Roteiro de estudos - Fisiologia

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Fisiologia 
Roteiro de Estudos
1- Anatomia de neurônio 
- Soma ou corpo celular na região central, com um núcleo e ramificações fora de seu corpo, chamadas dendritos. Os dendritos recebem estímulos nervosos, ou seja, sinais para o neurônio.
- Axônio é uma estrutura similar a uma “cauda” do neurônio, que podem ter tamanhos longos ou curtos, permitindo que a célula tenha diferentes alcances, se estendendo até o terminal axônico. Esses terminais podem se conectar a outros axônios ou em músculos para transmitir sinais.
- O ponto onde o corpo do neurônio se conecta ao axônio se chama Colina, que é uma massa disforme que começa a formar o axônio.
- No corpo do axônio há células isolantes que permitem a propagação eficiente, chamadas de células de Schwann, que constituem a bainha de mielina. Nessa bainha há espaços, chamados de nódulos de Ranvier. 
- Sinais são recebidos, somados e combinados para a colina e, caso estejam longos o bastante, desencadeiam um potencial de ação no axônio. Isso leva a propagação do sinal ao equilíbrio do axônio e posteriormente ocorre sinapses para outros dendritos e músculos.
2- Bomba Sódio-potássio
- A membrana do neurônio separa a parte interna e a parte externa da célula. Dessa forma, há íons sódio e potássio flutuando ao redor dessa membrana. Os íons de sódio são carregados positivamente (+1), assim como o potássio e estão tanto dentro quanto fora da célula. Porém, a célula possui mais carga positiva do lado de fora, possuindo também um potencial de gradiente elétrico. 
- Na membrana há proteínas que agem como bombas de sódio e potássio. Com essa bomba em estado inativo, é possível que o sódio se ligue em locais específicos da proteína. Com o uso de ATP (energia), a proteína/enzima pode quebrar a ligação fosfato desse ATP, agindo como ATPase e mudando sua forma. Primeiro, 3 íons de sódio se ligam à bomba, que atravessa a membrana e só então o ATP se quebra em ADP + fosfato na proteína, liberando energia para a bomba mudar sua forma, que pode levar o sódio para o ambiente mais carregado positivamente, indo contra o gradiente de concentração.
- Nesta nova configuração da proteína, os sódios não podem mais se ligar a ela, motivo pelo qual os 3 íons de sódio são lançados para fora da proteína. Posteriormente, devido à diferença de carga externa e interna e a tendência das cargas positivas irem próximo a região interna, dois íons de potássio após estarem ligados à bomba, formam o estado da Bomba Ativada ou forma aberta. Porém, como não são tão bons em manter a ligação na proteína, são facilmente transportados e soltos dentro da célula.
- Após tais processos, a bomba volta a sua conformação original, que é quando os íons K+ são lançados na célula. Ao final, são 3 sódios positivos para fora e dois potássios positivos para dentro a cada ATP, o que causa a diferença de carga dos meios. Esse número medido em voltímetro é considerado a diferença de voltagem em repouso.
3- O potencial de membrana
- O potencial de repouso se da pelos gradientes de concentração de íons na membrana e sua permeabilidade para cada íon. Estes íons se deslocam de acordo com o gradiente e, como a membrana é mais permeável para o K, o potencial de repouso é mais próximo ao Potencial de equilíbrio do potássio. 
- Os neurônios geram sinais elétricos através de mudanças na permeabilidade das membranas celulares a íons como K+ e Na+. O potencial da membrana representa a diferença de potencial elétrico do meio intra e extra celular e na maioria das células, o potencial no meio extra é mais positivo que o meio intra. Os neurônios possuem um potencial de repouso da membrana (ou simplesmente, potencial de repouso) que varia de -30 mV  até -90 mV. 
- A membrana é polarizada e quando seu potencial é mais positivo que o potencial de repouso, a membrana se torna despolarizada. Se o potencial de repouso se torna mais negativo, hiperpolarizada.
- Os íons não conseguem passar diretamente através de regiões lipídicas hidrofóbicas por serem carregados. Dessa forma, eles passam através de canais hidrofílicos, como os canais de vazamento ou canais em repouso. Há canais extremamente seletivos com os íons e canais mais abrangentes. Nos neurônios, o potencial de repouso da membrana depende principalmente do movimento de K+. 
-No final, a diferença de potencial elétrico através da membrana da célula acumula a um nível alto e a força elétrica que conduz o +K novamente para o interior da célula fica igual à força química conduzindo o potássio para fora da célula. Quando a diferença de potencial através da membrana chega neste ponto, não há nenhum movimento fluido de K+ em nenhuma direção e o sistema é considerado em estado de equilíbrio. Tanto o K+ quanto o Na+ contribuem com o potencial de repouso dos neurônios.
