FISIIOLOGIA 1

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 Prof. Nelson D. G. da Silva 
UEG
FISIOLOGIA HUMANA
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O QUE É FISIOLOGIA ?
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A fisiologia (do grego physis = natureza e logos = palavra ou estudo) é o ramo da biologia que estuda as múltiplas funções mecânicas, físicas e bioquímicas nos seres vivos. De uma forma mais sintética, a fisiologia estuda o funcionamento do organismo. 
É dividida em fisiologia humana e fisiologia do exercício. 
 
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Líquidos corporais
60 a 70% da massa corporal é constituída por líquidos corporais 
Líquido intracelular (LIC) ou fluido intracelular (FIC) → ± 60% da água corporal total
Liquido extracelular (LEC) ou fluido extracelular (FEC) → ± 40% da água corporal total
 
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HOMEOSTASE
A homeostase é a propriedade de um sistema aberto de regular o seu ambiente interno de modo a manter uma condição estável mediante múltiplos ajustes de um equilíbrio dinâmico controlados pela interação de mecanismos de regulação. Todos os organismos, unicelulares e multicelulares, exibem homeostase. A homeostase pode-se manifestar ao nível da célula, na manutenção duma acidez (pH) interna estável, do organismo, na temperatura interna constante dos animais de sangue quente, e mesmo do ecossistema, no maior consumo de dióxido de carbono atmosférico devido a um maior crescimento da vegetação provocado pelo aumento do teor de dióxido de carbono na atmosfera. Tecidos e órgãos também mantêm homeostase.
 RESUMINDO: É A CAPACIDADE DE ADAPTAÇÃO
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Diferenças fisiológicas entre LIC e LEC
O meio intra quanto o extracelular é formado tanto por líquidos quanto por eletrólitos e a regulação dessa quantidade desses no meio intra e extra é chamado de Homeostasia que significa o equilíbrio entre os dois meios.
 
Principal cátion do LEC é o Na+ (sódio) e o ânion que contrabalança é o Cl- ( cloro) e bicarbonato. 
Principal cátion do LIC K+ (potássio) e Mg (magnésio) + e ânion são as proteínas e fosfatos orgânicos. 
 
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O pH no meio intracelular é mais ácido do que no meio extracelular. No intracelular o pH varia de 6.8 à 7.0 e no extracelular de 7.2 à 7.4, portanto sendo dito básico.
 
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Membrana Plasmática - Características principais:
A membrana celular ou plasmática é uma camada dupla de moléculas de fosfolipídios. Proteínas de vários tipos estão inseridas e atravessando completamente a bicamada fosfolipídica, e os carboidratos ligam-se a proteínas e lipídeos na superfície extracelular;
 São estruturas delgadas, que mede cerca de 75 microns de espessura, visíveis detalhadamente apenas em Microscópio Eletrônico
 
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Diferenciam-se na espessura, nas funções e na composição química. 
São 3 os tipos: 
Protéica: Possui de 76% de proteína, 24% lipidios portanto, alta funcionalidade. 
Ex: membranas mitocondrial interna. 
Plasmática: Possui 50% de lipídeos e 50% de proteínas. 
Ex: membrana mitocondrial externa. 
Mielínica: Possui de 79% lipídeos e 17 proteína, e 3% carboidratos, são estruturalmente resistentes.
Ex: bainha de mielina dos neurônios
 
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Membrana plasmática - Funções:
Isolamento Físico - mantém o conteúdo interno ou citoplasmático separado, porém não isolado do meio externo; 
Regulação das trocas com o ambiente: controla a entrada de íons e nutrientes, a eliminação de excretas, e a liberação de produtos de secreção (permeabilidade seletiva);
 
Comunicação entre a célula e seu ambiente: ela contém receptores que permitem reconhecer as moléculas ou as mudanças no ambiente externo;
Suporte estrutural : as proteínas presentes mantém o formato celular, e também criam junções especializadas que estabiliza a estrutura. 
 
