Aula 6

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Potencial de membrana de repouso
O que é potencial de membrana de repouso?
 Proteína carreadora inserida na membrana;
 Transporta um íon (+) para fora contra o gradiente [ ] ;
 Os íons (-) tentam seguir o (+);
 O equilíbrio elétrico da célula foi quebrado; 
 O gradiente elétrico entre o meio intra e extracelular é conhecido como potencial de repouso de membrana 
O Potencial de Repouso da Membrana
A maioria das células animais apresenta diferença de potencial elétrico (voltagem), através de suas membranas plasmáticas. 
O citoplasma costuma ser eletricamente negativo em relação ao líquido extracelular. 
A diferença de potencial elétrico, através da membrana plasmática de células em repouso, é denominada potencial de repouso da membrana.
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Varia de -70 a -90 mV
Potencial de membrana é a diferença elétrica medida entre o meio extracelular e o intracelular 
Qual a importância do Potencial de Repouso da Membrana?
O potencial de repouso da membrana desempenha um papel central na:
	- Excitabilidade dos neurônios, 
	- Contração do músculo esquelético, 
	- Contração do músculo liso,
	- Contração do músculo estriado (coração)
Modificações no potencial de repouso (os chamados potenciais
de ação) resultam em diversas alterações nas células vivas.
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Como é gerado o Potencial de Repouso de membrana?
	
