Fisiologia aula 03

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Sistema Nervoso 
Sinapse, neurotransmissores, potencial de 
repouso de membrana, potencial de ação 
Potencial elétrico de membrana 
Existem potenciais elétricos em todas as membranas de 
virtualmente todas as células do corpo. 
 
Potencial elétrico de membrana é a diferença do potencial elétrico 
nos meios intra e extracelular. 
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Potencial de repouso 
O potencial de repouso das membranas das fibras nervosas mais 
grossas, quando estas não estão transmitindo sinais nervosos, é de 
cerca de -90 milivolts (a das mais finas é de -70 milivolts). 
OU SEJA, o potencial DENTRO da fibra é 90 milivolts mais negativo 
do que o potencial do líquido extracelular (pode variar de -30 até -
90 milivolts). 
 
Como que é gerado o potencial de repouso? 
Potencial de repouso 
Bomba 
eletrogênica 
Carga negativa 
dentro da célula 
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Potencial de repouso 
100 vezes mais 
permeáveis ao 
potássio 
Potencial de repouso 
Único movimento 
iônico: difusão dos 
íons potássio 
+ Difusão diminuta 
dos íons sódio pelos 
canais de 
extravasamento de 
Na+ e K+. 
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Potencial de repouso 
A Na+, K+ - ATPase 
contribui 
adicionalmente 
- 4 milivolts 
adicionais no lado 
interno da 
membrana 
Em resumo 
Os potenciais de difusão causados pela difusão do sódio e do 
potássio atuando isoladamente produziriam um potencial de 
membrana de cerca de -86 milivolts, quase todo determinado pela 
difusão do potássio. Então, -4 milivolts adicionais são somados ao 
potencial de membrana pela bomba eletrogênica contínua de Na+-
K+, resultando no potencial de membrana efetivo de -90 milivolts. 
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Potencial de ação 
Os sinais nervosos são transmitidos por potenciais de ação, que são 
rápidas alterações do potencial de membrana que se propagam com 
grande velocidade por toda a membrana da fibra nervosa. 
 
Cada potencial de ação começa por uma alteração súbita do 
potencial de membrana normal negativo para um potencial positivo, 
terminando então com retorno quase tão rápido para o potencial 
negativo. 
 
Para conduzir um sinal nervoso, o potencial de ação se desloca ao 
longo da fibra nervosa até sua extremidade final. 
Potencial de ação - estágios 
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Estágio de repouso 
É o potencial de repouso da membrana, antes do início do potencial 
de ação. 
 
Diz-se que a membrana está “polarizada” durante esse estágio, em 
razão do potencial de membrana de -90 milivolts negativo existente. 
Estágio de despolarização 
A membrana fica subitamente muito permeável aos íons sódio, 
permitindo que grande número desses íons, que são positivamente 
carregados, se difunda para o interior do axônio. 
 
O estado normal de “polarização” é de imediato, neutralizado pelo 
influxo dos íons sódio com carga positiva, com o potencial 
aumentando rapidamente para um valor positivo. Isso é referido 
como despolarização. 
 
Nas fibras de alto calibre, o potencial de membrana se torna 
positivo. Em algumas fibras delgadas, somente se aproxima de zero. 
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Estágio de repolarização 
Em alguns décimos de milésimos de segundo após a membrana ter 
ficado muito permeável aos íons sódio, os canais de sódio começam 
a se fechar e os canais de potássio se abrem mais que o normal. 
 
A rápida difusão dos íons potássio para o exterior restabelece o 
potencial de repouso negativo da membrana. Isso é chamado de 
repolarização. 
 
 
Enquanto os canais de potássio, voltagem dependente, estiverem 
abertos, a saída de potássio para o meio extracelular pode causar a 
hiperpolarização do potencial de ação. 
Mas como essas mudanças 
ocorrem? 
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Potencial de ação 
O agente necessário para provocar a despolarização e repolarização das 
membranas nervosas durante o potencial de ação é o canal de sódio regulado 
por voltagem. 
 
O canal de potássio regulado por voltagem também tem participação 
importante, por aumentar a rapidez da repolarização da membrana. 
 
Potencial de ação 
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Potencial de ação 
Importante: os canais de K+ só se abrem quando os canais de Na+ 
estão fechando! Assim, a redução da entrada de sódio na célula e 
o aumento simultâneo da saída de potássio da célula fazem com 
que o processo de repolarização seja acelerado. 
Resumo dos eventos causadores do potencial de ação 
Durante o período de repouso, a condutância para os íons potássio é cerca de 50 
a 100 vezes maior que a condutância para os íons sódio -> causado pelo maior 
extravasamento dos íons potássio que dos íons sódio, através dos canais de 
extravasamento. 
Com o desencadeamento do potencial de ação, o canal de sódio 
instantaneamente torna-se ativado, permitindo um aumento de até 5.000 vezes 
da condutância do sódio. 
O processo de inativação fecha os canais de sódio em uma fração de 
milissegundo. 
O desencadeamento do potencial de ação causa também a regulação pela 
voltagem da abertura dos canais de potássio, fazendo com que ela ocorra mais 
lentamente. 
Ao final do potencial de ação, o retorno do potencial de membrana ao estado 
negativo faz com que os canais de potássio se fechem novamente. 
 
