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Feito por Esther Refondini Feito por Esther Refondini Membrana Plasmática Características gerais: Envolve e delimita a célula Fina: só visível no microscópio eletrônico Flexível Semipermeável Glico-lipoproteica Propriedades: Assimétrica (a face interna e a externa são diferentes), fluida, permeabilidade seletiva, resistência à tração, continuidade. Funções da membrana plasmática: - Proteção, delimitação - Origina compartimentos - Mantém concentrações do líquido intra e extracelular - Processos de transporte - Gera e transmite sinais elétricos - Responsável pela união entre as células - Comunicação entre as células » junções GAP - Identidade celular » rejeição celular - Recepção de sinais - Inibição por contato Membrana celular = plasmática + internas Membrana plasmática = delimita a célula Membranas internas, delimitam compartimentos intercelulares, forma diversas organelas (RE., Golgi, Mitocôndria). A membrana plasmática e as membranas internas são lipoproteicas. Composição: Lipídeos de membrana: fosfolipídios, colesterol e glicolipídios. Fosfolipídios: Mais abundantes, corpo da membrana, anfipáticos/anfifílicos: hidrofóbicos e hidrofílicos. Cabeça polar: glicerol, fosfato e grupo polar. Cabeça apolar: ácidos graxos (hidrocarbonetos) Formam bicamadas espontaneamente. Cada bicamada = 2 monocamadas, uma externa e outro interna. Interações hidrofóbicas: ácidos graxos tendem a se associar no interior da membrana e manter distância da água. Interações hidrofílicas entre grupamentos polares dos fosfolipídios em contato com o meio extracelular ou citoplasma, aquosos. As bicamadas se fecham espontaneamente, porque isso evita a exposição das caudas hidrofóbicas à água. » micelas. Colesterol de membrana: - Esteroide - Representa aproximadamente 20% dos lipídeos totais. - Anfipático - Cabeça com agrupamento hidroxila polar - Cauda: anel do esteroide = rígido e pequena cadeia de hidrocarbonetos apolares - Localização: seu agrupamento polar fica próximo da cabeça dos fosfolipídios - Torna a bicamada lipídica mais rígida (menos flexível). Glicolipídios: - Moléculas lipídicas que contém açúcar - Encontradas na monocamada mais distante do citoplasma - Fazem parte de 5% das moléculas lipídicas da monocamada externa - Seus agrupamentos glicídicos são expostos na superfície da célula > assimetria da membrana - Fazem parte do glicocálice, logo, podem participar do reconhecimento celular, pois alguns são receptores de superfície celular - Gangliosídeos = carga negativa Proteínas de membrana a) Integrais ou intrínsecas podem ser glicoproteicas. b) Periféricas ou extrínsecas: tem quantidades e tipos variados e desempenham funções específicas da membrana. Feito por Esther Refondini Proteínas integrais - 70% do total de proteínas - Diretamente ligadas à bicamada lipídica (secundária ou terciária) - Podem apresentar domínios citoplasmáticos, não citoplasmáticos e aos domínios que passam pela região hidrofóbica da membrana. 1 e 2 - Podem atravessar a bicamada, logo, anfifílicas, pois são transmembranas. 1, 2 e 3 - Podem se associar à monocamada interna e ter parte da sua estrutura no citosol. 4 - Podem se associas às monocamadas conectadas a um ou mais lipídeos > precisão estar conectadas! 6 e 5 - Somente podem ser removidas da membrana pela ruptura da bicamada com detergentes. - 1, 2 é unipasso (receptores) ou 3 é multipasso (transportadores, formadoras de poros, receptores ou enzimas). Proteínas periféricas - 30% do total de proteínas. - Fracamente associadas com as intrínsecas, assim, podem ser facilmente extraídas. - Ligadas à membrana por interações fracas com outras proteínas de membrana. 7 e 8 - Podem estar voltadas para a face externa ou citosólica (conectar o citoesqueleto, assim sendo a maioria). Glicoproteínas - Proteínas de membrana associas com oligossacarídeos. - Resíduos de açúcar sempre voltados para a faze externa da membrana. - Fazem parte do glicocálice - Conferem proteção à superfície celular. - Participam do reconhecimento e na adesão celular. Mosaico fluido - Membrana plasmática é estruturada dinamicamente - É formada por uma variedade de “peças” = moléculas - Lipídios e proteínas executam movimentos laterais, dentro do plano da membrana (rotação, difusão lateral, flexão e flip-flop, sendo o último raro). - Movimento das proteínas: deslocamento lateral (mais restrito), menos as que se mantém fixas em determinado ponto. Evidências da fluidez das membranas: 1- Movimentação das proteínas na bicamada; 2- Resselamento da membrana se perfurada; 3- Miogênese: membranas se fundem. A fluidez das membranas: - Capacita a célula a processos de transporte. - Capacita a distribuição de proteínas e lipídeos dos locais onde foram inseridos (após sua síntese) até outras regiões da célula >> permite difusão dos seus constituintes. - Permite a fusão de membranas. - Impede que a célula se rompa quando deformada. Fatores que interferem na fluidez da membrana - Temperatura dos ácidos graxos - Colesterol que interage com os fosfolipídios dificultando a sua movimentação >> MENOS FEXÍVEL - Composição lipídica: a insaturação provoca a flexão da cauda, mantendo, assim, os lipídeos afastados (permitindo a maior mobilidade). Feito por Esther Refondini Assimetria da membrana: - Entre as faces externas e internas da membrana (monocamadas) existe assimetria - A assimetria na distribuição de: lipídios de membrana, proteínas de membrana e seus domínios, resíduos glicídicos de proteínas e lipídios. - Assimetria é funcional. Conclusão: - As membranas são fundamentais para a vida da célula - Para que a célula mantenha a homeostase, ela deve absorver nutrientes, excretar resíduos... - A célula deve responder aos estímulos do meio por meio dos receptores de membrana - Gradientes iônicos que se formam através das membranas podem ser usados para fabricar ATP - As membranas podem produzir impulsos elétricos: base do funcionamento de nervos e músculos. Fluxo de Substâncias pelas membranas Explica como uma célula absorve nutriente e elimina metabólitos como são produzidas as diferentes concentrações fora e dentro da célula. >> variação de volume da célula. Passivo: difusão simples, facilidade ou osmose } sem gasto de ATP Ativo: transporte via bombas. Ex: bomba de Na+K+, Ca+ } com gasto de ATP Difusão - É o espalhamento de moléculas/partículas - É espontânea - Irreversível - Homogênea - Depende do movimento Browniano (random Walk) das partículas - Agitação térmica - Partículas se ricocheteiam >> movimento contínuo - Acima do 0 grau absoluto (273 K) Aspectos teóricos: - Princípio básico da difusão: 2ª lei da termodinâmica - Em um sistema fechado, quando partículas interagem com outras, há uma divisão por igual de energia, assim, atingindo-se o equilíbrio. - Entropia: tendencia à um sistema mudar de forma espontânea, assim, o desorganizando, porém, atingindo um melhor equilíbrio, pois não haverá mais mudanças e as partículas estarão mais espalhadas. - Ordem natural: deslocamento do ponto mais alto para o mais baixo, a eletricidade flui do ponto de maior potencial para o de menor. Logo, a difusão acontece de onde há maior [] para o de menor []. - Portanto, as diferenças entre sistemas em contato tendem a se igualar!!! A difusão através da membrana - Separa a célula do meio (citoplasma do meio extracelular) - A membrana é semipermeável e seletiva - Substâncias podem se difundir através da membrana - Substâncias se difundem via lipídeos de membrana ou via proteínas de membrana - SEMPRE a favor do seu gradiente de concentração!!! Difusão simples via bicamada lipídica - Nas células ocorre através da bicamada lipídica - Lipídiosde membrana tem movimento acima do 273K - Movimentos originam espaços intermoleculares (pertuitos) - O2, CO2, N2 e hormônios esteroides podem se difundir através dos pertuitos - Em geral, ocorre transporte de moléculas pequenas e hidrofóbicas. Difusão via canais iônicos de membrana - Canais iônicos são proteínas integrais de membrana, multipasso, com um canal hidrofílico no seu interior para deslocamento de íons (Na+, K+, Ca2+, Cl-). - Também são chamados de proteínas-canal - Esses canais são seletivos - Podem ser controlados por sua abertura ou fechamento - Não sofrem mudanças conformacionais para realizar transporte - É a via mais rápida de transporte pela membrana. Tipos de canais iônicos: 1- Voltagem dependentes: só abrem com voltagem específica. 2- Ligação dependente: abrem-se na presença de um ligante. 3- Controlados mecanicamente: estresse mecânico leva a sua abertura. Feito por Esther Refondini 4- Vazantes: abrem e fecham independente das condições. Fatores que interferem na difusão simples via bicamada lipídica: - Lei de Fick explica como ocorre uma difusão efetiva de uma partícula em fluidos. Depende de: 1- Coeficiente de difusão da partícula Maior temperatura, menor a partícula, e menos viscoso >> mais rápida. 2- Gradiente de [] Quanto maior a diferença entre as [] de soluto em duas soluções separadas por uma membrana semipermeável, maior será a velocidade de difusão. - Superfície da membrana: maior área, maior vel. - Espessura da membrana: mais fina, maior vel. - Solubilidade da partícula em lipídios: mais lipossolúvel a partícula, maior a vel. - Lei de Grahan (gases): quanto menor a massa molecular do gás, maior vel. Fatores que interferem na difusão via canais iônicos - Gradiente de [] - Diâmetro do canal - Tamanho da substância - Carga dos aminoácidos que revestem o canal - Número de canais iônicos - Comportas acionadas por voltagem - Comportas acionada pela presença de ligante. Canais iônicos controlados por ligantes - Receptores inotrópicos: presentes nas membranas que fazem sinapses. Exemplo: Receptores nicotínicos/acetilcolina (ACh),: influxo de Na+ e efluxo de K+, Receptor NMDA influxo de Ca2+ , Receptor de GABA influxo de Cl- Canais iônicos controlados por voltagem - Canais vazantes de K+ ; todas as células - Canais de Na+ voltagem dependente; em membranas de células excitáveis - Canais de K+ voltagem dependentes em membranas de células excitáveis - Canais de Ca2+ voltagem dependentes em células cardíacas e em terminas sinápticos. Difusão facilitada via carreadores - Carreadores = transportadores = permeases - São proteínas integrais de membrana multipasso - Contém sítio de ligação específico para a substância que irá transportar - Transportam açúcares (glicose), aminoácidos, nucleotídeos - Ligam especificamente as substâncias nesse sítio - Alteram sua conformação (de forma espontânea e aleatória) expondo o sítio de ligação ora para o exterior da célula e ora para o interior. Fatores que interferem na difusão via carreadores - Gradiente de concentração: até o ponto de saturação - Saturação dos carreadores - Número de carreadores - Estero-especificidade - Competição pelo carreador Exemplos: Glut: transportam glicose. SGLT1: transportam Na+ e glicose Diversos cotransportadores: membranas intestinais, tubulares renais >> transportam aminoácidos. Osmose - Transporte da água através da membrana - Espontâneo (passivo) - Ocorre por proteínas canal = aquaporinas, proteínas integrais de membrana, multipasso - Em todas as células - Determinas o volume e a hidratação celular Osmose entre meios - Água se desloca de área com baixa concentração de soluto para área com alta concentração de soluto. *meio hipertônico “puxa” água do meio hipotônico. - Entre meios isotônicos, separados por membrana permeável à água, não há osmose. Os solutos dissolvidos exercem uma pressão osmótica. Essa pressão é determinada pelo número de partículas de um soluto em uma solução. Número de partículas de soluto em um dado volume de solução = OSMOLARIDADE Solutos que contribuem com a osmolaridade: Na+, K+, Ca2+, glicose, proteínas Osmolaridade média dos líquidos corporais = 300mlM Se a osmolaridade do líquido intracelular = líquido extracelular, não há osmose! Importância nas infusões: soros, colírios, quimioterápicos; hemodiálises e mecanismos renais; eliminação de telangiectasias com aplicação de solução hipertônica. Feito por Esther Refondini Potenciais elétricos gerados na membrana plasmática Transporte ativo: bombas. Bombas são carreadores de membrana (proteínas integrais do tipo multipasso) acoplados à uma ATPase. O transporte é contra o gradiente de []. Gasta energia gasta vem do ATP. Exemplos são Bomba de Na+K+, Ca2+ e H+K+. Bomba de Na+K+ = Na+K+ ATPase Presente em todas as células. Cotransportador. Transporta 3 Na para fora e 2 K para dentro. É responsável por 30% do consumo total de ATP pela célula. O Na+ se difunde para a célula espontaneamente via carreadores e canais Iônicos a favor do seu gradiente de []. Bombas retiram o Na+ incessantemente. Funcionamento da bomba Funcionamento de classe P (subunidade alfa e beta) Funções da bomba de Na+K+ Mantém concentrações de Na+ e K+ no LIC e LEC; Na+ é SOLUTO de LEC e K+ é SOLUTO de LIC; Mantém o volume celular; Eletrogênica (mas sódio sai do que entra) > Contribui para manter a membrana interna negativa. Bomba de Ca+ Carreador de membrana acoplado a um gasto de ATP; Retira 2 Ca2+ do citoplasma a cada ciclo (bomba classe P); Principalmente presente na membrana plasmática e na membrana do REL de células musculares; Sarcolema* Presente em músculo estriado liso e esquelético; Transporta Ca2+ do citoplasma para fora da célula ou para dentro do REL. A presença de Ca2+ no citosol é sinal para desencadear eventos, logo, deve ser mantida baixa para que a célula seja sensível ao sinal. Bomba de H+K+ Presente nas células de revestimento do estomago (parietais); cotransportados (antiporte); transporta H+ do citoplasma para a luz do estômago e K+ da luz para a célula; além disso, acidifica o conteúdo interno do estômago. Potenciais elétricos gerados na membrana A membrana plasmática das células separa o citoplasma (lic=líquido intracelular) do meio externo (lec=líquido extracelular). O lic e lec são soluções aquosas que contém íons. A membrana plasmática é permeável aos íons – é seletiva. Íons se encontram em eletroneutralidade no lic e no lec + para cada ion + tem um ion – Porém, adjacências da membrana plasmática >> distribuição assimétrica de cargas A DDP de membrana é medida da diferença de carga através da membrana plasmática. Em repouso (quando não estão conduzindo potenciais de ação), neurônios tem uma DDP de aproximadamente -70mV, e musculares de -90mV. Portanto, significa de o interior está 70 x ou 90 x mais negativo do que o exterior! Como é gerada a DDP de repouso de -90mV? 1- Pelo constante efluxo de K+ do LIC para LEC (a favor de sei gradiente de []). Quando o K+ vaza através do seu canal ele leva cargas positivas e deixa as cargas negativas do lado de dentro, assim não há mais neutralidade. Dessa forma seu fluxo contribui com a eletropositividade externa e a eletronegatividade interna, gerando uma DDP. No momento em que o K+ atinge seu equilíbrio eletroquímico, a DDP está em -94mV. Feito por Esther Refondini Equilíbrio eletroquímico do íon: Pode ser calculado pela equação de Nernst: E+ +/- 61. Log C interna/C externa E= DDP na qual o íon está em equilíbrio eletroquímico. Quando o íon atinge seu equilíbrio eletroquímico, as forças propulsoras (da sua difusão) – químicas e elétricas são iguais e opostas. Nessa DDP cessa a difusão efetiva do íon. Outros íons fluempela membrana. Como é gerada a DDP de repouso? 