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DIFERENÇA ENTRE SECREÇÃO E EXCREÇÃO
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SECREÇÃO 
É ato ou efeito de secretar. Em fisiologia, é o nome da maneira como as células descarregam substâncias no meio externo. Nos seres humanos e animais, a secreção decorrente de um processo infeccioso é chamada de pus. As secreções são substâncias produzidas fisiologicamente pelas células.Quando a célula sofre uma agressão (BACTÉRIA) Esta reage através do processo inflamatório, alterando assim, o volume, a cor, o odor. 
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 EXCREÇÃO Chama-se excreção o processo de eliminação de produtos do metabolismo que devem ser eliminados do organismo, afim de atingir um estado de equilíbrio interno, ou homeostase. Como exemplo, temos o gás carbônico, a água, sais minerais e excretas nitrogenadas (amônia, uréia ou ácido úrico) 
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Membrana plasmática - Composição química:
Os principais componentes estruturais de membranas são: 
Lipídios - totalizando 25% a 40% 
Proteínas - 60% a 75% são os compostos que participam diretamente na formação de membranas celulares. 
Glicídios (açúcares) e outras moléculas permanentes ou transitórias, 
 Antígenos – particula capaz de desencadear uma resposta imune.
 Enzimas - são substancias catalizadoras ou seja que aumentam a velocidade das reações quimicas.
 
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Membrana plasmática - Composição química:
LIPO-GLICO-PROTÉICA
 1. Lipídeos: 
 ESTRUTURAL. São moléculas de baixa solubilidade a água,alta solubilidade ao solventes orgânicos. 
Ex: 1.1. FOSFOLIPÍDEOS 
 1.2. GLICOLIPÍDEOS 
 1.3. COLESTEROL, que se encaixa entre os fosfolipídeos e confere rigidez à MP, diminuindo a funcionalidade.
 
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COLESTEROL
LDL em níveis elevados pode aderir à parede das artérias dificultando a passagem do sangue e entupir as artérias e causando a aterosclerose.
HDL é o colesterol que ajuda remover o LDL do organismo. Seu excesso protege as artérias do coração mas sua falta também é ruim para o organismo.
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LDL – PROTEÍNA DE BAIXA DENSIDADE
HDL – PROTEÍNA DE ALTA DENSIDADE
O LDL É O RUIM E O HDL É O BOM
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Membrana plasmática -Composição química:
2. Glicídeos: (açúcares) 
	São estruturas polares que formam o glicocálix. Existem em dois tipos: - Monossacarídeos e oligossacarídeos dos glicolipídeos. - Oligossacarídeos das glicoproteínas .
3. Proteínas:
 São moléculas também anfipáticas e existem em 2 tipos:
 -INTEGRAIS OU INTRÍNSECAS, são fortemente associadas aos lipídeos sendo, portanto, de difícil remoção; atravessam a membrana toda e serve para transporte de substâncias hidrossolúveis.
 -PERIFÉRICAS OU EXTRÍNSECAS, estão fracamente associadas aos lipídeos . encontram-se localizadas nas extremidades da membrana e serve como receptores, mandando sinais para o interior da célula.
 
 
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Membrana Plasmática - Estrutura: 
O modelo estrutural mais aceito atualmente é o proposto pelos cientistas Singer e Nicholson em 1972, e corresponde a um aprimoramento de um modelo anterior de Dawson e Danielli.
Segundo o modelo de Singer e Nicholson, a bicamada lipídica está presente, como no modelo proposto por Dawson e Danielli, porém as proteínas não estão imersas na bicamada revestindo-a interna e externamente. Na verdade, as proteínas apresentam uma mobilidade especial, podendo se deslocar lateralmente ou atravessar a bicamada lipídica, projetando-se nas superfícies interna ou externa da membrana plasmática. 
 
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COMPOSIÇÃO E ESTRUTURA DAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS
FOSFOLIPÍDIOS*
PROTEÍNAS*
COLESTEROL
CARBOIDRATOS
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FOSFOLIPÍDIOS
?
 
