Resumo Bioquímica Glicogênese e Glicogenólise

Prévia do material em texto

Glicogênese e Glicogenólise
Glicogênio
O Glicogênio é o principal polissacarídeo de armazenamento das células animais. É um polímero de glicose com ligações α 1(4 entre as subunidades de glicose e α 1(6 nas ramificações. É extensivamente ramificado, sendo mais compacto que o Amido. O Glicogênio apresenta apenas 1 extremidade redutora, e, quando é utilizado como fonte de energia, as unidades de glicose são removidas 1 a 1 a partir das extremidades não-redutoras, porém mais de 1 enzima pode trabalhar em uma mesma molécula de Glicogênio simultaneamente, acelerando a degradação.
Glicogênese
A Glicogênese é a síntese de glicogênio. Esse processo ocorre tanto nos músculos quanto no fígado. O glicogênio muscular é uma reserva de combustível para a produção de ATP dentro desse tecido, enquanto o glicogênio hepático é uma reserva de glicose para a manutenção das concentrações de glicose no sangue.
Quando começa a entrar muita glicose na célula hepática ou muscular, ela deve ser encaminhada para vários metabolismos, como a glicólise, a glicogênese e também a lipogênese, entre outros. Para ser encaminhada para a formação de glicogênio, a glicose deve ser marcada com um UDP formando UDP-glicose. Esta ativação ocorre a partir da formação de glicose-6-fosfato na célula e por causa da ativação enzimática ocasionada pela insulina. Ativando, portanto, a UDP-glicose fosforilase.
Após a ativação da glicose, a glicogênio sintase catalisa a retirada de UDP da UDP-glicose e a ligação do carbono 1 da glicose recém chegada ao carbono 4 da última molécula do glicogênio, formando, portanto, ligações α 1→ 4.
Após a ação da glicogênio sintase, a enzima ramificadora (Glicosil 4→ 6 transferase) quebra a ligação α 1→ 4 e, em seguida, coloca a cadeia glicosídica em uma posição acima da estrutura do glicogênio e forma uma ligação α 1→ 6, ramificando a estrutura. Depois disso, a Glicogênio sintase continua aumentando a cadeia e esse processo ocorre várias vezes até que a estimulação da insulina termine.
� INCLUDEPICTURE "http://nutrisdoexercicio.files.wordpress.com/2013/04/2-sintese-de-glicogc3aanio1.jpg" \* MERGEFORMATINET ��� 
�
Glicogenólise
Em uma hipoglicemia ou durante exercício físico, os hormônios glucagon e adrenalina ativam as enzimas da glicogenólise. O glicogênio hepático é aquele que contribui para o aumento da glicemia. O glicogênio do músculo serve para a via glicolítica, para produção de ATP. Para iniciar a quebra do glicogênio, a glicogênio fosforilase quebra as ligações α 1→4 colocando, ao mesmo tempo, fosfato inorgânico no carbono 1 da molécula de glicose e liberando glicose-1-fosfato. Esta quebra ocorre até que sobrem 4 moléculas de glicose na ramificação. Em seguida, a enzima desramificadora, que é uma transferase, transfere as 3 últimas moléculas que estão em ligação α 1→4 para a ponta da cadeia, sobrando apenas 1 molécula em ligação α 1→6. Depois disso, a α 1→6 glicosidase quebra a ligação α 1→6, liberando glicose. O que sobra é um polissacarídeo linear que continua a ser quebrado pela glicogênio fosforilase, até que sobrem 4 moléculas de glicose ligadas na glicogenina.
Glicogenoses
Via das Pentose Fosfato
Importância
A via de pentose fosfato é uma via alternativa para o metabolismo da glicose que não resulta na formação de ATP. Suas principais funções são a formação de NADPH para a síntese de ácidos graxos e esteroides, assim como a síntese de ribose-5-fosfato para a formação de nucleotídeos e ácidos nucleicos. A via de pentoses forma 3 moléculas de CO2 e três açúcares de cinco carbonos, a partir de 3 moléculas de glicose-6-fosfato. Os açúcares serão rearranjados para regenerar duas moléculas de glicose-6-fosfato. A via das pentoses fosfato é realizada por todas as células, e as que sofrem múltiplas divisões fazem mais. 
A via de Pentose Fosfato
As enzimas da via de pentose fosfato são citossólicas, isto é, todas as reações da via ocorrem no citosol da célula. A sequência das reações pode ser dividida em duas fases: Fase Oxidativa e Fase não-oxidativa.
Fase Oxidativa
A fase oxidativa é a fase em que a glicose-6-fosfato sofre desidrogenação e descarboxilação para dar origem a uma ribulose-5-fosfato, catalisada pela enzima glicose-6-fosfato desidrogenase, uma enzima dependente de NADP+, e um segundo passo é catalisado pela 6-fosfogliconato desidrogenase, que também é dependente de NADP+, para formar NADPH e a cetopentose ribulose-5-fosfato.