 Através da distribuição assimétrica de íons entre os compartimentos intra e extracelular (membrana celular é uma barreira seletiva) :
 Canais iônicos;
 A bomba de Na+/K+, por ser eletrogênica, contribui para a criação do potencial de repouso 
O Potencial de Repouso da Membrana é gerado pela relação entre o potencial de difusão e o potencial de equilíbrio de íons permeantes a membrana plasmática 
Potencial de difusão e potencial de equilíbrio 
A célula artificial está em equilíbrio elétrico, porém não está em equilíbrio químico
Potencial de difusão
O potencial de difusão é causado pela difusão de íons a favor do seu gradiente de concentração.
A força que “empura” o K+ para fora da célula ([ ] concentração) é igual a força elétrica que atrai o K+ para dentro de célula não ocorrendo mais difisão efetiva 
Potencial de equilíbrio 
O potencial de membrana (elétrico) que se opõe exatamente ao gradiente de concentração é conhecido como potencial de equilíbrio
Potencial de difusão e potencial de equilíbrio 
- Cada íon permeante a membrana plasmática tentará deslocar o potencial de membrana em direção ao seu potencial de equilíbrio 
- O Na+ e o K+ são os dois principais íons 
- Os íon com a maior permeabilidade fará a maior contribuições para o potencial de repouso e o com a menor permeabilidade fará pouca contribuição
Qual a importância de se saber o potencial de equilíbrio 
O potencial de equilíbrio para cada íon pode ser calculado pela equação de Nernst 
- A equação de Nernst converte uma diferença de concentração de um íon em votagem
F
O potencial de equilíbrio para cada íon pode ser calculado pela equação de Nernst 
Equação simplificada
Na temperatura de 29,2 oC RT/F vai ser igual a 61 
Admitindo que a membrana seja permeável somente ao potássio em uma célula nervosa
PE = - 60 mV x log 140
K+ = ± 140 mM
K+ = ± 4 mM
1 4
- 94 mV
- 94 mV
0 mV
PE = - 60 mV x log 14
Na+ = ± 14 mM
Na+ = ± 142 mM
1 142
+ 61 mV
+ 61 mV
0 mV
Admitindo que a membrana seja permeável somente ao sódio em uma célula nervosa
Como os potencias de equilíbrio de sódio e potássio interagem entre si e qual será o potencial de repouso de membrana resultante?
Essas perguntas podem ser respondidas pela equação da condutância
Equação da condutância
 con do K+ = condutância do K+ 
 con do Na+ = condutância do Na+
 PE = Potencial de equilíbrio 
 con total = condutância total 
 A condutância do potássio é 100 vezes maior do que a do sódio em células nervosas;
 Os íon com a maior permeabilidade fará a maior contribuições para o potencial de repouso e o com a menor permeabilidade fará pouca contribuição
 Assim, aplicando-se os valores de potencial de equilíbrio para sódio e para potássio e suas respectivas condutâncias na equação chega-se a um valor de (- 86 mV) 
Equação da condutância
Contribuição da bomba Na+/K+ para o potencial de membrana
A bomba Na+/K+ coloca mais carga (+) para for a do que para dentro
- A saída de K+ a favor do [ ] pelo canal é mais rápida do que a entrada de sódio a favor do [ ] pelo canal
(-)
Em resumo, os potencias de difusao para sodio e para potassio isoladamente produzem um potancial de repouso de membrana de - 86 mV.
 4 mV sao adicionados pela bomba Na+/K+, resultando em um potencial de - 90 mV
(- 90 mV)
3 Na+ 
2 K+ 
2 K+ 
2 K+ 
3 Na+ 
3 Na+ 
Mais rápido
Mais lento
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Potencial de Ação
Potencial de ação é uma alteração rápida do potencial de membrana seguida por um retorno ao potencial de repouso
Terminologia associada ao potencial de ação
Despolarização – Processo pelo qual o potencial de membrana fica menos negativo;
Repolarização – Processo pelo qual o potencial de membrana volta ao seu valor de repouso;
Hiperpolarização – Processo pelo qual o potencial de membrana fica mais negativo quando comparado ao seu valor inicial. 
Terminologia associada ao potencial de ação
Limiar – Valor do potencial potencial de membrana a partir do qual é inevitável a geração de um potencial de ação (± 15 mV);
Overshoot (ultrapassagem) – Parte do potencial de ação em que o potencial de membrana se torna positivo;
O potencial de ação é causado por alterações na condutancia da membrana para Na+ e K+
Hodking
huxley
Prêmio Nobel 
O potencial de ação envolve a ação do fluxo de íons através da membrana
O canal de Na+ possui duas "comportas“. 
	- Comporta de ativação (extracelular)
	- Comporta de inativação (intracelular). 
No potencial de repouso (-90 mV) a comporta de ativação fica fechada, o que impede a passagem de sódio para o interior da fibra. Por outro lado as comportas de inativação estão abertas.
extra
intra
No potencial de repouso (- 90 mV) o canal de K+ também fica fechado, impedido os íons K+ de passarem por esse canal para o meio extracelular
extra
intra
Estímulos subliminares provocam uma pequena entrada de Na+ na célula (limiar de ativação). Nesse momento, as comportas de ativação se abrem aumentando a permeabilidade do Na+ (50 a 500 vezes). 
O aumento da voltagem (+ 35 mV) fecha a comporta de inativação após alguns décimos de milésimos de segundo.
A partir desse momento, o potencial de membrana começa a variar em direção ao valor normal do estado de repouso (processo de repolarização).
extra
intra
O aumento de voltagem (+ 35 mV) provoca a abertura do canal de K+ permitindo. 
Contudo, devido a lentidão da abertura dos canais de K+, eles ficam abertos apenas a partir do momento em que os canais de sódio começam a ser inativados (fechados). 
A diminuição da entrada de Na+ na célula e o aumento simultâneo da saída de K+ leva a repolarização (recuperação completa do potencial de membrana de repouso).
extra
intra
Animação
Período refratário absoluto – É o período no qual outro potencial de ação não pode ser produzido (Tempo necessário para que as comportas do canal de Na+ voltem a posição de repouso).
Período refratário relativo – A maioria dos canais de Na+ já se encontram na posição de repouso, ou seja, já é possível gerar um novo potencial de ação. No entanto, é necessário um estímulo mais forte, pois nesse momento a condutância do K+ ainda é alta. 
Importância dos períodos refratários
O período refratário é importante para garantir a propagação unidirecional do potencial de ação ao longo do axônio
- Na figura, um estímulo é aplicado 1 ms após o
disparo do potencial de ação, e não ocorre a geração de um novo potencial de ação (linha vermelha). 
- Na figura, temos a aplicação de um segundo estímulo 8 ms após o primeiro, gerando um segundo potencial de ação. 
- O intervalo de tempo de 8 ms é suficiente para que o canal de Na+ feche seu portão de ativação e abra o portão de inativação (repouso), o que possibilita o disparo de um novo potencial de ação. 
Estrutura dos neurônios
Estrutura dos neurônios
Propagação do potencial de ação
Propagação do potencial de ação
Velocidade de propagação do potencial de ação
A velocidade de condução do potencial de ação dependerá de dois mecanismos:
	- Diâmetro do axônio;
	- Mielinização; 
Velocidade de propagação do potencial de ação
(diâmetro do axônio) 
. A-alfa - conduzem informações relacionadas com a propriocepção; . A-beta - conduzem informações ligadas ao tato; . A-delta - conduzem informações sobre dor e temperatura; . C - conduzem informações relacionadas com a dor, temperatura e inflamações 
Velocidade de propagação do potencial de ação
(diâmetro do axônio) 
 - As células de Schwann revestem os axônios resultando em um isolamento elétrico do axônio.
 - Tal isolamento elétrico impede que haja abertura de canais iônicos nas regiões envolvidas pelas células de Schwann. 
- O resultado líquido é o aumento da velocidade de propagação do potencial de ação.
Velocidade de propagação do potencial de ação
(mielinização) 
Velocidade de propagação do potencial de ação
(condução saltatória) 
Contração muscular
Tecido muscular
Funções:
 
