Eletrobiogênese (Potencial de Ação e Sinapses Neuronais) - Neurofisiologia

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FISIOLOGIA II 
AULA 3 e 4 – SISTEMA NERVOSO 
Eletrobiogênese 
 POTENCIAL DE AÇÃO 
O neurônio é uma célula polarizada, apresentando 
um polo receptivo e um polo emissivo. A geração de 
um potencial de ação por esse neurônio é importante 
para a transmissão de informação pelo corpo. 
No corpo neuronal nós temos os potenciais 
somáticos. O potencial de ação efetivo da célula 
neuronal, inicia-se no cone de implantação. É um 
evento do tipo tudo-ou-nada, não variando o tamanho 
podendo ser gerado ou não. 
O potencial de repouso no neurônio é de cerca de 
-70mV a -90mV. Essa célula possui a capacidade de 
alterá-lo rapidamente, gerando o potencial de ação 
(resposta supraliminar). 
Nem toda corrente despolarizante chega a gerar 
um potencial de ação, é o que chamamos de resposta 
local ou potencial subliminar. Nesse caso, temos 
apenas uma pequena variação na curva do potencial, 
não sendo suficiente para ser propagada pelo axônio. 
 
CANAIS DE SÓDIO (Na+) 
O potencial de ação começa a partir da 
despolarização da membrana, com a ativação e 
abertura de canais de Na+, anteriormente em repouso, 
permitindo a entrada de íons Na+, potencializando a 
despolarização da membrana e gerando um feedback 
positivo. Isso caracteriza a natureza explosiva do 
potencial de ação, já que a entrada de Na+ estimula a 
abertura de mais canais de Na+, ocorrendo o rápido 
aumento do potencial de ação. 
A repolarização da membrana, ocorre devido a 
presença de uma comporta de inativação interna ao 
canal de Na+, cuja probabilidade de fechamento 
aumenta conforme a membrana é despolarizada. A 
presença de duas comportas no canal, garante que a 
despolarização produza apenas o aumento transitório 
do influxo de Na+. 
 
CANAIS DE POTÁSSIO (K+) 
A partir da despolarização, juntamente a abertura 
dos canais de Na+, se abrem os canais de K+. Dessa 
forma, é gerado um efluxo de K+, contrário ao influxo de 
Na+, causando a repolarização da membrana. 
Como esses canais não se fecham imediatamente 
após a repolarização tendo ação lenta, temos a 
hiperpolarização do potencial, estado em que ele fica 
abaixo do limiar de repouso. A bomba de Na+/K+ATPase 
age para promover o retorno ao estado de repouso 
inicial. 
 Os canais de K+ se fecham após a voltagem ficar 
novamente negativa, não sofrendo um processo de 
inativação. 
 
 
 
 
CURVA DO POTENCIAL DE AÇÃO 
A curva de despolarização é rápida, devido a 
explosão da entrada de Na+, seguida de uma fase de 
repolarização mais lenta, pelos canais de K+. Quando ela 
ultrapassa o 0mV, chegando a +30 ou +40, temos uma 
espícula (spike). 
Por possuir um potencial eletrotônico, ocorrem 
várias curvas de despolarização e repolarização até que 
o limiar de ação seja atingido. Além dos estímulos de 
hiperpolarização, acentuando a eletronegatividade. 
A partir da geração de um potencial de ação a 
população de canais de sódio estimula a abertura de 
canais próximos, propagando a despolarização. Sendo 
assim, chega uma fase em que não fez faz mais 
necessário estimular a membrana para gerar o potencial 
de ação, isso é o que chamamos de 
autopropagabilidade. 
 
• Canais de Na+ em repouso: Potencial de ação 
constante, mantendo-se negativo internamente. 
Portão externo encontra-se fechado. 
• Canais de Na+ ativados: A despolarização 
provoca a abertura do portão externo e interno 
do canal, permitindo a entrada de Na+, gerando 
o aumento do potencial de ação. 
• Canais de Na+ inativados: Portão externo 
aberto e portão interno fechado. Temos a queda 
do potencial de ação. 
• Canais de Na+ refratários: Os portões não 
podem ser ativados durante o estado refratário. 
• Canais de K+ em repouso: Potencial de ação 
constante, mantendo-se negativo internamente. 
• Canais de K+ ativados lentamente: A 
despolarização provoca a abertura lenta dos 
canais de potássio. Dessa forma, o potássio sai e 
contribui para a repolarização da membrana. 
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Durante a maior parte do potencial de ação, a 
células está refratária, incapaz de gerar um segundo 
potencial de ação, não importando a intensidade do 
estímulo. É o que chamamos de período refratário 
absoluto. 
No final do potencial de ação, a célula é capaz de 
gerar outro potencial de ação, mas isso requer uma 
forte intensidade do estímulo. É o que chamamos de 
período refratário relativo. 
 
