Biofisica - Resumo - Sistema Nervoso

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BIOFÍSICA – SISTEMA NERVOSO
Célula eucariótica – membrana celular:
· Polarização da membrana pela bomba de sódio e potássio (NA+/K+ ATPase)
- A membrana da célula possui polos positivos e negativos. A célula, no meio extracelular é positiva por conta da alta concentração de sódio (Na+), e no meio intracelular é negativa por conta da alta concentração de potássio (K+). 
- “O potássio também tem carga positiva, então por que o meio intracelular será negativo?” > Porque além do potássio, o meio é rico em proteínas, aminoácidos, lipídios, que são substâncias (macromoléculas) com cargas negativas, resultando na polaridade da célula. Essa polarização é o que propicia a ocorrência do potencial de ação, gerado para transmitir o impulso nervoso na célula nervosa, que vai proporcionar tudo o que ocorre no corpo.
· Transporte ativo na membrana
- Bomba de sódio e potássio = transporte ativo terciário Eletrogênico (bombas eletrogênicas): ATPase vai acoplar 3 sódios e dois potássios (vai unir sódio e potássio ao mesmo tempo, vai girar e vai mandar sódio para fora da célula e potássio para dentro).
Sistema nervoso:
· Divisões do sistema nervoso: 
- Sistema Nervoso Central (SNC) e Sistema Nervoso Periférico (SNP);
· Sistema Nervoso Central: Encéfalo e medula;
· Sistema Nervoso Periférico: Nervos e gânglios; 
Estrutura básica do sistema nervoso
· Neurônio: considerado a célula chefe pois é quem transmite o impulso nervoso.
- Corpo celular: é a porção do neurônio que contém o núcleo e o citoplasma que envolve o núcleo. Tem função receptora e integradora de estímulos, recebendo estímulos excitatórios ou inibitórios produzidos em outras células nervosas;
- Dendritos: são prolongamentos do neurônio que recebem a informação/estímulos de outro neurônio e garantem a condução do impulso nervoso em direção ao corpo celular;
- Axônio: prolongamento único e ramificado em sua terminação. É especializado na condução de impulsos que transmitem informações do neurônio para células nervosas, musculares e glandulares. Fica no Sistema Nervoso Periférico e possui a Bainha de Mielinha;
- Bainha de Mielina: produzida por células que fazem parte da glia. É um isolante elétrico do axônio do neurônio que permite que a informação seja passada rapidamente de um axônio ao outro;
*No Sistema Nervoso Periférico, a Bainha de Mielina é formada pelas Células de Schwann.
*No Sistema Nervoso Central, a Bainha de Mielina é formada pelos Oligodendrócitos.
 		*A Bainha de Mielina possui interrupções, chamadas de Nódulos de Ranvier, importantes pois a transmissão da informação vai ser saltatória, ou seja, a despolarização da membrana vai ocorrer apenas nos Nódulos de Ranvier.
· Classificação dos neurônios
- Neurônio aferente/sensitivo: leva informação do Sistema Nervoso Periférico para o centro. São muito encontrados nas mãos;
- Neurônio eferente/motor: leva informação do Sistema Nervoso Central para a periferia/os músculos, proporcionando o movimento;
- Interneurônios/neurônios de associação: conectam um neurônio ao outro no Sistema Nervoso Central e geralmente ficam na medula espinhal.
Tipos de células nervosas
· Fibras nervosas
- Tipos: dendritos e axônios do neurônio;
- O axônio de neurônio tem cor branca e fica aderido ao músculo;
*Quando vários axônios se unem é formado um feixe de fibras nervosas.
- Formado por células acessórias denominadas de Células de Schwann;
	*As células de Schwann são essenciais para a regeneração de fibras danificadas.
- Todo axônio de neurônio possui um envoltório por fora da membrana celular, que é a Bainha de Mielina;
	*Quando o envoltório é repetitivo, é formado uma espessa bainha chamada de Mielina.
	*A Mielina contém 80% de lipídios, ou seja, atua como isolante elétrico, aumentando a velocidade dos impulsos elétricos por condução saltatória.
- A fibra nervosa é toda coberta, exceto nas terminações e nos Nódulos de Ranvier;
 
	- Regeneração dos neurônios: os neurônios podem se regenerar desde que não haja lesão no corpo celular do neurônio. Se não houver lesão no corpo celular, o neurônio pode se regenerar totalmente ou parcialmente. Se o neurônio se recuperar parcialmente, acontece que a fibra muscular vai atrofiar, se regenerar totalmente, a fibra nervosa muscular volta a funcionar normalmente. 
		*A regeneração de neurônio ocorre com mais frequência no Sistema Nervoso Periférico, de modo que, para tentar regenerar o axônio, o corpo celular do neurônio vai inchar, tornando a célula mais arredondada, o músculo vai ficando mais deslocado, formando os corpúsculos de Nissi (retículo endoplasmático), fazendo com que a síntese proteica fique mais intensa para melhorar a regeneração.
