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POTENCIAIS DE AÇÃO E NEUROTRANSMISSÃO Rita de Cássia Siqueira Pestana AULA 2 – FISIOLOGIA HUMANA Potenciais de ação e neurotransmissão OBJETIVOS: 1- Descrever as propriedades celulares que permitem a comunicação entre neurônios e efetores. 2- Discorrer sobre os fatores que mantêm um potencial de repouso da membrana. 3- Enumerar a sequência de eventos participantes da geração de um potencial de ação neural. 4- Explicar os componentes e as etapas da transmissão de sinais, por sinapses elétricas e químicas. 5- Identificar a importância excitatória e inibitória dos neurotransmissores e descrever a classificação e seu mecanismo de atuação nas sinapses químicas. 6- Descrever a classificação e as funções dos neurotransmissores e receptores. 7- Descrever a sequência de eventos participantes da geração de um potencial de ação na junção neuromuscular. SISTEMA NERVOSO E SISTEMA ENDÓCRINO COORDENAM E REGULAM AS FUNÇÕES CORPORAIS _ HOMEOSTASE FUNÇÕES DO SISTEMA NERVOSO CONTROLAR E REGULAR AS FUNÇÕES DO CORPO RELACIONAR O SER VIVO COM O MEIO POR MEIO DAS FUNÇÕES BÁSICAS DO SISTEMA NERVOSO RECEBENDO ESTÍMULOS E ENVIANDO PARA CENTRO NERVOSO PERCEBENDO OS ESTÍMULOS E ELABORANDO RESPOSTAS RESPONDENDO A ESTÍMULOS FÍSICOS E QUÍMICOS NEURÔNIO CORPO CELULAR AXÔNIO DENDRITOS NEUROGLIA - TECIDO ESPECIALIZADO DE SUPORTE E NUTRIÇÃO TECIDO NERVOSO Os neurônios são células responsáveis pela recepção e transmissão dos estímulos do meio, possibilitando ao organismo a execução de respostas adequadas para a manutenção da homeostase. OS NEURÔNIOS POSSUEM EXCITABILIDADE ELÉTRICA Os neurônios recebem a informação de um estímulo e a converte em um potencial de ação. POTENCIAL DE AÇÃO (IMPULSO NERVOSO) – sinal elétrico que se propaga ao longo da superfície da membrana de um neurônio de célula muscular e célula glandular. OS SINAIS ELÉTRICOS OCORREM EM DECORRÊNCIA DO MOVIMENTO DE ÍONS ENTRE O FLUIDO INTERSTICIAL (EXTRACELULAR) E O FLUIDO INTRACELULAR, POR MEIOS DE CANAIS IÔNICOS ESPECÍFICOS NA MEMBRANA PLASMÁTICA. TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS ATRAVÉS DA MEMBRANA CELULAR AS DIFERENÇAS NA COMPOSIÇÃO DOS LÍQUIDOS É EXTREMAMENTE IMPORTANTE PARA A VIDA DAS CÉLULAS. Proteínas ---------------2g/dl--------------------------16g/dl 5mEq/l 40mEq/l _ + EXISTE UMA VOLTAGEM ELÉTRICA OU DIFERENÇA DE POTENCIAL ENTRE OS MEIOS. Proteínas ---------------2g/dl--------------------------16g/dl 5mEq/l 40mEq/l _ + SINAIS ELÉTRICOS NOS NEURÔNIOS 1- POTENCIAIS GRADUADOS – usados para comunicação por curtas distâncias 2- POTENCIAIS DE AÇÃO – permitem a comunicação por grandes distâncias no corpo ESTÍMULO – POTENCIAL GRADUADO EM UM RECEPTOR SENSORIAL – ATIVA O AXÔNIO DO NEURÔNIO SENSORIAL PARA FORMAR UM POTENCIAL DE AÇÃO QUE SEGUE AO LONGO DO AXÔNIO ATÉ O SNC – PROVOCA LIBERAÇÃO DE NEUROTRANSMISSORES NA SINAPSE COM UM INTERNEURÔNIO – QUE ESTIMULA A FORMAR UM POTENCIAL GRADUADO NOS DENDRITOS E CORPO CELULAR DO INTERNEURÔNIO – FORMA UM POTENCIAL DE AÇÃO NERVOSO AO LONGO DO AXÔNIO DO