Fase não-Oxidativa
Nesta fase, a ribulose-5-fosfato é convertida novamente em glicose-6-fosfato por uma série de reações envolvendo principalmente duas enzimas: a Transcetolase e a Transaldolase. Serão formadas, a partir da ribulose-5-fosfato, vários intermediários da via glicolítica, como a frutose-6-fosfato e o gliceraldeído-3-fosfato
Interrelação entre via das pentoses fosfato e reação da glutiona peroxidase no eritrócito
Se ocorre excesso de radicais livres na célula, podem ocorrer vários danos aos lipídios, às proteínas e ao DNA. Por isso, eles precisam ser degradados. Para que ocorra a quebra do H2O2, a glutationa redutase pega H+ do NADPH que veio da via das pentoses fosfato e reduz a glutationa. A glutationa reduzida é utilizada pela Glutationa Peroxidase para quebrar uma molécula de H2O2, liberando 2 moléculas de H2O.
Ciclo da Ureia
Degradação de Aminoácidos
Durante a síntese e degradação das proteínas, os aminoácidos que não forem necessários à produção de novas proteínas sofrerão degradação oxidativa; quando há uma ingestão muito superior à demanda corporal, os aminoácidos são degradados, pois não podem ser armazenados; durante jejum excessivo ou na diabetes melito, quando os estão inacessíveis ou não conseguem ser utilizados adequadamente, as proteínas corporais são catabolizadas como forma de energia.
Nessas situações, os aminoácidos perdem seus grupos amino e os α-cetoácidos (“esqueletos de carbono”) podem sofrer oxidação a CO2 e H2O. Os esqueletos de carbono podem, também, fornecer formas carbônicas com 3 ou 4 carbonos, que serão convertidas em glicose para suprir a necessidade energética.
Os aminoácidos possuem um grupo amino e, portanto, para poder participar de processos catabólicos, precisam perder esse grupo.
A maior parte dos aminoácidos é metabolizada no fígado. Parte da amônia, assim gerada, é reciclada e empregada em uma grande variedade de processos biossintéticos. A amônia em excesso é transportada até o fígado (na forma de grupos amino) para a conversão em ureia para a excreção. O Ciclo da ureia só ocorre no rim.
A excreção do Nitrogênio e o Ciclo da Ureia
Quando não são empregados para a síntese de novos aminoácidos ou de outros componentes nitrogenados, os grupos amino são destinados à formação de um único produto final, a ureia. A ureia é produzida a partir da amônia nas mitocôndrias dos hepatócitos, por meio do ciclo da ureia.
O ciclo começa nas mitocôndrias das células do fígado, mas três dos passos subsequentes acontecem no citosol. A amônia, presente no interior da matriz das mitocôndrias hepática é reunida com CO2 (na forma de HCO3-) produzido pelo ciclo de Krebs para formar o carbamoil fosfato. Essa reação, dependente de ATP, é catalisada pela enzima carbamoil fosfato sintetase I, uma enzima regulatória. 
�
O Ciclo da Ureia possui 4 passos enzimáticos: 
A ornitina recebe o grupo carbamil do carbamil fosfato e forma a citrulina, com a liberação de Pi. Essa reação é catalisada pela enzima ornitina-transcarbamoilase
Um segundo grupo amido, originado do aspartato, é adicionado à citrulina, formando argininosuccinato. Essa reação é catalisada pela enzima citosólica arginino succinato sintetase, e consome ATP.
O argininsuccinato é rompido por uma argininosuccinase, liberando arginina e fumarato.
A enzima citosólica arginase hidrolisa a arginina, formando ornitina e ureia
As enzimas representadas: 1 (ornitina-transcarbamoilase); 2 (argininosuccinato sintetase); 3 (argininosuccinase); 4 (arginase)
Interconexões entre o Ciclo da Ureia e oCiclo de Krebs
Distúrbios metabólicos relacionados ao Ciclo da Ureia
Hiperamonemia do Tipo I
Deficiência de carbamoil fosfato sintetase I
Hiperamonemia do Tipo II
Deficiência de ornitina-transcarbamoilase
Citrulinemia
Deficiência de argininosuccinato-sintetase
Acidúria argininosuccínica 
Deficiência de argininosuccinase
Hiperargininemia
Deficiência de arginase
Sintomas gerais de distúrbios metabólicos no ciclo da ureia: Tremores, fala arrastada e visão turva; as formas agudas que se manifestam nos recém-nascidos e têm sérias sequelas neurológicas, e as formas que se manifestam mais tarde com lesões digestivas neurológicas; sucção fraca; recusa alimentar; vômito; convulsão não responsiva a glicose ou cálcio; estado letárgico ou comatoso.
