1. Potencial de aoPotencial de aoa- protenas1Membrana neuronal em repouso Movimento dos ons 1.1 a- membrana fosfolipdica 1.2 Bases inicas do potencial de repouso b- protenasa potencial de equilbrio 1.1 Movimento dos onsb permeabilidade inica relativa ao potencial de repouso 1.2 Tipos de transporte Propriedades do potencial de ao 2 atravs da membrana A Passivo 3Conduo do potencial de ao B - Ativo 1.3 Bases inicas do potencial de repouso a potencial de equilbrio b permeabilidade inica relativa ao potencial de repouso2Propriedades do potencial de ao3Conduo do potencial de ao1 - Membrana neuronal em repouso Para que um simples reflexo acontea necessrio que o sistema nervoso colete,distribua e integre as informaes. O neurnio conduz as informaes por longas distncias usando sinais eltricosque percorrem seus axnios. No citoplasma do neurnio a carga eltrica transportadapor tomos eletricamente carregados (ons). O neurnio banhado em fluido extracelular salino que conduz eletricidade. Amembrana do axnio possui propriedades que lhe permite conduzir um tipo de sinalespecfico o impulso nervoso, ou potencial de ao que supera algumas limitaesbiolgicas da prpria clula. Ao contrrio dos sinais eltricos conduzidos passivamente,potenciais eltricos no diminuem com a distncia, eles so sinais de amplitude edurao fixas. A informao est codificada na freqncia dos potenciais de ao deneurnios individuais, bem como na Quando uma clula com capacidade dedistribuio e nmero de neurnios excitao no est gerando potencial de ao, diz-se que ela est em repouso. A regiodisparando potenciais de ao em uminterna da membrana do neurnio em repouso possui uma carga eltrica negativa, quandodado nervo. As clulas capazes de gerar ecomparada a carga externa membrana. Essa diferena de cargas atravs da membrana chamada de potencial de repouso da membrana. O potencial de ao uma breve inverso dessa condio, o que faz com que por um breve instante, a carga interna seja positiva em relao ao exterior do neurnio.conduzir potenciais de ao so clulas nervosas(neurnios) e clulas musculares, pois ambaspossuem membrana excitvel.Nathalia Fuga Fisiologia I Pgina 1

2. Potencial de ao a - A membrana fosfolipdica A membrana fosfolipdica umarranjo estvel que isola o citoplasma doneurnio do lquido extracelular. Possui umabicamada lipdica onde os lados hidroflicosesto em contato com o meio aquoso (internoe externo da clula) e a poro hidrofbicaest no interior da membrana. b - Protenas Os ons cruzam a membrana atravs de caminhos fornecidos por protenascontidas na membrana. Os potenciais de repouso e de ao so dependentes dessasprotenas especiais. Os canais inicos so formados por protenas que se estendematravs da membrana formando poros. Alm dessas protenas que formam canais, outrasprotenas que se estendem atravs da membrana se organizam para formar bombasinicas. Elas utilizam a energia liberada pela quebra do ATP para transportar certos onsatravs da membrana. Essas bombas desempenham uma funo crtica na sinalizaoneuronal a transportarem Na+ e Ca 2+ para dentro e fora do neurnio. 1.1 Movimentos dos ons A existncia de um canal aberto na membrana no garante que havermovimento lquido de ons atravs da membrana. Tal movimento requer tambm queoutras foras externas sejam usadas para for-los a atravessar a membrana.Movimentos inicos atravs da membrana so necessrios para o funcionamento dosistema nervoso. Os movimentos inicos atravs dos canais so influenciados por doisfatores: difuso: movimento lquido de ons de regio de alta concentrao para regiesdebaixa concentrao. Lembrando-se que ons e molculas esto emmovimentoaleatrio dependendo da temperatura que tende a distribuir os ons igualmenteNathalia Fuga Fisiologia I Pgina 2 3. Potencial de ao na soluo. Os ons so forados a atravessar a membrana quando: a membrana possui canais permeveis a eles, existe diferena de concentrao. eletricidade: alm da difuso a favor do gradiente de concentrao, outra maneira de induzir um movimento lquido de uma soluo atravs de um campo eltrico, uma vez que os ons so eletricamente carregados. Portanto o movimento de qualquer on atravs da membrana depende dogradiente de concentrao e da diferena no potencial eltrico atravs da membrana.1.2 Tipos de movimentos atravs da membranaa - Transporte passivo Transporte passivo, tambm chamado de difuso, o mecanismo de passagemnatural de pequenas molculas atravs da membrana plasmtica que ocorre sem gasto deenergia. Em outras palavras, a difuso implica em movimentos