2 – Pelo fluxo de outros íons pela membrana. Além do K+, outros íons como Na+, Cl-, Ca++, etc. também fluem pela membrana. Ao considerarmos o equilíbrio eletroquímico de todos esses íons, chegaríamos à uma DDP de -86 mV que é bem próxima de -90 mV (obs: atribui-se os - 4mV a menos à bomba de sódio e potássio). Equação de Goldmann C = concentração iônica, e P = permeabilidade ao íon Então, vamos considerar a contribuição de Na+ e K+ para a geração da DDP de repouso: Na+ = atinge seu equilíbrio eletroquímico em + 61mV Aplicando Goldmann e considerando que o K+ é bem mais permeável que o Na+, chegamos a: DDP de - 86 mV. O K é mais permeável que o Na, o Na deixa de sair por causa do gradiente elétrico, e deixa de entrar por causa do gradiente de concentração. Como é gerada a DDP de repouso? 3-Bomba de Na+K+ ao retirar 3 cargas de Na e internalizar 2 de K, a bomba contribui com a eletropositividade externa e a eletronegatividade interna. Então, o potencial de repouso é gerado quando os íons atingem seus equilíbrios eletroquímicos e quando a bomba de NaK funciona. Neste momento a DDP da membrana é de -90mV. Repouso A membrana da célula excitável estará em repouso quando se apresentar eletropositiva externamente e eletronegativa internamente. Nessa condição, dizemos que ela está polarizada e sua DDP é de - 70mV (ou – 90mV). Assim, os canais iônicos vazantes estão abertos, mas os canais iônicos de Na+ e de K+ voltagem dependentes estarão fechados. Dentro − Fora + Despolarização É o estímulo necessário para despolarizar a membrana. Este estímulo torna a membrana ao Na+ mais permeável. O Na+ entra na célula trazendo cargas positivas para o citoplasma e inverte momentaneamente a polaridade da membrana. Dentro + Fora − Como ocorre a despolarização? 1. Durante o repouso, os canais de Na+ de voltagem dependentes estão fechados. 2. O estímulo aumenta o influxo de Na+ via canais vazantes e a DDP passa do repouso (- 70mV) para - 65mV. 3. Em -65mV é chamado de limiar de excitação dos canais de Na+. 4. O influxo abundante de Na+ inverte a polaridade da membrana. 5. Quando despolarizada, a membrana passa de -70mV para +35mV (ou +40 mV). Repolarização Imediatamente após a membrana despolarizar, íons K+ se descolam para fora da célula (efluxo). Este efluxo tornará a membrana eletropositiva fora e eletronegativa dentro novamente. Como ocorre a repolarização? Os canais de K+ dependentes são canais de abertura lenta. 1. Iniciam sua abertura próximo de 0mV. Em +35mV (membrana despolarizada) estão totalmente abertos. 2. Sendo assim, ocorre efluxo de K+ (os canais de Na+ voltagem dependentes estão fechados). 3. O efluxo de K+ leva cargas + para fora, e a polaridade inicial da membrana vai se reestabelecendo. 4. A DDP da membrana passa de +35mV para - 90mV. Pode haver hiperpolarização Usualmente, os canais de K+ voltagem dependentes estão fechados em -90mV, quando cessa o efluxo desses íons através deles. Porém, se esses canais continuarem abertos por um tempo a mais, o efluxo Feito por Esther Refondini de K+ continua e a DDP da membrana diminui mais (até -100mV). A isso chamamos de hiperpolarização da membrana. Novo repouso: Após a repolarização, diz-se que a membrana está polarizada. Durante a despolarização e na repolarização a célula não é capaz de conduzir o novo potencial de ação (período refratário) porque neste tempo, os canais de Na+ voltagem dependentes estão inativados (fechados) e portanto, não é possível o influxo de Na+ e a despolarização. Gráfico de um potencial de ação gerado em um neurônio. Potencial de ação “caminha” ao longo do axônio: 1. O estímulo é aplicado próximo ao corpo celular (cone de implantação), mas no axônio. Essa área será despolarizada. 2. O potencial de ação se propaga deslocando- se e despolarizando um trecho e repolarizando o anterior. 3. Quando houver despolarização e repolarização do último trecho, todos os anteriores já estarão em repouso. Condução contínua Quando os axônios são amielínicos (sem bainha de mielina), a condução elétrica ao longo deles é continua, contudo, são mais lentas, pois o potencial precisa despolarizar e repolarizar uma área maior até chegar ao seu final, no botão sináptico. → Isso se deve a condução saltatória. As bainhas de mielina aumentam a velocidade de condução dos potenciais. Difusão e diálise (aula prática online) 1. 3 bequeres: A difusão com o azul de metileno é maior quando a temperatura é maior. Isso pode-se relacionar com a hipotermia, pois um paciente com esse estado pode ter uma dificuldade de difusão de gases (O2, CO2). 2. A viscosidade da membrana depende de sua composição, como por exemplo, os colesteróis. A viscosidade do meio interfere na difusão da membrana? Sim em meio com óleo + água a viscosidade do meio interfere na velocidade de difusão. 3. 4 tubos de ensaio + 1 bequer + 1 papel celofane + prendedor + bastão de vidro + pipeta de 1ml + 10% NaCl + 10% Amido + lugol (iodo) + nitrato de prata + água destilada. Diagrama de 2 meios (bequer + água) + (bolsa de NaCl + amido). O papel é semipermeável. 