Mecanismos de ação hormonal
Sistema Endócrino
A descrição atual de sistema endócrino é “uma rede integrada de múltiplos órgãos de diferentes origens embriológicas, que liberam hormônios, incluindo desde pequenos peptídeos a glicoproteínas, que exercem seus efeitos em células-alvo próximas ou distantes”. A ação dessa rede está diretamente ligada aos sistemas nervoso e imune, daí a nomenclatura neuroendócrino-imune para descrever a interação entre esses sistemas.
O sistema endócrino possui 3 componentes básicos:
Glândulas endócrinas – glândulas endócrinas não possuem ductos, e, assim, liberam seus produtos no espaço intersticial, do qual passam para a corrente sanguínea.
Hormônios – são produtos químicos liberados pelas células, que exercem uma ação biológica sobre uma célula-alvo. Podem ser liberados por glândulas endócrinas, cérebro, coração, fígado e tecido adiposo.
Órgão-alvo – o órgão-alvo contém células que expressam receptores específicos para o hormônio, e o contato com esse acarreta em uma resposta biológica.
Os hormônios podem ser de três tipos diferentes: proteínas (peptídeos), esteroides e derivados de aminoácidos (aminas), e, para cada tipo, diferentes tipos de receptores celulares e meias-vidas diferentes.
Hormônios Proteicos ou Peptídicos
Os hormônios peptídicos constituem a maioria dos hormônios, sendo moléculas contendo de 3 a 200 resíduos de aminoácidos. Esses hormônios são sintetizados na forma de pré-pró-hormônios inativos, sendo clivados em moléculas menores, os pró-hormônios e sofrem processamento pós-tradução no Golgi. São armazenados em grânulos secretores antes de sua liberação por exocitose. Alguns hormônios incluídos nessa categoria possuem carboidratos e, por isso, são denominados glicoproteínas.
Hormônios Esteroides
Os hormônios esteroides derivam do colesterol e não são armazenados, sendo sintetizados no córtex da suprarrenal, nas gônadas e na placenta.
Hormônios Derivados de Aminoácidos
Os hormônios derivados de aminoácidos são sintetizados a partir do aminoácido tirosina.
Efeito dos Hormônios
Conforme o local onde o efeito do hormônio é produzido em relação ao local de sua liberação, ele pode ser classificado em 4 categorias:
Endócrino ou telécrino: quando o hormônio é liberado na circulação e, em seguida, transportado pelo sangue pare exercer um efeito biológico sobre células-alvo distantes.
Parácrino: quando o hormônio liberado de uma célula exerce um efeito biológico sobre uma célula vizinha, frequentemente uma célula localizada no mesmo órgão ou tecido.
Autócrino: quando o hormônio produz u efeito biológico sobre a mesma célula que o libera.
Intrácrino: quando o hormônio é sintetizado e atua intracelularmente na mesma célula que o produz.
Neurotransmissor: são liberados por terminais de axônios de neurônios nas junções sinápticas e atuam localmente para controlar as funções das células nervosas.
Neuroendócrino: são secretados por neurônios no sangue circulante e influenciam a função de células-alvo, em outro local do corpo.
Controle por feedback da secreção hormonal
Na maioria dos casos, o controle hormonal é exercido através de mecanismos de feedback negativo que asseguram um nível apropriado de atividade hormonal no tecido-alvo. Após a ação do hormônio, condições ou produtos decorrentes dessa ação suprimem uma liberação adicional. Em alguns caos, porém, pode ocorrer um surto de produção hormonal por feedback positivo, quando a ação biológica do hormônio causa secreção hormonal adicional deste. Variações periódicas da liberação de hormônios ocorrem por mudança sazonal, mudança de etapa do desenvolvimento e envelhecimento, ciclo cicardiano e sono, e essas variações se sobrepõem ao controle por feedback.
Transporte e Depuração de Hormônios no Sangue
Hormônios hidrossolúveis (peptídeos e catecolaminas) se dissolvem no plasma e são transportados de seus locais de síntese para os tecidos-alvo, onde se difundem dos capilares, entram no líquido intersticial e vão às células-alvo. Hormônios esteroides e da tireoide, diferentemente, circulam no sangue principalmente ligados à proteínas plasmáticas. As proteínas não conseguem se difundir pelos capilares e, portanto, apenas a pequena quantidade livre consegue chegar às células-alvo. A grande quantidade ligada às proteínas serve como reservatório.
À esquerda, o mecanismo de ação de hormônios da Tireoide, e, à direita, de hormônios esteroides. Ambos são carreados pelo sangue acoplados à proteínas transportadoras.
Os vários mecanismos de ação dos hormônios peptídicos, com os principais segundos-mensageiros.
Dois fatores podem aumentar ou diminuir a concentração de um hormônio no sangue. Um deles é a taxa de secreção do hormônio no sangue; o outro é a taxa de depuração metabólica. Os hormônios são depurados do plasma por meio de vários modos, como: destruição metabólica pelos tecidos; ligação com os tecidos; excreção na bile pelo fígado; excreção na urina pelos rins. Os hormônios são algumas vezes degradados em suas células-alvo por processos enzimáticos que causam endocitose do complexo hormônio-receptor da membrana. O hormônio é metabolizado na célula, e os receptores são reciclados de volta à membrana celular.
