transporte da membrana

Prévia do material em texto

Bioeletrogênese e excitabilidade, propriedades 
gerais das células excitáveis, potencial de ação e 
transmissão sináptica
Prof. Dr. Raphael do Nascimento Pereira
Universidade da Amazônia – UNAMA
Centro de Ciências Biológicas e da Saúde – CCBS
Do que é feito o nosso pensamento?
Atividade eletroquímica neuronal
Bioeletrogênese
• Bio – vida
• Eletro – eletricidade
• Gênese – origem
• Estudo da origem da eletricidade biológica
• Estudo da eletricidade gerada pelo corpo humano
O neurônio
Outros tecidos excitáveis
Bioeletrogênese
• Potencial de repouso da membrana: potencial elétrico de
determinada célula durante o seu repouso
• Potencial de membrana (neurônio): aproximadamente -70 mV
Bioeletrogênese
• Maior concentração de potássio (K+) dentro da célula
• Maior concentração de sódio (Na+) fora da célula
• Essa diferença de concentração iônica irá gerar o potencial de
repouso da membrana celular
Bioeletrogênese
Bioeletrogênese
• O potássio não é o único íon responsável pela diferença de potencial elétrico
entre o interior e o exterior de uma célula
• O transporte de sódio (Na+) e cálcio (Ca+) também participam desse processo
• A exacerbação de um estímulo elétrico pode levar à abertura de canais iônicos de
Na+, fazendo com que se tenha um influxo de Na+ para o ambiente intracelular
• Despolarização da membrana: alteração da polarização da membrana celular
devido a entrada de cargas positivas na célula
Bioeletrogênese
• Após a abertura dos canais de sódio (Na+), essas moléculas passam a entrar na
célula com auxílio de um gradiente de força química e elétrica
• Ao se alcançar um determinado potencial de membrana limiar (limiar de
excitação), tem-se a abertura dos canais iônicos de Na+ dependentes de voltagem
Despolarização da 
membrana
Abertura dos canais 
de Na+ dependentes 
de voltagem
Entrada de Na+
Bioeletrogênese
• Assim, passa-se a observar um aumento abrupto no influxo de Na+ para dentro da
célula, o que irá gerar uma positivação do potencial de membrana, podendo
chegar a uma carga de 30 mV
• À esse processo, dá-se o nome de potencial de ação
IMPULSO NERVOSO
Bioeletrogênese
• Após alcançar o pico de potencial de ação (aproximadamente 30 mV) os canais iônicos de
Na+ dependentes de voltagem fecham-se devido a cinética do seu funcionamento
• No mesmo momento, abrem-se os canais iônicos de K+ dependentes de voltagem
• Nesse momento, todas as forças corroboram para a saída de K+ da célula
• Há um excesso de carga positiva no meio intracelular
• Há uma maior concentração de K+ no meio intracelular
• Grande fluxo de K+, para fora da célula (guiado pelos gradientes elétrico e químico)
• O efluxo de K+ leva a repolarização da membrana celular, reduzindo o potencial de
membrana até se alcançar novamente o potencial de repouso da membrana
Bioeletrogênese
• Ativação da bomba de sódio e potássio
• Esse mecanismo permite ser realizada a
troca de sódio (Na+), oriundos do meio
intracelular, por íons de potássio (K+),
oriundos do meio extracelular, através de
um transporte ativo com o auxílio de uma
proteína transmembrana
Bioeletrogênese
• O potencial de ação (impulso elétrico) inicia-se na região inicial do axônio (cone
de implantação) e se propaga por toda a sua extensão
• Uma vez que há a entrada de sódio (Na+) em uma determinada região do axônio,
ocorrerá a elevação do potencial de membrana para valores acima do limiar de
excitação tanto dessa região, como da região adjacente (“vizinha”), fazendo com
que o potencial de ação seja propagado por todo o axônio
• Trata-se de um impulso que segue a lei do “tudo ou nada” – uma vez que o
potencial de membrana atinge o limiar de excitação para abertura dos canais
iônicos de Na+ dependentes de voltagem, ocorrerá a despolarização da
membrana
Bioeletrogênese
• A velocidade de condução do potencial de ação leva em consideração alguns aspectos,
como:
• Temperatura
• Calibre da fibra nervosa
• Grau de isolamento do axônio (presença da bainha de mielina)
• O potencial de ação se propagará até chegar na região dos terminais axonais, onde
encontra-se a região de sinapse nervosa
Sinapses e transmissão sináptica
• Sinapse: área de comunicação entre duas células excitáveis
• Sinapse nervosa = junção entre dois neurônios
• Existem cerca de 80 a 100 bilhões de neurônios no corpo humano
• Estima-se que cada neurônio faça, aproximadamente, 10 mil sinapses
• Formação:
• Terminal axonal de um neurônio pré-sináptico
• Fenda sináptica – espaço de comunicação entre dois neurônios
• Dendrito de um neurônio pós-sináptico
Sinapses e transmissão sináptica
Sinapses e transmissão sináptica
Sinapses e transmissão sináptica
• Tipos de sinapses:
• Sinapses Elétricas:
• Duas células são conectadas por um canal juncional (gap junction). Esses canais permitem a
comunicação direta entre as células através da passagem direta de correntes iônicas de uma célula
para a outra por intermédio da proteína transmembrana conexina
• O agregamento de seis polipeptídeos (proteínas) de conexina ao redor de um canal central forma
um conéxon
• Maior velocidade na transmissão do potencial de ação / Úteis em vias nervosas reflexas / comum no
músculo cardíaco e nos músculos lisos
• Condução bilateral do potencial de ação
• A despolarização do neurônio pré-sináptico é transmitida através de um fluxo iônico para o
neurônio pós-sináptico
Sinapses e transmissão sináptica
Sinapses e transmissão sináptica
• Tipos de sinapses:
• Sinapses Químicas:
• Utilizam mediadores químicos, os neurotransmissores, que passam o sinal químico de
uma célula pré-sináptica, passando pela fenda sináptica, em direção à uma célula pós-
sináptica
• A liberação de neurotransmissores é feita através da exocitose (transporte por vesículas)
• A propagação do potencial de ação leva à abertura de canais de cálcio (Ca+), que gera um
influxo de Ca+ para dentro da célula pré-sináptica – ativação de proteínas que levam à
fusão de vesículas no citoplasma do neurônio pré-sináptico
• A vesícula contendo moléculas de neurotransmissores irão se fundir à membrana
plasmática, e por sua vez, liberarão a o neurotransmissor na fenda sináptica
Sinapses e transmissão sináptica
• Tipos de sinapses:
• Sinapses Químicas:
• Na fenda sináptica os neurotransmissores se ligarão aos seus receptores de membranas
(proteínas de membrana) localizados na membrana plasmática da célula pós-sináptica
• Principais neurotransmissores:
• Acido gama-amino-butírico (GABA)
• Glutamato (Glu)
• Glicina (Gli)
• Acetilcolina (ACo)
• Dopamina (DA)
• Epinefrina
• Histamina
• Noradrenalina (NA)
• Serotonina...
