Potencial de Membrana e Ação - estacio

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Potencial de Membrana e Ação
Condução Nervosa e Sinapse
Prof º Andrew de Sousa Caires 
Noção Geral
ESTIMULO
POTENCIAL DE AÇÃO
REPOUSO
SINAPSE
LIBERAÇÃO do Neurotransmissor ou sinais elétricos.
Estimulo
É toda e qualquer variação ou mudança que promova uma alteração do estado inicial desencadeando uma série de eventos resultando na realização de uma série de atividades do nosso organismo.
Tipos de estímulos
- Sublimiares: estímulos incapazes de gerar PA. Geram apenas pequenas respostas locais não-propagáveis. 
- Limiares: menor estímulo capaz de gerar um PA 
- Supralimiares: desencadeiam PA que possuem a mesma amplitude dos potenciais gerados pelos estímulos limiares. 
Excitabilidade celular 
É a propriedade que a célula possui de alterar o seu POTENCIAL DE REPOUSO quando submetida a estímulos eficazes.
No neurônio em repouso, a diferença de potencial através da membrana plasmática é chamada de potencial de membrana ou potencial de repouso.
O CONCEITO DE BIOELETROGÊNESE
BIOELETROGÊNESE = a capacidade que as células vivas possuem de GERAR SINAIS ELÉTRICOS.
TODAS as células do organismo apresentam uma DIFERENÇA DE POTENCIAL ELÉTRICO através da membrana plasmática. O lado da membrana voltado para o meio intracelular acumula cargas negativas. A face extracelular acumula cargas positivas. Este é o chamado POTENCIAL DE REPOUSO.
Para medirmos esta diferença de potencial, é necessário equipamento adequado que inclui MICROELETRODO, AMPLIFICADOR de sinal, e VOLTÍMETRO
A membrana plasmática é composta por uma BICAMADA LIPÍDICA impermeável a íons.
Principais componentes lipídicos da membrana:
- FOSFOLIPÍDIOS
- COLESTEROL
SOBRE O POTENCIAL DE REPOUSO
MEMBRANA PLASMÁTICA = BARREIRA SELETIVA
PROTEÍNAS constituintes da membrana = muitas delas são CANAIS IÔNICOS.
A membrana NÃO É TOTALMENTE IMPERMEÁVEL A ÍONS
. 
Existem vários tipos diferentes de canais iônicos. Cada tipo corresponde a uma proteína diferente e é ESPECÍFICO PARA UM DETERMINADO ÍON (ou classe de íons).
SOBRE O POTENCIAL DE REPOUSO
POROS SELETIVOS (ou nâo) NA MEMBRANA PLASMÁTICA
- CANAL DE K+ (passivo)  DETERMINA O POTENCIAL DE REPOUSO, comum a todas as células excitáveis ou não. É encontrado em toda a membrana plasmática.
- CANAL DE Na+ DEPENDENTE DE VOLTAGEM  permite fase de DESPOLARIZAÇÃO do potencial de ação. É encontrado apenas ao longo do axônio.
- Canal de K+ dependente de voltagem  permite rápida REPOLARIZAÇÃO do neurônio de volta ao potencial de repouso. 
 
- Canal de Na+ dependente de estímulo mecânico  presente nas células receptoras do tato.
- CANAIS DEPENDENTES DE ESTÍMULO QUÍMICO  são abertos apenas na presença de uma determinada molécula = o NEUROTRANSMISSOR.
ALGUNS DOS DIFERENTES TIPOS DE CANAIS IÔNICOS
Estimular a contração muscular
Estimular a liberação de neurotransmissores
Estimular a secreção de outras substâncias por células neurais e neuroendócrinas
Para que serve o potencial de ação???????
Registro do potencial de repouso
-80 mV
0 mV
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
	TIPO CELULAR	Em (mV)
	Neurônio	-70
	Músculo esquelético	-80
	Músculo cardíaco (atrial e ventricular)	-80
	Músculo liso	-55
O potencial de ação acontece devido ao fluxo difusional dos íons, movidos pelos seus gradientes eletroquímicos
DESPOLARIZAÇÃO – o movimento do Na+ (influxo) rumo ao seu potencial de equilíbrio eletroquímico
REPOLARIZAÇÃO – o movimento do K+ (efluxo) rumo ao seu potencial de equilíbrio eletroquímico
Os canais podem estar sempre abertos ou abrirem em resposta a algum estímulo
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Os canais de Na+ e K+ são ativados por voltagem
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Potencial de ação
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LIMIAR
REPOUSO
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LIMIAR
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Resumido:
Conjunto dos eventos durante o potencial de ação
A fibra nervosa conserva o potencial de repouso por causa da difusão de Na+ e K+ a favor de seus gradientes de concentração, e também pela atividade das bombas celulares que mantêm altos os seus gradientes.
