Roteiro da Semana 1Roteiro da Semana 1 do curso de Fisiologia e Saúde Humana. Show
3.1 Mecanismos iônicos responsáveis pelo potencial de açãoConhecer os mecanismos de geração do potencial de ação é muito interessante para um biólogo, visto que é um exemplo do que a vida consegue fazer e o homem ainda tem dificuldade de imitar. Quando o potencial de membrana atinge o potencial limiar, são abertos canais iônicos dependentes de voltagem. No caso dos neurônios de mamíferos, são abertos canais de sódio. Ocorre então a despolarização, em virtude da grande entrada de cargas positivas. Para que a compensação seja também muito rápida, a repolarização ocorre devido à abertura de canais de potássio e esses íons saem da célula, visto que o interior agora é positivo e há uma menor concentração de potássio no meio extracelular. Figura 1.2: Potencial de Ação padrão - Na parte superior é mostrado como é feito o registro do potencial. Um axônio foi impalado com um microeletrodo e um eletrodo de referência é colocado no meio extracelular. O potencial de ação é um fenômeno muito rápido. No axônio (prolongamento dos neurônios) leva cerca de 0,2 milisegundos. A despolarização é resultado da entrada de íons sódio e a repolarização é devido à saída de íons potássio. No final da fase de repolarização e durante alguns milisegundos após a passagem do potencial de ação, o transporte ativo de sódio e potássio funciona em alta velocidade, recolocando potássio no interior da célula e os íons de sódio para o exterior. Os potenciais de ação podem ter vários formatos e duração. O que tem maior duração é o potencial de ação do coração e o platô corresponde ao tempo necessário para esvaziar o ventrículo. Se você associou um potencial de ação a cada batimento cardíaco, está correto(a)!!!  Figura 1.3: Potencial de ação de uma fibra de Purkinge do coração mostrando o platô. Ao acabar o potencial de ação, a condição elétrica da membrana volta ao normal, mas os íons ainda estão invertidos. Nessa hora começa a funcionar um mecanismo mais lento. A bomba de sódio/potássio faz com que o sódio saia e o potássio entre. Animação 7: Bomba de sódio. Além dos canais dependentes de voltagem que deixam fluir sódio ou potássio, também existem os canais de cálcio. Estes deixam passar uma grande quantidade de cálcio e pequena quantidade de sódio. Como a concentração de cálcio no interior de uma célula em repouso é cerca de 10.000 vezes menor que a no exterior, quando esses canais abrem, o cálcio entra. Esses canais têm velocidade de condução menor que os canais de sódio dependentes de voltagem. Algumas células musculares lisas não têm o canal rápido que conduz sódio e, portanto, a sua despolarização é mais lenta e totalmente dependente de cálcio. A saída de cálcio do meio intracelular depende de bombas de cálcio e também da própria bomba de sódio, visto que há um trocador sódio/cálcio que trabalha usando a energia do excesso de sódio que entra pela bomba de sódio/potássio. O que é? Também chamando de impulso nervoso, o potencial de ação são as transmissões dos sinais nervosos elétricos que provocam rápidas alterações do potencial de membrana, se propagando ao longo de todo o axônio até os seus terminais, com grande velocidade. Qual sua importância? O potencial de ação confere a um neurônio a capacidade de transmitir informação para um ou mais neurônios e/ou músculos, glândulas etc. Sistema Nervoso O tecido nervoso que envolve todo o Sistema Nervoso tem como característica principal a grande diversidade de células que possuem diferentes tipos morfológicos (formatos) e funções. Este tecido é composto basicamente por dois tipos de células: os neurônios e as células da glia. Os neurônios são os elementos funcionais do sistema nervoso, são interligados formando circuitos neurais que trabalham de forma coordenada além de trabalhar em conjunto com as células da glia que atuam principalmente como células de suporte, constituindo o tecido glial. Os neurônios e as células da glia formam os circuitos neurais que processam as informações que vêm do ambiente externo e as que são geradas pelo próprio sistema nervoso. Estrutura do Neurônio A estrutura do neurônio é formada pelo corpo celular, dendritos, axônio, bainha de mielina e terminal do axônio. No corpo celular estão presentes todas as organelas que mantém a estrutura
do neurônio vivo (como as mitocôndrias e o núcleo, por exemplo). Os dendritos recebem as informações que chegam de outros neurônios, eles formam uma árvore ramificada e é nos dendritos que há a formação de espinhas dendríticas em um contato sináptico. O axônio é um prolongamento único e longo que transmite os impulsos nervosos provenientes do corpo celular até o terminal sináptico. Emerge do corpo celular em uma região chamada zona de disparo. A bainha de mielina é um tecido que pode ou não
estar presente envolvendo o axônio. Por fim, no terminal do axônio há uma dilatação na qual se encontram múltiplas vesículas sinápticas. Dentro destas vesículas existem Funções do Neurônio Em uma breve revisão sobre as funções dos neurônios é importante citar que suas principais funções são: receber, transmitir e processar os estímulos recebidos e desencadear respostas motoras. Além disso, os neurônios também se comunicam por meio de sinais elétricos, controlam contrações musculares e glândulas, são capazes de gerar o potencial de ação. Todo neurônio, como as demais células do corpo, é envolvido por uma membrana. A membrana que envolve o neurônio é composta por gordura e separa a parte intracelular da extracelular, ou seja, a parte interna do neurônio da parte externa dele. Contudo, essa separação não é total. Esta membrana possui permeabilidade seletiva, o que significa que ela permite a intensa