INTERNEURÔNIO (0C0RRENDO REPETIDAS VEZES). FUNÇÕES DOS POTENCIAIS GRADUADOS E DE AÇÃO A ATIVAÇÃO DE NEURÔNIOS NO CÓRTEX CEREBRAL – OCORRE A PERCEPÇÃO DO ESTÍMULO. UM ESTÍMULO NO ENCÉFALO FORMA UM POTENCIAL GRADUADO NOS DENDRITOS E CORPO CELULAR DE UM NEURÔNIO MOTOR SUPERIOR QUE FAZ SINAPSE COM UM NEURÔNIO MOTOR INFERIOR PROFUNDO NO SNC PARA CONTRAIR UM MÚSCULO ESQUELÉTICO – OCORRE UM POTENCIAL DE AÇÃO NERVOSO NO NEURÔNIO MOTOR SUPERIOR SEGUIDO PELA LIBERAÇÃO DO NEUROTRANSMISSOR – ESTIMULA A FIBRA MUSCULAR A FORMAR UM POTENCIAL DE AÇÃO MUSCULAR (CONTRAÇÃO MUSCULAR). FUNÇÕES DOS POTENCIAIS GRADUADOS E DE AÇÃO CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DA MEMBRANA PLASMÁTICA PARA OCORREREM OS SINAIS ELÉTRICOS NOS NEURÔNIOS EXISTÊNCIA DE UM POTENCIAL DE MEMBRANA EM REPOUSO PRESENÇA DE CANAIS IÔNICOS ESPECÍFICOS POTENCIAIS DE MEMBRANA EM REPOUSO DIFERENÇA DE POTENCIAL ELÉTRICO EM TODA A MEMBRANA O fluxo de íons constitui a corrente elétrica. TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS ATRAVÉS DA MEMBRANA CELULAR AS DIFERENÇAS NA COMPOSIÇÃO DOS LÍQUIDOS É EXTREMAMENTE IMPORTANTE PARA A VIDA DAS CÉLULAS. Proteínas ---------------2g/dl--------------------------16g/dl 5mEq/l 40mEq/l _ + EXISTE UMA VOLTAGEM ELÉTRICA OU DIFERENÇA DE POTENCIAL ENTRE OS MEIOS. Proteínas ---------------2g/dl--------------------------16g/dl 5mEq/l 40mEq/l _ + A membrana plasmática é um bom isolante elétrico. As vias principais para o fluxo de corrente, pela membrana, são os CANAIS IÔNICOS CANAIS IÔNICOS SÃO FORMADOS POR PROTEÍNAS TRANSMEMBRANA. PERMITEM TRANSPORTE DE ÍONS ESPECÍFICOS ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA AO LONGO DE SEUS GRADIENTES ELETROQUÍMICOS. ÍONS MOVEM-SE DE ÁREAS DE MAIOR CONCENTRAÇÃO PARA ÁREAS DE MENOR CONCENTRAÇÃO. CÁTIONS CARREGADOS POSITIVAMENTE MOVEM-SE EM DIREÇÃO A UMA ÁREA CARREGADA NEGATIVAMENTE. ÂNIONS CARREGADOS NEGATIVAMENTE MOVEM-SE EM DIREÇÃO A UMA ÁREA CARREGADA POSITIVAMENTE. À MEDIDA QUE OS ÍONS SE MOVEM CRIAM UM FLUXO DE CORRENTE ELÉTRICA QUE ALTERA O POTENCIAL DE MEMBRANA EM REPOUSO. TIPOS DE CANAIS IÔNICOS CANAIS DE VAZAMENTO CANAIS CONTROLADOS POR LIGANTES CANAIS CONTROLADOS MECANICAMENTE CANAIS CONTROLADOS POR VOLTAGEM CANAIS IÔNICOS DE VAZAMENTO Alternam-se aleatoriamente entre as posições aberta e fechada. As membranas plasmáticas possuem mais canais de vazamento para o íon potássio (K+) do que canais de vazamento para o íon sódio (Na+). CANAIS IÔNICOS CONTROLADOS POR LIGANTES Abre e fecha em reposta a um estímulo químico específico. Exemplos de ligantes químicos: neurotransmissores, hormônios e íons específicos. CANAIS IÔNICOS CONTROLADO MECANICAMENTE Abre ou fecha em resposta à estimulação mecânica na forma de vibração, de toque, de pressão ou de estiramento de tecido. CANAIS CONTROLADOS POR VOLTAGEM Abrem em resposta a uma alteração no potencial de membrana (voltagem). Participam na geração e condução dos potenciais de ação. