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QUESTÕES PARA ESTUDO - Aula 02: Neurofisiologia e Comunicação Neuronal - QUESTÃO 01 - Quais as principais células do sistema nervoso e qual sua importância fisiológica? O sistema nervoso é composto primariamente por dois tipos de células: 1. Neurônios - sendo estes as unidades sinalizadoras básicas, ou seja, as unidades funcionais do sistema nervoso. 2. Células da Glia (ou Neuroglia) - que são células suporte do sistema nervoso, não participando diretamente da transmissão dos sinais elétricos por longas distâncias, mas se comunicam com os neurônios fornecendo importante suporte físico e bioquímico, seja quanto à sustentação, proteção ou nutrição desses. O Sistema Nervoso é o responsável por identificar as condições externas e internas do organismo, interpretar e elaborar respostas que adaptem o corpo a essas condições. QUESTÃO 02 - O que ocorrerá se o axônio de um neurônio for seccionado? Por quê? Dê o exemplo da consequência da secção de um axônio do: 1) Sistema Nervoso Aferente; 2) Sistema Nervoso Eferente Motor Somático; 3) Sistema Nervoso Eferente Autônomo; 4) Sistema Nervoso Central. Quando um axônio de um neurônio é seccionado, a parte que está ligada ao corpo celular (coto proximal) continua viva, mas a parte do axônio distal em relação ao corte começa a se desintegrar e morre. Como a função primária de um axônio é transmitir sinais elétricos do centro integrador do neurônio para a extremidade do axônio, caso ocorra a secção do axônio de um neurônio, essa transmissão não ocorre completamente, o que pode levar ao comprometimento e, até mesmo, à perda de funções importantes, dependendo do tipo de axônio seccionado. Sob algumas circunstâncias, o coto proximal pode voltar a crescer através da bainha existente de células de Schwann, que secretam certos fatores neurotróficos que mantêm o corpo celular vivo e estimula o novo crescimento do axônio e, com isso, formar outra vez a sinapse com seu alvo adequado. Caso ocorra a secção de um axônio do Sistema Nervoso Aferente, ou seja, de um nervo sensorial, a transmissão da informação (estímulos) da periferia para o Sistema Nervoso Central é comprometida, causando a perda da sensibilidade. Já a secção de um axônio do Sistema Nervoso Eferente Motor Somático, ou seja, de um nervo motor, a transmissão da informação (estímulos) do Sistema Nervoso Central para a periferia, mais precisamente para os músculos esqueléticos, é comprometida, causando paralisia. No caso de uma secção de um axônio do Sistema Nervoso Eferente Autônomo, ou seja, de um nervo motor visceral, a transmissão da informação (estímulos) do Sistema Nervoso Central para os neurônios que inervam e controlam a atividade do músculo cardíaco, do músculo liso e das glândulas do corpo é gravemente comprometida. Já a secção de um axônio do Sistema Nervoso Central, que é o centro integrador e controlador do Sistema Nervoso, a captação e a transmissão da informação (estímulos) do Sistema Nervoso Periférico e para o Sistema Nervoso Periférico é comprometida, causando diversos problemas, dependendo de qual neurônio foi lesionado. QUESTÃO 03 - Por que o potencial de membrana de repouso apresenta uma carga negativa? Explique a contribuição dos íons para o potencial de membrana. Diversos solutos do corpo são íons e, portanto, carregam uma carga elétrica líquida. O potássio (��) é o principal cátion dentro das células e o sódio (���) predomina no líquido extracelular. Quanto aos ânions, os íons cloreto (���) ficam principalmente no líquido extracelular. Os íons fosfatos (� ��) e as proteínas negativamente carregadas são os principais ânions do líquido intracelular. Contudo, o compartimento intracelular não é eletricamente neutro: existem algumas proteínas aniônicas dentro das células que não possuem cátions correspondentes, dando às células uma carga líquida negativa. Ao mesmo tempo, o compartimento extracelular tem uma carga líquida positiva: alguns cátions do líquido extracelular não possuem ânions correspondentes. Uma consequência desta distribuição desigual de íons é que os compartimentos intra e extracelular não estão em equilíbrio elétrico. Apesar de o total do corpo ser eletricamente neutro, a difusão e o transporte ativo de íons através da membrana celular criam um gradiente elétrico (diferença de cargas) entre os líquidos extracelular e intracelular conhecido como diferença de potencial de membrana em repouso ou potencial de membrana. O potencial de repouso da membrana é uma carga elétrica de aproximadamente −75 �� que existe entre o lado interno e o lado externo da membrana. Esta pequena carga é a base de todos os fenômenos da bioeletricidade, isto é, a geração e uso de energia elétrica por células excitáveis, tais como o neurônio, para executar suas funções de armazenamento e transmissão de informação. Pode ser dito que o Potencial de Repouso é o potencial de membrana antes que ocorra a excitação da célula nervosa, ou o potencial gerado pela bomba de ��� e �� que joga 3 �� � para fora e 2 �� para dentro contra os seus gradientes de concentração, pela permeabilidade seletiva da membrana ao �� e não ao ��� e pelos ânions com carga negativa retidos no interior da célula pela membrana celular. QUESTÃO 04 - O que ocorrerá com o potencial de membrana: 1) Se a concentração de �� plasmática aumentar; 2) Se a pemeabilidade ao ��� diminuir. Na maior parte dos casos, o potencial de membrana muda em resposta ao movimento de qualquer um destes quatro íons: ���, ���, ���� e ��. Os três primeiros são mais concentrados no líquido extracelular do que no citosol, e a célula em repouso é minimamente permeável a eles. Já o �� se encontra mais concentrado no citosol do que no líquido extracelular. Se a célula repentinamente se torna mais permeável a qualquer um desses íons, então eles irão