 
 
RESUMO 
1. Despolarização da membrana. 
2. Ativação e abertura dos canais de Na+, gerando 
influxo de sódio, e abertura dos canais lentos de K+, 
promovendo o efluxo de potássio. 
3. Aumento do potencial de ação e início do período 
refratário absoluto. 
4. Inativação dos canais de Na+, pelo fechamento da 
comporta de inativação interna e constante efluxo 
de potássio. 
5. Queda do potencial de ação e início do período 
refratário relativo. 
6. Repolarização da membrana. 
7. Canais de Na+ inativados e canais de K+ ativados. 
8. Hiperpolarização. 
9. Ativação da bomba de Na+/K+ATPase. 
10. Estado de repouso. 
 
 SINAPSE ELÉTRICA 
A sinapse elétrica, ocorre através da existência de 
ligações GAP ou ligações comunicantes, formando 
microtúbulos entre os botões sinápticos, permitindo a 
estimulação através dessas vias de baixa resistência. 
A existência desses canais permite que esse tipo de 
sinapse seja bidirecional e rápida, pois permite uma 
capacidade de espelhamento, ativando uma região mais 
ampla e de maneira sincronizada. 
Apenas uma fração muito pequena das sinapses 
humanas é feita dessa forma. 
 
 
 
 SINAPSE QUÍMICA 
Nesse caso não existe comunicação direta entre os 
citoplasmas neuronais, sendo assim uma sinapse 
unidirecional. 
A sinapse química ocorre através da liberação de 
neurotransmissores na fenda sináptica, um espaço 
localizado entre a membrana do neurônio emissor, 
chamada de pré-sináptica, e a membrana do neurônio 
receptor, chamada de pós-sináptica. 
A membrana pré-sináptica apresenta as vesículas 
contendo os neurotransmissores. Além disso, nessa 
região encontramos muitas mitocôndrias, para 
fornecerem energia para o processo, e o retículo 
endoplasmático rugoso, realizando a síntese de 
neurotransmissores ou mediadores químicos. 
No caso da região pós-sináptica, temos as zonas 
ativas, que é o local onde temos os receptores para os 
transmissores. 
O conjunto formado pela membrana pré-sináptica, 
fenda sináptica e membrana pós-sináptica, recebe o 
nome de botões sinápticos. 
 
TRANSMISSÃO DA SINAPSE QUÍMICA 
1. Chegada do potencial de ação pré-sináptico. 
2. Abertura de canais de Ca2+ dependentes de 
voltagem, promovendo o influxo de cálcio. 
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3. Sinalização e mobilização das vesículas para próximo 
da membrana pré-sináptica. 
4. Fusão da membrana vesicular com a membrana 
celular, liberando o neurotransmissor na fenda 
sináptica por exocitose. 
5. Neurotransmissor se liga aos receptores localizados 
na zona ativa da membrana pós-sináptica. 
6. Alteração do potencial e da resistência da membrana 
pós-sináptica, alterando a excitabilidade da célula. 
7. Recaptação de neurotransmissores. 
 
 
 
Os neurotransmissores sofrem recaptação, tanto 
os que não funcionaram efetivamente, quanto os que 
sofreram ações enzimáticas para quebra de ligação com 
o receptor membranar. 
 
 
 
POTENCIAIS PÓS-SINÁPTICOS 
Os potenciais pós-sinápticos excitatórios (PPSE) 
e os potenciais pós-sinápticos inibitórios (PPSI), são 
desencadeados pela ligação do neurotransmissor a 
receptores na membrana pós-sináptica.Como resultando, normalmente, temos um 
aumento na permeabilidade da membrana, 
resultante da abertura de canais controlados por 
ligantes. 
Os PPSE são sempre despolarizantes, aumentando 
o potencial de ação, enquanto os PPSI (canais de Cl- ou 
K+) podem ser despolarizantes ou hiperpolarizantes. 
Dessa forma, a distinção entre as sinapses excitatórias e 
inibitórias se dá em como elas afetam a probabilidade 
de a célula desencadear um potencial de ação. 
O PPSE aumenta a probabilidade de desencadear 
um potencial de ação. Já o PPSI diminui essa 
probabilidade. 
 