· Células gliais
- São os astrócitos, oligodendrócitos, células ependimais e micróglia;
- Importantes pois são envolvidas até mesmo na regeneração.
	*Existem doenças que atacam e destroem a Bainha de Mielina, causando a Esclerose, que é a perda de movimento proveniente da perda de comunicação entre o cérebro e o corpo. Doença do Stephen Hawking.
- Oligodendrócitos: formam a Bainha de Mielina no Sistema Nervoso Central. Sempre ficam aderidos aos neurônios para poder formarem a Bainha de Mielina;
- Astrócitos: são as células mais abundantes do Sistema Nervoso Central e colaboram na constituição da barreira hematoencefálica, ajudando na recuperação do tecido lesado, na formação de cicatrizes e na nutrição e sustentação do neurônio. Sempre interligados com capilares sanguíneos e em contato com os neurônios para a nutrição do neurônio;
- Células ependimais: revestem (como uma epiderme) os ventrículos cerebrais e o canal central da medula (Sistema Nervoso Central);
- Micróglia: são os macrófagos cerebrais. Fagocita microrganismos invasores e retiram restos celulares.
Potencial de ação 
- É a energia gerada numa célula após a ação de um estímulo, na qual esse estímulo irá despolarizar a célula, fazendo com que o sódio entre na célula nos Nódulos de Ranvier, deixando o meio intracelular positivo e o meio extracelular negativo. Essa despolarização (potencial de ação) vai fazer com que o impulso nervoso seja transmitido, indo para o próximo Nódulo de Ranvier despolarizado. A energia gerada será conduzida por um neurotransmissor, sendo essa condução feita de modo saltatório, pois só vai haver despolarização nos nódulos de Ranvier. Após o repasse do impulso nervoso, a célula vai reestabelecer os níveis normais extracelulares de sódio e intracelulares de potássio através da Bomba de Sódio e Potássio. (Sódio vai despolarizar e Potássio vai polarizar).
*A despolarização ocorre SOMENTE no Nódulo de Ranvier PORQUE ele não possui a Bainha de Mielina.
*Neurotransmissor é uma substância química produzida pelas próprias células nervosas que vai formar as vesículas sinápticas na região terminal do axônio do neurônio. As vesículas sinápticas vão se fundir na membrana terminal por exocitose e liberar os neurotransmissores na fenda sináptica. Quando liberados, os neurotransmissores vão ter seu canal proteico próprio que vai captá-los para transportá-los para a próxima célula, músculo ou glândula para que seja realizada a ação a qual esses neurotransmissores foram conduzidos.
	- O potencial de ação ocorre nos axônios. A informação sai do Sistema Nervoso Central e vai para as fibras para que a informação chegue à periferia. Esse potencial de ação permite que ocorram potenciais de ação rápidos em axônios pequenos.
	*Doenças desmielinizantes: com a perda de Mielina, pode ocorrer efeitos devastadores na sinalização. Exemplo: Esclerose múltipla (mais comum e melhor conhecida).
	- As drogas podem afetar o Sistema Nervoso pois atuam como ligante específico pra determinado receptor de membrana. Na ausência desse ligante, o receptor não é ativado e a cascata de eventos não é ativada. O sistema nervoso fica condicionado a funcionar apenas na presença desse ligante, e por isso ocorre a abstinência quando não é feito o uso da droga.
	**Vicia porque o organismo se nega a abrir os receptores de membrana.
Condução do impulso nervoso
	- O sentidode condução é unidirecional: o neurônio vai levar informação para o dendrito, que vai passar pelo corpo celular do neurônio até chegar no axônio e cair na fenda sináptica e então vai passar o impulso nervoso para outro neurônio através de um neurotransmissor, até chegar no músculo;
	- PRIMEIRA ETAPA. Sem o estímulo para o potencial de ação, o neurônio fica em repouso, ou seja, a célula fica polarizada (positivo fora e negativo dentro);
	- SEGUNDA ETAPA. Na presença do estímulo para o potencial de ação, o neurônio é ativado, ocorrendo a despolarização da membrana com o aumento da permeabilidade da membrana pelo sódio, que entra no axônio (negativo fora e positivo dentro);
	- TERCEIRA ETAPA. Re-polarização através do aumento da permeabilidade da membrana por potássio, que sai do axônio (potássio deixa o meio extracelular positivo e o sódio deixa o meio intracelular negativo, de modo que as concentrações normais dentro e fora do axônio NÃO SÃO REESTABELECIDAS, apenas a polarização). Com isso, entra em ação a Bomba de Sódio e Potássio, que vai eliminar 3 sódios e inserir 2 potássios na célula para reestabelecer as concentrações normais;
		
*Hiperpolarização é quando é eliminado uma quantidade de potássio maior que a necessária.
Potenciais pós-sinápticos inibitórios ou excitatórios 
	- Esses potenciais vão depender do neurotransmissor;
	- Quando ocorre uma Hiperpolarização, que é uma saída muito grande de potássio da célula, não ocorre um novo potencial de ação, ou seja, o movimento é INIBIDO. Isso é chamado de potencial inibitório pós-sináptico. 