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OUTRA REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DE MOLÉCULA DE FOSFOLIPÍDIO
cabeça polar
cauda hidrofóbica
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 Estrutura da Membrana
fosfolipídios
proteína integral ou intrínseca
proteína periférica ou extrínseca
7,5 a 10 nm
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 Estrutura da Membrana
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PROTEÍNAS
Funções das proteínas de membrana:
Receptores de hormônios
Marcadores imunológicosAdesão intercelular
Elasticidade
Transporte transmembrana
 
 
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Conclui-se, portanto, que a membrana é relativamente fluida, pois as moléculas de proteínas apresentam certa liberdade de movimentação. Por isso, o modelo de Singer e Nicholson é denominado mosaico fluido.
 Esse modelo é satisfatório para que as membranas celulares possam exercer todas as suas capacidades e funções, especialmente a sua permeabilidade seletiva. 
 
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Permeabilidade Seletiva:
É a capacidade de permitir o trânsito de íons e pequenas moléculas para regulação do volume celular e do pH - obtendo condições ótimas para a realização de reações – para eliminação de toxinas e para extração e concentração de combustíveis metabólicos.
A velocidade da permeabilização é tanto maior quanto maiores forem a lipossolubilidade da molécula passante, a magnitude do gradiente de concentração, a fluidez da membrana e a temperatura ambiente; e tanto maior quanto menores forem o tamanho da molécula passante e a espessura da membrana.
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TRANSPORTE ATRAVÉS DAS MEMBRANAS
FUNÇÕES: 
Incorporação de novas substâncias para o metabolismo celular (nutrição); 
Eliminação de restos metabólicos (excreção); 
Eliminação de substâncias especiais para o metabolismo extracelular (secreção). 
E também funções especiais como: polarização de membrana (pela bomba de sódio e potássio) e 
Defesa celular (pela fagocitose em leucócitos).
Equilíbrio hídrico e
Controle da turgescência celular também estão presentes (pela difusão ou osmose)
 
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TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA
Transporte Passivo (sem gasto de energia pela célula)
Difusão 
Osmose
Transporte ativo (com gasto de energia pela célula)
Primário
Secundário
 
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TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA
Transporte Passivo 
Difusão 
Simples
Facilitada
Osmose
Termo que designa a difusão de água
 
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A osmose é o nome dado ao movimento da água entre meios com concentrações diferentes de solutos separados por uma membrana semipermeável. É um processo físico-químico importante na sobrevivência das células.
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A difusão molecular é um exemplo de fenômeno de transporte de matéria onde um soluto é transportado devido aos movimentos das moléculas de um fluido. Estes movimentos fazem com que, do ponto de vista macroscópico, o soluto passe das zonas mais elevada de concentração para zonas de baixa concentração.
A difusão simples é um tipo de transporte passivo (não há gasto de energia celular) de um soluto através da membrana a fim de estabelecer a isotonia, ou seja, alcançarem a mesma concentração, pois o movimento é a favor de um gradiente de concentração.
Difusão facilitada é uma modalidade de difusão - transporte passivo, em que as moléculas atravessam a membrana celular com a assistência de uma proteína transportadora específica localizada em alguma membrana biológica. Assim, este tipo de difusão se diferencia dos demais uma vez que sua velocidade de difusão tende a uma velocidade máxima constante a medida que se aumenta a concentração da substância a ser difundida 
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TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA
Transporte Passivo 
Difusão simples 
Molécula de água
Água (osmose)
Moléculas lipossolúveis ou hidrossolúveis pequenas 
 
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 OSMOSE E PRESSÃO OSMÓTICA
OSMOSE
Termo específico para designar a difusão da água
PRESSÃO OSMÓTICA
Força com que os solutos de um meio aquoso mais concentrado arrastam a água de um meio aquoso menos concentrado em solutos
 
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 OSMOSE E PRESSÃO OSMÓTICA
FORMAS USUAIS DE EXPRESSAR A CONCENTRAÇÃO DE UM MEIO
OSMOLALIDADE (nº mol do soluto/Kg de solução)
OSMOLARIDADE (nº mol do soluto/l de solução)
 O IMPORTANTE É O Nº DE PARTÍCULAS OSMOTICAMENTE ATIVAS
 
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TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA
Transporte passivo através das proteínas integrais 
Difusão simples 
Canal de vazamento
K+
Na+
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Difusão Passiva - Muitas substâncias penetram nas células ou delas saem por difusão passiva, isto é, como a distribuição do soluto tende a ser uniforme em todos os pontos do solvente, o soluto penetra na célula quando sua concentração é menor no interior celular do que no meio externo, e sai da célula no caso contrário. Neste processo não há consumo de energia. Ocorre a favor do gradiente.
 
