Neurotransmissão e Contração Muscular_EC2017

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Profa. Dra. Eliane Comoli
Depto de Fisiologia da FMRP-USP
Neurotransmissão e 
Contração Muscular
ROTEIRO DE NEUROTRANSMISSÃO
1. Definição de sinapse 
a. sinápse elétrica
b. sinápse química
2. Princípios da Transmissão Sináptica Química
a. neurotransmissores e mecanismo de ação; receptores 
ionotrópicos e metabotrópicos 
b. síntese e armazenamento
c. liberação de neurotransmissores
d. receptores e proteínas efetoras
e. reciclagem
3. Princípios da Integração Sináptica
a. potenciais inibitórios pós-sinápticos
b. potenciais excitatório pós-sinápticos
c. somatização temporal e espacial
Sinápses
Sinápse é o termo que designa 
o local de comunicação entre 
neurônios.
O neurônio pré-sináptico
geralmente transporta a 
informação para o 
neurônio pós-sináptico (célula 
alvo).
O processo de transferência de 
informação na sinápse é 
chamado transmissão sináptica
Sinápse
a. axodendrítica
b. axoaxônica
c. dendrodendrítica
d. axossomática
Sinápse pode ser do tipo:
Elétrica Química
Sinápse Elétrica
é mediada por fluxo de corrente iônica direta do terminal pré-sináptico 
para o terminal pós-sináptico através de canais do tipo gap-junctions ou 
junções comunicantes (diâmetro de 2nm), que conectam os citoplasmas 
dessas células permitindo continuidade entre as duas células. 
Sinápse Elétrica
. 
A corrente flui através dos canais, deposita carga positiva no lado 
interno da membrana pós-sináptica, despolarizando-a. 
Se a despolarização atinge o limiar, canais dependentes de voltagem 
pós-sinápticos abrem-se e geram um potencial de ação. 
A sinápse elétrica é transmissão direta e instantânea, portanto mais 
rápida.
Os neurônios podem disparar sincronicamente. 
A sinápse elétrica é evolutivamente mais antiga. 
Em invertebrados é encontrada em neurônios
sensoriais e motores em circuitos neurais 
mediando resposta de fuga. 
Sinápse Química
Os terminais pré e pós-
sinápticos são separados por 
um espaço de 10-20nm, 
chamado fenda sináptica.
No terminal pré-sináptico 
encontram-se organelas 
esféricas de diâmetro de 
50nm chamadas vesículas 
sinápticas.
As vesículas sinápticas 
armazenam 
neurotransmissores 
(substâncias químicas usadas 
na comunicação entre os 
terminais). 
Na membrana do terminal 
pré-sináptico existem os sítios 
de liberação de 
neurotransmissores, região 
chamada zona ativa.
No terminal pós-sináptico, 
uma camada espessa proteica 
é chamada densidade pós-
sináptica.
A densidade pós-sináptica 
contém receptores de 
neurotransmissores que 
convertem os sinais químicos 
em potenciais graduados.
Sinápse Química
a) mecanismo de síntese de neurotransmissores e empacotamento nas vesículas; 
b) mecanismo de liberação desse neurotransmissor em resposta a um 
potencial pré-sináptico; 
c) mecanismo que cause resposta no terminal pós-sináptico; 
d) mecanismo de remoção dos neurotransmissores na fenda sináptica. 
Princípios da Neurotransmissão Química
Remoção do Neurotransmissor
O neurotransmissor deve ser removido da 
fenda sináptica, através de: 
a) difusão do neurotransmissor para 
o meio extracelular;
b) recaptação de aminoácidos e aminas nos 
terminais pré-sinápticos;
c) degradação enzimática na própria fenda. 
ex: acetilcolina degradada pela 
acetilcolinesterase.
Evita dessensibilização dos receptores 
pós-sinápticos devido ao fechamento dos 
canais iônicos após longo período da 
presença do neurotransmissor na fenda.