Os neurônios recebem estimulação, provocando potenciais localizados, que podem se somar para atingir o limiar.
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Conjunto dos eventos durante o potencial de ação
3 - Os canais de sódio no local membrana estimulada se abrem.
	Íons sódio se difundem para o interior (influxo), despolarizando a membrana.
4 - Os canais de potássio se abrem em seguida.
	Os íons potássio se difundem para fora (efluxo), repolarizando a membrana.
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Conjunto dos eventos durante o potencial de ação
5 - O potencial de ação resultante produz uma corrente elétrica que estimula as porções adjacentes (vizinhas) na membrana.
6 - Uma série de potenciais de ação acontecem seqüencialmente ao longo do comprimento da fibra nervosa, o que é chamado de impulso nervoso. 
7- A bomba de Na+/K+ restaura o gradiente de concentração alterado pelo potencial de ação
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OUTRAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA
A BOMBA DE Na+ E K+
A BOMBA DE Na+ + K+ 
- retira 3 ÍONS NA+ para o meio extracelular E joga para o citoplasma 2 ÍONS K+. 
ELETROGÊNICA
- gera UMA CONCENTRAÇÃO ALTA DE K+ E BAIXA DE NA+ no citoplasma.
Resumo Bomba de Na+ e K+
A membrana plasmática alcança seu potencial de repouso pela atividade eficiente da bomba de sódio/potássio/ ATPase, que transporta sódio e potássio para o interior e exterior do neurônio. A proteína transportadora de Na+ e K+ é na realidade uma enzima, ATPase, que hidrolisa a molécula de ATP,"gerando" a energia necessária para o transporte destes íons através da membrana. Três íons Na+ são bombeados fora da célula para cada dois íons K+ bombeados para dentro. Ambos os íons Na+ e K+ podem se difundir de volta através da membrana, a favor de seu gradiente de concentração.
 Todavia, a membrana é mais permeável ao K+ do que ao Na+. Assim, grande amostra de K+ pode sair, e somente pequena amostra de Na+ volta para dentro. Como resultado, mais cargas positivas são mantidas fora da membrana que dentro.
Proteínas negativamente carregadas e outras moléculas grande contribuem para as cargas negativas relativas ao lado interno da membrana plasmática, pois não se difunde para fora da célula. Num certo ponto, a carga positiva externa torna-se tão alta que não é mais possível a saída de K+. Neste ponto o neurônio alcançou seu potencial de repouso, cerca de -70 milivolts.
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	POTENCIAL DE AÇÃO
	É desencadeado quando o potencial da membrana atinge o limiar
	“Tudo-ou-nada”, com amplitude e duração constante
	Resposta despolarizante
	Acontece somente no cone axonal ou em áreas com alta densidade de canais de Na+
	Corrente elétrica auto-regenerada, propaga continuamente ou por condução saltatória
	Avanço unidirecional, período refratário
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SOBRE O POTENCIAL DE AÇÃO
ETAPAS DA TRANSMISSÃO DA INFORMAÇÃO
ESTÍMULO
SOBRE O POTENCIAL DE AÇÃO
ESTÍMULOS INFRA- E SUPRALIMIAR
SOBRE O POTENCIAL DE AÇÃO
PROPAGAÇÃO AO LONGO DO AXÔNIO
SOBRE O POTENCIAL DE AÇÃO
PROPAGAÇÃO AO LONGO DO AXÔNIO
SOBRE O POTENCIAL DE AÇÃO
FUNÇÃO DA BAINHA DE MIELINA
SOBRE O POTENCIAL DE AÇÃO
FLUXO POLARIZADO DE INFORMAÇÃO
1. geração do potencial de ação
(receptor sensorial)
2. propagação do potencial de ação
(axônio do neurônio sensorial)
3. transmissão sináptica 
(de um neurônio para outro, que passa a gerar seu próprio potencial de ação)
4. A transmissão sináptica do neurônio motor para a célula muscular resulta na CONTRAÇÃO MUSCULAR
EXEMPLO DE FUNÇÃO DO SISTEMA NERVOSO
– reflexo de retirada (ou reflexo flexor ou reflexo doloroso)
COMUNICAÇÃO NEURONAL
SINAPSE
Contatos entre neurônios diferentes em pontos onde a informação neural é repassada de uma célula para outra.
