Sistema nervoso- Potencial de ação, sinapse e neurotransmissores

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APG 02- Potencial de ação, sinapse e neurotransmissores
Compreender o funcionamento do potencial de ação
Potencial de ação
Permitem a comunicação por grandes distâncias dentro do corpo.
1- Canais iônicos e sua atuação
-Dentro sempre negativo e fora positivo, repouso.
-Canais iônicos controlados mecanicamente
Se abre ou se fecha em resposta a um estímulo mecânico na forma de vibração (como as
ondas sonoras), toque, pressão ou estiramento tecidual. A força desloca o canal de sua
posição de repouso, abrindo sua comporta. Exemplos de canais mecanoativados são
aqueles encontrados nos receptores auditivos, nos receptores que monitoram o estiramento
de órgãos internos e nos receptores táteis e de pressão da pele
-Canais iônicos dependentes de ligantes
Se abre e se fecha em resposta à ligação de um estímulo ligante (químico). Uma grande
variedade de ligantes químicos – incluindo neurotransmissores, hormônios e íons
específicos – pode abrir ou fechar estes canais. O neurotransmissor acetilcolina, por
exemplo, abre canais catiônicos que permitem a entrada de Na + e de Ca 2+ e a saída de K
+. Os canais ativados por ligantes estão localizados nos dendritos de alguns neurônios
sensitivos, como os receptores para dor, e nos dendritos e corpos celulares de
interneurônios e neurônios motores.
-Canais iônicos dependentes de voltagem
Se abre em resposta a uma mudança no potencial de membrana (voltagem) e participam da
geração e da condução de potenciais de ação nos axônios de todos os tipos de neurônios.
-55 (limiar) começa a despolarização, o sódio começa a entrar
-Canais mutantes (vazamento)
Aleatório.
As comportas dos canais de vazamento se alternam de modo aleatório entre as posições
fechada e aberta. Normalmente, a membrana plasmática tem muito mais canais de
vazamento para o íon potássio (K + ) do que para o íon sódio (Na + ), e os canais de
potássio são mais permeáveis que os de sódio. Assim, a permeabilidade da membrana para
K + é muito maior que para Na +. São encontrados em quase todas as células, incluindo os
dendritos, os corpos celulares e os axônios de todos os tipos de neurônios.
Célula em repouso: -70
(Tortora)
2- Potencial graduado
São utilizados apenas para a comunicação em curtas distâncias.
Há contato entre as membranas
Vem antes do potencial de ação.
-A produção dos potenciais graduados e dos potenciais de ação depende de duas
características básicas da membrana plasmática de células excitáveis: a existência de um
potencial de membrana de repouso e a presença de tipos específicos de canais
iônicos.
-Os potenciais graduados e os potenciais de ação ocorrem porque as membranas
neuronais contêm muitos tipos diferentes de canais iônicos que se abrem ou se
fecham em resposta a um estímulo específico.
-Um potencial graduado é um pequeno desvio do potencial de membrana que torna a
membrana mais polarizada (parte interna mais negativa) ou menos polarizada (parte interna
menos negativa).
Quando a resposta torna a membrana mais polarizada, ela é chamada potencial graduado
hiperpolarizante. Quando a resposta deixa a membrana menos polarizada, ela é conhecida
como potencial graduado despolarizante.
Como a bicamada lipídica da membrana plasmática é um bom isolante térmico, as
principais vias nas quais a corrente pode atravessar a membrana são os canais iônicos.
-Dizer que estes sinais elétricos são graduados significa que eles variam em amplitude
(tamanho) de acordo com a intensidade do estímulo. Eles são maiores ou menores
dependendo de quantos canais ativados por ligantes ou mecanoativados se abriram
(ou se fecharam) e de quanto tempo eles permanecem abertos.
(Silverthorn) (Tortora)
3- Potencial de ação na membrana
Um potencial de ação é gerado em resposta a um estímulo limiar, mas não se forma a partir
de um estímulo sublimiar. Em outras palavras, ou é gerado um potencial de ação ou nada
acontece. Princípio do tudo ou nada.
-Fase ascendente (de despolarização)
o potencial de membrana se torna menos negativo, atinge o zero, e então se torna positivo.
-Fase descendente (de repolarização)
o potencial de membrana volta ao padrão de repouso de −70 mV.
-Fase pós hiperpolarização
o potencial de membrana se torna temporariamente mais negativo que no repouso.