	*Neurotransmissores inibitórios: GABA, Glicina. Esses neurotransmissores irão gerar uma hiperpolarização da célula.
	- Após a sinapse nervosa, entra em ação os neurotransmissores excitatórios.
	*Neurotransmissores excitatórios: Glutamato, Acetilcolina (leva a informação para o músculo contrair).
Potencial Excitatório Pós Sináptico (PEPS)
	- São gerados apenas nos dendritos e no corpo celular por sinapses do tipo axo-somáticas e axo-dendríticas;
- Gerado quando ocorre a despolarização ou a excitação da célula pós-sináptica;
	*Exemplo: Como ocorre na junção neuromuscular. O neurônio pré-sináptico libera acetilcolina e abre os canais de sódio e potássio e acetilcolina dependentes no músculo esquelético. Assim, a acetilcolina vai atuar excitando o potencial de ação no músculo esquelético.
**A abertura desses canais (de tipo nicotínicos) permite a passagem de sódio e outros cátions para o interior da célula, despolarizando-a.
- Resumidamente: possui um transmissor excitatório que vai fazer com que ocorra a despolarização da célula ou na junção neuromuscular;
- ESSA DESPOLARIZAÇÃO OCORRE APENAS ONDE OS NEUROTRANSMISSORES AGEM. Quanto mais canais de sódio abrirem, mais sódio vai entrar, gerando um potencial de ação mais forte e sequencial. Se os canais de sódio forem suficientes, cada vez mais potencial de ação será gerado, ocorrerá uma hiperestimulação;
- Pode ser gerado também pelo fechamento dos canais de potássio. Se o potássio não sair, a célula não repolariza, continua despolarizada;
- Os PEPS se propagam em direção à zona de gatilho do potencial de ação;
	*Se atingirem o valor limiar haverá potencial de ação.
	*Se os PEPS forem mais intensos que o limiar de ação, haverá mais de um potencial de ação sendo gerado na zona de gatilho.
- A frequência de potencial de ação determina a quantidade de neurotransmissor liberado;
*A amplitude do PEPS é diretamente proporcional à intensidade do estímulo e à frequência dos potenciais de ação, de modo que a quantidade de neurotransmissores liberada depende do potencial de ação.
Estímulo > Potencial de ação > Liberação de neurotransmissores
	*Fadiga sináptica: esgotamento de neurotransmissores. A célula fica sem neurotransmissores para liberar.
Potencial Inibitório Pós-Sináptico (PIPS)
	- Gerado quando há hiperpolarização da célula pós-sináptica, tornando difícil a geração de um potencial de ação;
	- Pode ocorrer tanto pela saída do potássio da célula na repolarização.
	*Exemplo: É o que ocorre nos canais muscarínicos das células do coração na presença da acetilcolina.
	- Também pode ocorrer pela entrada de cloro ou pelo fechamento dos canais de sódio e cálcio.
	- A sua duração é curta e o potencial da célula rapidamente retorna ao normal;
	- As sinapses que geram os PIPS geralmente são do tipo axo-somáticas do axônio e do corpo celular.
Mecanismos de integração elementar dos sinais neurais
	- Os PEPS e PIPS são computados na membrana pós-sináptica por somação;
	- Os potenciais pós-sinápticos gerados com a chegada dos neurotransmissores propagam-se passivamente até a zona de gatilho (entrada do axônio). Se o potencial será gerado ou não vai depender do evento elétrico.
	*Se a despolarização atingir um valor limiar será gerado um potencial de ação;
	*Se a despolarização ultrapassar o valor limiar será gerado mais potencial de ação;
	*Se a despolarização não atingir o valor limiar (for menor) ou se houver hiperpolarização, nenhum potencial de ação será gerado.
Sinapses
	
	- São pontos de união entre as células nervosas e entre as células nervosas e as células efetoras (músculo ou glândula) / Ponto de fusão que levará para uma ação. É onde saem os neurotransmissores, é a fenda.
	- PRIMEIRA ETAPA. Invasão do potencial de ação;
	- SEGUNDA ETAPA. Abertura dos canais de cálcio sensíveis à voltagem. O cálcio entra na região terminal do neurônio para estimular a fusão das vesículas na membrana;
	- TERCEIRA ETAPA. Liberação dos neurotransmissores com a fusão das vesículas na fenda sináptica;
	- QUARTA ETAPA. Ligação dos transmissores aos seus receptores pós-sinápticos.
· Classificação das sinapses: de acordo com a localização e com a função.
- De acordo com a localização: centrais (cérebro e medula espinhal) e periféricas (gânglios e placas motoras); 
- De acordo com a função: excitatórias ou inibitórias.
Célulanormal(polarizada).Positivoforaenegativodentro.Estímulorecebido.Acélulavaimandarumainformaçãoatravésdosneurotransmissores.Céluladespolarizada.
DESPOLARIZAÇÃOREPOLARIZAÇÃOHIPERPOLARIZAÇÃO