A maioria dos hormônios peptídicos e catecolaminas é hidrossolúvel e circula livremente no sangue. Geralmente são degradados por enzimas no sangue e tecidos e rapidamente são excretados pelos rins e fígado, assim permanecendo no sangue por apenas um curto período. Hormônios que se ligam a proteínas plasmáticas são removidos do sangue em taxas muito mais lentas e podem continuar na circulação por várias horas ou mesmo dias.
Receptores Hormonais e Sua Ativação
O primeiro passo da ação de um hormônio é ligar-se a receptores específicos na célula-alvo. Os receptores para alguns hormônios estão na membrana da célula-alvo, enquanto outros estão localizados no citoplasma ou no núcleo. Quando o hormônio se combina com seu receptor, inicia uma cascata bioquímica na célula, com cada etapa se tornando mais poderosamente ativada, de modo que pequenas concentrações de hormônios podem ter um grande efeito.
Receptores hormonais são grandes proteínas, cada receptor geralmente sendo específico para 1 hormônio, e cada célula apresenta entre 2000 e 100000 receptores. A localização de cada tipo de receptor difere:
Na membrana celular ou em sua superfície: os receptores de membrana são específicos, principalmente para os hormônios proteicos, peptídicos e catecolamínicos.
No citoplasma celular: os receptores primários para hormônios esteroides são encontrados principalmente no citoplasma.
No núcleo da célula: os receptores para hormônios da tireoide são encontrados nó núcleo e acredita-se que em associação direta com 1 ou mais genes.
O número e a sensibilidade dos receptores não são constantes, variando de acordo com a interação hormônio-receptor. A regulação para baixo (down-regulation) pode ocorrer por decorrência de: inativação de moléculas de receptores; inativação de parte das moléculas de sinalização das proteínas intracelulares; sequestro temporário do receptor; destruição do receptor; diminuição da produção do receptor. A regulação para cima (up-regulation) pode ocorrer quandoa ação do hormônio faz com que mais receptores ou moléculas de sinalização sejam produzidas.
Sinalização Intracelular após a Ativação do Receptor Hormonal
Em geral, quando o hormônio atinge o tecido-alvo, forma-se o complexo hormônio-receptor. Isso altera a função do próprio receptor e o receptor ativado inicia os processos hormonais.
Diferentes tipos de Interação Hormônio-Receptor
Receptores Ligados a Canais Iônicos:
Virtualmente, todas as substâncias neurotransmissoras combinam-se com receptores na membrana pós-sináptica. Isso geralmente acarreta na abertura ou fechamento de um ou mais canais iônicos. A alteração do movimento dos íons causa os efeitos subsequentes nas células pós-sinápticas.
Receptores Ligados à Proteína G:
Muitos hormônios ativam receptores que regulam, indiretamente, a atividade de proteínas-alvo por acoplamento com grupos de proteínas da membrana célula, chamadas de proteínas heterotriméricas de ligação a GTP (proteínas-G). Algumas partes do receptor que fazem protrusão para o citoplasma celular são acopladas às proteínas-G que incluem 3 partes – as subunidades α, β e γ. Em seu estado inativo, as subunidades α, β e γ das proteínas-G formam um complexo que se liga ao GDP na subunidade α. Quando o receptor é ativado, ele passa por alterações conformacionais que faz com que a Proteína-G troque o GDP por um GTP. Essa troca faz com que a subunidade α se dissocie do complexo e se associe a outras proteínas de sinalização intracelular. A subunidade G, então, tem seu GTP convertido em GDP e volta ao complexo.
Receptores Ligados a Enzimas:
Alguns receptores, quando ativados, funcionam diretamente como enzimas ou se associam estreitamente às enzimas que ativam. Os receptores ligados a enzimas têm seu local de ligação ao hormônio no exterior da membrana e seu local catalítico ou de ligação à enzima, no interior. Um importante exemplo de receptor ligado a enzima é o receptor da leptina. A leptina é um hormônio secretado por células adiposas e tem muitos efeitos fisiológicos, mas é especialmente importante na regulação do apetite e do balanço energético.
Receptores Intracelulares e Ativação de Genes:
Vários hormônios, como os hormônios esteroides adrenais, os gonádicos, os da tireoide, entre outros, se ligam a receptores proteicos dentro da célula, e não na membrana celular. Como esses hormônios são lipossolúveis, atravessam a membrana celular e interagem com receptores no citoplasma ou no núcleo. O complexo hormônio-receptor ativado se liga à sequência do DNA regulador específico chamado de elemento de resposta hormonal e, dessa maneira, ativa ou reprime a transcrição de genes específicos e a formação de RNA mensageiro.