1 tubo: água 2 tubo: água pós-difusão → NaCl 3 tudo: água pós-difusão → amido 4 tudo: controle, coleta do material da bolsa AgNO3 > tubo 1 = sem cor. AgNO3 > Tubo 2 = precipitado branco (permeável ao NaCl). Tubo 3 > 1 gota de lugol > cor marrom clara e sem amido. O lugol não corou e difundiu devido ao tamanho da molécula que é pequena. Tubo 4 > 1 gota de lugol > cor marrom escura e com amido. Hemodiálise: Dialisado (menor concentração) do que a do plasma sanguíneo (300mmolar). Retenção de líquido e edemas em pacientes. Feito por Esther Refondini Apenas pequenas moléculas passam pela membrana, células sanguíneas e proteínas plasmáticas não podem passar pelo dialisado. Transmissão sináptica Período refratário Quando um potencial de ação é produzido - a sensibilidade da região para um próximo estímulo diminui. Absoluto: desde o começo do potencial de ação até o final. Relativo: se segue ao período refratário absoluto, pode se desenvolver novo potencial de ação se a membrana for estimulada, mas o estímulo tem que ser MUITO forte. Lei do tudo ou nada Para um estímulo desenvolver um potencial de ação ele tem que estar no limiar ou acima dele. Não há potenciais de ação fortes ou fracos, e sim estímulos suficientes para promover abertura de canais de Na+. Portanto, estímulos abaixo do limiar não conseguem desenvolver potenciais de ação, e acima os potenciais têm mesma intensidade. Condução contínua (já vista em aula anterior) A condução contínua é mais lenta porque o potencial precisa despolarizar e repolarizar TODA a extensão do axônio, até chegar no seu final, onde está o botão sináptico. A condução do potencial de ação em neurônios mielínicos é rápida. A condução do potencial é saltatória, pois “pula” de um nódulo para outro. Os neurônios são classificados de acordo com mielínicos e amielicos. Mielinização consiste na formação das bainhas de mielina. No SNC, a célula que forma a bainha é o oligodendrócito e no SNP são as células de Schwann. A membrana (composta por esfingomielina e lipídio) da célula se enrola ao redor do axônio. Nos locais mielinizados o potencial e a ação não se desenvolvem, pois não há canais iônicos. Então, o potencial de ação passa por regiões chamadas de Nodos de Ranvier, onde tem canais iônicos. Doença desmielinizante: Pacientes com esclerose múltipla apresentam áreas de desmielinização em axônios. A principal consequências desse fenômeno é a diminuição da velocidade de condução elétrico dos axônios afetados. As consequências podem ser sensoriais e motoras. Sinapses Sabe-se que os potenciaisde ação são propagados ao longo dos axônios, assim, quando o impulso chega ao final do axônio, ele deve ser conduzido para a próxima célula. A essa zona de comunicação entre o neurônio e a próxima célula, chama-se de SINAPSE. As sinapses podem ser entre neurônio -neurônio, entre neurônio- fibra muscular e entre neurônio-glândula. Feito por Esther Refondini Sinapses elétricas As sinapses elétricas ocorrem entre duas células com as membranas em aposição (encostadas). Nesse tipo de transmissão, o potencial de ação passa imediatamente de uma célula para outra. Nas membranas em questão, encontra-se junções GAP/comunicantes. Quando uma célula despolariza pelo influxo de Na+, ele vaza imediatamente para a célula seguinte, via junções gap. Então a outra célula despolariza também. → Sinapses elétricas são rápidas e não tem controle. Ex: entre fibras musculares cardíacas. Sinapses entre miócitos cardíacos Entre as fibras cardíacas há discos intercalares e neles há junções gap. Nessas, o potencial de ação flui de uma fibra para outra muito rapidamente. Sinapses químicas: Entre duas células que fazem transmissão via sinapse química existe um espaço chamado de fenda sináptica. O neuronio que envia o potencial de açao é chamado pré sinaptico e o que crecebe é pós sináptico. As células envolvidas nessa sinapse são se tocam. Para haver passagem do potencial de ação, o neuronio pré sináptico tem que liberar na fenda um neurotransmissor, o qual é o mediador da sinapse. Esse tipo de sinapse pode ser controlado. A maioria das sinapses no adulto são quimicas. Eventos pós sinápticos Quando o neurotransmissor (molécula sinalizadora) é liberado na fenda sináptica, esse se liga em um sítio de ligação presente em canais iônicos ligante dependentes pós sinápticos. Essa ligação altera a forma do canal, e ele abre permitindo fluxo de íons. Quando cessa o estímulo o neurônio pré sináptico deixa de conduzir o potencial de ação e também de cessar a transmissão, o neurotransmissor tem que liberar os canais pós sinápticos. O que ocorre: 1. Os neurotransmissores podem se difundir na fenda e se afastar dos canais iônicos. 2. Os neurotransmissores podem ser reciclados para os botões sinápticos. 3. Os neurotransmissores podem ser degradados enzimaticamente, ex: acetilcolinesterase degrada acetilcolina. Tipos de canais pós sinápticos: Feito por Esther Refondini o Canais de Na+ ligante dependentes o Canais de K+ ligante dependentes o Canais de Cl- ligante dependentes Os neurotransmissores (ex: acetilcolina, serotonina, dopamina) se ligam seletivamente nesses tipos de canal, abrindo-os e permitindo o fluxo de íons correspondentes. Tipos de neurotransmissores (“os que abrem os canais de íons”): o Exitatórios: quando um neurotransmissor é excitatório se liga ao canal de Na+ e esse se abre, ocorre influxo de Na+ na célula sináptica, e a despolariza. Logo, o potencial de ação (impulso nervoso) passou indiretamente de uma célula para outra. Ocorre excitação no neurônio. o Inibitórios: esses se ligam em canais de Cl- e quando esses abrem, ocorre influxo de Cl-, isto é, carga negativa. Assim, mais