- A maioria dos neurônios em repouso são permeáveis ao Na+ e ao Cl−  assim como ao K+ tendo a diferença de potencias causada principalmente oela permeabilidade da membrana. 
4- Potencial eletrotônico e de ação
- Na membrana de u neurônio em repouso há uma diferença de voltagem. Subtraindo a voltagem do meio externo da voltagem do meio interno, o resultado seria aproximadamente -70 milivoltes. Devido à diferença de positividade dos meios e ao alto número de íons de Na+ no meio externo, esses íons tendem a entrar na célula. Após um tempo de entrada dos íons de Na+, há um pequeno pico de carga e a volta ao repouso, seguido de um aumento um pouco mais contido. Esse processo com uma propagação mais lenta é chamado de Potencial eletrotônico.
- Potencial eletrotônico é passivo e se dissipa rapidamente, diminuindo a intensidade na medida que dissipa. 
- Há também os canais na membrana voltagem dependente que se abrem quando atinge determinada voltagem como o de sódio que abre a -50 e fecha em -40 ou a de potássio que abre em +40 e fecha em -80mV.
5-Condução saltatória em neurônios
- Os dendritos sensoriais podem receber estímulos do tipo sensorial, como por exemplo, a luz, causando um influxo de íons positivos através dos canais de membrana.
- Após o estímulo, percebe-se uma diferença de voltagem que causa um pico que pode não ser o suficiente para causar um potencial de ação. Dessa forma, não é observada atividade no neurônio. Porém, pode desencadear em aberturas de canais de sódio no cone de implantação que permitem a entrada de mais íons positivos. Após ativados, o impulso percorrerá todo o axônio e pode até estimular outras regiões do cérebro. Quando os canais de sódio são abertos, os de potássio também se abrem e permitem a saída de íons positivos.
- Caso outo estimulo aconteça próximo ao primeiro, ao mesmo tempo, acontecerá a somação desses estímulos, que leva ao potencial de ação. Para que a informação e energia não seja perdida, os axônios são encapados com capinha de mielina. Ao longo dessa bainha há intervalos com canais de membrana voltagem dependentes para aumentar o estímulo na medida em que ele se dissipa, de forma que esse estímulo chegue até o final de axônios longos. Essas regiões sem bainha de mielina se chamam nódulos de Ranvier.
- Esse processo em que o estímulo parece saltar de uma bainha de mielina para outra é chamando de Condução Saltatória.
6- Sinapse Nervosa (química)
- Quando a voltagem se torna muito positiva no interior da célula, os canais de potássio se abrem para diminuir essa positividade, que afeta a próxima bomba de sódio. Quando o axônio é excitado ele excita também outra célula que pode ser muscular ou outro neurônio.
- Na extremidade final do axônio o sinal vai para o dendrito da outra célula. Os canais de sódio existentes no axônio permitem a entrada de íons positivos e, aumentando a voltagem no final desse axônio, o canal de Cálcio tradicionalmente fechado é aberto e os íons cálcio inundam a célula. Ao longo da membrana existem proteínas que agem como canais ATPases que são similares às bombas. Assim, recebendo um ATP, ela puxa o fosfato, gerando energia o suficiente para empurrar o Cálcio para fora. 
- Todo o processo acaba engatilhando abertura de canais de Cálcio e esses íons positivosinundam o terminal axônico e se ligam a outras proteínas. O local onde esse terminal axônico encontra com o dendrito é nomeado Sinapse, que age como um ponto de contato. O neurônio anterior à sinapse que leva a informação é chamado de pré sináptico e o que receberá pelo dendrito é chamado de pós sináptico. O espaço entre o axônio de um e o dendrito de outro é denominado de Fenda Sináptica. Lembrando também que no terminal axônico há vesículas que também possuem camada fosfolipídica e carregam neurotransmissores.
- Quando os canais de Cálcio se abrem e os cálcios entram na célula, eles se ligam às proteínas (SNARE) que ancoram as vesículas à membrana pré sináptica e então a vesícula e a membrana se fundem. Isso faz com que os neurotransmissores sejam expulsos para as fendas sinápticas, fazendo a exocitose. 
- Continuando o processo, os neurotransmissores se ligam à membrana pós sináptica do dendrito, o que engatilha os canais de íons, que são controlados por neurotransmissores. Isso causará, como dito, a abertura de canais de sódio e a inundação de íons de sódio internamente, se tornando positivo o suficiente para estimular, assim, esse neurônio.
- Caso haja o gatilho para abertura de canais de íons potássio e não de sódio, o meio interno ficará menos positivo e mais difícil para ocorrer um potencial de ação.