Muitos tecidos diferentes têm receptores hormonais intracelulares idênticos, mas os genes que os receptores regulam são diferentes nos vários tecidos. Um receptor intracelular só pode ativar a resposta do gene se estiver presente a combinação apropriada das proteínas reguladoras dos genes, e muitas dessas proteínas são tecido-específicas. Desse modo, a resposta de diferentes tecidos ao hormônio são determinadas não apelas pela especificidade dos receptores, mas também pela expressão dos genes que o receptor regula.
Segundos Mensageiros Importantes: AMPc e Ca2+
Tanto no caso dos Receptores Ligados à Proteína G quanto no caso dos Receptores Ligados a Enzimas, é importante a ação do AMPc como segundo mensageiro. No primeiro caso, a energia do GTP é usada na produção de um AMPc e, no segundo, o receptor se torna a enzima Adenil ciclase ativa, que catalisa a formação do AMPc. O AMPc causa efeitos intracelulares subsequentes do hormônio.
Outro sistema de segundo mensageiro opera em resposta à entrada de cálcio nas células ou a liberação do íon pelo RE. Ao entrar nas células, os íons cálcio se ligam à proteína calmodulina. Quando essa proteína apresenta três ou quatro sítios, de seus quatro, ocupados, ela altera sua forma e inicia múltiplos efeitos dentro da célula, incluindo inibição ou ativação de proteinocinases. 
Regulação da Ingestão alimentar e do Armazenamento de Energia
A estabilidade da massa e da composição corporal total exige que a ingestão energética se iguale ao gasto. Somente cerca de 27% da energia ingerida alcança os sistemas funcionais das células e a maior parte será convertida em calor. O excesso de ingestão energética é armazenado principalmente como gordura, enquanto seu déficit provoca a perda de massa corporal.
A sensação de fome está associada a um desejo por comida, assim como diversos outros efeitos fisiológicos. O apetite é um desejo por comida, frequentemente de um tipo em particular, sem útil em ajudar a escolher a quantidade a ser ingerida. Se a busca for bem-sucedida, sobrevém a sensação de saciedade.
Diversos centros neuronais do hipotálamo participam no controle da ingestão de alimentos. Os núcleos laterais do hipotálamo funcionam como o centro da fome. A estimulação dessa área faz com que um animal coma vorazmente, e a destruição dessa área provoca a ausência do desejo por comida, levando a uma acentuada perda de peso, fraqueza muscular e metabolismo reduzido. Os núcleos ventromediais do hipotálamo funcionam como o centro da saciedade. A estimulação dessa região pode provocar saciedade completa, e a destruição dos núcleos ventromediais faz com que o animal coma de modo voraz e contínuo. Os núcleos paraventricular, dorsomedial e arqueado do hipotálamo também desempenham papel importante na regulação da ingestão de alimentos.
Existem 2 tipos distintos de neurônios nos núcleos arqueados do hipotálamo que especialmente importantes, como controladores do apetite e do gasto energético.
Neurônios pró-opiomelanocortina (POMC) e o transcrito relacionado à cocaína e à anfetamina (CART)
Neurônios que produzem as substâncias oroxígenas neuropeptídeo Y (NPY) e a proteína relacionada à agouti (AGRP)
A ativação dos neurônios POMC reduz a ingestão de alimentos e aumenta o gasto energético, enquanto a ativação dos neurônios NPY-AGRP eleva a ingestão e reduz o gasto energético.
Na imagem, é mostrado como o NPY ativa o centro hipotalâmico de alimentação, que promove a ingestão de alimentos, a qual promove o armazenamento de gorduras. As células adiposas secretam leptina, que inibe o centro hipotalâmico de alimentação, que então inibe a ingesta de alimentos. Outros neuropeptídios também agem no mecanismo.
Potenciais de Membrana e de Ação
Condutividade das estruturas biológicas
A condução no citoplasma é feita pelo deslocamento de íons. A membrana biológica tem elevada resistência, bem diferente do citoplasma e do meio extracelular.
Potencial de Membrana
Potencial de membrana é criado pela passagem de íons através da membrana biológica gerando uma diferença de potencial. A diferença entre as concentrações iônicas nos dois lados de uma membrana seletivamente permeável, pode, sob condições apropriadas, criar um potencial de membrana.
Bioeletricidade: movimento de íons. O movimento é ordenado pela diferença de concentração daquele íon dentro e fora da membrana.
Esclerose múltipla: desmielização principalmente de neurônios motores, é uma doença auto-imune. O paciente morre porque não consegue mais mexer o diafragma, e não consegue mais respirar.
Doença autoimune: o corpo produz anticorpos contra estruturas do próprio corpo.
Para confirmar o diagnóstico de esclerose múltipla, usa-se o teste de anticorpos para a bainha de mielina.
