Bioletrogênese e o Sistema Nervoso

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Letícia Guimarães – Med 105 
Aula 3 
Bioletrogênese 
A bioeletrogenese é a formação de eletricidade 
através de fenômenos biológicos. 
 
Papel fisiológico dos eventos elétricos 
• Células excitáveis 
São células que utilizam do gradiente elétrico para 
se excitarem. 
o Neurônios 
o Células musculares 
o Células sensoriais 
 
Importância na área biológica 
• Funcionamento dos sistemas biológicos 
- Sem a troca de eventos elétricos, não tem 
como o sistema biológico funcionar. 
 
 
Importância na área médica 
• Entendendo o sistema elétrico, é possível 
medi-lo para identificar anormalidades e 
doenças 
o Eletrocardiograma (ECG); 
Eletroencefalograma (EEC); 
Eletromiografia (EM) 
 
Sistema Nervoso 
O sistema nervoso transmite a maior parte das 
atividades elétricas. Ele é divido anatomicamente 
em Sistema Nervoso Central (SNC) e Sistema 
Nervoso Periférico (SNP) e é formado por dois 
tipos de células: neurônios e células da glia. 
 
Características gerais da sinalização celular 
 
Funções 
• Receber e processar informações 
• Analisar as informações 
• Gerar respostas coordenadas para controlar 
comportamentos complexos. 
 
Fases de funcionamento 
• Recepção e codificação das informações 
- O sistema nervoso recebe as informações e as 
transformam em sinais elétricos. 
• Transmissão das informações – via neuronal 
• Processamento das informações – Sistema 
Nervoso Central 
• Efetuação de respostas 
 
Requisitos para o funcionamento do Sistema 
Nervoso 
• Estrutura especializadas 
- Neurônios 
• Transformação de energia 
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑑𝑜𝑠 𝑛𝑢𝑡𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 → 𝐴𝑇𝑃 → 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑒𝑙é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 
• Codificação das informações em linguagem do 
sistema nervoso (sinais elétricos) → código 
neural (são sinais elétricos que são 
transmitidos de um neurônio para o outro ou 
de um neurônio para uma célula efetora). 
• Alterações eletroquímicas de ponto a ponto. 
 
Divisão do Sistema Nervoso 
• Sistema Nervoso Central 
o Encéfalo 
o Medula 
 
• Sistema Nervoso Periférico 
o Sensitivo Aferente (periferia → SNC) 
- Somático 
- Visceral 
 
Os receptores sensoriais monitoram 
continuamente as condições dos meios externos e 
interno (temperatura, dor, osmolaridade, etc) 
 
o Motor Eferente (SNC → periferia) 
- Somático (musculatura esquelética) 
- Autônomo (musculatura lisa visceral, 
musculatura do coração e glândulas 
exócrinas) 
 
Neurônio 
Os neurônios são células de formato único com 
processos longos que estendem a partir do corpo 
celular (onde está o núcleo). Esses processos são 
chamados de dendritos (recebem os sinais de 
entrada) ou axônios (conduzem informações de 
saída). 
 
Rede de Neurônios 
 
Os Neurônios são interligados através das 
terminações dos axônios se ligando aos dendritos 
de outros neurônios. 
 
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Células da Glia 
 
As células da glia são responsáveis por dar suporte 
aos neurônios. 
o Astrócitos 
- Nutrição 
- Sustentação 
- Regulação iônica 
o Oligodendrócitos 
- Síntese de mielina no SNC 
No SNP, as células de Schwann são responsáveis 
por sintetizar a mielina. 
o Microgliócitos 
- Defesa (função fagocitária) 
 
Relação do Sistema Nervoso Central e Periférico 
 
Observação: Os neurônios motores viscerais 
possuem gânglios (corpo de neurônio) fora do 
SNC. 
 
Composição intracelular e extracelular 
Os neurônios se comunicam gerando impulsos 
elétricos, e esses impulsos são possíveis devido a 
diferença de ionização que existem nas células. 
- A distribuição iônica determina a polaridade 
das células. 
• Extracelular 
- Muito Na+ e Cl- e poucas proteínas 
- Composição fora da célula: positiva. 
• Intracelular 
- Muito K+ e muitas proteínas (negativas) 
- Composição dentro da célula: negativa. 
 
Potenciais biológicos 
Assimetria iônica → Importância biológica 
• Potenciais biológicos através das membranas 
estabelecem uma diferença de potencial (ddp) 
estável nas células. 
- Esta ddp possibilita o estabelecimento de 
fenômenos bioelétricos essenciais à vida 
celular. 
 
Forças que determinam a movimentação dos íons 
• Força de atração elétrica 
- Gerada pela diferença das cargas elétricas 
do meio intra e extracelular. 
- Os ânions fixos são os maiores geradores 
de carga negativa no meio intracelular. 
• Gradiente de concentração 
- Gerada pela Bomba de Na+ e K+. 
 
Potencial de repouso 
O potencial de repouso é sempre negativo, e este 
potencial é mantido, principalmente, pela bomba 
de sódio e potássio, através da geração de 
gradientes elétricos de sódio e de potássio. 
 