TIPOS DE SINAPSES 
• Axodendríticas: Axônios e dendritos. 
• Axossomática: Axônio e soma. 
• Dendrossomática: Dendrito e soma. 
• Axo-axônica: Axônio e axônio. 
 
 FIBRAS NERVOSAS 
As fibras nervosas são classificadas por sua 
espessura e grau de mielinização. 
• Fibras A: Mais espessas e mielinizadas. 
→ Aα: Mais espessas e rápidas. Estão presentes, por 
exemplo, em regiões de propagação da 
somestesia dos receptores musculares. 
• Fibras B: Intermediárias quanto a espessura e 
mielinizadas. 
• Fibras C: Mais delgadas e amielinizadas. São as mais 
lentas. Estão presentes, por exemplo, em fibras que 
fazem a percepção geral da dor. 
 
MIELINIZAÇÃO 
A bainha de mielina nos axônios, produzidas pelas 
células de Schwann ou pelos oligodendrócitos, 
envolvem os axônios e formam os nódulos de Ranvier. 
Isso aumenta em cerca de 6 vezes a propagação do 
estímulo ao longo do axônio, tornando-os muito mais 
rápidos. 
Os canais de Na+ são muito concentrados nos 
nodos de Ranvier, não sendo encontrados entre os 
nodos. Assim, o potencial de ação só é regenerado nos 
nodos, processo que recebe o nome de condução 
saltatória. 
 
 MEDIADORES QUÍMICOS 
Os mediadores químicos ou neurotransmissores 
são moléculas de pequenas dimensões, mediadoras da 
sinalização química entre os neurônios. 
Podem ser das famílias das aminas biogênicas 
(acetilcolina, serotoninas, catecolaminas e 
histamina), aminoácidos, purinas, peptídeos e 
transmissores gasosos. 
 
 
PROCESSO DE EXOCITOSE 
A vesícula com mediadores se desloca até a 
membrana sináptica e se fixa. Temos o processo de 
exocitose pela fusão da membrana vesicular e 
liberação do neurotransmissor. Com o gasto de 
energia ocorre a invaginação para ressíntese da 
vesícula. 
 
ENZIMAS DE CLIVAGEM 
A maioria delas ficam no glicocálix da 
membrana pós-sináptica. Elas hidrolisam o 
mediador, quebrando-o em seus componentes 
básicos, fazendo com que ele perca afinidade com o 
receptor. 
 
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 AMINAS BIOGÊNICAS 
ACETILCOLINA 
• SÍNTESE: Sintetizada a partir da adição de Acetil-
CoA com a colina, pela ação da enzima 
colinoacetiltransferase. 
• RECAPTURA: A enzima acetilcolinesterase hidrolisa 
a acetilcolina em acetato e colina. A colina é captada 
por simporte de Na+ e reutilizada na síntese. 
• LOCAL: Junções neuromusculares, gânglios 
simpáticos e parassimpáticos e fibras pós-
ganglionares dos gânglios parassimpáticos e alguns 
gânglios simpáticos. 
• NEURÔNIOS: Colinérgicos. 
 
SEROTONINA 
• SÍNTESE: Sintetizada a partir do aminoácido 
triptofano. Ele é convertido em 5-hidroxitriptofano 
pela enzima triptofano-5-hidroxilase, que adiciona 
um OH na posição 5 do anel aromático. Em seguida, 
sofre descarboxilação pela enzima L-aminoácido 
aromático descarboxilase, sendo convertido em 
serotonina. 
• RECAPTURA: Feita pelas células da glia e neurônios, 
através de transportadores dependentes de Na+-Cl-. 
• LOCAL: Normalmente, encontrada no tronco 
cerebral e no encéfalo. 
• NEURÔNIOS: Serotoninérgicos. 
 
DOPAMINA (CATECOLAMINA) 
• SÍNTESE: A tirosina é convertida em 
dihidroxifenilalanina (L-dopa) pela enzima tirosina 
hidroxilase. A dihidroxifenilalanina sofre ação da 
enzima dopa-descarboxilase sendo convertida em 
dopamina. 
• RECAPTURA: É degradada pelas enzimas 
monoamina oxidase e catecol-O-metiltransferase, 
para serem recapturadas pelas células da glia e 
neurônios, através de transportadores dependentes 
de Na+-Cl-. 
• LOCAL: Normalmente, encontrada no tronco 
cerebral e no encéfalo. 
• NEURÔNIOS: Dopaminérgicos. 
 