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TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA
Transporte passivo através das proteínas integrais 
Difusão facilitada
 
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Difusão Facilitada - Algumas substâncias, como a glicose, galactose e alguns aminoácidos têm tamanho superior a 8 Angstrons, o que impede a sua passagem através dos poros. São, ainda, substâncias não solúveis em lipídios, o que também impede a sua difusão pela matriz lipídica da membrana. No entanto, estas substâncias passam através da matriz, por transporte passivo, contando, para isto, com o trabalho de proteínas carregadoras (proteínas transportadoras). 
 
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TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA
Transporte ativo 
Primário: feito por transportadores específicos - ATPases (bombas) 
Exemplos: Na+/K+, Ca++, H+, etc.
Secundário: usa energia derivada da diferença de concentração iônica criada pelo transporte ativo primário.
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TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA
Transporte ativo secundário
Co-transporte ou simporte
Íon sódio trasportados por proteínas (integrais) trasportadoras junto com outras substâncias através de mecanismo de acoplamento para dentro da célula (glicose).
Ex. transporte sódio-glicose;aminoácido.
 
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TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA
Transporte ativo secundário
Contra-transporte ou antiporte
transporte através das proteínas integrais (trocadores) onde os solutos energizantes e o energizado se movem em direções opostas (entrada de sódio e saída de cálcio).
Ex. contra-transporte sódio-cálcio
 
 
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PROTEINAS DE CANAL COM COMPORTA 
K+
REGULAÇÃO ELÉTRICA
LEC
LIC
 
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PROTEINAS DE CANAL COM COMPORTA 
Na+
REGULAÇÃO QUÍMICA
LEC
LIC
acetilcolina
acetilcolinesterase
 
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POTENCIAL DE MEMBRANA
CONCEITO:
Diferença de potencial elétrico entre as faces interna e externa da membrana celular, caracterizada por acúmulo de cargas negativas no lado interno e positivas no lado externo.
+++++++++++++++++++++++++++++++++
+++++++++++++++++++++++++++++++++
– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – 
– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – 
 
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POTENCIAL DE MEMBRANA
ORIGEM
DIFUSÃO DE K+
K+
K+
140mEq/l
4mEq/l
Diferença: 35 vezes
Canal de vazamento
 concentração
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POTENCIAL DE MEMBRANA
ORIGEM
DIFUSÃO DE K+
K+
K+
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POTENCIAL DE MEMBRANA
ORIGEM
DIFUSÃO DE K+
Potencial de Nernst para o potássio: -94mV (mili volts)
K+
K+
++++++++
________
- 94mV
FEM = ±log61x
[c interna] [c externa]
 
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POTENCIAL DE MEMBRANA
ORIGEM
DIFUSÃO DE Na+
Na+
Na+
14mEq/l
142mEq/l
Diferença: 10 vezes
 
Canal de vazamento
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POTENCIAL DE MEMBRANA
ORIGEM
DIFUSÃO DE Na+
Na+
Na+
 
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POTENCIAL DE MEMBRANA
ORIGEM
DIFUSÃO DE Na+
Potencial de Nernst para o sódio: +61mV
Na+
Na+
++++++++
________
+61mV
 
