04 - POTENCIAIS GRADUADOS E DE AÇÃO

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<p>POTENCIAIS GRADUADOS E DE AÇÃO</p><p>1. Correlacione: despolarização (hipopolarização) e hiperpolarização com os influxos iônicos e efluxos iônicos dos ions sódio, potássio, cloreto e cálcio através dos canais iônicos.</p><p>Durante a despolarização (hipopolarização), a célula torna-se menos negativa internamente devido ao influxo de íons positivos. Esse processo é primariamente mediado pela abertura de canais de sódio (Na⁺) dependentes de voltagem, que permitem a entrada de Na⁺ na célula, resultando em uma rápida redução da carga negativa dentro da célula. Em certos tipos de células os canais de cálcio (Ca²⁺) também podem se abrir durante a despolarização, permitindo o influxo de Ca²⁺, que desempenha papéis críticos em processos como a liberação de neurotransmissores. O íon cloreto (Cl⁻) pode, em alguns casos, participar da despolarização, mas isso depende das condições específicas e do tipo de célula, geralmente envolvendo a troca de ânions.</p><p>Na hiperpolarização, a célula torna-se mais negativa que o potencial de repouso. Esse processo ocorre principalmente devido ao efluxo de potássio (K⁺) através de canais de K⁺ dependentes de voltagem que permanecem abertos após a despolarização, levando o potencial da célula a se tornar mais negativo do que o normal. Além disso, a entrada de cloreto (Cl⁻), que é um íon negativo, pode contribuir para a hiperpolarização, intensificando a negatividade intracelular. Durante a hiperpolarização, os canais de sódio (Na⁺) estão fechados, e os canais de cálcio (Ca²⁺) geralmente não participam diretamente desse processo, mas o Ca²⁺ pode influenciar a atividade de outros canais iônicos e a excitabilidade celular.</p><p>2. Quais as características dos potenciais graduados? Como eles podem afetar a geração dos potenciais de ação?</p><p>Os potenciais graduados são variações no potencial de membrana que ocorrem em resposta a estímulos e cuja amplitude é proporcional à intensidade do estímulo. Eles podem ser despolarizantes, causando uma diminuição da polarização da membrana, ou hiperpolarizantes, aumentando a polarização. Esses potenciais se propagam de forma decremental, ou seja, sua intensidade diminui à medida que se afastam do ponto de origem. Potenciais graduados podem se somar, tanto espacialmente quanto temporariamente, influenciando a probabilidade de geração de um potencial de ação. Se a soma de potenciais graduados despolarizantes atinge o limiar de despolarização, um potencial de ação pode ser gerado. Por outro lado, potenciais graduados hiperpolarizantes podem impedir a geração do potencial de ação, dificultando a despolarização necessária para atingir o limiar.</p><p>3. Descreva com suas palavras como ocorre o potencial de ação. Lembre-se de identificar cada etapa e descrever os eventos biofísicos que ocorrem em cada uma delas.</p><p>O potencial de ação inicia-se com a célula em seu potencial de repouso, quando os canais de sódio (Na⁺) e potássio (K⁺) estão fechados e a bomba Na⁺/K⁺-ATPase mantém o equilíbrio iônico. Quando um estímulo despolarizante atinge a célula e supera o limiar de despolarização, os canais de sódio dependentes de voltagem se abrem rapidamente, permitindo um influxo massivo de Na⁺ para o interior da célula. Isso causa uma rápida mudança na polarização da membrana, tornando o interior da célula mais positivo e gerando a despolarização.</p><p>À medida que o potencial de membrana se aproxima do valor máximo, cerca de +30 a +40 mV, os canais de sódio se fecham devido à inativação, interrompendo o influxo de Na⁺. Simultaneamente, os canais de potássio, que se abrem mais lentamente, começam a permitir a saída de K⁺ da célula. Esse efluxo de potássio contribui para a repolarização, restaurando o potencial negativo do interior da célula.</p><p>Após a repolarização, a saída contínua de K⁺ pode causar uma hiperpolarização temporária, onde o interior da célula se torna ainda mais negativo do que o potencial de repouso normal. Isso ocorre porque os canais de potássio permanecem abertos por um tempo após a repolarização, permitindo uma saída excessiva de K⁺. Eventualmente, os canais de potássio se fecham, e a bomba Na⁺/K⁺-ATPase continua a funcionar para restaurar gradualmente as concentrações iônicas normais, estabilizando o potencial de membrana em torno de -70 mV, retornando ao estado de repouso.</p><p>4. Por que uma vez alcançado o limiar, o estímulo não pode mais interferir na amplitude do potencial de ação?