NOREPINEFRINA (CATECOLAMINA) 
• SÍNTESE: A dopamina é convertida pela enzima 
dopamina β-hidroxilase em norepinefrina. 
• RECAPTURA: É degradada pelas enzimas 
monoamina oxidase e catecol-O-metiltransferase, 
para serem recapturadas pelas células da glia e 
neurônios, através de transportadores dependentes 
de Na+-Cl-. 
• LOCAL: Normalmente, encontrada no tronco 
cerebral e no encéfalo. 
• NEURÔNIOS: Noradrenérgicos. 
EPINEFRINA (CATECOLAMINA) 
• SÍNTESE: A enzima feniletanolamina-N-metil 
transferase adiciona um grupo metila na 
norepinefrina, formando a epinefrina. 
• RECAPTURA: É degradada pelas enzimas 
monoamina oxidase e catecol-O-metiltransferase, 
para serem recapturadas pelas células da glia e 
neurônios, através de transportadores dependentes 
de Na+-Cl-. 
• LOCAL: Normalmente, encontrada no tronco 
cerebral e no encéfalo. 
• NEURÔNIOS: Noradrenérgicos. 
 
HISTAMINA 
• SÍNTESE: A histidina é catalisada pela histidina 
descarboxilase em histamina. 
• RECAPTURA: Feita pelas células da glia e neurônios, 
através de transportadores dependentes de Na+-Cl-. 
• LOCAL: Normalmente, encontradas no tronco 
cerebral e no encéfalo. 
• NEURÔNIOS: Histaminérgicos. 
 
 AMINOÁCIDOS 
GLUTAMATO 
• Um dos principais neurotransmissores excitatórios 
do SNC. No entanto, em altas concentrações é 
considerado uma neurotoxina, por isso, faz-se 
necessário que sua atividade seja limitada após sua 
liberação. 
• RECAPTURA: Feita pelas células da glia e pelo 
termina sináptico, através de transportadores 
dependentes de Na+-Cl-. 
• LOCAL: Sinapses excitatórias no SNC. 
• NEURÔNIOS: Glutamatérgicos. 
 
GABA (Ácido gama amino butilínico) 
• Ação preponderantemente inibitória. 
• SÍNTESE: O glutamato sofre descarboxilação pela 
enzima ácido glutamato descarboxilase, presente 
apenas nos neurônios que usam o GABA como 
neurotransmissor. 
• RECAPTURA: Feita pelas células da glia e pelo 
termina sináptico, através de transportadores 
dependentes de Na+-Cl-. 
• LOCAL: Interneurônios locais, regiões do encéfalo, 
Células de Purkinje no córtex cerebelar. 
• NEURÔNIOS: Inibidores GABAérgicos. 
 
 
 
 
 
 
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GLICINA 
• Ação preponderantemente inibitória em local mais 
restrito. 
• RECAPTURA: Feita pelas células da glia e pelo 
termina sináptico, através de transportadores 
dependentes de Na+-Cl-. 
• LOCAL: Medula, porção inferior do tronco cerebral, 
cerebelo e retina. 
 
 TRANSMISSORES GASOSOS 
ÓXIDO NÍTRICO 
• Extremamente difusível. Atravessa a bicamada 
lipídica e se difunde pelos tecidos bioexcitáveis. 
• SÍNTESE: A enzima NO sintetase catalisa a produção 
de NO como produto da oxidação da arginina e 
citrulina. Essa enzima é estimulada pelo aumento do 
influxo de cálcio ocasionado pela despolarização. 
• LOCAL: Neurônios motores inibidores do sistema 
nervoso entérico e do músculo liso gastrointestinal. 
Alguns locais do SNC. 
 
 
 
 RECEPTORES 
Os receptores de neurotransmissores 
normalmente são membros de duas famílias de 
proteínas: 
• Receptores ionotrópicos: Canais iônios 
controlados por ligantes (alostéricos). 
• Receptores metabotrópicos: Geram um segundo 
mensageiro, sendo a maioria das vezes o AMPc, o 
inositoltrifosfato (IP3) ou o DAG. 
 
Atuação gerando segundo mensageiro resulta em 
reações a longo prazo, enquantoa atuação alostérica 
em canais iônicos gera uma resposta imediata, mas 
momentânea. 
 
 
 
 
 
 
 
EFEITOS SOBRE OS CANAIS IÔNICOS 
• Sódio: Despolarizantes. 
• Cálcio: Despolarizantes. 
• Potássio: Inibitórios. 
• Cloreto: Inibitórios.