-Período refratário (absoluto e relativo)
Absoluto: os canais de sódio estão no estado inativo, assim nenhum estímulo irá
desencadear potencial de ação.
Relativo: alguns canais estão no repouso, podendo ser ativados, porém nem todos os
canais se encontram assim.
Valéria Oliveira - FASAI 2021
-Condução contínua x condução saltatória (tipo de propagação)
Contínua: envolve despolarização e repolarização graduais de cada segmento da
membrana plasmática. Na condução contínua, os íons trafegam por seus canais
dependentes de voltagem em cada segmento adjacente da membrana. Note que o
potencial de ação se propaga apenas por uma distância relativamente curta em poucos
milissegundos. A condução contínua ocorre em axônios não mielinizados e nas fibras
musculares.
Saltatória:
-Fatores que alteram o potencial de ação
(velocidade de propagação)
Mielinização: os potenciais de ação se propagam mais rapidamente pelos axônios
mielinizados do que pelos não mielinizados.
Diâmetro do axônio: axônios com diâmetros maiores propagam os potenciais de ação mais
rapidamente que os de menor diâmetro, devido a sua maior superfície.
Temperatura: os axônios propagam os potenciais de ação mais lentamente quando são
resfriados.
(Tortora)
Estudar a fisiologia da sinapse
Sinapses
Região de comunicação entre um neurônio e outro, ou um neurônio e um órgão efetor
(músculo ou glândula).
Um esquema de neurônio motor anterior típico encontrado no corno anterior da medula
espinal. Esse neurônio é composto por três partes principais: o corpo celular ou soma que
constitui a maior parte do neurônio; o axônio único que se estende do corpo celular, deixa a
medula espinal e se incorpora a nervos periféricos; e os dendritos, inúmeras projeções
ramificadas do soma, que se estendem, quando muito, por 1 milímetro para as áreas
adjacentes da medula.
Encontram-se de 10.000 a 200.000 pequenos botões sinápticos, chamados terminais
pré-sinápticos, nas superfícies dos dendritos e do corpo celular do neurônio motor: cerca de
80% a 95% estão situados nos dendritos e apenas de 5% a 20% no corpo celular. Esses
terminais pré-sinápticos são as porções terminais de ramificações de axônios de diversos
outros neurônios. Muitos desses terminais pré-sinápticos são excitatórios — ou seja,
secretam um neurotransmissor que estimula o neurônio pós-sináptico. Entretanto, outros
terminais pré-sinápticos são inibitórios — ou seja, secretam um neurotransmissor que inibe
o neurônio pós-sináptico.
Neurônios localizados em outras partes da medula e do encéfalo diferem do neurônio motor
no (1) tamanho do corpo celular; (2) no comprimento, tamanho e número de dendritos,
tendo comprimento de quase zero a muitos centímetros; (3) no comprimento e calibre do
Valéria Oliveira - FASAI 2021
axônio; e (4) no número de terminais pré-sinápticos, que pode variar de alguns poucos até
cerca de 200.000. Essas diferenças fazem os neurônios de partes diversas do sistema
nervoso reagirem de modo diferente dos sinais sinápticos aferentes e, assim, executam
muitas funções distintas.
(Guyton)
Elétricas
Os citoplasmas das células adjacentes estão conectados diretamente por aglomerados de
canais de íons chamados junções comunicantes (gap junctions), que permitem o movimento
livre dos íons de uma célula para outra, é por meio dessas junções comunicantes e de
outras junções similares que os potenciais de ação são transmitidos de fibra muscular lisa
para a próxima no músculo liso visceral, e de célula muscular cardíaca para a próxima no
músculo cardíaco.
Tem junções comunicantes que permitem a passagem de íons diretamente de um neurônio
para outro. Transmissão bidirecional.
As sinapses elétricas apresentam duas vantagens importantes:
Comunicação mais rápida: Como os potenciais de ação são conduzidos diretamente por
meio dasjunções comunicantes, as sinapses elétricas são mais rápidas do que as
químicas. Em uma sinapse elétrica, o potencial de ação passa diretamente da célula
pré-sináptica para a pós sináptica. Os eventos que ocorrem em uma sinapse química
demoram algum tempo e atrasam um pouco a comunicação.