</p><p>Uma vez que o limiar é alcançado, o potencial de ação segue a resposta do tipo "tudo ou nada", o que significa que a amplitude do potencial de ação será sempre a mesma, independentemente da intensidade do estímulo que o desencadeia. O limiar é o ponto em que um número suficiente de canais de sódio dependentes de voltagem se abre, iniciando uma despolarização rápida e auto-sustentada da membrana. Após atingir o limiar, a abertura dos canais de sódio é garantida e não pode ser modificada por estímulos adicionais, resultando em uma amplitude constante do potencial de ação, que não varia com a intensidade do estímulo inicial.</p><p>5. O que aconteceria com o potencial de ação se utilizássemos uma droga farmacológica capaz de alterar a cinética dos canais de potássio voltagem dependentes, de tal forma que tanto os canais de sódio quanto os canais de potássio tivessem sua condutância aumentada concomitantemente?</p><p>Se uma droga aumentasse a condutância tanto dos canais de sódio quanto dos canais de potássio, o potencial de ação experimentaria uma despolarização mais rápida e intensa devido ao aumento no influxo de Na⁺. Contudo, a repolarização também seria acelerada pelo aumento do efluxo de K⁺, resultando em um potencial de ação mais curto. Essa alteração na dinâmica dos canais iônicos poderia reduzir a amplitude do potencial de ação e afetar sua duração, potencialmente alterando a frequência e a propagação dos potenciais de ação e impactando a excitabilidade neuronal.</p><p>6. Quais são as propriedades elétricas passivas da membrana em repouso e como elas influenciam a propagação do potencial de ação ao longo do axônio?</p><p>As propriedades elétricas passivas da membrana em repouso que influenciam a propagação do potencial de ação incluem a resistência da membrana, a capacitância da membrana e a resistência axial. A resistência da membrana afeta a facilidade com que íons atravessam a membrana, ajudando a manter o potencial de ação ao evitar perda de íons. A capacitância da membrana determina a rapidez com que ela responde a mudanças de potencial; uma baixa capacitância permite uma resposta mais rápida e eficaz. A resistência axial, por sua vez, influencia o fluxo de íons dentro do axônio; uma baixa resistência axial facilita a condução do sinal ao longo do axônio. Juntas, essas propriedades garantem uma propagação eficiente do potencial de ação, com a manutenção da intensidade do sinal e uma comunicação neuronal eficaz.</p><p>7. Escreva sobre a importância dos nodos de Ranvier e da bainha de mielina na propagação do potencial de ação.</p><p>Os nodos de Ranvier e a bainha de mielina desempenham papéis cruciais na propagação eficiente do potencial de ação ao longo dos axônios. A bainha de mielina é uma camada isolante composta principalmente por lipídios, que cobre os axônios de muitos neurônios, aumentando a resistência da membrana e reduzindo sua capacitância. Isso impede a perda de corrente elétrica e permite que o potencial de ação viaje rapidamente ao longo do axônio, mantendo a intensidade do sinal. Já os nodos de Ranvier são pequenas lacunas na bainha de mielina, localizadas em intervalos regulares ao longo do axônio. Nessas áreas, a membrana axonal é exposta e contém uma alta concentração de canais de sódio e potássio dependentes de voltagem. Os nodos de Ranvier permitem a regeneração do potencial de ação e facilitam a condução saltatória, onde o potencial de ação "salta" de um nodo para o próximo. Esse mecanismo acelera significativamente a velocidade de transmissão do sinal elétrico, tornando a comunicação neuronal mais rápida e eficiente.</p><p>8. O que aconteceria com a propagação do potencial de ação ao longo do axônio</p><p>se a bainha de mielina dos motoneurônios fosse destruída? Explique sua resposta.</p><p>Se a bainha de mielina dos motoneurônios for destruída, a condução do potencial de ação ao longo do axônio se torna significativamente mais lenta e menos eficiente. A mielina permite a condução saltatória, onde o potencial de ação "salta" de um nodo de Ranvier para o próximo, acelerando a transmissão do sinal. Sem mielina, o sinal precisa se propagar de maneira contínua ao longo do axônio, o que é muito mais lento e resulta em maior perda de corrente iônica. Isso causa atrasos na transmissão dos sinais nervosos e pode levar a sintomas como fraqueza e perda de coordenação, uma vez que a comunicação entre neurônios e músculos é comprometida.</p><p>9. Assinale as alternativas INCORRETAS: Se alterássemos a cinética de abertura dos canais de sódio voltagem dependentes de maneira que se tornassem tão lentos quanto os de potássio:</p><p>a) Não haveria potencial e ação.</p><p>b) A condutância da membrana ao sódio e ao potássio aumentaria concomitantemente.