Potenciais Bioelétricos

O Sistema Nervoso Central é composto por encéfalo e medula, e é ele que coordena todos os movimentos do corpo baseado em estímulos nervosos. Estes impulsos nervosos são informações que o SNC manda a todas as regiões do corpo através dos nervos, compostos por neurônios. Quando as células recebem um estímulo, elas enviam este estímulo ao SNC que rapidamente lhe envia uma resposta, essa resposta são os potenciais bioelétricos ou impulsos nervosos, ou ainda impulsos elétricos. Existem 2 tipos de potenciais:— Potencial de repouso (Eo): Acontece quando a célula está em repouso, ou seja, ainda não foi estimulada. Tem o valor aproximado de -70mV.— Potencial de ação (PA): Acontece quando a célula é estimulada é sai do potencial de repouso.

Estímulos nas células

Um estímulo é qualquer alteração externa ou interna, que provoca uma resposta fisiológica, ou comportamental num organismo, podendo ser, por exemplo, luminoso (luz), mecânico (contato com superfícies pontiagudas), térmico (contato com quente ou frio).

Potencial de repouso — Eo

No potencial de repouso estão envolvidos dois cátions — Sódio (Na) e Potássio (K), que comandam a geração dos impulsos nervosos. No meio intracelular ([Ki+]) a concentração de Potássio é maior que no meio extracelular ([Ke+]), e a concentração de Sódio no meio extracelular ([Nae+]) é maior que no meio intracelular ([Nae+]). Por difusão (transporte passivo) o Sódio tende passar do meio mais concentrado para o meio menos concentrado, sendo assim entrar para o meio intracelular. O Potássio, seguindo o mesmo princípio, tende a sair para o meio extracelular. Como a membrana celular é muito mais permeável para o Potássio que para o Sódio, sai uma grande quantidade de Potássio (vide tamanho da seta no esquema) e entra pouca quantidade de Sódio, tendo como conseqüência saída de muita carga positiva. Como no meio intracelular existem ânions como o proteinato, que possuem carga negativa e alto peso molecular não passando pela membrana, o meio intracelular vai perdendo carga positiva e ficando negativo, enquanto o meio extracelular fica positivo devido à alta concentração de íons de potássio, estabelece-se então uma diferença de cargas elétricas entre os meios intra e extracelular.Dizemos, então, que a membrana está polarizada. Essa saída e entrada de íons tende em algum momento a alcançar o equilíbrio, porém, isso não pode ocorrer, pois precisa da diferença de cargas para ocorrer impulso nervoso. A célula precisa contornar essa situação e manter o gradiente eletroquímico utilizando um mecanismo denominado Bomba de Sódio e Potássio que regulam a passagem desses elementos através da membrana citoplasmática. Esse transporte é realizado ativamente, ou seja, contra o gradiente de concentração tendo gasto de energia - e os íons são transportados de um meio onde se encontram em menor concentração (meio hipotônico,) para outro, onde estão em maior concentração (meio hipertônico), ou seja, a bomba transporta o Potássio para o meio intracelular e o Sódio para o meio extracelular, mantendo o potencial eletroquímico para gerar o impulso nervoso.

Potencial de Ação — PA

Quando um estímulo chega à célula, causando a abertura de alguns canais de sódio na membrana plasmática da célula e, conseqüentemente, ocorre a entrada de íons de sódio por esses canais. Como são cátions, ocorre inversão das cargas, o meio intracelular fica positivo e

o meio extracelular fica negativo. Como conseqüência, a diferença de potencial, antes de -70 mV entre o interior e o exterior da célula passa a ser positiva, com o valor aproximado de +60 mV. Nessa condição, a membrana é dita despolarizada (fase D). Uma vez que o potencial de membrana atinge +60 mV, comportas dos canais de sódio se fecham. Concomitantemente, os canais de potássio começam a se abrir. Quando os canais de potássio se abrem, se inicia um grande movimento de saída de íons de potássio. À medida que os íons de potássio se difundem para o meio extracelular, o movimento de cátions causa a reversão da carga ficando o meio intracelular negativo e o extracelular positivo. É a repolarização da membrana (fase R), ou polarização inversa, voltando ao potencial de repouso de membrana, bastante negativo.