7- A Sinapse
- Neurônios fazem conexões com outros neurônios que possuem como alvo e estimulam ou inibem suas atividades, o que causa circuitos que podem processar informações recebidas e gerar resposta. Essa transmissão de sinais se da através da Sinapse, onde o disparo de um potencial de ação em um neurônio chamado pré-sináptico gera a transmissão de um sinal para outro neurônio chamado pós-sináptico, podendo ou não disparar seu potencial de ação.
- As sinapses podem ser elétricas ou químicas ou até mesmo ocorrer as duas na mesma sinapse. 
 • Sinapse Química: transmissão de neurotransmissores que levam informação do neurônio pré-sináptico para o pós-sináptico. Um axônio pode ter várias ramificações, sendo possível fazer sinapses em várias células pós-sinápticas.
- Ao ligar ao receptor de uma célula, o neurotransmissor faz com que canais iônicos se abram ou se fechem, podendo produzir uma mudança localizada no potencial da membrana, a tensão através da membrana da célula receptora. Se a célula alvo se tornar mais propensa a disparar seu potencial de ação, a mudança é chamada de potencial excitatório pós sináptico (PEPS). Em caso contrário, é chamada potencial inibitório pós sináptico (PIPS). A importância do PIPS se da na possibilidade de anular ou neutralizar a ação do PEPS na célula.
- Uma sinapse pode funcionar efetivamente caso houver alguma maneira de desativar o sinal uma vez que ele foi enviado. Do sinal ao final, a fenda sináptica deve ser liberada de neurotransmissores, que podem ser quebrados por uma enzima, reabsorvidos pelo neurônio pré-sináptico, simplesmente se difundirem ou limpados por células glias.
- A sinalização sináptica é mais flexível que potenciais de ação. Um neurônio transmissor pode regular a quantidade de neurotransmissor que liberará em resposta à chegada do potencial de ação e também uma célula receptora pode mudar o número de receptores que coloca em suas membranas e quão rápido responderá à ativação desses receptores.
- Células pré e pós-sinápticas podem mudar seu comportamento de sinalização de acordo com seu estado interno ou nas pistas que recebem de outras células. Isso possibilita alterar a força de circuitos neuronais e tem um papel no aprendizado e memória, além de estar relacionado ao vício.
 • Sinapse Elétrica: em todas há conexão física direta entre os neurônios pré e pós-sinápticos, que assume uma junção em forma de canal. Dessa forma é possível que uma corrente de íons passe de uma célula para outra, transmitindo sinais mais rapidamente que as sinapses químicas. Além disso, permitem atividades sincronizadas de grupos de células. Porém, não podem transformar um sinal excitatório de um neurônio em um sinal inibitório em outro, o que é uma desvantagem se comparada a flexibilidade da sinapse química.
8. Neurotransmissores e receptores
- Os neurotransmissores agem como mensageiros químicos liberados de um neurônio nas sinapses para uma célula alvo, transmitindo um sinal nervoso. Ademais, podem ser divididos em convencionais e não convencionais. 
- Neurotransmissores convencionais são armazenados em vesículas sinápticas e são liberados devido a entrada de íons cálcio no interior celular devido a um potencial de ação, ligando-se a receptores de membrana na célula pós sináptica. Além disso, são divididos em pequenas moléculas neurotransmissoras, que são:
- aminoácidos glutamato, GABA e glicina; 
- aminas biogênicas dopamina, norepinefrina, serotonina e histamina;
- nucleosídeos e nucleotídeos purinérgicos ATP e adenosina;
- acetilcolina, que atua nas junções neuromusculares.
Também divididos em neuropeptídeos, que são compostos por 3 ou mais aminoácidos: 
- endorfinas e encefalinas 
- substância P
- neuropeptídeo Y 
- Um neurotransmissor pode, às vezes, ser tanto excitatório ou inibitório, e isso ocorre devido ao fato de que um neurotransmissor em específico pode se ligar e ativar canais proteicos diferentes, ou seja, o efeito do neurotransmissor dependerá de quais receptores estão presentes na célula alvo. Por exemplo, a acetilcolina é excitatória nos músculos estimulando a contração, porém é inibitória no coração, reduzindo os batimentos cardíacos, e isso se dá devido ao fato de existirem diferentes tipos de receptores: nas células musculares, são denominados nicotínicos, sendo canais iônicos se abrem em resposta a ligação desse neurotransmissor, resultando em uma despolarização; nas células cardíacas, são chamados de muscarínicos, que não são canais iônicos mas que acionam vias de sinalização para inibir um potencial de ação. 