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DA MEMBRANA PLASMÁTICA PARA OCORREREM OS SINAIS ELÉTRICOS NOS NEURÔNIOS EXISTÊNCIA DE UM POTENCIAL DE MEMBRANA EM REPOUSO PRESENÇA DE CANAIS IÔNICOS ESPECÍFICOS POTENCIAIS DE MEMBRANA EM REPOUSO DIFERENÇA DE POTENCIAL ELÉTRICO EM TODA A MEMBRANA O fluxo de íons constitui a corrente elétrica. POTENCIAL DE MEMBRANA EM REPOUSO MEMBRANA ESTÁ POLARIZADA: COM DIFERENÇA DE CARGAS ELÉTRICAS ENTRE OS MEIOS # a membrana é impermeável ao Na+. impedindo a sua difusão em favor de um gradiente de concentração. # bomba de Na+/K+ faz efluxo de 3Na+ e influxo de 2K+ # maior concentração de ânions no meio intracelular # potencial eletronegativo no meio intracelular (-70mV) POTENCIAL DE MEMBRANA EM REPOUSO CÉLULA POLARIZADA EM REPOUSO A MEMBRANA É IMPERMEÁVEL AO Na+. IMPEDINDO A SUA DIFUSÃO EM FAVOR DE UM GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO. Na+ É BOMBEADO ATIVAMENTE PARA FORA PELA BOMBA DE Na+ E K+. É ESTABELECIDO UMA DIFERENÇA DE CARGAS ELÉTRICAS ENTRE OS MEIOS. AS MEMBRANAS PLASMÁTICAS TÊM MAIOR NÚMERO DE CANAIS DE VAZAMENTO PARA K+ QUE PARA Na+. POTENCIAL DE MEMBRANA EM REPOUSO POTENCIAL GRADUADO PEQUENA VARIAÇÃO DO POTENCIAL DE MEMBRANA QUE TORNA A CÉLULA MAIS POLARIZADA OU MENOS POLARIZADA. POLARIZAÇÃO MAIS NEGATIVA = POTENCIAL GRADUADO HIPERPOLARIZANTE – não gera potencial de ação POLARIZAÇÃO MENOS NEGATIVA = POTENCIAL GRADUADO DESPOLARIZANTE – gera potencial de ação POTENCIAL GRADUADO HIPERPOLARIZANTE POTENCIAL GRADUADO DESPOLARIZANTE IMPULSO NERVOSO POTENCIAL DE AÇÃO SINAL ELÉTRICO QUE SE PROPAGA AO LONGO DA SUPERFÍCIE DA MEMBRANA DO AXÔNIO DE UM NEURÔNIO IMPULSO NERVOSO POTENCIAL DE AÇÃO SEQUÊNCIA DE EVENTOS QUE OCORREM RAPIDAMENTE, QUE INVERTE O POTENCIAL DEMEMBRANA EM REPOUSO E APÓS RESTAURAM AO SEU VALOR DE REPOUSO. E 33 POTENCIAL DE MEMBRANA EM REPOUSO FASES DO POTENCIAL DE AÇÃO DESPOLARIZAÇÃO POTENCIAL DE MEMBRANA SE TORNA MENOS NEGATIVO, ATINGE O LIMIAR DE EXCITAÇÃO (-55mV), CHEGA A ZERO E EM SEGUIDA SE TORNA POSITIVO (+30Mv). REPOLARIZAÇÃO POTENCIAL DE MEMBRANA É RESTAU- RADO AO ESTADO DE REPOUSO (-70mV) FASE PÓS-HIPERPOLARIZAÇÃO O POTENCIAL DE MEMBRANA, TEMPORA – RIAMENTE, SE TORNA MAIS NEGATIVO QUE O NÍVEL DE REPOUSO (-90mV). POTENCIAL DE AÇÃO POTENCIAL DE MEMBRANA EM REPOUSO – os canais de Na+ de vazamento estão no estado de repouso e os canais de sódio controlados por voltagem estão fechados. (meio intracelular -70mV). ESTÍMULO - provoca a despolarização até o limiar (-55mV) pela abertura dos canais de Na+ controlados por voltagem iniciando a fase de despolarização. FASE DE DESPOLARIZAÇÃO – os canais de Na+ controlados por voltagem são ativados (o meio intracelular fica menos negativo - de -55mV até +30mV). FASE DE REPOLARIZAÇÃO - os canais de K+ controlados por voltagem se abrem e os Canais de Na+ controlados por voltagem se fecham(meio intercelular fica menos positivo: +30mV até -70mV). FASE DE PÓS-HIPERPOLARIZAÇÃO – os canais de K+ controlados por voltagem continuam abertos e o potencial de membrana fica mais negativo (-90mV). Após o fechamento dos canais de K+ controlados por voltagem, o potencial de membrana retorna ao nível de -70mV. APÓS A FASE DE