A grande corrente de saída de íons de potássio pelos canais de potássio gera temporariamente um potencial mais negativo do que o potencial de repouso de membrana. Esse fenômeno é conhecido como hiperpolarização (fase H) de membrana. Nesse ponto, as comportas dos canais de potássio se fecham e o potencial de membrana volta a ser comandado pelos canais de repouso de potássio. As bombas de sódio e potássio continuam bombeando íons de sódio para fora e íons de potássio para dentro, prevenindo dessa forma a perda do potencial da membrana.

Obs.: Se o estimulo não tiver intensidade suficiente para atingir o potencial limiar, que é o potencial mínimo para haver impulso nervoso, o impulso não acontece, pois o impulso depende diretamente da intensidade do estímulo.

Impulsos Nervosos

Um impulso nervoso é a transmissão de um sinal de um estímulo dado ao longo da membrana do neurônio, a partir de seu ponto de aplicação. Os impulsos nervosos podem passar de uma célula a outra, criando assim uma cadeia de informação dentro de uma rede de neurônios. Dois tipos de fenômenos estão envolvidos no processamento do impulso nervoso: os elétricos e os químicos. Os eventos elétricos propagam o sinal dentro de um neurônio, e os eventos químicos transmitem o sinal de neurônio a outro ou para uma célula muscular. O processo químico de interação entre células acontecem na terminação do neurônio, em uma estrutura chamada sinapse. Aproximando-se de outra célula (mas sem continuidade material entre ambas as células), o axônio libera substâncias químicas chamadas neurotransmissores, que ligam-se aos receptores químicos da célula seguinte e promove um potencial de ação na outra célula.

Portanto, os neurotransmissores possibilitam que os impulsos nervosos de uma célula passem para a outra e que haja uma comunicação entre elas.

Dado que os neurônios formam uma rede de atividades elétricas, eles de algum modo têm que estar interconectados. Quando um impulso nervoso alcança o fim de seu axônio, ele viajou como um potencial. Entretanto, não há continuidade entre um neurônio e o seguinte; existe um espaço chamado sinapse. As membranas das células pré e pós sinápticas estão separadas entre si por um espaço, preenchido por matriz. O sinal não pode ultrapassar esse espaço. O potencial de ação quando chega ao axônio, estimula a abertura de canais de Cálcio e a conseqüente entrada de Ca+², que causa a fusão das vesículas aos locais de liberação. Os neurotransmissores se difundem para a outra célula, onde se liga a um neuroreceptor da membrana celular.

Capítulo 8 — Organização do sistema nervoso

O sistema nervoso controla e coordena as funções corporais e permite que o corpo responda, e aja sobre o meio ambiente.

O sistema nervoso é dividido em:

• Sistema nervoso central;• Sistema nervoso periférico.

O sistema nervoso central é constituído de encéfalo e medula espinhal, e o sistema nervoso periférico é constituído por nervos encarregados de fazer as ligações entre o sistema nervoso central e o corpo e subdividido em sistema nervoso autônomo (via involuntária) e o sistema nervoso motor (via voluntária).

Sistema nervoso motor

Ele é constituído por nervos que conduzem impulsos do sistema nervoso central aos músculos esqueléticos. O sistema nervoso motor possui neurônios únicos que vão desde a medula até os órgãos efetores. Controla a musculatura estriada esquelética(voluntária).