moleculares aleatriosda molcula da substncia pelos espaos intermoleculares da membrana ou emcombinao com protena carreadora, sendo que a energia geradora da difuso aenergia do movimento cintico normal da matria. O transporte passivo atravs da membrana celular se divide em trs tipos:difuso simples, difuso facilitada e osmose. - difuso simples: Este tipo de transporte passivo classificado como o movimento cinticomolecular de molculas ou ons atravs de canais da membrana ou dos espaos intermoleculares, sem necessidade de fixao a protenas carreadoras da membrana. Sua velocidade determinada pela quantidade existente da substncia a ser transportada, pela velocidade do movimento cintico e pelo nmero de canais da membrana atravs dos quais a molcula ou on pode passar.Nathalia Fuga Fisiologia I Pgina 3 4. Potencial de ao -difuso facilitada: Este tipo de difuso, tambmchamada de difuso mediada porcarreadores, implica a interao dasmolculas ou ons com protenacarreadora que facilita sua passagematravs da membrana, provavelmentepor se fixar quimicamente a ela e se deslocar, atravs da membrana, nessa forma fixada. Este tipo de difuso difere da anterior (da difuso simples) por um canal abertodo seguinte modo: embora a velocidade da difuso por um canal aberto aumente naproporo direta da concentrao da substncia difusora, na difuso facilitada avelocidade de difuso tende a um mximo, com o aumento da concentrao dasubstncia. -osmose: A gua de longe, a substncia mais abundante que sedifunde atravs da membrana celular. Contudo, as vezes podeocorre uma diferena de concentrao para a gua atravs deuma membrana, exatamente do mesmo modo que isso podeocorrer para outras substncias. Quando isso acontece, ocorre realmente, movimentoefetivo de gua atravs da membrana celular, fazendo com que a clula murche ouinche, dependendo da direo desse movimento efetivo. Esse processo de movimentoefetivo da gua, causado pordiferena de concentraoda prpria gua, recebe onome de osmose.Nathalia Fuga Fisiologia IPgina 4 5. Potencial de aob - Transporte ativo Transporte Ativo ocorre quando a membrana celular transfere molculas ouons contra um gradiente de concentrao, ou contra um gradiente eltrico ou depresso. Dentre as diversas substncias que so transportadas ativamente, atravs dasmembranas celulares, encontram-se os ons, sdio, potssio, clcio, ferro, cloreto,iodeto, urato, diversos acares e grande parte dos aminocidos. O transporte ativodepende de energia para o transporte. A energia derivada diretamente da degradaodo trifosfato de adenosina (ATP) ou de qualquer outro composto de fosfato rico emenergia (transporte ativo primrio). O transporte depende de protenas transportadoras,que atravessam a membrana, de modo semelhante a difuso facilitada. No entanto, notransporte ativo, a protena transportadora funciona de modo distinto, pois ela capazde transferir energia para a substncia transportada, com o objetivo de que possa mover-se contra o gradiente eletroqumico. A bomba de sdio e potssio o transporte ativo maisestudado. Ela bombeia os ons sdio (Na+) para fora,atravs da membrana celular, enquanto que, ao mesmo tempo, bombeia os ons potssio (K+) de fora para dentroda clula. Essa bomba encontrada em todas as clulas do organismo e responsvel pela manuteno das diferenas de concentrao de sdio e de potssio dentroe fora da clula, alm de estabelecer um potencialeltrico negativo no interior da clula.Nathalia Fuga Fisiologia IPgina 5 6. Potencial de ao1.3 - Bases inicas do potencial de repousoO interior do neurnio eletricamente negativo com relao ao exterior. Essadiferena constante, o potencial de repouso da membrana, mantida sempre que oneurnio no est gerando impulsos. O potencial de repouso tpico cerca de -65 mV, opotencial negativo no interior do neurnio importante para ao funcionamento dosistema nervoso.Considerando uma clula hipottica na qual o seu interior separado do exteriorpor uma membrana fosfolipdica, com uma protena de canal K+. Dentro e fora destaclula temos uma soluo de sal de potssio, fornecendo K+ e A-, a diferena entre osmeios a concentrao (mais concentrada no interior). H ento um movimento a favordo gradiente de concentrao. medida que o fludo no interior adquire mais e maiscargas negativas, a fora eltrica comea a atrair ons K+ para o interior da clula.Quando uma determinada diferena de potencial atingida, a fora eltrica que atraions K+ ao interior contrabalanada com a fora da difuso, que os coloca para fora.Assim ocorre um estado de