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Papel de outros íons no potencial de ação 
Íons com carga negativa no interior o axônio -> Como não saem do axônio, 
qualquer déficit de íons positivos no lado de dentro da membrana cria excesso 
desses ânions. 
 
Íons cálcio -> A membrana de quase todas as células do corpo contém uma 
bomba de cálcio semelhante à bomba de sódio, e o cálcio, em algumas células, 
junto com (ou no lugar do) sódio, causa a maior parte do potencial de ação. Além 
disso, existem canais de cálcio regulados pela voltagem, que também são 
ligeiramente permeáveis aos íons sódio. São de lenta ativação, necessitando de 
10 a 20 vezes mais tempo para serem ativados do que os canais de sódio. São 
muitos numerosos no músculo cardíaco e no liso. 
 
 
Mas como inicia o potencial de ação? 
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Início do potencial de ação 
Caso ocorra qualquer evento capaz de provocar o aumento inicial 
do potencial de membrana de -90 milivolts para o nível zero, a 
própria voltagem crescente causa a abertura de vários canais de 
sódio regulados pela voltagem. 
Isso permite o influxo rápido de sódio, resultando em maior 
aumento do potencial de membrana e consequentemente, abrindo 
mais canais regulados pela voltagem e permitindo fluxo mais 
intenso de íons sódio para o interior da fibra. 
Esse processo é um circuito vicioso de feedback positivo e continua 
até que todos os canais de sódio regulados pela voltagem tenham 
sido ativados. O aumento do potencial de membrana causa o 
fechamento dos canais de sódio e a abertura dos canais de potássio 
e o potencial de ação termina. 
 
 
 
PORÉM... Esse ciclo só vai acontecer se o 
aumento inicial do potencial de membrana for 
suficientemente INTENSO. 
Isso ocorre quando o número de íons sódio 
que entram na fibra fica maior que o número 
de íons potássio que saem da fibra. 
É necessário um aumento em torno de 15 e 
30 milivolts -> limiar de estimulação 
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Propagação do potencial de ação 
Impulso nervoso: processo de 
despolarização por uma fibra 
nervosa ou muscular 
Princípio do tudo ou nada 
Uma vez em que o potencial de ação foi 
gerado em algum lugar da membrana, o 
processo de despolarização trafega por toda a 
membrana se as condições forem adequadas, 
ou não se propaga de nenhum modo se as 
condições não forem adequadas. 
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Período refratário 
Uma vez que um potencial de ação tenha iniciado, um 
segundo potencial de ação não pode serpropagado durante 
cerca de 2 milissegundos, independente de quão grande 
seja o estímulo. Esse período, denominado refratário 
absoluto, representa o tempo necessário para que os canais 
de sódio assumam o repouso. Dessa forma, não vai haver 
sobreposição de potenciais de ação. 
O período refratário relativo inicia-se no final do período 
refratário absoluto e persiste até que o potencial de 
membrana retorne ao nível de repouso. Nesse período é 
possível ser gerado um potencial de ação desde que esse 
potencial despolarizante seja maior que o normal e 
suficiente para atingir o limiar de excitabilidade da célula. 
Em resumo... 
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Transmissão dos sinais nervosos 
Fibras calibrosas: 
mielinizadas 
Fibras mais delgadas: 
amielinizadas 
Transmissão dos sinais nervosos 
Condução saltatória 
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Transmissão dos sinais nervosos 
A velocidade de condução depende principalmente: 
- Diâmetro da fibra nervosa: O aumento do diâmetro de uma fibra 
nervosa causa diminuição da resistência interna e, como 
consequência, o aumento da velocidade de condução ao longo do 
nervo. 
- Mielinização: axônios mielinizados a condução é mais rápida. 
 