Sistema nervoso Autônomo

O Sistema Nervoso Autônomo (SNA) é composto por duas porções distintas: Simpático e Parassimpático, cujas ações são antagônicas, uma de estimulo e outra de inibição, dependendo do órgão alvo do estímulo. Estas duas vertentes atuam normalmente em simultâneo equilíbrio com o objetivo de tentar encontrar um equilíbrio, denominado homeostase corporal, estimulando e inibindo quando necessário, por isso em todos os órgãos a inervação é dupla. Os ramos simpático e parassimpático são regulados pelo encéfalo, porém ambos saem da medula espinhal em diferentes segmentos. O ramo simpático sai da região central (tronco-lombar) e o ramo parassimpático sai das extremidades da medula espinhal.O sistema nervoso autônomo transmite impulsos do sistema nervoso central para o músculo cardíaco, os músculos lisos e as glândulas. Possui dois neurônios o neurônio pré-ganglionar e o neurônio pós-ganglionar. Que controlam a musculatura lisa, cardíaca e glândulas(órgãos involuntários).

1. Sinapse Autônoma

Enquanto as junções neuromusculares esqueléticas estão bem localizadas sobre as placas motoras, as terminações nervosas autonômicas estão espalhadas pelas fibras musculares e os NT são secretados difusamente através de estruturas chamadas de varicosidades, que são regiões dilatadas semelhantes a contas. Os NT são liberados e por difusão atingem os receptores pós-sinápticos que não estão agrupados, são mais dispersos. Como os receptores da sinapse autônoma são mais dispersos, os neurotransmissores demoram mais a se ligar tendo uma resposta mais lenta.

2. Diferença entre ramo simpático e parassimpático

Via simpática: — Na via simpática o neurônio pré-ganglionar é menor que o neurônio pós.— Na sinapse pré o neurotransmissor liberado é a Acetilcolina e os receptores são colinérgicos e na sinapse pós o neurotransmissor é Noradrenalina e os receptores são adrenérgicos.

Via parassimpática: — Na via simpática o neurônio pré-ganglionar é maior que o neurônio pós.— E em ambas as sinapse os neurotransmissores são Acetilcolina e os receptores são colinérgicos.

3. Medula da Adrenal

A Adrenal ou supra Renal é uma glândula que é inervada pela via simpática que estimula a liberação de adrenalina pela medula.

Nervo Vago

É o principal nervo do ramo parassimpático. Ramifica-se e inerva quase todas as víceras.

Resumo

Acetilcolina

O terminal nervoso libera a Acetilcolina na fenda sináptica, ela difunde-se até a célula pós-sináptica e se liga a proteínas de membrana especiais, chamadas receptores. Estes receptores são compostos por uma proteína, que quebra a Acetilcolina, ela é denominada Acetilcolinesterase.

Assim que ativa o receptor, a Acetilcolina rapidamente se desliga dele, e a Acetilcolinesterase aproveita para quebrá-la em Colina+Acetato, feito isso esses dois são transportados novamentre para dentro da célula pré-sináptica, aí são unidos novamente em Acetilcolina para serem liberados o ciclo continua.

Patologia de degradação dos neurotransmissores

A Acetilcolina tem o objetivo de se ligar aos neuroreceptores para que os canais de Sódio de abram e ocorra a geração de PA na célula muscular e contração, porém existe algumas patologias auto-imunes em que o próprio organismo degrada os neuroreceptores e com menos receptores consequentemente menos acetilcolina se ligam e o sistema intende como se o músculo tivesse em repouso não precisando de contração, então o sistema recapta a Acetilcolina. Para contornar esta situação existem fármacos, como a Neostigmina, que bloqueia a ação da enzima Acetilcolinesterase e ficando inativa a Acetilcolina não é recaptada ficando mais tempo na fenda sináptica almentando a freqüência de ligação da Acetilcolina(Ach) no seus receptores livres(que não foram degenerados), enganando o sistema, despolarizando a membrana e permitindo a contração muscular.