se mover através da membrana para dentro da célula. Se a permeabilidade da membrana a um íon muda, o potencial de membrana da célula muda, sendo que uma mudança significativa no potencial de membrana requer o movimento de muito poucos íons. A maioria das células de repouso é bastante permeável ao ��, porém, se a concentração de �� plasmática aumentar, aumenta a entrada deste cátion na célula levando à sua despolarização (seu potencial de membrana se torna mais positivo). A tendência natural do ��� é entrar na célula (concentração de ��� menor no citosol do que no plasma), porém a membrana é pouco permeável ao ��� (há poucos canais protéicos de vazamento) e uma pequena quantidade de ��� vaza para dentro, gerando um potencial elétrico. A entrada de ��� hiperpolariza a célula (torna o potencial de membrana mais negativo). QUESTÃO 05 - Descreva as bases iônicas de um potencial de ação e como ocorre a condução do Potencial de Ação. Um Potencial de Ação é uma inversão do potencial de membrana que percorre a membrana de uma célula. Potenciais de ação são disparados quando uma despolarização inicial atinge o potencial limiar excitatório. Esse potencial limiar varia, mas normalmente gira em torno de 15 �� acima do potencial de repouso de membrana da célula, sendo determinados pelo equilíbrio entre os íons de sódio e potássio (embora haja uma menor contribuição de outros íons como cloreto e cálcio). Potenciais de ação são essenciais para a vida animal, porque transportam informações rapidamente entre e dentro dos tecidos. Com a excitação da célula nervosa, por estímulos que atinjam o limiar de excitabilidade da célula, um potencial de ação será disparado dentro de um princípio denominado de “tudo ou nada”. O potencial de ação se caracteriza por três etapas distintas: Despolarização, repolarização e hiperpolarização. � Etapade Despolarização: é a etapa em que a membrana torna-se extremamente permeável aos íons ���, ocorre, portanto influxo de ��� e consequente aumento de carga positiva no interior da célula. Nesta fase a célula parte de – 70 �� e atinge + 40 ��. � Etapa de Repolarização: é a etapa em que ocorre fechamento dos canais de ��� e abertura dos canais de ��. Nesta fase a célula parte de + 40 �� e atinge – 70 ��. � Etapa de Hiperpolarização: é um período de alguns milissegundos em que a célula não reage aos neurotransmissores, pois estão com excesso de negatividade em seu interior o que impede a ocorrência de um novo potencial de ação. Nesta fase a célula parte de – 70 �� e chega até – 85 ��. QUESTÃO 06 - O que é uma sinapse química? Dê um exemplo e explique o mecanismo e o papel fisiológico. Descreva situações que levam a potencialização e redução da transmissão sináptica. A sinapse é uma região especializada de comunicação entre os neurônios e seus alvos, que podem ser outro neurônio, células musculares ou epiteliais glandulares, onde a atividade elétrica de um influencia a atividade do outro. A especificidade da comunicação neural depende de vários fatores: as moléculas sinalizadoras secretadas pelos neurônios, os receptores nas células-alvo para estas substâncias químicas e as conexões anatômicas entre os neurônios e seus alvos (sinapses). Cada sinapse tem duas partes: o terminal axônico da célula pré-sináptica e a membrana da célula pós-sináptica. A grande maioria das sinapses no sistema nervoso são sinapses químicas, as quais usam neurotransmissores para levar informação de uma célula para outra. Nesse tipo de sinapse, o sinal elétrico da célula pré-sináptica é convertido em um sinal químico, na forma do neurotransmissor, que cruza a fenda sináptica e se liga a um receptor na membrana da célula pós-sináptica. A ligação do neurotransmissor com seu receptor na célula pós-sináptica realiza a conversão do sinal químico em um sinal elétrico, ou seja, inicia uma resposta elétrica (resposta muito rápida) ou ativa uma via de segundo mensageiro (resposta mais lenta). Em 1 – Um potencial de ação despolariza o terminal axônico. Em 2 – A despolarização abre canais de ���� controlados por voltagem Em 3 – O ���� entra na célula. Em 4 – O ���� sinaliza para as vesículas sinápticas. Em 5 – As vesículas sinápticas se movem para a membrana. Em 6 – As vesículas sinápticas encontradas liberam o neurotransmissor por exocitose. Em 7 – O neurotransmissor se difunde através da fenda sináptica e se liga aos receptores na célula pós-sináptica. Em 8 – A ligação do neurotransmissor ao receptor inicia uma resposta na célula pós-sináptica. A potencialização da transmissão sináptica (também conhecida como sinapse química excitatória) se dá através do uso de estimulantes do Sistema Nervoso Central. As sinapses excitatórias acontecem quando um neurotransmissor (geralmente a serotonina, o glutamato ou a acetilcolina) se liga ao seu receptor na membrana do neurônio pós-sináptico e induz que se abra um canal catiônico na membrana e ��� entre no meio intracelular, gerando uma despolarização do neurônio a partir do aumento da concentração de íons positivos (e assim se transmite o sinal, o neurônio se despolariza e essa despolarização vai percorrendo todo o axônio, sendo rapidamente repolarizado depois de passar por ele). Já a redução da transmissão sináptica (também conhecida como sinapse química inibitória) se dá através do uso de depressores do Sistema Nervoso Central. As sinapses inibitórias acontecem quando um neurotransmissor (os mais notáveis são GABA e glicina) se ligam a proteínas transmembranas que abrem canais iônicos, assim como os excitatórios, mas os canais da sinapse inibitória abrem canais para a entrada de ��� na célula e para saída de ��, logo, contribui para uma hiperpolarização do neurônio (o meio intracelular fica muito mais negativo) e isso inibe a propagação do impulso nervoso.
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