Pot. de ação no terminal Entrada de Ca+2 causa a Abertura de canais receptores
pré-sináptico abre fusão de vesículas e Na+ entra na célula pós-sináptica
canais de Ca+2 liberação de neurotransmissor a vesícula se recicla
dependentes de voltagem por exocitose
Transmissão Sináptica
Sinápse Química
https://www.youtube.com/watch?v=Ibzfwtdtong
A vesícula libera seu conteúdo na fenda sináptica mediante influxo de 
Ca+2 que ocorre em cada potencial de ação. O Ca+2 é responsável pela 
mobilização da maquinaria proteica envolvida com a liberação do 
neurotransmissor na fenda sináptica; envolve: 
a) a mobilização das vesículas; 
b) arraste e direcionamento para as zonas ativas do terminal; 
c) ancoramento na zona ativa e preparo para liberação; 
d) liberação do neurotransmissor.
Neurotransmissores
Moléculas pequenas:
a) aminoácidos: glutamato , aspartato, 
glicina e GABA); 
b) aminas: acetilcolina, dopamina, 
epinefrina, histamina, noradrenalina e 
serotonina.
Moléculas grandes peptídicas
armazenadas em grânulos secretores:
colecistoquinina, endorfinas, 
encefalinas, neuropeptídeo Y, 
somatostatina, substância P, hormônio 
liberador de tireotrofina e peptídeo 
intestinal vasoativo. 
Neurotransmissores
Um neurotransmissor deve seguir quatro critérios: 
a) ser sintetizados por neurônios; 
b) estarem presentes no terminal pré-sináptico e serem 
liberados em quantidades suficientes para exercer uma ação 
definida no neurônio pós-sináptico ou órgão efetor; 
c) quando administrado exogenamente deve mimetizar a 
ação endógena; 
d) mecanismo de remoção da fenda.
Neurotransmissores
Um terminal pode apresentar mais de um tipo de 
neurotransmissor. 
Transmissões mais rápidas no SNC são mediadas por 
aminoácidos. 
Aminoácidos e aminas são sintetizados no citosol e 
transportados pelas vesículas sinápticas até o terminal axonal 
onde ficam concentrados. 
Grânulos que contém peptídeos ativos sintetizados no retículo e 
clivados no aparelho de Golgi, são transportados até o terminal 
axonal onde sofrem modificações.
Tipos de Receptores
https://neuroscience5e.sinauer.com/animations05.03.html
Ionotrópico Metabotrópico
O glutamato é o principal 
transmissor excitatório no 
cérebro e na medula espinhal. 
Há vários tipos de receptores 
glutamatérgicos que podem 
ser receptores ionotrópicos ou 
metabotrópicos.
Mecanismo de Ação do 
Glutamato
Receptores Ionotrópicos
Receptores Metabotrópicos
Receptores ionotrópicos (GABAA) Receptores Metabotrópicos (GABAB)
Mecanismo de Ação do GABA: 
O GABA é o principal transmissor inibitório no cérebro e medula espinhal.
Os receptores GABAA são ionotrópicos e formam poros de Cl
-. Geram 
aumento da permeabilidade ao Cl- , consequente influxo de Cl- e 
hiperpolarização.
Os receptores GABAB são metabotrópicos e através de cascata envolvendo 
2os mensageiros ativam canais de K+, gerando aumento da permabilidade 
ao K+ e conseqüente efluxo de K+ resultando em hiperpolarização. 
Cl-
K+
Mecanismo de Ação da Acetilcolina
Mecanismo de remoção da Acetilcolina 
da fenda sináptica: 
Ação da Acetilcolinesterase
Mecanismo de remoção da Acetilcolina 
da fenda sináptica: 
Ação da Acetilcolinesterase
Mecanismo de Ação da Noradrenalina
Sinápse e Integração Neural
https://www.youtube.com/watch?v=Ibzfwtdtong
Princípios da Integração Sináptica
O neurônio pós-sináptico integra o complexo de sinais químicos 
que resultam em inúmeros potenciais excitatórios pós-sinápticos 
(PEPS) e potenciais inibitórios pós-sinápticos (PIPS). 
despolarização
hiperpolarização
Potencial 
Excitatório 
Pós-sináptico 
(PEPS)
Potencial 
Inibitório Pós-
sináptico 
(PIPS)
Os potenciais pós-sinápticos são integrados, sendo que o efeito 
somatório ao ultrapassar um valor limiar pode gerar uma reposta 
de saída, o potencial de ação. 
Somação
Somação Temporal e Espacial
Três neurônios excitam o neurônios 
pós-sináptico.