Excitação ou inibição do SN

O sistema nervoso não pode chegar a um estado hiperexcitado, pois isso pode gerar uma epilepsia. Por isso além de neurônios excitatórios existem também os neurônios inibitórios, são os chamados PIPS e PEPS. Estes são potenciais graduados, ou seja, aceitam sua somação. Os PEPS são os Potenciais Excitatórios Pós-Sinápticos, possuem carga positiva e estimulam. Os PIPS são os Potenciais Inibitórios Pós-Sinápticos, possuem carga negativa e inibem. Para determinar se haverá ou não geração de PA deve-se somar os PEPS aos PIPS, porém essa soma não é pela quantidade e sim pela voltagem de cada um. Se na soma das voltagens de PEPS e PIPS obtivermos um número acima ou igual ao limiar, ocorre a geração de PA, se não obtivermos não há geração de PA. Esta somação de PEPS e PIPS pode ser de duas maneiras:

1- Somação espacial: São diferentes terminais pré-sinápticos no mesmo neurônio que são estimulados em vários lugares ao mesmo tempo.

2- Somação temporal: Os potenciais sucessivos causados por descargas de uma única terminação pré-sináptica, se ocorrem de forma suficientemente rápida, podem se somar e formar um potencial resultante acima ou não do limiar.

Sistema Muscular

Os três tipos de músculos

Existem 3 tipos de músculos:

— Estriado esquelético:

• Multinucleada• Possui núcleo periférico • Controle:- Voluntário - Dependente de Ca²+ e troponina- Fibras independentes, ou seja, cada fibra muscular recebe o PA independente uma da outra através das junções entre músculo e neurônio.• Inervado pelos neurônios motores somáticos• Possui padrão de estriações¹. • Estriações organizadas em sarcômeros. • Localizam-se ligadas a ossos.• Possuem túbulos t e retículo sarcoplasmático. • Possui velocidade de contração rápida• Força de contração que segue a Lei do Tudo-ou-nada

— Estriado cardíaco:

• Uninucleada• Possui núcleo central • Possui junções entre duas células denominadas discos intercalares. • Controle:- Involuntário - Dependente de Ca²+ e troponina- Fibras associadas eletricamente via junções, ou seja, uma fibra muscular recebe o PA e este é levado a outras fibras através de junções. • Inervado pelos neurônios autônomos• Possui padrão de estriações. • Estriações organizadas em sarcômeros. • Localiza-se no coração• Possuem túbulos t e retículo sarcoplasmático. • Possui velocidade de contração intermediária• Força de contração graduada

— Liso:

• Uninucleada• Possui núcleo central• Controle:- Involuntário - Dependente de Ca²+ e Calmodulina- Fibras associadas eletricamente via junções• Inervado pelos neurônios autônomos• Não possui padrão de estriações. • Estriações dispersas em feixes longitudinais • Localiza-se nas víceras• Não possuem túbulos t e retículo sarcoplasmático é reduzido• Possui velocidade de contração lenta• Força de contração graduada

Músculo Estriado esquelético

O músculo estriado esquelético possui um controle antagônico, ou seja, os músculos que realizam um movimento desejado são chamados de agonistas e os que executam o movimento contrário são chamados de antangonistas. Para que ocorra um movimento é necessária uma ação conjunta desses músculos, algum relaxando enquanto outros se contraem.

O músculo estriado esquelético é dividido em Fascículos musculares, que por sua vez são divididos em fibras musculares que são constituídas por miofibrilas. Essas miofibrilas são compostas por sarcômeros constituído por um complexo de proteínas na forma de filamentos finos e filamentos grossos sobrepostos. Os filamentos finos são de actina e os grossos de miosina.

Filamentos

1. Filamento fino: Formado por actina, troponina e tropomiosina.

2. Filamento grosso:Formado por miosina que possui uma cabeça e uma cauda. Sua cabeça possui um sítio de ligação de ATP, pois é necessário energia para que ela puxe a actina e realize a contração.

Envolvendo a miofribila temos duas estruturas, os túbulos T e o retículo sarcoplasmático.