O potencial de repouso (polarizado) das membranas das fibras nervosas mais grossas, quando não estão transmitindo sinais nervosos, é de cerca de -90mV. Isto é, o potencial dentro da fibra é de 90mV mais negativo do que o potencial no líquido extracelular.
Bomba de Na+-K+
A bomba de Na+-K+ ocasiona a diferença de potencial na membrana. Saem 3 Na+ e entram 2 K+. Entra um Cl- para dentro da célula. O potencial criado apenas pela bomba é de -3mV. O potencial de repouso normal da célula é de -70~-90mV. Essa ampliação do potencial é feita pelos canais iônicos de Na+,K+, Ca2+, Cl-. O sinal de - é devido a carga negativa dentro da célula. A bomba mantém a diferença de concentração dos íons, fazendo com que os canais iônicos funcionem.
Obs.: quando a maioria dos livros dos livros chama de simporte, o Guyton chama de co-transporte; quando a maioria dos livros chama de antiporte, o Guyton chama de contra-transporte.
Quando ocorre a criação de uma diferença de potencial (ddp), chamamos de: potencial de repouso da célula. Nessa ocasião, a célula está polarizada.
Potencial de Ação dos Nervos
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 súbita alteração do potencial comum negativo para um potencial positivo. Terminando, então, com um retorno rápido para o potencial negativo.
Estágios do Potencial
Estágio de Repouso:
É o potencial de repouso da membrana. Diz-se que a membrana está polarizada durante esse estágio, em razão do potencial de membrana de -90mV existente.
Estágio de Despolarização:
A membrana fica subitamente permeável a íons Na+, permitindo que um grande número de Na+ se difunda para o interior do axônio. O estado polarizado é, de imediato, neutralizado pelo influxo de Na+ e tornando positivo o potencial.
Estágio de Repolarização:
Os canais de Na+ começam a se fechar e os de K+ se abrem mais do que o normal. Então, a rápida difusão dos K+ para o exterior reestabelece o potencial de repouso negativo da membrana.
Transmissão dos Sinais Nervosos
Os impulsos nervosos são transmitidos através dos neurônios, que possuem um revestimento isolante de mielina, a bainha de mielina, proporcionado por uma célula de Schwann que envolve múltiplas vezes um determinado comprimento do axônio. A cada porção de 1 a 3mm de bainha de mielina, existem pequenos espaços sem revestimento, os nodos de Ranvier, por onde os íons podem passar facilmente através da membrana do axônio.
Como os íons só podem sair e entrar facilmente no axônio onde não há bainha de mielina, os potenciais de ação só ocorrem nos nodos de Ranvier. Então, os impulsos são conduzidos de nodo em nodo, e essa condução é chamada de condução saltatória. Esse processo saltatório facilita a transmissão pois acelera a condução e diminui o gasto energético do axônio.
O Limiar para o Potencial de Ação
 O potencial de ação só ocorre se o aumento inicial de potencial de membrana for suficientemente intenso para gerar um feedback positivo vicioso que abra todos os canais de Na+ voltagem-dependentes. Isso ocorre quando o influxo de Na+ na membrana é maior que a saída de K+. O potencial deve sair do comum -90mV para -65mV. Esse nível de -65mV é chamado limiar para a estimulação.
O estímulo, então, se propaga em todas as direções possíveis, até que toda a membrana seja despolarizada. 
Uma vez que o potencial de ação foi gerado em algum lugar da membrana da fibra normal, o processo de despolarização trafega por toda a membrana, se as condições forem adequadas, ou não se propaga de qualquer modo, se as condições não forem adequadas. Isso é conhecido como princípio do tudo ou nada.
Período Refratário
O período refratário é um período, após o Potencial de Ação, em que a membrana não pode sofrer novas excitações. A razão para isso é que após o potencial de ação ser desencadeado, os canais de Na+ (ou K+, ou ambos) ficam inativados, e qualquer quantidade de sinal excitatório aplicado a esses canais nesse momento não vai abrir as comportas do canal. Quando a membrana só consegue realizar novo potencial de ação quando voltar primeiramente ao estado de repouso, é chamado período refratário absoluto. Quando uma corrente muito grande consegue excitar a membrana, é chamado período refratário relativo.
Sinapses Químicas e Elétricas
Sinapses elétricas
As sinapses elétricas são caracterizadas pela presença de canais condutores de eletricidade entre duas células, sendo sua maioria constituída por junções gap, que permitem a passagem de íons de uma célula para outra. Especificamente, as junções gap fazem sinapses elétricas quando permitem a passagem de íons Na+, por diferença de concentração.
Sinapses químicas
A sinapse é composta por uma célula pré-sináptica, uma célula pós-sinaptica e a fenda sináptica. Para uma substância ser considerada neurotransmissor, deve ser produzida por um neurônio, tem que ser liberada por exocitose, e deve ativar um receptor de membrana na célula pós-sinaptica e deve ser destruído depois de ativar o receptor.