cargas negativas dentro da célula diminuem a DDP de – 90mV para -100mV, este fenômeno é conhecido como hiperpolarização. Neste caso, o potencial de ação não passa para a estrutura pós sináptica e ela não despolariza. Ocorre “desexcitação” do neurônio. Exemplos: Um neurônio motor pode receber sinapses excitatórias e inibitórias. No caso, quando a quantidade de neurônios inibitórios é maior do que a de excitatórios mesmo recebendo as duas informações, o neurônio motor não conduz o potencial de ação. Por isso dizemos que as sinapses químicas podem ser controladas. Junções neuromusculares O que é? É a sinapse química entre fibra nervosa-fibra muscular. Esse axônio pertence as um neurônio motor e pode se ramificar e inervar várias fibras musculares. Este conjunto de neurônio motor + fibras musculares que ele inerva é chamado de unidade motora. Miastenia grave: é autoimune. Anticorpos destroem o receptor de ACH do canal de Na+ ligante dependente pós sináptico. Mesmo que haja liberação do neurotransmissor, não há ligação com o canal, logo, não atinge a fibra muscular e as fibras musculares não são acometidas. As fibras sadias trabalham em dobro, por isso o sintoma dessa doença é a fadiga muscular. Butulismo: causada por toxina bacteriana. Essa toxina (cliva/quebra) moléculas que permitem a adesão da vesícula de neurotransmissor na membrana pré sináptica. Sem essa fusão, não há liberação do neurotransmissor na fenda. O potencial de ação não atinge a fibra muscular e por isso, o principal sintoma é a paralisia muscular. Osmose em eritrócitos (aula prática online) Lanceta (para furar o dedo). Soluções: NaCl 0,9% isotônica, NaCl 0,2% hipoto, NaCl 5% hipertônica, Sacarose 10% hipertônica, Água destilada hipotônica - hemólise. Feito por Esther Refondini A água sai da célula e vai para o plasma sanguíneo. Contração muscular I Contração é uma capacidade que os músculos têm de gerar força e movimento. A força é medida como uma tensão (quantidade de gramas levantadas e distancia que o musculo encurta). O evento é mecânico. Tipos de músculos: estriado esquelético, estriado cardíaco e o liso. Nomenclatura para o tecido muscular: Célula muscular = fibra muscular. Membrana plasmática = sarcolema. Reticulo endoplasmático liso = reticulo sarcoplasmático. Mitocôndrias = sarcossomas. Citoplasma = sarcoplasma. Músculo estriado esquelético: Fibras grandes e cilíndricas Polinucleadas Núcleos periféricos Fibras reunidas em feixes Estriações transversais = sarcômeros Contração rápida Associados aos ossos Músculo estriado cardíaco: Fibras médicas e cilíndricas Podem se ramificar Uni ou binucleadas Núcleo(s) central(is) Fibras unidas por discos intercalares Estriações transversais – sarcômeros Contração rítmica No miocárdio Músculo liso: Fibras pequenas e fusiformes (centro largo e pontas afinas) Uninucleadas Núcleo central único, também fusiforme Não possuem estriações = sem sarcômeros - liso Contração lenta mas gera a maior força por área Nas vísceras, vasos sanguíneos, e útero Contração do músculo estriado esquelético: Fibras musculares recebem estímulo = potencial de ação pelas junções neuromusculares (Junções neuromusculares são sinapses químicas). Ao conjunto de um neurônio motor associado as fibras que ele inerva, chamamos de unidade motora. Essas unidades tem contração simultânea. Placa motora (parte que recebe a acetilcolina). Unidades motoras menores ou maiores. As maiores têm um moto neurônio que inerva grande quantidade de fibras – movimentos grosseiros, potentes. As menores têm um moto neurônio que inerva menores quantidades de fibras – movimentos precisos e delicados. Associação músculo-osso Músculos estriados esqueléticos se conectam ao osso pelos tendões. A contração muscular encurta o musculo, traciona o tendão e provoca movimento no osso. Há continuidade entre o epimísio e o tendão. Feixe/fascículo muscular = conjunto de fibras. Feito por Esther Refondini Elementos da fibra muscular: Miofibrilas Reticulo sarcoplasmático Túbulos T Sarcolema = com placa motora Mitocondrias A miofibrila: É um feixe cilíndrico de miofilamentos finos (actina) e espessos (miosina). As miofibrilas se estendem de uma extremidade à outra dentro da fibra muscular. A organização dos miofilamentos origina os sarcômeros. Uma miofibrila contém uma série de sarcômeros sequenciais. Miofibrilas não são envoltas por membrana. O sarcômero: Unidade básica da contração. Toda estrutura é compreendida entre duas linhas Z.Elementos do sarcômero: Linha Z: Composta de filamentos proteicos (ex. a-actinina) ancora os filamentos finos Filamentos finos: Formados por actina F, troponina e tropomiosina Filamentos espessos: formados por miosinas II Titina: Ajuda a posicionar os filamentos espessos no sarcômero Nebulina: enovela-se ao longo do filamento fino, também ajuda a ancorá-lo na linha Z Tropomodulina e Cap Z: estão nas extremidades da actina F – impedem polimerização e despolimerização Proteínas da linha M: com moléculas que se ligam ao meio dos filamentos de miosina, ajuda a manter o filamento espesso no lugar. Interação miofibrila – sarcolema As miofibrilas estão associadas ao sarcolema pelas distrofinas. A distrofina conecta o filamento fino à proteínas do