Seus potenciais graduados 
excitatórios (PEPS), separadamente, 
estão todos abaixo do limiar.Os PEPS chegam juntos na zona de 
estímulo e somados geram um sinal 
supralimiar.
O sinal supralimiar desencadeia um 
potencial de ação.
Somação Espacial
Somação Espacial
Dois neurônios excitam o neurônios 
pós-sináptico e um neurônio inibe.
O dois PEPS são diminuídos pela 
somação com o PIPS.
Ao cehagarem na zona de estímulo 
geram um sinal sublimiar.
Nenhum potencial de ação é gerado.
Somação de Potenciais pós-sinápticos
https://neuroscience5e.sinauer.com/animations05.02.html
Inibição Pré-sináptica
Ausência de reposta
Resposta
Resposta
Célula Alvo
Neurônio Inibitório
Na inibição pré-sináptica um neurônio 
modulatório realiza sinápse em um 
colateral do neurônio pré-sináptico.
Um dos alvos do neurônio pré-sináptico 
pode ser seletivamente inibido.
Inibição Pós-sináptica
Célula Alvo
Ausência de reposta
Ausência de resposta
Ausência de resposta
Neurônio Inibitório
Neurônio Excitatório
Na inibição pós-sináptica todos os alvos 
da célula pós-sináptica serão igualmente 
inibidos.
Contração Muscular
Profa. Dra. Eliane Comoli
Depto de Fisiologia da FMRP-USP
ROTEIRO DE CONTRAÇÃO MUSCULAR
1. Músculo Esquelético:
a. proteínas do músculo esquelétrico ou estriado: filamentos de actina e 
miosina; troponima, tropomiosina.
b. placa motora e acoplamento excitação-contração
c. papel da acetilcolina dos neurônios motores somáticos
2. Contração Muscular:
a. mecanismo de contração muscular 
b. suprimento adequado de ATP
c. velocidade de contração e resistência à fadiga.
d. força de contração muscular e unidade motora
3. Mecanismo do Movimento
a. contrações isométricas
b. contrações isotônicas
Fibra Muscular
A fibra muscular é uma célula longa 
e cilíndrica com vários núcleos. É 
composta por miofibrilas.
As miofibrilas são constituídas de 
miofilamentos de proteínas 
contráteis e elásticas.
Histologia do Tecido Muscular Esquelético
Histologia do Tecido Muscular Esquelético
A fibra muscular apresenta retículo sarcoplasmático bastante 
desenvolvido. O retículo sarcoplasmático é conectados com uma rede de 
túneis (túbulo T) do sarcolema. É um grande reservatório de Ca+2. As 
mitocondrias provêem muito do ATP necessário para a contração 
muscular.
Junção Neuromuscular é a sinápse formada pelo axônio motor e a fibra muscular 
esquelética.
O neurotransmissor liberado na placa motora é a acetilcolina e provoca a despolarização 
da fibra muscular.
O acoplamento excitação-contração
Acetilcolina gera potencial de ação na fibra muscular
O acoplamento excitação-contração
Abertura dos canais de Cálcio
Filamento de Miosina Filamento de Actina
Filamentos da Fibra Muscular
A miosina é formada por filamentos 
grossos compostos por moléculas com uma 
cauda longa e duas cabeças globulares.
Na cabeça globular encontram-se sítios de 
ligação para ATP (domínio motor) e sítio 
de fixação à molécula de actina.
A actina é formada por filamentos 
finos compostos por moléculas 
globulares em forma de filamentos 
enrolados onde situam-se moléculas 
regulatórias. Cada actina tem um 
sítio de ligação de miosina.
A troponina exerce efeito inibitório sobre a tropomiosina para que 
essa mantenha escondidos os sítios de ligação da miosina na 
molécula de actina.
Proteínas Regulatórias 
Associadas aos filamentos de actina: troponina e tropomiosina
O Ca+2 inicia a contração unindo-se à 
troponina, pois desloca a 
tropomiosina e expôe os sítios de 
ligação de miosina na actina.
Quando o Ca+2 do citosol diminui ele 
desliga-se da troponina e a 
tropomiosina retorna a sua posição 
cobrindo os sítios de ligação da 
miosina na molécula de actina.