REPOLARIZAÇÃO, PODE HAVER UMA FASE PÓS-HIPERPOLARIZAÇÃO (-90mV) O POTENCIAL DE MEMBRANA, TEMPORARIAMENTE, SE TORNA MAIS NEGATIVO QUE O NÍVEL DE REPOUSO. OS CANAIS DE K+ CONTROLADOS POR VOLTAGEM PERMANECEM ABERTOS APÓS O TÉRMINO DA FASE DE REPOLARIZAÇÃO. CONFORME OS CANAIS DE K+ CONTROLADOS POR VOLTA- GEM SE FECHAM, O POTENCIAL DE MEMBRANA RETORNA O NÍVEL DE -70mV. PERÍODO REFRATÁRIO PERÍODO DE TEMPO APÓS O INÍCIO DE UM POTENCIAL, DURANTE O QUAL A CÉLULA EXCITÁVEL NÃO É CAPAZ DE GERAR OUTRO POTENCIAL EM RESPOSTA A UM ESTÍMULO LIMIAR NORMAL. OS POTENCIAIS GRADUADOS NÃO APRESENTAM PERÍODO REFRATÁRIO PERÍODO REFRATÁRIO ABSOLUTO - até mesmo um estímulo limiar muito intenso não é capaz de iniciar um segundo potencial de ação. Coincide com o período de ativação e inativação do canal de Na+. PERÍODO REFRATÁRIO RELATIVO - é o intervalo de tempo durante o qual um segundo potencial de ação é gerado, apenas por estímulos maiores que os normais. Coincide com o período no qual os canais de K+ controlados por voltagem ainda estão abertos, após os canais inativados do Na+ terem retornado a seu estado de repouso. PROPAGAÇÃO DO IMPULSO NERVOSO OS POTENCIAIS DE AÇÃO DEVEM TRAFEGAR DE ONDE SÃO FORMADOS NA ZONA GATILHO ATÉ OS TERMINAIS AXÔNICOS. POTENCIAL DE AÇÃO MANTÉM SUA INTENSIDADE À MEDIDA QUE SE ESPALHA AO LONGO DA MEMBRANA. DEPENDE DE FEEDBACK POSITIVO. O POTENCIAL DE AÇÃO SE REGENERA REPETIDAMENTE NAS REGIÕES ADJACENTES DA MEMBRANA TIPOS DE PROPAGAÇÃO CONDUÇÃO CONTÍNUA – consiste em despolarização e repolarização gradativas de cada segmento adjacente da membrana plasmática. Ocorre em axônios amielínicos e nas fibras musculares. CONDUÇÃO SALTATÓRIA – ocorre ao longo dos axônios mielinizados. A corrente elétrica conduzida pelos íons Na+ e K+ flui pela membrana plasmática nos nós de Ranvier. 42 FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DO IMPULSO NERVOSO DIÂMETRO DO AXÔNIO PRESENÇA OU AUSÊNCIA DA BAINHA DE MIELINA TEMPERATURA AS CÉLULAS DE SCHWANN E OS OLIGODENDRÓCITOS DETERMINAM A FORMAÇÃO DA BAINHA DE MIELINA. INVÓLUCRO LIPÍDICO E PROTEICO QUE ATUA COMO ISOLANTE ELÉTRICO E FACILITA A TRANSMISSÃO DO IMPULSO NERVOSO. CORRELAÇÃO CLÍNICA NEUROTOXINA SÃO SUBSTÂNCIAS QUE PRODUZEM SEUS EFEITOS TÓXICOS ATUANDO NO SISTEMA NERVOSO. EX.: TETRODOXINA (TTX) – NEUROTOXINA LETAL, BLOQUEIA OS POTENCIAIS DE AÇÃO, INSERINDO-SE NOS CANAIS DE Na+ CONTROLADOS POR VOLTAGEM, NÃO PERMITINDO QUE OS CANAIS SE ABRAM. CORRELAÇÃO CLÍNICA ANESTÉSICOS LOCAIS – SUBSTÂNCIAS ATIVAS QUE BLOQUEIAM TEMPORARIAMENTE A DOR E OUTRAS SENSAÇÕES SOMÁTICAS. EX.: PROCAÍNA E LIDOCAÍNA AGEM BLOQUEANDO ABERTURA DOS CANAIS DE Na+ CONTROLADOS POR VOLTAGEM. OS POTENCIAIS DE AÇÃO NÃO SE PROPAGAM ALÉM DA REGIÃO OBSTRUÍDA, NÃO PERMITINDO A CHEGADA DA DOR NO SNC. BIBLIOGRAFIA 3. NOME DO LIVRO: Princípios de Anatomia e Fisiologia. NOME DO AUTOR: TORTORA, Gerard J & GRABOWSKI, Sandra R. EDITORA: Guanabara Koogan EDIÇÃO: 9a edição Ano: 2008 CAPÍTULO INDICADO DESTE LIVRO: CAP. 12: Tecido Nervoso: pag.347-376.
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