sarcolema. Filamento fino Formado de 2 actinas F enroladas em a-hélice. Actina – possui sítio de ligação com miosina que durante o repouso está encoberto pela tropomiosina. Tropomiosina – proteína filamentosa que se sobrepõem à actina, encobrindo os sítios de ligação com a miosina. Troponina – proteína globular que conecta a actina na trompomiosina. Têm 3 sítios de ligação: para o Ca++ (subunidade C), para a actina e para a tropomiosina. Filamento espesso Formado por várias miosinas II organizadas em feixe. As caudas das miosinas estão unidas e suas cabeças ficam voltadas para fora. A cabeça da miosina tem atividade ATPásica. Em repouso, há um ângulo de 90 graus entre a cabeça e cauda. Após a atividade ATPásica, a cabeça altera sua conformação e diminui o ângulo em relação à cauda. Contração muscular: acoplamento excitação – contração. 1 – Um potencial de ação chega na fibra muscular pela placa motora – junção neuromuscular 2 – O sarcolema despolariza – influxo de Na+ 3 – A corrente de despolarização se estende pelo Feito por Esther Refondini sarcolema e invade os túbulos T 4 – Os túbulos T conduzem a corrente para as regiões internas da fibra 5 – A despolarização dos túbulos T perturba as membranas do retículo sarcoplasmático que abrem canais de Ca++ 6 – Ocorre liberação de Ca++ no sarcoplasma Contração muscular: teoria do filamento deslizante 1 O Ca++ se liga na subunidade C das troponinas 2 As troponinas alteram sua conformação e deslocam as tropomiosinas 3 As tropomiosinas se rearranjam no filamento fino e, ao se deslocarem sobre as actinas, expõem o sítio de ligação da actina com a miosina. 4 Ocorre a ponte cruzada = interação (ligação) das cabeças das miosinas com as actinas quando o ATP que estava conectado à cabeça da miosina é transformado em ADP + Pi. 5 O Pi e o ADP são liberados e as cabeças das miosinas se encurvam 6 Ao se encurvarem, as cabeças das miosinas tracionam os filamentos finos em direção ao centro do sarcômero 7 Os ciclos de ligação e desconexão entre actina e miosina se repetem inúmeras vezes para que a contração seja efetivada 8 Os filamentos finos deslizam sobre os espessos para dentro do sarcômero e as linhas Z se aproximam = SARCÔMERO CONTRAI Relaxamento muscular 1 – Cessa o estímulo 2 – Sarcolema volta ao repouso 3 – Cessa a liberação de Ca++ pelo retículo sarcoplasmático – que inicia o bombeamento de Ca++ do citoplasma para suas cisternas, via bombas de Ca++ 4 – Níveis reduzidos de Ca++ citoplasmático – desconexão Ca++/troponina 5 – Tropomiosina volta a seu lugar, encobrindo o sítio de ligação entre actina e miosina 6 – Não há mais formação das pontes cruzadas 7 – Os filamentos de actina deslizam para o seu lugar de repouso e as linhas Z se afastam = SARCÔMERO RELAXADO. Rigor mortis Cada vez que uma molécula de ATP se liga à cabeça da miosina, a ponte cruzada se desfaz Após a morte, ocorre a rigidez cadavérica Como fibras mortas não produzem ATP, não ocorre a dissociação entre filamentos finos e espessos (pontes cruzadas não desfazem) Músculo continua contraído até iniciar a autólise Contração muscular II Fontes de energia para a contração ATP = fonte de energia imediata para contração muscular ATP não se acumula em grandes quantidades na célula ATP precisa ser continuamente produzido Fontes de ATP: creatina fosfato, glicólise, respiração aeróbica 1ª fonte de ATP: creatina fosfato Creatina pode ser endógena ou exógena Absorvida pelas células faz ligação com um fósforo e é convertida em creatina fosfato, ou fosfocreatina pela creatinoquinase A creatinoquinase também converte PCr em Cr, liberando seu Fosfato para o ADP e produzindo seu ATP. Creatina fosfato No repouso, o ATP vindo dos processos aeróbicos é usado para sintetizar PCr. Feito por Esther Refondini PCr se acumula em pequenas quantidades no citoplasma da fibra muscular. À medida que o ATP é consumido e seus níveis começa a cair, o ADP resultante reage com a PCR e se inicia a produção de ATP + Cr Processo anaeróbio e rápido Porém, a quantidade de ATP produzida dessa forma é pequena, suficiente para poucos segundos de contração 2ª fonte de ATP: Glicólise Glicose é liberada no citoplasma a partir das resevas de glicogênio = glicogenólise Glicose sofre glicólise (no citoplasma) e é convertida em 2 ácido pirúvicos. Saldo de 2 ATPs. Glicólise Processo é anaeróbico é rápido ATP que vem da glicólise é produzido muito rapidamente por um tempo curto A quantidade de ATP produzida por glicólise também é pequena; somada à quantidade de ATP que vem da PCr pode sustentar a contração muscular por menos de 1 minuto 2ª fonte de ATP: Respiração aeróbia Os piruvatos resultantes da quebra da glicose entram na mitocôndria e são metabolizados (Krebs e cadeia transportadora de elétrons) Desses processos temos um saldo de 36 ATPs Processo aeróbico e mais lento quando comparado aos dois anteriores Quantidade de ATP produzida é grande e pode sustentar a contração por mais tempo Velocidade e força de contração As fibras musculares podem ser de contração rápida e mais forte, ou tipo II B Intermediárias ou tipo II A De contração lenta ou tipo I Músculos humanos apresentam, em geral, feixes dos 3 tipos de fibras, contudo existem músculos com predominância de um ou