Mecanismo de liberação dos neurotransmissores
Um potencial de ação deve chegar ao terminal para abrir canais de Ca2+ voltagem-dependentes, e vai entrar Ca2+, ativando a proteína calmodulina, que vai ativar a proteína-quinase-C. (transdução de sinal do Lehninger). A proteína-quinase vai transportar fosfato para as proteínas sinapsina. A sinapsina está na membrana da vesícula, e vai fazer a ligação com a membrana do neurônio para a exocitose.
Neurotransmissores
Acetilcolina; Aminas: norepinefrina, epinefrina, dopamina, serotonina, histamina; Aminoácidos: Ácido-gama-aminobutírico (GABA), Glicina, Glutamato, Aspartato; Óxido Nítrico.
Neurônios que liberam acetilcolina (colinérgico); noradrenalina (adrenérgicos); 
Alguns neurônios liberam moléculas pequenas, armazenadas em algumas vesículas, e polipeptídios, que ficam armazenados em outras vesículas. 
Ação do neurotransmissor na célula pós-sináptica
Quando o neurotransmissor abre canais de Na+, a sinapse é excitatória, quando abre canais de K+, a sinapse é inibitória.
Na célula pós-sinaptica, só existe 1 tipo de receptor para cada neurotransmissor. 
Tipos de receptores
Ionotrópicos: facilita a abertura do canal ou o próprio receptor é um canal.
Metabotrópicos: O receptor metabotrópico é um receptor que está acoplado a uma proteína-G, geralmente a subunidade α – a qual pode ativar um sistema enzimático, que vai produzir um segundo mensageiro, ou ativa diretamente o canal. 
Agonistas e Antagonistas
Agonistas: xenobióticos que ativa o receptor, agindo como o neurotransmissor.
Antagonistas: xenobióticos que bloqueiam o receptor, impedindo a ação do neurotransmissor.
O Agonista e o Antagonista competem pelo receptor, portanto, na presença dos dois, haverá ativação de alguns receptores, e inibição de outros. O receptor sempre tem a maior afinidade pelo neurotransmissor.
Acetilcolina
Existem 2 tipos de receptores de acetilcolina: nicotínico (excitatório – músculo estriado esquelético) e muscarínico (inibitório - coração)
 
À esquerda, o nicotínico, à direita, o muscarínico
A enzima que destroi a acetilcolina depois de ativar o receptor é a acetilcolinesteraze, presente na membrana plasmática da célula pós-sináptica. Libera acetato e colina. A colina será reaproveitada na célula pré-sináptica. Os agonistas serão degradados no fígado.
Noradrenalina
Existem 5 tipos de receptores de noradrenalina conhecidos hoje, α1, α2, α3, β1 e β2. α1 possui um mecanismo diferenciado, α2, α3, β1 e β2 compartilham um mesmo mecanismo.
Mecanismo dos α2, α3, β1 e β2: a noradrenalina ativa o receptor, que ativa a proteína-G, uma das subunidades desloca para uma adenilato ciclase, que vai transformar um ATP em AMPc, que vai ativar a proteína-quinase-a​. A proteína-quinase vai ativar um canal de Na+(maioria) ou K+.
Mecanismo do α1: íris do olho, intestino, glândulas salivares e vasos sanguíneos. A Noradrenalina ativa o receptor, que ativa a proteína-G, uma das subunidades ativa uma enzima, a fosfolipase-C, que libera IP3. Isso vai estimular o RE a liberar Ca2+, que é um segundo-mensageiro.
A noradrenalina, após, será destruída. A degradação dela pode ocorrer de 2 formas: uma forma é ela voltar para a célula pré-sináptica, por transporte ativo, onde está a MAO (monoamina-oxidase), que vai degradá-la e seus restos serão aproveitados. Outra forma é ir para acélula pós-sináptica, por transporte passivo, onde está a COMT (catecol-O-metil transferase). Será produzido o ácido vanilmandélico, que irá para a circulação para ser degradado no rim. 
Contração Muscular
Músculo Esquelético
O corpo humano possui 3 tipos de músculo: músculo esquelético, músculo liso e músculo cardíaco. Os músculos esqueléticos representam cerca de 40% do peso corporal total e são responsáveis pelo movimento do esqueleto, sendo presos aos ossos por tendões.
Cada músculo esquelético é um conjunto de fibras musculares, ou células musculares. Cada célula muscular é um sincício de várias células embrionárias, portanto, cada fibra muscular possui vários núcleos, mas é apenas uma célula. Várias fibras formam um feixe de fibras e cada feixe é envolto por tecido conjuntivo chamado perimísio, sendo que cada fibra é envolta pelo endomísio. Cada músculo é envolto por uma fáscia.