Sinapses e transmissão sináptica
Sinapses e transmissão sináptica
• Tipos de sinapses:
• Sinapses Químicas:
• Transdução do sinal: processo no qual uma célula converte um tipo de sinal ou estímulo
em outro – geralmente é feita sob o auxílio de moléculas sinalizadoras nas células,
conhecidas como segundo mensageiro
• Após a transdução do sinal recebido via o transporte do neurotransmissor para dentro
da célula pós-sináptica, tem-se os efeitos e alterações fisiológicas esperadas
• Os neurotransmissores não podem ficar livres na fenda sináptica. Portanto, existem
mecanismos que fazem com que eles retornem para o neurônio pré-sináptico
(transporte ativo ou por difusão) ou que sejam destruídos por enzimas específicas
• As sinapses e os mecanismos de metabolização, destruição ou recaptação dos
neurotransmissores são alvos de ação de diversas drogas (fármacos)
Sinapses e transmissão sináptica
• Tipos de estímulos:
• Sublimiares: estímulos incapazes de gerar potencial de ação. Geram apenas
respostas locais não-propagáveis
• Limiares:menor estímulo capaz de gerar um potencial de ação
• Supralimiares: produzem potencial de ação na mesma amplitude dos
potenciais gerados pelos estímulos limiares
Sinapses e transmissão sináptica
• Efeitos da transdução dos neurotransmissores:
• Hiperpolarização: redução em maior magnitude do potencial elétrico da membrana do
neurônio pós-sináptico – acontece a partir da abertura dos canais iônicos de potássio
(K+) ou cloro (Cl-), gerando assim um potencial pós-sináptico inibitório
• Despolarização (hipopolarização): eleva (positiva) o potencial elétrico da membrana
celular do neurônio pós-sináptico através da abertura de canais de sódio (Na+), gerando
assim um potencial pós-sináptico excitatório
• Potencial pós-sináptico excitatório: pode gerar a despolarização direta da membrana
celular ou apenas deixar o neurônio pós-sináptico com uma carga positiva mais próxima
do limiar excitatório do potencial de ação
Sinapses e transmissão sináptica
• Relações de entrada e saída:
• Nem sempre as sinapses serão feitas entre um único neurônio pré-sináptico e uma
célula pós sinápticas...
• Existem três tipos de relação sinápticas:
• Um-para-um: o potencial de ação único na célula pré-sináptica provoca um potencial de ação
único na célula pós-sináptica
• Um-para-muitos: um potencial de ação único na célula pré-sináptica provoca vários
potenciais de ação na célula pós-sináptica
• Muitos-para-um: um potencial de ação em uma célula pré-sináptica não é suficiente para
estimular a célula pós-sináptica a disparar um potencial de ação. Assim, vários neurônios pré-
sinápticos fazem sinapses com uma única célula pós-sináptica, para que assim se tenha a
despolarização da mesma
Sinapses e transmissão sináptica
Sinapses e transmissão sináptica
• Somação das entradas sinápticas:
• Acontece quando há mais de um estímulo sublimiar na célula pós-sináptica
• Somação temporal: quando dois ou mais estímulos sublimiares forem
aplicados num intervalo menor que 1 ms, esses estímulos podem se somar e
desencadear um potencial de ação
• Somação espacial: quando dois ou mais estímulos sublimiares forem
aplicados simultaneamente e bem próximos, eles podem se somar e
desencadear um potencial de ação
Sinapses e transmissão sináptica
• Somação das entradas sinápticas:
• Próxima aula: Fisiologia da contração muscular; Neurofisiologia;
Sistema nervoso autônomo; Fisiologia sensorial e motora.
Bioeletrogênese e excitabilidade, propriedades
gerais das células excitáveis, potencial de ação e
transmissão sináptica
Prof. Dr. Raphael Pereira
Contato: raphaelnpfisio@yahoo.com.br