CONCEITO DE SINAPSE
O termo sinapseé definido como unidade processadora de sinais do Sistema Nervoso, local de contato entre dois ou de um neurônio com outra célula. A passagem de informações através da sinapse é conhecida por transmissão sináptica.
Ao serem transmitidas as mensagens podem ser modificadas no processo de passagem de uma célula para outra. 
A maioria das transmissões sinápticas consiste em uma dupla conversão de códigos. A informação produzida pelo neurônio é veiculada eletricamente, através de potenciais de ação até os terminais axônicos e lá é transformada e veiculada quimicamente para ao neurônio conectado. 
ESTRUTURA DE UMA SINAPSE (elétrica)
Nas sinapses elétricas a
transferência de informações ocorre através da transferência de corrente iônica
diretamente de uma célula para outra, através de sítios especializados chamados junções gap ou junções comunicantes. Nas junções comunicantes as membranas ficam muito
próximas e possuem canais iônicos que permitem a passagem dos íons. Dessa forma, as células se acoplam quimicamente. 
Obs: Qdo em atividade, a corrente iônica correspondente passa diretamente para a outra célula via junções comunicantes. 
ESTRUTURA DE UMA SINAPSE (química)
A informação que chega ao elemento pré-sináptico vem na forma de potenciais de ação conduzidos através do axônio até os terminais.
A seguir ocorre a conversão da informação elétrica em química. 
Os potenciais de ação causam a liberação, na fenda sináptica, de certa quantidade de substância química armazenada no interior das vesículas sinápticas.
Essas substâncias recebem o nome de neurotransmissores.
 
As moléculas de neurotransmissores uma vez na fenda sináptica, reconverte a informação química em informação elétrica, ou seja, o neurotransmissor resulta em um potencial pós-sináptico na membrana da segunda célula.
Esse processo produzirá potenciais de ação que serão conduzidos pelo axônio correspondente até uma terceira célula.
ETAPAS DA TRANSMISSÃO SINÁPTICA
ETAPAS DA TRANSMISSÃO SINÁPTICA
ETAPAS DA TRANSMISSÃO SINÁPTICA
As sinapses químicas podem ser classificadas quanto à função:
Excitatórias - o resultado da transmissão sináptica é um potencial pós-sináptico despolarizante, ou seja, tende a se aproximar do limiar facilitando o potencial de ação do neurônio pós-sináptico.
Inibitórias – o resultado da transmissão é um potencial pós-sináptico hiperpolarizante, que se afasta do limiar dificultando a geração do potencial de ação.
POTENCIAIS PÓS-SINÁPTICOS EXCITATÓRIOS
POTENCIAIS PÓS-SINÁPTICOS INIBITÓRIOS
ETAPAS DA TRANSMISSÃO SINÁPTICA resumo
1) O potencial de ação, propagado ao longo do axônio, chega ao terminal sináptico, que é despolarizado.
2) A despolarização do terminal sináptico leva à abertura de canais de Ca++ dependentes de voltagem.
3) O Ca++ entra no terminal sináptico porque sua concentração no meio extracelular é muito maior.
4) O Ca++ dentro do citoplasma do terminal sináptico promove a fusão das vesículas sinápticas com a 
membrana do terminal (membrana pré-sinaptica), promovendo a EXOCITOSE DAS VESÍCULAS
5) Com a exocitose das vesículas, as moléculas de neurotransmissores são liberadas na FENDA SINÁPTICA.
6) O neurotransmissor atravessa a fenda sináptica e se liga a RECEPTORES da MEMBRANA PÓS-SINÁPTICA. Muitos destes receptores são canais dependentes de estímulo químico ou seja, são canais iônicos que possuem uma comporta que só se abre ao se ligarem com a molécula neurotransmissora.
