodutores masculinos, como os testículos, a próstata, as vesículas seminais e os ductos genitais, bem como na espermatogênese e no desenvolvimento de características sexuais secundárias.

Continuação da vida e embriologia

A continuação da vida e o campo da embriologia dizem respeito ao complexo processo do desenvolvimento humano, começando a partir de uma única célula, até a formação de um bebê completo. Essa jornada começa com a meiose, um tipo especializado de divisão celular que produz gametas (espermatozoides e óvulos). Esses gametas possuem a metade do número de cromossomos das suas células genitoras, e a sua fusão permite a diversidade genética oriunda da combinação do material genético de dois indivíduos.