Os fisiologistas que estudam o músculo aditam uma nomenclatura especializada para as estruturas da fibra muscular. A membrana celular de uma fibra muscular é o sarcolema, o citoplasma é o sarcoplasma, as principais estruturas intracelulares são as miofibrilas, o Retículo Endoplasmático se chama Retículo Sarcoplasmático, e, onde esse se espessa, é a chamada cisterna terminal. Existem ainda invaginações da membrana plasmática, os túbulos T, e um conjunto formado por um túbulo T e duas cisternas terminais adjacentes é uma tríade.
A estrutura contrátil da fibra muscular
Cada fibra muscular contém milhares de miofibrilas que ocupam a maior parte do volume intracelular. Cada miofibrilas é composta por vários tipos de proteínas:
Proteínas contráteis – miosina e actina
Proteínas regulatórias – tropomiosina e troponina
Proteínas acessórias gigantes – titina e nebulina
A miosina é uma proteína motora com capacidade de gerar movimento. No musculo esquelético, cerca de 250 moléculas de miosina se unem para formar um filamento grosso. Os filamentos grossos se organizam de maneira que, em cada filamento, as cabeças de miosina ficam agrupadas em suas extremidades, e a região central é um feixe de caudas de miosina. A actina constitui os filamentos finos da fibra muscular, e liga-se à miosina. A troponina é um complexo ligador de cálcio constituído por 3 proteínas. Sua função é controlar o posicionamento da tropomiosina.
No músculo esquelético em repouso, a tropomiosina se enrola em torno dos filamentos de actina e cobre parcialmente os sítios de ligação da miosina na actina. Antes que a contração possa ocorrer, a tropomiosina deve ser deslocada, para que os sítios de ligação miosina-actina sejam expostos. 
Na maior parte do tempo, os filamentos grossos e finos paralelos de cada miofibrilas são conectados por pontes cruzadas de miosina distribuídas no espaço entre os filamentos. Visto ao microscópio óptico, o arranjo dos filamentos grossos e finos em uma miofibrilas gera um padrão repetido de bandas claras e escuras alternadas. Cada repetição do padrão forma um sarcômero, o qual contém os seguintes elementos:
Disco Z: estruturas proteicas em ziguezague que atuam como sítios de fixação para os filamentos finos.
Banda I: é a banda mais clara do sarcômero e representa uma região ocupada somente pelos filamentos finos.
Banda A: é a metade mais escura dentre as bandas do sarcômero e engloba todo o comprimento de um filamento grosso.
Zona H: essa região central da banda A é mais clara do que as bordas, pois é ocupada somente por filamentos grossos.
Linha M: representa as proteínas que formam o sítio de ancoragem para os filamentos grossos, equivalente ao disco Z para os filamentos finos.
A unidade básica de contração em um músculo esquelético intacto é a unidade motora, formada por um grupo de fibras musculares que atuam juntas e pelo neurônio motor somático que as controla. Quando o neurônio motor dispara um potencial de ação, todas as fibras da unidade motora contraem. Importante ressaltar que, embora um neurônio motor inerve várias fibras, cada fibra muscular é inervada apenas por um neurônio motor.
Mecanismo Excitação-Contração
O potencial de ação gerado na placa motora desloca-se pelo sarcolema, depois, pelos túbulos-t, ativando o receptor dihidropiridina, e depois, o Canal de Rianodina (canal de Ca2+). Com isto, o canal se abre e o Ca2+ sai para o sarcoplasma, ativando o processo de contração. Para que o Ca2+ retorne ao retículo, a Ca2+ATPase, que está na membrana do retículo faz o seu transporte para o interior da organela. Lá dentro, a calsequestrina armazena Ca2+.
As cabeças de miosina caminham ao longo dos filamentos de actina
Para ocorrer a contração, é necessário que uma molécula de ATP se ligue à cabeça de miosina. A ligação com o ATP faz com que a afinidade entre actina e miosina se diminua, fazendo com que se desliguem.
O sítio de ligação do ATP na cabeça da miosina se fecha em torno do ATP e o hidrolisa, formando ADP e fosfato inorgânico. A cabeça da miosina gira, formando 90o com o eixo longitudinal dos filamentos. Assim, a miosina se liga a uma actina que está 1 a 3 moléculas adiante da posição inicial.
Nessa situação a cabeça da miosina se apresenta “engatilhada”, com energia potencial armazenada, como uma mola esticada.
O movimento de força começa após Ca2+ se ligar à troponina para que a tropomiosina exponha totalmente os sítios de ligação da actina. A miosina libera Pi. A liberação de Pi faz com que a cabeça da miosina gire novamente à posição de repouso, levando com elas os filamentos de actina.
Ao final do movimento de força, a miosina libera ADP, liga-se fortemente à actina, e está preparada para um novo ciclo quando um novo ATP se ligar a ela, ou se desliga quando as concentrações de Ca2+ forem tais que não consigam mais manter a troponina forçando a tropomiosina a expor os sítios de ligação da actina.