</p><p>c) A condutância ao sódio não seria afetada.</p><p>· Condutância é a capacidade da membrana de permitir o fluxo de íons através dela. Se a abertura dos canais de sódio fosse tão lenta quanto a dos canais de potássio, a condutância ao sódio diminuiria significativamente (seria afetada), pois menos íons sódio poderiam entrar na célula durante o potencial de ação.</p><p>d) Não haveria alteração da condutância da membrana.</p><p>· A condutância total da membrana é a soma da condutância ao sódio e ao potássio. Se a condutância ao sódio diminui (devido à abertura lenta dos canais de sódio – “menos sódio entra na célula”), a condutância total da membrana também diminuiria.</p><p>10. Assinale a alternativa INCORRETA: Se bloqueássemos os canais de potássio voltagem dependentes...</p><p>a) A membrana não sofreria hiperpolarização na parte final do potencial de ação.</p><p>b) Os canais de sódio voltagem dependentes não seriam afetados.</p><p>· Se bloqueássemos os canais de potássio, o potássio não sairia da célula após o potencial de ação, o que impediria a membrana de voltar ao seu estado normal. Isso não afeta diretamente os canais de sódio, mas a função dos canais de sódio depende do retorno da membrana ao estado normal. Assim, a função geral dos canais de sódio pode ser prejudicada devido ao desequilíbrio na membrana.</p><p>c) A membrana não seria repolarizada após o potencial de ação.</p><p>d) A condutância do potássio não seria alterada durante o potencial de ação.</p><p>11. Complete a sentença de maneira correta: O potencial de ação acontece...</p><p>a) Quando o limiar de excitabilidade da célula é ultrapassado.</p><p>· O potencial de ação ocorre quando a célula recebe um estímulo suficientemente forte para ultrapassar o limiar de excitabilidade. Esse limiar é o ponto em que a célula inicia uma rápida mudança no potencial elétrico da membrana, permitindo a entrada de sódio e gerando o potencial de ação. Portanto, é o ultrapassar desse limiar que faz com que o potencial de ação comece.</p><p>b) Quando o influxo de cargas positivas é maior que o efluxo de cargas positivas e ultrapassa o trabalho das bombas.</p><p>c) Quando o efluxo de cargas positivas é maior que o influxo de cargas positivas.</p><p>d) Quando o estímulo consegue diminuir a DDP.</p><p>12. Assinale a incorreta: Se utilizássemos uma droga farmacológica capaz de criar poros permeáveis ao cálcio...</p><p>a) Haveria uma despolarização da membrana.</p><p>b) Haveria um aumento da DDP.</p><p>· Se uma droga criasse poros permeáveis ao cálcio, permitiria que íons positivos como o cálcio entrassem na célula. Isso faria com que o interior da célula se tornasse menos negativo em relação ao exterior, resultando em despolarização, ou seja, o potencial da membrana se tornaria mais positivo. Assim, a diferença de potencial entre o interior e o exterior da célula, conhecida como DDP, não aumentaria, mas diminuiria, tornando o interior da célula menos negativo.</p><p>c) O potencial da membrana se tornaria mais positivo.</p><p>d) Haveria um influxo de cargas positivas.</p><p>13. Assinale a alternativa correta. No potencial de ação para que a membrana se repolarize...</p><p>a) Os canais de sódio voltagem dependentes se fecham.</p><p>· Durante a repolarização, os canais de sódio voltagem-dependentes, que estavam abertos permitindo a entrada de sódio durante a despolarização, se fecham. Isso ajuda a interromper a entrada de sódio, contribuindo para que a célula volte ao seu estado negativo interno.</p><p>b) As bombas de sódio e potássio param de funcionar.</p><p>c) Os canais de potássio voltagem dependentes se fecham.</p><p>d) Os canais de potássio voltagem dependentes se abrem.</p><p>· Simultaneamente, os canais de potássio voltagem-dependentes se abrem, permitindo que o potássio saia da célula. Esse efluxo de potássio ajuda a restaurar o potencial de membrana negativo, completando o processo de repolarização.</p><p>e) Há um aumento do influxo de sódio.</p><p>14. Das afirmações abaixo identifique as falsas:</p><p>a) Quanto maior a resistência da membrana à fuga de corrente mais veloz a condução do potencial de ação.</p><p>b) Quanto maior o diâmetro do axônio, menor a velocidade de condução do potencial de ação.</p><p>c) A cinética de abertura e fechamento do canal iônico de sódio voltagem dependente é igual a do canal de potássio voltagem dependente.</p><p>· A cinética (a velocidade e o padrão de abertura e fechamento) dos canais de sódio e potássio voltagem-dependentes é diferente. Os canais de sódio abrem rapidamente e se fecham rapidamente, enquanto os canais de potássio abrem mais lentamente e fecham mais lentamente.</p>