troca de íons entre os meios intra e extracelular. Esta permeabilidade seletiva torna possível gerar e conduzir potenciais de ação, em outras palavras, sinais bioelétricos. Desse modo, na membrana podem ser encontrados canais iônicos, que podem deixar passar íons de modo seletivo, continuamente ou em respostas a estímulos elétricos, químicos ou mecânicos. É importante lembrar que íons são átomos que ganharam ou perderam elétrons. Em um neurônio, as concentrações iônicas são diferentes entre os meios intracelular e extracelular. Em seu estado de repouso, ou seja, seu estado natural, a concentração iônica é mais negativa e com mais íons de (potássio), internamente e, externamente, há maior concentração de (sódio). O neurônio possui estados funcionais, que serão melhor descritos abaixo. O primeiro estado é de repouso, também conhecido como estágio de polarização. Neste estado o neurônio está inativo, ou seja, não tem um potencial de ação passando por ele. É importante ressaltar que o neurônio pode estar recebendo estímulos, porém ainda não foram suficientes para ultrapassar o limiar de disparo e ir para o próximo estado. Mesmo em repouso, o neurônio gasta energia para manter seu gradiente eletroquímico, ou seja, a diferença de concentração iônica dos elementos químicos (como o sódio e o potássio) entre o meio intracelular e extracelular e a diferença de potencial de cátions (+) e ânions (-) que é criada por essa diferença da concentração nos meios intra e extracelular. Para isso, o neurônio utiliza a bomba de sódio e potássio. Em seguida, há o estado de despolarização. Na despolarização há uma súbita abertura dos canais de sódio dependentes de voltagem permitindo a entrada de íons de sódio para dentro do axônio. Assim, a célula inverte momentaneamente a polaridade da membrana do neurônio, ou seja, fica positiva dentro e negativa fora.
Importante ressaltar que nesta fase a quantidade intracelular de potássio não é alterada. Somente a quantidade Após esse estado, temos o estado de repolarização. Este é o processo pelo qual a célula começa a retornar ao seu potencial de repouso. Os canais de sódio começam a se fechar e inicia-se a abertura dos canais de potássio que também são dependentes de voltagem e se abrem de forma mais lenta do que o de sódio, fazendo com que os íons de potássio comecem a sair de dentro do neurônio. Assim, o neurônio começa a perder as cargas positivas que ele havia ganhado. E, com isso, o neurônio começa a voltar para o estado de repouso, ou seja, está perdendo cargas positivas para voltar para o repouso. Por último, temos o estado de hiperpolarização. O estágio de hiperpolarização pode acontecer no final da fase de repolarização. Os canais de vazamento de potássio precisariam fechar exatamente quando o interior do neurônio alcançasse a voltagem por volta de (-70mV), para alcançar o estado de repouso, mas eles não são tão precisos assim. Sendo assim, o meio intracelular do neurônio se apresenta com maior voltagem negativa do que o necessário para alcançar o estado de repouso, ou seja, hiperpolarizado, podendo chegar a (-100mV). É importante ressaltar…
Neurônio com Bainha de Mielina
É importante ressaltar… Se o estímulo não conseguir fazer com o limiar de disparo seja atingido, o neurônio continuará em repouso. Então, é necessário passar do limiar de disparo para gerar o potencial de ação (Princípio do Tudo ou Nada). Quando este limiar for ultrapassado, o potencial de ação passará em uma única direção (unidirecional) e com a mesma intensidade por todo o axônio até alcançar os terminais deste. A bainha de mielina faz com que este estímulo passe de forma mais rápida pelo neurônio que a possui. Ou seja, ela acelera a passagem de informação por ser um isolante elétrico. Os impulsos elétricos que acontecem no neurônio que possui bainha de mielina é chamado de impulso saltatório ou também podemos falar que o potencial é saltatório. Quando o axônio de um neurônio possui bainha de mielina, os espaços que não têm bainha de mielina são chamados de Nódulos de Ranvier. São nestes espaços e somente neles, que há a alteração de carga elétrica do neurônio. Material de ApoioBibliografia para Estudo Projetando Neurociência Outras Informações Quais são as fases do potencial de ação e qual o íon responsável por cada uma?Um potencial de ação possui três fases: despolarização, pico de ultrapassagem e repolarização. Existem dois outros estados do potencial de membrana relacionados ao potencial de ação. O primeiro é a hipopolarização, que precede a despolarização e o segundo é a hiperpolarização, que se segue à repolarização.
Quais são os íons Envolvidos no processo de potencial de ação?Íons importantes
Temos envolvidos tanto no potencial de ação quanto no potencial de repouso, dois íons muito importantes que você não pode se esquecer: K+ e Na+.
O que ocorre nas fases do potencial de ação?A despolarização é a primeira fase do potencial de ação na Fisiologia Geral. Durante essa fase, ocorre um significativo aumento na permeabilidade aos íons sódio na membrana celular. Isso propicia um grande fluxo de íons sódio de fora para dentro da célula por meio de sua membrana por um processo de difusão simples.
Que íons são responsáveis pelo processo de despolarização e de hiperpolarização?Hiperpolarização (saída do excesso de potássio)
Quando uma célula recebe um estímulo inibitório, ocorre a saída do íon potássio (K+) e a entrada do íon cloro (Cl-), tornando o meio interno da célula mais negativo e o meio externo mais positivo, inibindo a propagação do potencial de ação.
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Quais as fases do potencial de ação quais os íons responsáveis por cada fase?
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