outro tipo Fibras tipo I São vermelhas De diâmetro menor Contração lenta Oxidativas/aeróbicas Maior número de mitocôndrias e de enzimas oxidativas Isoforma da miosina com ATPase lenta Mais mioglobina Motoneurônios e unidades motoras menores geram menos força Fibras de resistência Suportam contrações intensas e repetidas Fibras tipo IIB Brancas Diâmetro maior Contração rápida Glicolíticas/ anaeróbicas Maior teor de enzimas glicolíticas e de PCr Isoforma da miosina com ATPase rápida Menos mioglobina Motoneurônios e Unidades motoras maiores – geram mais força FIBRAS DE VELOCIDADE E FORÇA Suportam contrações rápidas e precisas, fatigáveis. Fibras tipo IIA Fibras intermediárias Possuem características intermediárias entre as duas anteriores Sua fonte de ATP pode ser aeróbia ou anaeróbia Como distinguir as fibras? 1. Biopsia 2. Amostra congelada em N2 líquido 3. Peça cortada do criostato. Força muscular A geração de força muscular depende da condição inicial dos sarcômeros: se hiperalongados (d) não geram tensão, se encurtados (a e o) geram pouca tensão, e se normais (b e c) podem gerar tensão maior. Força muscular: A geração de força muscular também depende do número de unidades motoras ativadas e do tamanho das unidades motoras: Ex unidades motoras com fibras tipo II geram mais força quando comparadas as tipo I pois tem mais fibras. Feito por Esther Refondini Somação ou tetanização Ciclo de contração: Repouso - contração - relaxamento Potencial de ação = 1 a 5 ms = rápido Ciclo de contração = 100 ms = + lentoÉ possível receber outra estimulação neural antes do relaxamento. Tetanização = contração sustentada Ex: 20 a 30 estímulos / segundo = Liberação adicional de Ca++ Relaxamento parcial = Tetanização incompleta Ex: 80 a 100 estímulos / segundo = Liberação maior de Ca++ Não há relaxamento parcial Tetanização completa resulta em: contração sustentada. Tetanização= contração sustentada Espasmo = contração isolada ou súbita Contração isométrica Isométrica = estática * Atuação muscular sem movimento no ângulo da articulação * Músculo gera força, tensão, mas não encurta. * Pontes cruzadas se formam, se reciclam, gerando força, mas filamentos não se movem. Ex: Músculos posturais Contração isotônica Isotônica = dinâmica * Atuação muscular com movimento * Alteração no ângulo da articulação. * Músculo gera força, tensiona e encurta. * Pontes cruzadas se forma, reciclam e os filamentos se movem. Ex: Movimento articular Fadiga muscular Redução na eficiência de desempenho muscular. Pode ocorrer por: falta de ATP diminuição de O2 interrupção no fluxo sanguíneo diminuição nas fontes de reserva Plasticidade muscular 1 – Hipertrofia Estímulo por “uso”, como em exercícios Aumento no volume muscular Aumento no volume da fibra Aumenta número de miofibrilas Aumenta síntese proteica Aumenta quantidade de actina e miosina 2 – Atrofia Desuso. Exemplo: acamados, engessados, imobilizados e denervação. Diminuição no volume muscular Diminuição no volume da fibra Diminuição no número de miofibrilas Degradação proteica supera a síntese Diminuição de actina e miosina 3 – Hiperplasia É o aumento do volume muscular Aumento no número de fibras Ocorre em músculo liso Contração do músculo liso Tem fibras fusiformes Menores quando comparadas às estriadas Uninucleadas Sem estriações = sem sarcômeros Nº de filamentos de actina e miosina = menor que de fibras estriadas Contrações mais lentas e mais fortes Consumo energético menor Estrutura da fibra lisa – aparato de contração No sarcolema há cavéolas, invaginações que acumulam Ca++ O retículo sarcolplasmático é pouco desenvolvido Os filamentos finos se inserem em corpos densos, espalhados aleatoriamente no sarcoplasma ou aderidos no sarcolema Feito por Esther Refondini Os filamentos espessos se interpõem aos finos, entre dois corpos densos Filamentos intermediários conectam os corpos densos Há junções gap entre as fibras do musculo liso. Excitação da fibra lisa Potencial de repouso da fibra lisa: entre -50 e -60 mV Estímulos: Neurotransmissores = (não há junções neuromusculares típicas. Neurotransmissores são liberados por junções difusas, das varicosidades), Hormônios, Fatores teciduais locais, Mecânico Potenciais de ação são mais lentos Despolarização ocorre pelo influxo de Ca++ Contração da fibra lisa Estímulo Influxo de Ca++ Interação Ca++ - CALMODULINA Ativação da miosina quinase. Fosforilação da miosina – fosforilada, a miosina se fixa na actina = ponte cruzada Gasto de ATP, alteração na cabeça da miosina, tração do filamento fino. Aproximação dos corpos densos - contração Diminui a concentração intracelular de Ca++ - ativa miosina fosfatase Miosina é defosforilada. Cessa a contração ou mantém estado de Tranca – contração tônica prolongada. Ca++ é bombeado para fora. Contração da fibra lisa Mais lenta que da fibra esquelética: Ciclos mais lentos das pontes cruzadas = atividade ATPásica da miosina é mais lenta. Pontes cruzadas permanecem fixadas mais tempo. Lento influxo de Ca++ - canais iônicos de abertura lenta. Maior força de contração que da fibra estriada: prolongado período de fixação das pontes cruzadas. maior encurtamento – filamento de miosina mais longo – ótimo grau de sobreposição dos filamentos