Bioeletrogênese e sinapses

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Bioeletrogênese e sinapses 
Fisiologia 
Potencial de ação dos nervos: 
• Os sinais nervosos são transmitidos por 
potenciais de ação que são rápidas alterações 
do potencial de membrana que se propagam 
com grande velocidade por toda a membrana da 
fibra nervosa 
• Cada P.A. começa por alteração súbita do 
potencial de membrana normal negativo para 
positivo, e termina com o retorno para o 
negativo 
 
1. Estágio de repouso: é o potencial de repouso 
da membrana, antes do P.A. Ela fica 
“polarizada” nesse estágio, no potencial de -
90 milivolts 
2. Estágio de despolarização: a membrana fica 
subitamente muito permeável aos íons 
sódio, permitindo que eles se difundam para 
o interior do axônio. O potencial normal de -
90 milivolts aumenta para valor positivo por 
conta do influxo de íons Na+ com carga 
positiva. Nas fibras nervosas de maior calibre, 
o excesso desses íons provoca o 
overshoot, que é quando o potencial 
ultrapassa o 0 e se torna positivo 
3. Estágio de repolarização: os canais de Na+ 
começam a se fechar e os canais de K+ se 
abrem mais que o normal. A difusão dos 
íons K+ para o exterior restabelece o 
potencial de repouso negativo da 
membrana 
 
 
➢ Canal de sódio regulado pela voltagem: 
• Esse canal tem a comporta de ativação 
(abertura externa do canal) e a comporta 
de inativação (abertura interna do canal) 
• Em -90 milivolts a comporta de ativação fica 
fechada impedindo a entrada de Na+ para o 
interior da fibra 
• Quando o potencial de membrana se torna 
menos negativo, em torno de -70 a -5º 
milivolts o canal fica totalmente aberto e 
íons Na+ entram = estado ativado 
• O fechamento da comporta de ativação é 
mais lento que a abertura. Quando o canal é 
inativado e se fecha, Na+ não pode 
atravessar a membrana. Logo, ocorre a 
repolarização 
• A comporta inativada só reabre quando o 
potencial de membrana retornar ao 
repouso 
 
➢ Canal de potássio regulado pela voltagem: 
• Durante o repouso a comporta do canal está 
fechada. Mas a condutância dos íons K+ nesse 
momento é maior por conta do maior 
vazamento desses íons pelos canais de 
vazamento 
• Quando o potencial aumenta de -90 milivolts 
para 0 a comporta se abre, permitindo a difusão 
do K+ para fora 
• Porém, devido ao retardo na abertura desses 
canais, a maioria só abre quando os canais de 
Na+ começam a se fechar. Logo, a 
repolarização é acelerada e o potencial de 
repouso é reestabelecido 
 
 
➢ Início do potencial de ação: 
• Qualquer evento que aumente o potencial de -
90 para 0 milivolts causa a abertura de vários 
canais de Na+. O influxo desses íons aumenta 
ainda mais o potencial e, abre mais canais 
permitindo fluxo mais intenso de Na+ para o 
interior da fibra. Esse processo é o círculo 
vicioso de feedback positivo que continua até 
que todos os canais de Na+ sejam abertos 
• O desenvolvimento do potencial de ação ocorre 
quando o potencial atinge o limiar de 
estimulação 
 
➢ Ânions no interior do axônio: 
• Nos axônios há ânions das proteínas musculares 
e de compostos orgânicos de fosfato e sulfato, 
por exemplo. Eles não saem de dentro da fibra 
 
