Biologia Funcional

Objetivos

Esta unidade curricular está integrada num conjunto que se pretende que seja de aprofundamento de conceitos essenciais em Biologia, neste caso da Biologia Funcional. Como conceito uniformizador dos conteúdos de ensino / aprendizagem escolheu-se “mecanismos moleculares” e como conceito especificador optou-se pelo estudo de mecanismos associados com respostas do organismo a patologias ou modificações em mecanismos que conduzem a patologias. No final desta unidade pretende-se que os alunos identifiquem analisem e relacionem mecanismos envolvidos em processos fisiológicos humanos e que os relacionem com processos de combate e processos patológicos, de modo a focar na especialidade do Mestrado - Biomedicina.

Programa

Conteúdos programáticos

1. Homeostasia, fisiologia celular e excitabilidade

1.1. Organização funcional do organismo e conceito de meio interno.
1.2. Homeostasia e sistemas de controlo fisiológico.
1.3. Organização funcional da membrana plasmática.
1.4. Transporte transmembranar: difusão, transporte facilitado e transporte ativo.
1.5. Gradientes eletroquímicos e potencial de membrana.
1.6. Canais iónicos e propriedades das células excitáveis.
1.7. Génese e propagação do potencial de ação.
1.8. Alterações da excitabilidade celular e sua relevância fisiopatológica.

2. Eletrofisiologia e função cardíaca

2.1. Propriedades funcionais do músculo cardíaco.
2.2. Potencial de ação das células cardíacas.
2.3. Acoplamento excitação-contração.
2.4. Automatismo e ritmicidade cardíaca.
2.5. Sistema de geração e condução do impulso cardíaco.
2.6. Regulação da excitabilidade e condução cardíacas.
2.7. Bases eletrofisiológicas do eletrocardiograma.
2.8. Alterações do ritmo e da condução cardíaca.

3. Neurofisiologia e envelhecimento

3.1. Organização funcional do sistema nervoso.
3.2. Excitabilidade neuronal e transmissão sináptica.
3.3. Neurotransmissores e recetores.
3.4. Recetores sensoriais e processamento da informação.
3.5. Integração neuronal e organização funcional do sistema nervoso central.
3.6. Plasticidade neuronal, aprendizagem e memória.
3.7. Bases celulares e funcionais do envelhecimento do sistema nervoso.

4. Hemostasia, coagulação e fibrinólise

4.1. Organização e fases da resposta hemostática.
4.2. Endotélio vascular na regulação da hemostasia.
4.3. Adesão, ativação e agregação plaquetária.
4.4. Fatores de coagulação e formação de fibrina.
4.5. Iniciação, amplificação e propagação da coagulação.
4.6. Mecanismos anticoagulantes fisiológicos.
4.7. Sistema fibrinolítico: ativação do plasminogénio e formação de plasmina.
4.8. Regulação da fibrinólise.
4.9. Integração entre coagulação, anticoagulação e fibrinólise.
4.10. Alterações hemorrágicas e trombóticas e respetiva avaliação laboratorial.

5. Imunidade inata e inflamação

5.1. Organização funcional do sistema imunitário.
5.2. Barreiras fisiológicas e mecanismos de defesa.
5.3. Células e mediadores da imunidade inata.
5.4. Reconhecimento molecular: PAMP, DAMP e PRR.
5.5. Fagocitose e mecanismos efetores celulares.
5.6. Sistema complemento.
5.7. Citocinas e quimiocinas.
5.8. Resposta inflamatória e sua regulação.
5.9. Interface entre imunidade inata e adaptativa.

6. Imunidade adaptativa

6.1. Antigénios, imunogenicidade e reconhecimento antigénico.
6.2. Processamento e apresentação de antigénios.
6.3. Complexo major de histocompatibilidade.
6.4. Ativação e diferenciação dos linfócitos T.
6.5. Ativação e diferenciação dos linfócitos B.
6.6. Estrutura, classes e funções das imunoglobulinas.
6.7. Mecanismos efetores da resposta humoral e celular.
6.8. Resposta primária, resposta secundária e memória imunológica.
6.9. Alterações da resposta imunitária e relevância biomédica.

7. Fisiologia integrada do exercício

7.1. Adaptações fisiológicas ao treino e exercício como modulador da homeostasia. “Sports Physiology”, integrando músculo, respiração, sistema cardiovascular, temperatura e fluidos corporais.

Componente prática/laboratorial

PL1 - Eletrofisiologia cardíaca e eletrocardiografia

Aquisição de sinais eletrocardiográficos. Identificação e análise dos principais componentes do ECG. Determinação de frequência e ritmo cardíacos e análise de intervalos e parâmetros eletrocardiográficos. Relação entre os eventos elétricos cardíacos e o registo eletrocardiográfico.