Sincronização. As sinapses elétricas podem sincronizar (coordenar) a atividade de um
grupo de neurônios ou fibras musculares. Em outras palavras, um grande número de
neurônios ou fibras musculares pode produzir potenciais de ação em uníssono, caso eles
estejam conectados por junções comunicantes. A consequência dos potenciais de ação
sincronizados no coração ou no músculo liso visceral é a contração coordenada destas
fibras, o que possibilita a geração de um batimento cardíaco ou a passagem de alimentos
pelo trato gastrointestinal.
Químicas
A maioria das sinapses utilizadas para a transmissão de sinais no sistema nervoso central
são sinapses químicas.
São unidirecionais.
Nessas sinapses, o primeiro neurônio secreta por seu terminal a substância química
chamada neurotransmissor (chamada substância transmissora), e esse neurotransmissor,
por sua vez, vai atuar em proteínas receptoras, presentes na membrana do neurônio
subsequente, para promover excitação, inibição ou ainda modificar de outro modo a
sensibilidade dessa célula.
Mais de 40 neurotransmissores importantes foram descobertos nos últimos anos. Alguns
dos mais conhecidos são: acetilcolina, norepinefrina, epinefrina, histamina, ácido
gama-aminobutírico (GABA), glicina, serotonina e glutamato. Eles podem ser excitatórios ou
inibitórios.
Valéria Oliveira - FASAI 2021
(Guyton)
Fenda e vesícula sináptica
Apesar das membranas plasmáticas dos neurônios pré e pós sinápticos em uma sinapse
química estarem próximas entre si, elas não se tocam. Elas são separadas pela fenda
sináptica, um espaço de 20 a 50 nm* que é preenchido com líquido intersticial. Os
impulsos nervosos não podem ser conduzidos pela fenda sináptica; assim, ocorre uma
forma alternativa e indireta de comunicação.
Em resposta a um impulso nervoso, o neurônio pré-sináptico libera um neurotransmissor
que se difunde pelo líquido da fenda sináptica e se liga a receptores na membrana
plasmática do neurônio pós sináptico. O neurônio pós sináptico recebe o sinal químico e, na
sequência, produz um potencial pós sináptico, um tipo de potencial graduado. Desse modo,
o neurônio pré-sináptico converte o sinal elétrico (impulso nervoso) em um sinal químico
(neurotransmissor liberado). O neurônio pós sináptico recebe o sinal químico e, em
contrapartida, gera um sinal elétrico (potencial pós sináptico). O tempo necessário para que
isso ocorra em uma sinapse química, um retardo sináptico de cerca de 0,5 ms, é o motivo
pelo qual as sinapses químicas transmitem sinais mais lentamente que as sinapses
elétricas.
As vesículas sinápticas são pequenas bolsas membranosas e esféricas localizadas nos
extremos dos axônios nos neurônios do sistema nervoso. Servem para armazenar os
neurotransmissores liberados por um neurônio até que eles sejam enviados ao neurônio
seguinte na transmissão do impulso nervoso.
(Gerard J. Tortora)
Descrever os tipos e funções dos neurotransmissores
Neurotransmissores
Os neurotransmissores liberados por um neurônio pré-sináptico se ligam a receptores na
membrana plasmática de uma célula pós sináptica.
Receptores de neurotransmissor
Cada tipo de neurotransmissor tem um ou mais locais de ligação aos quais se acoplam.
Quando um neurotransmissor se liga ao receptor correto, se abre um canal iônico e é
gerado um potencial pós sináptico (PPSE ou PPSI) na membrana da célula pós sináptica.
São classificados conforme o sítio de ligação do neurotransmissor e de acordo com os
componentes do canal iônico – se eles são componentes da mesma proteína ou de
proteínas diferentes.
-Ionotrópicos
-Canal iônico regulados por ligantes
-Várias proteínas formando um receptor
Um receptor ionotrópico é um tipo de receptor que contém um sítio de ligação para um
neurotransmissor e um canal iônico. Em outras palavras, estes componentes fazem parte
da mesma proteína. O receptor ionotrópico é um tipo de canal ativado por ligante. Na
ausência do neurotransmissor (o ligante), o canal iônico do receptor ionotrópico permanece
Valéria Oliveira - FASAI 2021
https://drauziovarella.uol.com.br/corpo-humano/neuronio/
fechado. Quando o neurotransmissor correto se liga a este receptor, o canal iônico se abre,
e acontece um PPSE ou um PPSI na célula pós sináptica.