➢ Íons cálcio: 
• Os canais de cálcio regulados pela voltagem ao 
se abrirem em resposta à despolarização fluem 
para o interior da célula, visto que esse íon é 
mais concentrado no meio extracelular. Todavia, 
a regulação desses canais é lenta 
• São muito numerosos no músculo cardíaco e no 
músculo liso 
• Os íons de cálcio se ligam à superfície externa 
dos canais de sódio das moléculas de proteína. A 
carga positiva deles altera o estado elétrico da 
proteína do canal de sódio, alterando o nível da 
voltagem necessário para abrir o canal de sódio 
• Quando há déficit de íons Ca++ os canais de 
sódio são abertos por pequeno aumento do 
potencial repouso. Logo, a fibra nervosa fica 
muito excitável, algumas vezes descarregando 
sem que haja estímulo, em vez de permanecer 
no repouso. Quando a concentração de Ca++ 
fica 50% abaixo do normal, essa descarga 
espontânea em nervos periféricos causa a 
“tetania” muscular, que pode ser letal devido à 
contração tetânica dos músculos respiratórios 
 
Propagação do potencial de ação: 
• O impulso nervoso ou muscular é a transmissão 
do processo de despolarização, por fibra 
nervosa ou muscular 
• A membrana excitável não tem direção única 
de propagação, mas o potencial de ação trafega 
em todas as direções até que toda a membrana 
tenha sido despolarizada 
• Princípio do tudo ou nada: uma vez que o 
potencial de ação foi gerado em algum lugar da 
membrana, a despolarização trafega por toda a 
membrana (condições adequadas) ou não se 
propaga (condições inadequadas). Para que 
ocorra propagação contínua do impulso, a 
proporção entre o potencial de ação e o limiar 
de excitação deve ser maior que 1 (fator de 
segurança para a propagação) 
 
Restabelecimento dos gradientes iônicos após fim do P.A: 
• O restabelecimento das diferenças de 
concentração de sódio e potássio na membrana 
é feito pela bomba de Na+ -K+ 
• Essa bomba requer energia, logo, a “recarga” da 
fibra nervosa é um processo metabólico ativo, 
usando energia do ATP do sistema de energia 
da célula. Quando a frequência dos impulsos 
nervosos aumenta, a fibra nervosa produz 
excesso de calor durante a recarga, que é uma 
medida do consumo de energia 
• A atividade da bomba da Na+ -K+ ATPase é 
intensamente é estimulada quando ocorre 
acúmulo excessivo de íons sódio no interior da 
membrana celular 
 
O platô em alguns potenciais de ação: 
• Em alguns casos, o potencial permanece como 
platô perto do pico do potencial em ponta, e 
após isso a repolarização se inicia 
• O platô prolonga o período de despolarização 
• Esse tipo de potencial ocorre nas fibras 
musculares do coração, onde o platô dura de 
0,2 a 0,3 segundo e faz com que a contração 
dos músculos do coração dure por esse mesmo 
período de tempo 
• No músculo do coração os canais rápidos (de 
Na+) e os canais lentos (de cálcio-sódio) atuam 
na despolarização. A abertura dos canais rápidos 
causa a parte em ponta (spike) do P.A., e a 
prolongada abertura dos canais lentos permite o 
influxo de cálcio para a fibra, sendo responsável, 
em grande parte, pelo platô. Além disso, outro 
fator que causa o platô é a lenta abertura dos 
canais de K+, que só se abrem completamente 
até o final do platô 
 
Ritmicidade de alguns tecidos excitáveis – descarga 
repetitiva: 
• Descargas repetitivas espontâneas ocorrem no 
coração, maior parte dos músculos lisos e em 
muitos neurônios do SNC. Elas causam 
batimento ritmado do coração, peristaltismo 
rítmico dos intestinos e eventos neuronais, 
como o controle ritmado da respiração 
• Para que a ritmicidade espontânea ocorra, a 
membrana, mesmo em seu estado natural, deve 
ser suficientemente permeável aos íons para 
permitir a depolarização automática. Logo, o 
potencial de “repouso” dessa membrana é de -
60 a -70 milivolts 
• Sequência: alguns íons sódio e cálcio fluem para 
o interior; aumento da voltagem da membrana 
= aumento da permeabilidade; mais íons fluem 
para dentro; permeabilidade aumenta até que o 
P.A. é gerado; após o P.A. a membrana se 
repolariza; após outro retardo de milissegundos 
ou segundos a excitabilidade espontânea 
autoinduzida causa nova despolarização e novo 
P.A. = ciclo ininterrupto 
• Perto do término de cada P.A. e persistindo por 
um breve período após, a membrana torna-se 
mais permeável aos íons potássio O aumento 
do efluxo desses íons deixa o interior da fibra 
mais negativo do que deveria, que é quando 
ocorre a hiperpolarização, e enquanto esse 
estado persistir a autorreexcitação não vai 
ocorrer 
• Mas a condutância excessiva de potássio para 
gradualmente, depois que cada P.A. termina, 
permitindo que o potencial aumente até seu 
limiar de excitação novamente, e o processo se 
repete 
 