Túbulos T

Também chamados de túbulos transversos tem a impostante função da propagação do potencial de ação pelas miofribilas.

No músculo esquelético, cada túbulo T está ligado a dois retículos sarcoplasmáticos, formando uma tríade.

Retículo Sarcoplasmático

O retículo sarcoplasmático é o retículo endoplasmático das células musculares. É do tipo liso e é especializado no armazenamento de íons cálcio.

Proteínas acessórias

Além da actina e da miosina existem outras duas proteínas acessórias com funções importantes. São elas a titina e a nebulina. A nebulina ajuda na estabilização da actina e a titina tem estrutura semelhante a uma mola e auxilia a musculatura a voltar ao repouso.

Contração Muscular

Basicamente a contração muscular é dita que ocorre quando a cabeça da miosina entra em contato com a actina, por isso em estado de repouso a tropomiosina bloqueia o sítio de ligação entre a miosina e a actina, esse sítio só será desbloqueado quando todos os fatores necessários para a contração estejam em seus lugares, estes são: potencial de ação, cálcio e ATP.

No estado relaxado não ocorre contração porque apesar do ATP já ser hidrolisado em ADP e Pi a cabeça da miosina não entrou em contato ainda com a actina.

No início da contração o Ca+² é liberado, liga-se a troponina e muda a estrutura da tropomiosina que se mexe, desloca-se e expõe o sítio de ligação da miosina na actina podendo assim ambas entrar em contato, ocorrer a força de contração, miosina mover actina e assim ocorrer a contração.

O acoplamento Excitação-Contração

No terminal axônico do neurônio motor ocorre a liberação de Acetilcolina que liga-se aos seus receptores colinérgicos estimula a abertura de canais de Sódio, fazendo entrar muito sódio e sair pouco potássio causando uma diferença e cargas e consequen- temente a despolarização da membrana e a geração do PA na célula muscular. Quando o PA caminha pela membrana ele chega um receptor que envia estímulos ao retículo sarcoplasmático e o cálcio é liberado e se liga a troponina fazendo com que esta mude a morfologia da tropomiosina e esta exponha a actina a entrar em contato com a miosina. A cabeça da miosina executa a força de contração e encurtam-se gerando a contração muscular. Após isso o Cálcio se desliga e volta para o retículo sarcoplasmático pela bomba de Ca+²-ATPase pare que ocorra o relaxamento da musculatura.

Trifosfato de Adenosina

A contração muscular depende de um suprimento adequado de ATP que provém da alimentação. Quando a musculatura está em repouso, um fosfato do ATP é trasferido para a creatina gerando ADP (adenosina difosfato) e creatina fosfato que a musculatura armazena e acumula. Quando o músculo entra em estado de trabalho a creatina fosfato libera o fosfato e a enzima creatina cinase fosforiliza o ADP transformando novamente em creatina + ATP. O ATP é necessário para inúmeras funções no nosso organismo. Entre elas estão: • Se ligar à cabeça da miosina para ocorrer contração;• Para a bomba de Ca+²-ATPase mandar o Ca+² de volta ao reticulo sarcoplasmático e ocorrer relaxamento;• Na bomba de sódio de potássio que leva os íons do meio menos para o mais concentrado através de transporte ativo.

Tetania e Fadiga Muscular

A estimulação contínua faz com que o músculo atinja um grau máximo de contração, o músculo permanece contraído, condição conhecida como tetania. Uma tetania muito prolongada ocasiona a fadiga muscular. Um músculo fadigado, após se relaxar, perde por um certo tempo, a capacidade de se contrair.

Músculo liso

Contração:1. Cálcio entra na célula e estimula a

Tipos: 1. Músculo liso de unidade simples:Em que o PA passa de uma célula para a outra pelas junções comunicantes.

2. Músculo liso multiunitário: Não possui junções comunicantes, porem tem um maior número de varicosidades para compensar no estímulo.