Produção de movimentos corporais; 
Estabilização de posições corporais;
Regulação do volume dos órgãos;
Movimento de substâncias pelo corpo;
Produção de calor;
Tecido Muscular
Estímulo Neural
Junção Neuromuscular
Despolarização
RECEPTOR 
COLINÉRGICO NICOTÍNICO
Liberação de Cálcio do Retículo Sarcoplasmático
Papel dos túbulos T e 
do Retículo Sarcoplasmático
Contração Muscular
18.4 A rise in cytosolic Ca2+ triggers muscle contraction (part I) 
Figure 18-31a
Estrutura do músculo
esquelético
Filamento Fino
Actina
Tropomiosina
Sobreposição cabeça-cauda
COMPLEXO REGULATÓRIO
Cristalografia do Complexo Regulatório
Filamento Grosso
Pontes Cruzadas
Ciclo das pontes cruzadas
Miócito
Aspectos qualitativos da contração muscular
 Contração isométrica: desenvolvimento de força sem encurtamento (postura e sustentação de objetos)
 Contração isotônica: encurtamento com força constante (movimentos corporais);
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Tipos de Fibras Musculares
		
		Fibra Rápida
		Fibra Lenta
		Características
		TIpo IIb
		Tipo IIa
		Tipo I
		Número de Mitocondria
		Baixa
		Alta/Moderada
		Alta
		Resistência a Fadiga
		Baixa
		Alta/Moderada
		Alta
		Sistema Predominante de 
Energia
		Anaeróbica
		Combinação
		Aeróbica
		Atividade ATPásica
		Altíssima
		Alta
		Baixa
		Vmax (Velocidade de 
Encurtamento)
		Altíssima
		Intermediária
		Baixa
		Eficiência 
		Baixa
		Moderada
		Alta
		Tensão Específica
		Alta
		Alta
		Moderada
Comparação da Velocidade de 
Encurtamento entre os Tipos de Fibra 
Como medir a força produzida por músculo?
VELOCIDADE 
A formula da velocidade serve para medir:
. Velocidade da corrente sanguínea
. Velocidade dos impulsos nervos
. Deslocamento de íons entre dois compartimentos
ACELERAÇÃO 
A aceleração (a) é definida como a variação da velocidade (∆v) dividida pelo Tempo (T)
ACELERAÇÃO 
Com a formula da aceleração se pode medir:
. A aceleração do sangue na ejeção cardíaca 
. A aceleração da corrente aérea na respiração
. A aceleração de objetos pela contração muscular
O trabalho representa a principal atividade dor ser vivo.
Toda manifestação biológica se faz através do trabalho ou energia.
Ex:
 
. Contração muscular (Energia elétrica dos músculos);
 . Síntese de proteínas (Energia química dos alimentos);
. Produção de Bioeletricidade (Energia química dos alimentos)
ENERGIA E TRABALHO 
A unidade de medida da força e o Newton (N). Segurar um peso de 100 g (0,1 Kg) equivale a fazer a força de 1 N.
POTÊNCIA
A Potencia (W) e a quantidade de trabalho realizado por unidade de tempo.
Em todas as aplicações que possam ser mensuradas o desempenho, a formula de Potencia será utilizada,.
Ex: 
. Sistema circulatório;
. Auditivo;
. No campo gravitacional.
POTÊNCIA
A potencia é medida em watts (W).
Se a massa for levantada em 1 segundo,
a potencia será de 1 watt.
Portanto 1 watt, corresponde a levantar
uma massa de 0,1 Kg a 1 metro de altura
em 1 segundo. 
Exercício
Qual foi o força produzida?
Qual foi o trabalho produzido?
Qual foi a potência produzida?
Miostatina
Lee & McPerson
Current Opinion in Genetcs
And Development, 1999
Miostatina
Miostatina
Miostatina
Miostatina
Miostatina
Miostatina
Miostatina
Menino “HULK”
Vídeo Contração
Estudo Dirigido
O que é potencial de repouso? 
Descreva o mecanismo de mannutenção do potencial de repouso.
O que é potencial de ação? 
Quais são as fases do potencial de ação? Descreva sobre cada uma delas. Quais as principais diferenças entre os canais de Na+ e K+ no potencial de ação?
Qual a relação entre potencial de ação e contração muscular?
Descreva detalhadamente o mecanismo de contração muscular.
Cite os tipos de fibra muscular e descreva as características de cada uma delas.
O que é rigor mortiz? 
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