 
Transmissão dos sinais nos troncos nervosos: 
 
➢ Fibras nervosas mielinizadas e amielinizadas: 
• Fibrascalibrosas = mielinizadas e as mais 
delgadas = amielinizadas 
• Fibra mielinizada: axônio (sua membrana é a que 
conduz o P.A.) e em volta dele há a bainha de 
mielina que é dividida por nodos de Ranvier 
• As células de Schwann giram muitas vezes em 
torno do axônio, formando camadas de 
membrana celular de Schwann, contendo a 
substância lipídica esfingomielina., que é 
excelente isolante elétrico, reduzindo o fluxo 
iônico através da membrana 
• No nodo de Ranvier, área não isolada, os íons 
passam livremente através da membrana do 
axônio, do líquido extracelular para o intracelular, 
dentro do axônio 
 
➢ Condução saltatória: 
• Potenciais de ação só ocorrem nos nodos de 
Ranvier. A corrente elétrica flui pelo líquido 
extracelular que circunda a parte externa da 
bainha, de nodo a nodo, excitando-os. Logo, os 
impulsos nervosos saltam ao longo da fibra 
• Esse mecanismo aumenta a velocidade da 
transmissão nervosa e conserva energia para o 
axônio, pois somente os nodos se despolarizam, 
logo, há perda menor de íons, o que requer 
metabolismo menos intenso para restabelecer as 
concentrações de sódio e potássio através da 
membrana, após série de impulsos nervosos 
 
 
Excitação: 
• Qualquer fator que promova a difusão de íons 
sódio para o interior da célula desencadeia a 
abertura dos canais de sódio. Isso pode resultar 
de: distúrbio mecânico da membrana, efeitos 
químicos na membrana, ou da passagem de 
eletricidade através da membrana 
• Pressão mecânica- excita terminações sensoriais 
nervosas na pele; neurotransmissores químicos- 
transmissão de sinais entre neurônios; corrente 
elétrica- transmissão de sinais entre células 
musculares no coração e no intestino 
 
➢ Limiar para a excitação: 
• As alterações dos potenciais locais são referidas 
como potenciais locais agudos, e quando deixam 
de desencadear o P.A. são designadas como 
potenciais subliminares agudos 
• O P.A. só ocorre após o “período latente” que é 
atingido quando o potencial local atinge o nível 
limiar necessário para a produção do P.A. 
• Ou seja, os estímulos fracos causam alteração 
local do potencial de mebrana, mas a amplitude 
do potencial local deve aumentar até o nível 
limiar para que seja produzido o potencial de 
ação 
 
➢ Período refratário absoluto: 
• Logo após o P.A. é desencadeado, os canais de 
sódio (ou cálcio, ou ambos) são inativados, e 
suas comportas não podem ser abertas até o 
retorno do potencial de repouso. Por isso, novo 
P.A. não pode ocorrer enquanto a membrana 
estiver despolarizada 
 
➢ Inibição da excitabilidade: 
• Íons cálcio são fatores estabilizadores da 
membrana, pois diminuem sua excitabilidade 
quando altamente concentrados no líquido 
extracelular 
• Anestésicos locais: procaína e a tetracaína – 
agentes que atuam diretamente sobre as 
comportas de ativação dos canais de sódio, 
dificultando sua abertura, reduzindo a 
excitabilidade da membrana. Quando o fator de 
segurança fica reduzido para menos de 1, os 
impulsos nervosos deixam de passar pelos 
nervos anestesiados