Muitos neurotransmissores excitatórios se ligam a receptores ionotrópicos que contêm
canais catiônicos. São gerados PPSE a partir da abertura destes canais. Quando os canais
catiônicos se abrem, eles permitem a passagem dos três cátions mais abundantes (Na + , K
+ e Ca 2+ ) pela membrana da célula pós sináptica, mas o influxo de Na + é maior que o de
K + ou de Ca 2+ e a parte interna da célula pós sináptica se torna menos negativa
(despolarizada).
Muitos neurotransmissores inibitórios se ligam a receptores ionotrópicos que contêm canais
de cloreto. São gerados PPSI a partir da abertura destes canais. Quando os canais de Cl –
se abrem, um maior número de íons cloreto entra na célula. Este influxo de Cl – torna a
parte interna da célula pós sináptica mais negativa (hiperpolarizada).
-Metabotrópicos
Um receptor metabotrópico é um tipo de receptor que apresenta um sítio de ligação, mas
não tem um canal iônico como parte de sua estrutura.
Entretanto, este receptor está acoplado a um canal iônico separado por meio de uma
proteína de membrana chamada proteína G. Quando um neurotransmissor se liga a um
receptor metabotrópico, a proteína G abre (ou fecha) diretamente o canal iônico ou pode
agir indiretamente por meio da ativação de outra molécula, um “segundo mensageiro” no
citosol, o qual pode abrir (ou fechar) o canal iônico. Assim, o receptor metabotrópico é
diferente do ionotrópico, pois o sítio de ligação do neurotransmissor e o canal iônico fazem
parte de proteínas distintas.
Alguns neurotransmissores inibitórios se ligam a receptores metabotrópicos relacionados
com canais de K+. A abertura destes canais permite a formação de PPSI. Quando os canais
de K + se abrem, uma quantidade maior de íons potássio se difunde para fora da célula.
Esta saída de íons K + torna a parte interna da célula pós sináptica mais negativa
(hiperpolarizada).
Tipos
-Acetilcolina
Liberada por muitos neurônios do SNP e alguns do SNC, é um neurotransmissor excitatório
em algumas sinapses, como na junção neuromuscular, onde a ligação de ACh a receptores
ionotrópicos abre canais catiônicos.
Ela também é inibitória em outras sinapses, onde se liga a receptores metabotrópicos
acoplados a proteínas G que abrem canais de K +. Por exemplo, a ACh diminui a frequência
cardíaca por meio das sinapses inibitórias de neurônios parassimpáticos do nervo vago (X).
-Aminoácidos
Vários aminoácidos são neurotransmissores no SNC. O glutamato (ácido glutâmico) e o
aspartato (ácido aspártico) tem potentes efeitos excitatórios. A maioria dos neurônios
excitatórios no SNC e talvez a metade das sinapses do encéfalo se comunicam por meio do
glutamato. Em algumas sinapses de glutamato, a ligação do neurotransmissor a receptores
ionotrópicos abre canais catiônicos. O consequente influxo de cátions (principalmente de
íons Na + ) gera um PPSE. A inativação do glutamato ocorre por recaptação. Os
transportadores de glutamato o transportam ativamente de volta para os botões sinápticos e
para a neuróglia adjacente.
Valéria Oliveira - FASAI 2021
O ácido gama aminobutírico (GABA) e a glicina são importantes neurotransmissores
inibitórios. Em muitas sinapses, a ligação do GABA a receptores ionotrópicos abre canais
de Cl. O GABA é encontrado somente no SNC, onde é o neurotransmissor inibitório mais
comum. Cerca de um terço de todas as sinapses encefálicas utilizam o GABA. Fármacos
ansiolíticos como o diazepam potencializam a ação desse neurotransmissor. Assim como o
GABA, a ligação de glicina a receptores ionotrópicos abre canaisde Cl – . Cerca de metade
das sinapses inibitórias na medula espinal utilizam a glicina; o restante usa o GABA.
-Amina
As que são mais prevalentes no sistema nervoso incluem a norepinefrina, a epinefrina, a
dopamina e a serotonina. A maioria das aminas biogênicas se liga a receptores
metabotrópicos; existem muitos tipos diferentes de receptores metabotrópicos para cada
amina biogênica. Elas podem ser excitatórias ou inibitórias, dependendo do tipo de receptor
na sinapse.
(Silverthorn)
Valéria Oliveira - FASAI 2021