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POTENCIAL DE MEMBRANAORIGEM
ATIVIDADE DA BOMBA DE Na+ e K+
2K+
3Na+
Bomba de Na+/K+
ATP
ADP + Pi
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A bomba de sódio-potássio é um mecanismo que se localiza na membrana plasmática de quase todas as células do corpo humano. É também comum em todo o mundo vivo.
Função
Para manter o potencial elétrico da célula, esta precisa de uma baixa concentração de ions de sódio e de uma elevada concentração de ions de potássio, dentro da célula. Fora das células existe uma alta concentração de sódio e uma baixa concentração de potássio, pois existe difusão destes componentes através de canais iônicos existentes na membrana celular. Para manter as concentrações ideais dos dois ions, a bomba de sódio bombeia sódio para fora da célula e potássio para dentro dela. 
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Como a membrana celular é muito menos permeável ao sódio que ao potássio, desenvolve-se um potencial elétrico (negativo, como ponto de referência o interior celular) na célula.
O gradiente de concentração e elétrico estabelecido pela bomba de sódio, suporta não só o potencial elétrico de repouso da célula mas também os potenciais de ação em células nervosas e musculares. A exportação de sódio da célula proporciona a força motriz para que certos transportadores façam o importe de glicose, aminoácidos e outros nutrientes importantes para a célula. A translocação de sódio de um lado do epitélio para o outro cria um gradiente osmótico que suporta a absorção de água.
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As bombas de sódio encontradas na membrana das células do coração são um importante alvo de drogas usadas para promover a performance cardíaca através do aumento da força de contração. A contração de qualquer músculo está dependente de uma concentração intercelular de cálcio 100-10000 vezes maior que a encontrada em repouso. O relaxamento do músculo está dependente da atuação de uma enzima que faça a reposição da concentração de cálcio. Essa enzima (faz a translocação Na-Ca) aproveita o gradiente de Na gerado pela bomba de sódio para remover o cálcio do espaço intercelular, levando assim a contrações mais fortes do músculo.
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Um potencial de ação é uma onda de descarga elétrica que percorre a membrana de uma célula .
 
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Para que serve o potencial de ação???????
Estimular a contração muscular 
Estimular a liberação de neurotransmissores
Estimular a secreção de outras substâncias por células neurais e neuroendócrinas
 
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Células excitáveis
Células excitáveis são capazes de alterar ativamente o potencial da membrana
Os principais tipos de células excitáveis são: neurônios e fibras musculares.
 
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POTENCIAL DE AÇÃO
CONCEITO:
Alteração transitória e rápida do potencial de membrana em direção a um valor positivo, isto é, o interior da célula tende a tornar-se carregado positivamente enquanto o exterior tende a tornar-se carregado negativamente.
 
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POTENCIAL DE AÇÃO 
Na+
K+
+++++++++ ++++++++ ++++++++
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 
Canal de k+voltagem dependente
REPOLARIZAÇÃO
LEC
LIC
Na+
K+
K+
 
Canal de Na+voltagem dependente
ca
ci
Na+
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POTENCIAL DE AÇÃO (PA)
FASES DO POTENCIAL DE AÇÃO
Despolarização
Repolarização
mv
ms
 0 0,1 0,2 0,3
D
R
+35
 
 0 
-90
inversão do potencial
 
Período refratário
Fenômeno tudo ou nada: uma vez desencadeado um PA em uma fibra normal, ela ocorre em toda membrana.
Pot limiar 
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POTENCIAL DE AÇÃO COM PLATÔ
FASES DO POTENCIAL DE AÇÃO
Despolarização
Platô
Repolarização
mv
s
 0 0,1 0,2 0,3 0,4
D
R
+35
 
 0 
-90
P
 
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POTENCIAL DE AÇÃO
FATORES DESENCADEANTES DO POTENCIAL DE AÇÃO:
Elétrico
Químico
Mecânico
 
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PROPAGAÇÃO DO POTENCIAL DE AÇÃO EM FIBRAS AMIELÍNICAS E FIBRAS MUSCULARES
CÉLULA DESPOLARIZADA
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PROPAGAÇÃO DO POTENCIAL DE AÇÃO EM FIBRAS MIELÍNICAS
CONDUÇÃO SALTATÓRIA
Vantagens:
Acelerada (até 100m/s)
Gasta pouca energia
São necessários 100.000 a 50.000.000 de impulsos sucessivos para causar desequilíbrio iônico entre LIC e LEC
 Prof. Renato Hannum