7) A abertura do canal/receptor permite, por exemplo, a entrada de íons Na+, causando a despolarização da célula seguinte (o neurônio pós-sináptico).
8) Se a despolarização for intensa o suficiente, os canais de Na+ dependentes de voltagem irão se abrir, provocando um potencial de ação na célula pós-sináptica.
ATENÇÃO:
Há vários tipos diferentes de RECEPTORES PÓS-SINÁPTICOS. Dependendo do receptor, pode haver INIBIÇÃO do neurônio pós-sináptico. Neste caso, o efeito da ação sináptica será tornar mais difícil a deflagração do potencial de ação.
Figura 3.16
.
A
B
A
B
1
23
23
B
 A propagação 
do potencial de ação é mais 
lenta nos axônios 
amielínicos (em ) do que 
nos axônios mielínicos (em 
). Como se pode ver nas 
seqüências de 1 a 3 em e 
, em cada região onde 
ocorre um PA () as 
correntes de Na através da 
membrana (setas cinzas) 
geram correntes locais 
dentro do axônio (setas 
pretas) que despolarizam a 
região vizinha até o limiar, 
provocando nela também 
um PA ( e ). Atrás da 
região ativa segue sempre a 
região de repolarização, 
onde atuam as correntes 
transmembranas de K 
(
setas violetas em e ). 
Nos axônios mielínicos () 
os pontos “vizinhos” são os 
nós de Ranvier, que estão 
separados por uma bainha 
isolante composta de 
mielina. Como só os nós são 
excitados, tudo se passa 
como se os PAs “saltassem” 
de um nó a outro, resultando 
em maior velocidade de 
propagação do impulso.
+
+
Figura 4.16
.
 Muitas vezes um neurônio tem que decidir se produzirá ou não potenciais de ação em sua zona de 
disparo. Faz isso com base nas informações que recebe de cerca de 10 mil sinapses de axônios aferentes vindos 
de neurônios longínquos ou de interneurônios situados nas proximidades, algumas excitatórias, outras inibitórias. 
A integração sináptica é justamente a computação de toda essa massa de informação, para definir como será a 
informação de saída do neurônio.
Figura 4.2
. A ultra-estrutura da sinapse pode ser visualizada ao microscópio eletrônico (). Alguns dos seus componentes 
aparecem na foto, e outros podem ser vistos no esquema em . 
 
A
B
Fotomicrografia reproduzida de A. Peters e colaboradores (1976) The Fine 
Structure of the Nervous System. W.B. Saunders Co., EUA.
Figura 4.8
. As primeiras 
etapas da transmissão 
sináptica consistem na 
chegada do potencial de 
ação ao terminal axônico ( 
e ). Segue-se a abertura 
dos canais de Ca 
dependentes de voltagem 
(), e a grande entrada de 
Ca que ocorre provoca a 
ancoragem das vesículas 
contendo neurotransmissor 
nas zonas ativas da 
membrana pré-sináptica 
(). O resultado é a 
liberação do 
neurotransmissor na fenda 
sináptica.
A
B
C
D
++
++
Figura 4.9
.
 O neurotransmissor liberado na fenda sináptica se difunde até os receptores situados na 
membrana pós-sináptica (). Como muitos receptores são ao mesmo tempo canais iônicos, a reação 
do neurotransmissor com eles provoca a abertura dos canais e a entrada de cátions (). Resulta um 
potencial pós-sináptico (PPS).
A
B
Figura 4.10
.
AB
A
B
 Quando se registra o potencial de membrana do terminal axônico, sempre se obtém um potencial de 
ação cuja forma de onda é semelhante em todos os neurônios (gráficos de cima em e ). Mas quando se registra 
o potencial pós-sináptico que ocorre como conseqüência da transmissão sináptica, em alguns neurônios a 
resposta é despolarizante (gráfico de baixo em ) e o potencial pós-sináptico é dito excitatório (PPSE), enquanto 
em outros é hiperpolarizante (gráfico de baixo em ) e o potencial pós-sináptic
o é inibitório (PPSI). Isso resulta da 
combinação do neurotransmissor específico com o receptor correspondente, que no primeiro caso deixa passar 
cátions de fora para dentro da célula, e no segundo deixa passar Cl (ou K no sentido contrário).
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