Sítios de ligação de ATP e da Actina
na cabeça de Miosina 
A ligação da cabeça de miosina em seu sítio na molécula de actina 
forma um ângulo de 90, e ativa a ATPase que hidrolisa o ATP da 
cabeça de miosina e gera o movimento de deslizamento.
Eventos na Junção Neuromuscular 
https://www.youtube.com/watch?v=CLS84OoHJnQ
Acoplamento Excitação-Contração
https://www.youtube.com/watch?v=IOkn1ldFO60
Pontes cruzadas e contração muscular
https://www.youtube.com/watch?v=sIH8uOg8ddw
Um único potencial de ação em uma fibra muscular evoca 
uma única contração muscular.
A contração de um músculo varia de fibra para fibra:
a) na velocidade com que elas desenvolvem a tensão, 
b) tensão máxima que alcançam;
c) e duração da contração 
A velocidade máxima 
ocorre quando não há 
carga sobre o músculo.
Quando a carga excede a habilidade do 
músculo mover-se, a velocidade de 
encurtamento torna-se zero e a contração 
é isométrica (tensão sem encurtamento). 
Relação entre carga e Contração Muscular
Tipos de Contração Muscular
Isométrica Isotônica
Contração Isotônica: o músculo encurta durante a contração e sua 
tensão permance constante.
Característica da Contração do Músculo 
como um todo. 
Contração Isométrica: o músculo não se encurta durante a 
contração havendo registro da força (tensão) gerada pela 
contração.
Característica da Contração do Músculo 
como um todo. 
Músculo em repouso Contração Isométrica Contração Isotônica
músculo não encurtado maior encurtamento do sarcômero
sarcômero encurtado encurtamento do músculo
geração de força
estiramento de elementos 
elásticos
Contração Isométrica e Isotônica
A contração simples não representa a 
força máxima que a fibra muscular 
pode desenvolver.
A força gerada pela contração de uma 
fibra muscular simples pode ser 
aumentada pelo incremento da 
velocidade (frequência) com que os 
potenciais de ação estimulam a fibra 
muscular. 
Esse processo é conhecido como 
somação.
A força de contração aumenta com a 
Somação das Contrações Musculares 
Se os estímulos repetidos estão separados por 
longos intervalos de tempo a fibra muscular tem 
tempo de relaxar completamente entre os dois.
Se os estímulos repetidos estão separados por 
intervalos curtos de tempo a fibra muscular não 
terá relaxado resultando em contração mais forte.
Abalos únicos
Somação
A força de contração aumenta com a 
Somação das Contrações Musculares 
Somação que leva à tetania incompleta
Somação que leva à tetania completa
Se os potenciais de ação continuam em 
alta frequência o relaxamento entre as 
contrações diminui até que as fibras 
alcancem um estado de contração 
máxima (tetania incompleta).
Se a taxa de estímulo é alta suficiente 
para que a fibra muscular não tenha 
tempo de relaxar (tetania completa).
Contração Isométrica 
produzida por estímulos múltiplos 
Somação e Tetania
https://www.youtube.com/watch?v=_IGbNiN3I-I
A fadiga muscular é a condição em que um músculo não é mais 
capaz de gerar ou sustentar a produção de potência esperada.
É influenciada por:
a. intensidade e duração da atividade contrátil;
b. se está usando metabolismo aeróbico ou anaeróbico;
c. composição do músculo;
d. nível de condicionamento físico do indivíduo.
Fadiga Muscular
Vários fatores tem sido propostos como fundamentais na fadiga.
a. mudanças na composição iônica da fibra muscular após 
numerosas contrações;
b. depleção dos nutrientes musculares;
c. raramente diminuição da produção do neurotransmissor;
Fadiga Central: inclui sentimentos subjetivos de cansaço e um desejo 
de cessar a atividade. Essa fadiga parece preceder à fadiga 
fisiológica.
Fadiga Muscular
A Contração do Músculo depende 
dos tipos e do número de 
Unidades Motoras.
Unidade Motora constitui-se de 1 neurônio motor e o conjunto de fibras musculares 
por ele inervadas.
O número de fibras inervadas por um neurônio é variável, mas são do mesmotipo.
Aumento gradual na tensão muscular são mediados por 
recrutamento ordenado de diferentes tipos de unidades motoras 
como pelo aumento na freqüência de disparo dos 
motoneurônios.