• Movimentos do K+ e Na+ durante o potencial 
de repouso 
o Sódio (Na+) entra e Potássio sai 
- À favor do gradiente de 
concentração 
o Na bomba de Na+ e K+, 3 íons Na é 
jogado para fora da célula e 2 íons K é 
jogado para dentro da célula 
- Contra o gradiente de 
concentração 
 
 
Observação: Potencial de repouso ou potencial de 
membrana é aquele valor elétrico que está na 
membrana em uma célula em repouso. 
- É o potencial medido quando nenhum 
evento ativo está ocorrendo 
- Varia de -20 a -100 mV. 
 
Potencial de ação (PA) 
Membranas das células excitáveis (neurônios, 
células musculares e sensoriais) respondem a 
estímulos com alterações na ddp gerando um 
impulso elétrico (potencial de ação). 
 
O potencial de ação são grandes despolarizações 
muito rápidas no Vm (potencial de membrana) que 
percorrem longas distancias por neurônio sem 
perder a força. 
O potencial de ação é unidirecional (corpo do 
neurônio → terminações do axônio) 
 
O potencial de ação é um evento tudo ou nada. 
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 - Não possui um potencial menor ou maior 
que o outro, ou acontece seguindo a mesma 
intensidade ou não acontece. 
 
• A geração do potencial de ação depende de: 
 
- Existência de um potencial de membrana. 
- Presença de canais iônicos voltagem 
dependente. 
 - Permitem a passagem de íons específicos 
 - Originam correntes iônicas que fluem 
através da membrana 
 - Os principais são canais de Na e K 
 
• O PA segue algumas fases. 
 
1) Potencial de repouso 
2) Limiar de excitabilidade = Evento tudo ou 
nada 
- Para o Potencial de ação acontecer é 
necessário que haja um estimulo suficiente para 
que ocorra o limiar de excitabilidade. 
 - O limiar de excitabilidade é 
alteração elétrica da membrana 
- Abertura dos canais de Na+ 
3) Despolarização = Entrada de Na+ na célula 
4) Fechamento de canais de Na + e abertura 
de canais de K + dependentes de voltagem 
mais lentos 
5) Repolarização = saída de K+ da célula. 
6) Hiperpolarização = Canais de K + ainda 
abertos, hiper polarizando a célula; 
7) Retorno da permeabilidade iônica e do 
potencial de repouso da célula 
 
 
 
• Movimento dos íons Na+ e K+ 
 
- Anestésicos locais bloqueiam a condução do PA 
nos axônios sensoriais, por se ligarem a sítios 
específicos dentro dos canais de Na+ sensíveis a 
voltagem, reduzindo a capacidade de 
despolarização da membrana. 
 
- A cocaína foi o primeiro anestésico a ser usado, 
mas por causa da toxicidade e potencial para 
dependência, alternativas foram desenvolvidas. 
- O primeiro análogo sintético da cocaína 
usado para anestesia local, a procaína. 
- Outros anestésicos locais deste tipo 
incluem a lidocaína e a tetracaína. 
 
Potencial de ação de uma célula cardíaca 
Este potencial de ação de uma célula cardíaca é 
muito mais longo e demorado do que um potencial 
de ação de um neurônio, ele demora 
aproximadamente quatrocentos milissegundos. 
No músculo cardíaco existem canais lentos de 
cálcio, que se abrem junto com os canais de 
potássio. 
 
 - Despolarização (platô) → abertura dos 
canais “rápidos” de sódio e “lentos” de cálcio. 
 
Determinantes do potencial de ação 
O que permite o potencial de ação acontecer é o 
estímulo limiar. 
 - Este estímulo é uma corrente de 
estimulação suficiente para desencadear um PA. 
o Estímulo sublimiar (E1; E2) 
- Estímulo não suficiente paradesencadear um PA 
o Estimulo limiar (E3) 
- Estímulo suficiente para desencadear 
um único PA. 
 
o Estímulo supra-limiar 
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- Estímulo suficiente para desencadear 
mais de um PA, caso seja um estimulo 
duradouro. Caso seja um estímulo curto, gera 
um único PA de mesma intensidade do que o 
estímulo limiar. 
 
Observação: Uma vez iniciado o PA, é impossível 
impedi-lo de acontecer. 
 
Fluxo iônico durante o potencial de ação 
 
 
Impulso elétrico 
São alterações eletroquímicas que vão de ponto a 
ponto. – O PA vai se propagando pela célula. 
 
No neurônio eferente, o PA se inicia no dendrito ou 
no corpo celular do neurônio e é propagado de 
maneira unidirecional através do axônio até as 
terminações desse neurônio. 
 
Quando o neurônio é aferente, o PA se inicia nas 
terminações do neurônio e é propagada até o 
corpo celular. 
 
 
Despolarização → entrada rápida de Na+ 
Repolarização → Saída rápida de K+. 
 
Transmissão do impulso nervoso 
• A transmissão do impulso nervoso é 
ortodrômico e acontece de ponto a ponto. 
 - Corpo celular → axônio 
• A transmissão do impulso nervoso em alguns 
neurônios é mais rápida e em outros, é mais 
lenta. 
- Em neurônios mielinizados, ou seja, que 
possui bainha de mielina, os impulsos 
nervosos são mais rápidos. 
 - As células de Schawan formam a 
bainha de mielina nos neurônios 
periféricos 
 
 - Os oligodendrócitos formam a 
bainha de mielina nos neurônios centrais. 
 
Os pontos onde não possuem a bainha de 
mielina são chamados de Nodo de Ranvier. 
 - A despolarização só acontece nos 
Nodos de Ranvier, por isso é chamado de 
Impulso Elétrico Saltatório.