- Os receptores que são canais iônicos ativados por ligante conhecidos como ionotrópicos, mudam sua conformação e se abrem quando o neurotransmissor se liga por meio de sítios de ligação. Produzem respostas fisiológicas mais rápidas do que os metabotrópicos devido a rápida passagem do fluxo iônico, que cessa após o neurotransmissor não estar mais ligado ao receptor. 
- Os receptores metabotrópicos não são canais iônicos, mas que sinalizam vias para abertura ou fechamento de outros canais, podendo ser excitatório ou inibitório. Além disso, um neurotransmissor que se liga a um receptor metabotrópico pode mudar como a célula responde a um segundo neurotransmissor. 
- Já os neurotransmissores não convencionais não são armazenados em vesículas e podem talvez transmitir sinais do neurônio pós para o pré-sináptico, além de poderem atravessar a membrana sem se ligarem a um receptor. São exemplificados com as classes dos endocanabinóides e neurotransmissores gasosos.
- Hiperpolarização e despolarização 
Os neurônios possuem um potencial de repouso, o potencial ao longo da membrana, que varia de 60 a 70 milivolts. Por isso, o meio interno é carregado negativamente em relação ao meio externo. 
 - Hiperpolarização – O potencial é mais negativo em alguma parte da membrana. 
 - Despolarização – O potencial é mais positivo. 
Ambos processos acontecem quando íons da membrana se abrem ou se fecham, de forma que altere capacidade de algum íon entrar ou sair da célula. 
· Exemplos:
· Causa de Hiperpolarização – Canais que permitem entrada de íons negativos ou saída de positivos. 
· Causa de Despolarização – Canais que permitem a entrada de íons positivos. 
 	Esses canais dependem de ligações de moléculas sinalizadoras. 
- Potenciais graduados 
O potencial graduado é produzido pela hiperpolarização ou pela despolarização. Dependendo do estimulo, a abertura de novos canais pode gerar um potencial maior ou menor em neurônios, sendo que, geralmente, não percorrem distâncias longas e diminuem até desaparecer. 
- Potencial de ação
 Quando ocorre despolarização, pode gerar o potencial de ação se for uma grande despolarização, porémnão é gradual e, quando ocorre, é sempre do mesmo tamanho independente do estimulo. 
O potencial de ação acontece no aumento da voltagem da membrana, ultrapassando o valo limiar; Na+ que precisam da voltagem se abrem na membrana e o influxo de sódio aumenta o potencial da membrana; depois o sódio se fecha (se auto inativam) acabando com o influxo, conjuntos de potássio dependente de voltagem se abrem e diminui o potencial da membrana; sódios se mantém abertos mais que o necessário para voltar ao potencial de repouso, resultando na pós-potencial hiperpolarizante, quando o potencial da membrana fica momentaneamente mais baixo que o de ação; os potássios se fecham e o potencial da membrana fica estável em repouso e o sódio voltam ao normal. 
- Transmissão de um sinal por potencial de ação
Potencial de ação é capaz de percorrer toda extensão de um neurônio. Transmissões direcionais acontecem pelo potencial de ação em determinado ponto de uma membrana que permite a entrada de Na+ fazendo com que esses íons se espalhem e causem outro potencial de ação em um outro trecho; e também pelo direcionamento único do potencial de ação, já que uma parte da membrana que passou pelo potencial de ação está em um período refratário.
- Período Refratário: 
Ocorre na inativação dos canais de sódio dependendo de voltagem que surgem durante o potencial de ação. O fechamento dos canais de potássio também contribui para o período refratário. O período refratário garante o direcionamento único da continuação do potencial de ação. 
Quando o potencial de ação chega ao fim da membrana, o estimulo libera neurotransmissores que podem se ligar a canais iônicos e causa a despolarização da célula, fazendo que ela tenha seu próprio potencial de ação.
-Visão Geral das funções do córtex cerebral
O córtex cerebral tem aspecto enrugado, com dobras que permitem que ele possua uma área de superfície maior. Com isso, o córtex tem mais espaço para neurônios, o que aumenta sua massa celular. É dividido em Lobos que, de forma bem básica, se da por:
· Lobo Frontal:
 - motor: responsável pelos movimentos do corpo
 - pré-frontal: responsável por funções executivas, como pensamento e resolução de problemas. 
 - área de broca: associada com a produção da fala.
· Lobo Parietal: 
 - córtex somatossensorial: associada com os sentidos como toque, temperatura e dor. Junto ao córtex motor, forma o córtex sensório-motor.
 - manipulação espacial: individual e em relação a localização. 
· Lobo Occipital: 
 - relacionado à visão. Conhecido também como estriado devido à visão de suas células. 
· Córtex Temporal:
 - processamento auditivo
 - área de Wernicke: responsável pela recepção e compreensão da linguagem.