VÍDEO 
Classificação das fibras nervosas de acordo com a 
velocidade de condução 
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Processo de geração do potencial de ação 
Qualquer fator que promova a difusão de um grande número de íons 
sódio para o interior da célula pode desencadear a abertura dos 
canais de sódio. Isto pode resultar de distúrbio mecânico da 
membrana (terminações sensoriais na pele), de efeitos químicos 
(neurotransmissores) ou da passagem de eletricidade (corrente 
elétrica entre as sucessivas células musculares no coração e no 
intestino). 
Sinapses 
Uma vez que atinge o terminal do axônio, ou pré-sináptico, o 
potencial de ação estimula, ou inibe, outra célula. No sistema nervoso 
central essa outra célula pode ser um neurônio. Já no sistema nervoso 
periférico, a outra célula pode ser tanto um neurônio como uma 
célula efetora de um órgão. A conexão funcional entre um neurônio e 
uma segunda célula é denominada sinapse. 
A sinapse é formada por duas partes: o terminal axônico da célula 
pré-sináptica e a membrana da célula pós-sináptica. Na maioria das 
sinapses entre neurônios, os terminais axônicos pré-sinápticos 
influenciam os dendritos (sinapse axodendrítica) ou o corpo celular 
(sinapse axossomática) do neurônio pós-sináptico. Entretanto, elas 
também podem ocorrer no axônio ou no terminal axônico da célula 
pós-sináptica (sinapse axoaxônica). 
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Existem dois tipos de sinapses: a sinapse 
química e a elétrica. 
 
Nas sinapses elétricas ocorre a transferência 
de uma corrente diretamente do citoplasma 
de uma célula para a outra através de 
junções comunicantes. Elas existem em 
neurônios do sistema nervoso central, mas 
também são encontradas nas células da glia, 
em músculos cardíaco e liso, no embrião em 
desenvolvimento. 
 
As sinapses elétricas permitem comunicação 
mais rápida que as sinapses químicas em 
razão dos potenciais de ação serem 
conduzidos, diretamente, através das 
junções comunicantes para a pós-sináptica. 
 
 
 
 
Sinapses 
A grande maioria das sinapses no 
sistema nervoso são sinapses 
químicas, nas quais ocorre a 
liberação de substâncias 
químicas, os neurotransmissores, 
dos terminais pré-sinápticos na 
fenda sináptica. 
Sinapses 
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A despolarização da membrana do terminal axônico abre canais de 
cálcio controlados por voltagem. Os íons cálcio, mais concentrados no 
líquido extracelular, se movem para o interior da célula e se ligam a 
proteínas reguladoras. 
A membrana da vesícula sináptica se funde com a membrana celular e 
os neurotransmissores se movem de dentro da vesícula sináptica para 
a fenda sináptica. 
Ocorre a liberação de neurotransmissores que se difundem pela 
fenda, indo atuar sobre receptores situados na membrana plasmática 
do neurônio pós-sináptico iniciando uma resposta elétrica (via canais 
iônicos) ou ativando uma via de segundo mensageiro (ativando vias de 
sinalização). 
 
 
 
Sinapses 
Mais de 40 neurotransmissores foram descobertos nos últimos anos! 
 
 
Sinapses 
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Sinapses 
Sinapses 
Sinapse excitatória: secreta uma substância transmissora que 
estimula o neurônio pós-sináptico. 
Sinapse inibitória: secreta uma substância transmissora que inibe o 
neurônio pós-sináptico. 
 
 
 
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Neurotransmissores 
Transmissão de sinais sensoriais 
para o encéfalo e dos sinais 
motores do encéfalo para o 
músculo. 
 
 
Ex.: aumento na condutância do 
sódio (provoca excitação) / 
aumento na condutância ao 
potássio ou ao cloreto (causa 
inibição) 
 
 
E/I 
E/I 
I 
I 
I 
E 
I 
Neurotransmissores 
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Neurotransmissores 
Provocam ações como mudanças em 
longo prazo no número de receptores 
neuronais, abertura ou fechamento 
por longos períodos de certos canais 
iônicos e, possivelmente, mudanças 
em longo prazo no número ou 
tamanho das sinapses. 
 
Potenciais excitatórios pós sináptico 
Este aumento positivo na 
voltagem a partir do 
potencial normal de 
membrana em repouso – ou 
seja, para um valor menos 
negativo – é chamado de 
potencial excitatório pós-
sináptico (ou PEPS) porque 
se esse potencial aumentar 
até o limiar na direção 
positiva, irá provocar um 
potencial de ação no 
neurônio pós-sináptico, desta 
forma, excitando-o. 
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Potenciais inibitórios pós sináptico 
Abertura de canais de cloreto (permite 
que os íons cloreto negativamente 
carregados se movam do líquido 
extracelular para o intracelular, o que 
tornará o potencial de membrana do 
interior do neurônio mais negativo que o 
normal). 
 
Abertura dos canais de potássio -> íons 
potássio carregados positivamente se 
dirijam para o exterior, o que tornará o 
potencial de membrana mais negativo. 
 
Aumento na negatividade para além do 
nível do potencial de membrana normal 
no estado de repouso é chamado de 
potencial inibitório pós-sináptico (PIPS). 
 
 
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Para fixar...