PL2 - Avaliação experimental da hemostasia e fibrinólise

Estudo experimental dos mecanismos de coagulação e fibrinólise. Avaliação da formação e/ou degradação da fibrina e análise de atividade fibrinolítica. Tratamento, representação e interpretação crítica dos resultados experimentais.

PL3 - Imunidade adaptativa: deteção de proteínas por Western blot

Fundamentos da utilização de anticorpos como ferramentas de reconhecimento molecular. Separação eletroforética de proteínas, transferência para membrana, bloqueio, incubação com anticorpos primário e secundário, deteção e interpretação do sinal. Análise da especificidade da interação antigénio-anticorpo e aplicação do Western blot em investigação biomédica.

PL4 - Fisiologia integrada do exercício: resposta cardíaca e eletrocardiográfica

Avaliação da resposta cardiovascular ao exercício. Registo de parâmetros cardíacos em repouso, durante o exercício e na recuperação. Análise das alterações da frequência cardíaca e do ECG em função da intensidade do esforço. Integração dos mecanismos autonómicos, cardiovasculares e metabólicos envolvidos na resposta aguda ao exercício. ECG como ferramenta para estudar a adaptação fisiológica integrada ao exercício.

Métodos de Ensino

Metodologias de ensino e aprendizagem

A unidade curricular combina aulas teóricas e práticas/laboratoriais, privilegiando uma abordagem integrada dos mecanismos fisiológicos e da sua relevância no contexto das Ciências Biomédicas.

As aulas teóricas articulam exposição estruturada dos conteúdos com análise de mecanismos, interpretação de dados experimentais e discussão de situações fisiológicas e fisiopatológicas. Sempre que adequado, são utilizados artigos científicos e casos de estudo para promover a integração entre conhecimento fundamental e investigação biomédica.

Nas aulas práticas/laboratoriais, os estudantes aplicam os conhecimentos adquiridos através da aquisição e interpretação de sinais fisiológicos e da execução de metodologias experimentais nas áreas da eletrofisiologia cardíaca, hemostasia e fibrinólise, imunologia e fisiologia integrada do exercício.

Bibliografia

Bibliografia disponibilizada no moodle.

Hall, J. E. (2011). Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology. 12th ed. Saunders/Elsevier.
Cap. 1 - Organização funcional do organismo e homeostasia; Cap. 4 - Transporte através da membrana celular; Cap. 5 - Potenciais de membrana e potenciais de ação; Caps. 9-11 - Fisiologia e eletrofisiologia cardíaca e eletrocardiograma; Cap. 13 - Arritmias cardíacas; Cap. 21 - Fluxo sanguíneo muscular e débito cardíaco durante o exercício; Cap. 33 - Leucócitos, macrófagos e inflamação; Cap. 34 - Imunidade; Cap. 36 - Hemostasia e coagulação; Caps. 45-46 - Organização do sistema nervoso, sinapses, neurotransmissores, recetores e circuitos neuronais; Cap. 57 - Funções do córtex cerebral, aprendizagem e memória; Cap. 59 - Atividade cerebral; Cap. 84 - Fisiologia do exercício.

Páginas recomendadas: pp. 3-9; 45-90; 101-127; 143-153; 243-253; 423-460; 543-569; 697-709; 721-728; 1031-1041.

Sembulingam, K.; Sembulingam, P. Essentials of Medical Physiology. 6th ed. Jaypee Brothers Medical Publishers.
Secções correspondentes a homeostasia e fisiologia celular; potencial de membrana e excitabilidade; sistema cardiovascular; sistema nervoso; hemostasia e coagulação; imunidade; músculo e fisiologia do exercício.

Ghai, C. L. (2013). A Textbook of Practical Physiology. 8th ed. Jaypee Brothers Medical Publishers.
Secções de fisiologia cardiovascular e eletrocardiografia; hematologia/hemostasia; fisiologia neuromuscular; exercício, fadiga e avaliação funcional. Particularmente recomendado como apoio às atividades práticas de eletrofisiologia cardíaca/ECG e fisiologia integrada do exercício.

Merck Manual Professional Edition [Internet].
Recurso complementar para integração fisiopatológica e discussão de casos clínicos, incluindo alterações cardiovasculares, neurológicas, hematológicas e imunológicas.
https://www.merckmanuals.com/professional

Bibliografia científica complementar: artigos científicos originais e artigos de revisão selecionados pelos docentes para cada módulo temático

Método de Avaliação