equilbrio em que as foras de difuso e as eltricas soiguais, mas em direes opostas. A concentrao inica que contrabalanceia a diferenaeltrica chamada de potencial de equilbrio inico.Assim, o potencial de membrana de um neurnio depende das concentraesinicas nos dois lados da membrana. O K+ est maisconcentrado no meio intracelular, enquanto que o Na+ e 2+Caesto mais concentrados no meio extracelular. Osgradientes de concentrao so estabelecidos pela aodas bombas inicas na membrana neuronal.A bomba de sdio e potssio uma enzima quehidrolisa ATP na presena de sdio intracelular. A aodessa bomba garante que o K+ esteja mais concentradodentro do neurnio e o Na+ mais concentrado fora, contraos seus respectivos gradientes de concentrao e portanto gastando energia. As bombasNathalia Fuga Fisiologia I Pgina 6 7. Potencial de aoinicas trabalham para assegurar que os gradientes de concentrao inica sejamestabelecidos e mantidos.2 - Propriedades do potencial de ao Como anteriormente foi dito, o citoplasma do neurnio em repouso estcarregado negativamente em relao ao fluido extracelular. O potencial de ao umainverso rpida dessa situao em que o lado citoplasmtico fica carregadopositivamente em relao ao lado extracelular. O potencial de ao ou o impulsonervoso o sinal que leva a informao ao longo do sistema nervoso. Os potenciais de ao gerados por uma clula so iguais em amplitude e durao e no diminuem medida que so conduzidos pelos axnios. O cdigo que o neurnio utiliza para transmitir informaes a freqncia e o padro dos potenciais de ao. Estes tm caractersticas universais que so compartilhadas por axnios de qualquer animal. Durante o potencial de ao, o potencial de membrana torna-se positivo por umbreve momento. Observando-se um grfico de potencial de membrana em relao ao tempo, nota-se que o potencial de membrana possuifases identificveis. A primeira dela a fase ascendente, caracterizada por uma rpida despolarizao da membrana que continua at o potencial alcanar + 40 mV.No pico a carga na face interna da membrana positiva em relao face externa.A fase descendente caracterizada por uma repolarizao at a membrana ficar maisnegativa que o potencial de repouso (hiperpolarizao). A ltima fase a ps-hiperpolarizao, onde h uma restaurao gradual do potencial de repouso.Nathalia Fuga Fisiologia I Pgina 7 8. Potencial de ao Como o potencial se inicia? A percepo de uma dor aguda causada pelagerao de potenciais de ao em certas fibras nervosas da pele. A membrana dessasfibras possui um tipo de canal de sdio que ativado pela distenso do terminalnervoso. Portanto a cadeia de eventos : estmulo doloroso, distenso da membrana dasfibras nervosas, abertura dos canais de Na+ , despolarizao da membrana (a superfcieinterna da membrana torna-se menos negativa). Se esta despolarizao alcanar umponto crtico (limiar), ocorre o potencial de ao. Os potenciais de ao so causadospela despolarizao da membrana alm do limiar.A despolarizao que causa o potencial de ao alcanada de formasdiferentes, no caso acima, a despolarizao foi causada pela entrada de sdio atravs decanais inicos sensveis a distenso. Em interneurnios a despolarizao causada poroutros neurnios. Ou pode tambm ocorrer por meios invasivos, atravs da aplicao decorrente eltrica. A aplicao de uma despolarizao crescente a um neurnio no tem qualquer efeito at que esta atinja o limiar e ento surja o potencial de ao lei do tudo ou nada. A freqncia de disparos de potenciais de ao reflete a magnitude da corrente despolarizante. Esta uma das formas pelas quais a intensidade do estmulo codificada no Sistema Nervoso. Embora a freqncia de disparos aumente com a magnitude o estmulo, existeum limite para a taxa que um neurnio pode gerar de potenciais de ao. Uma veziniciado um potencial de ao impossvel iniciar outro durante cerca de 1 ms. Esteperodo de tempo chamado de perodo refratrio absoluto. Tambm relativamentedifcil iniciar outro potencial de ao nos prximos milissegundos aps esse perodo. Aesse perodo chama-se perodo refratrio relativo. Durante o perodo refratrio relativo aquantidade de corrente necessria para atingir o limiar e portanto deflagrar um potencialde ao tem que ser maior.Nathalia Fuga Fisiologia IPgina 8 9. Potencial de ao O potencial de ao consiste em uma redistribuio de carga eltrica atravs da membrana. A despolarizao durante o potencial de ao provocada pelo influxo de ons sdio atravs da membrana e a repolarizao provocada pelo efluxo de ons potssio.Assim, as propriedades do potencial de ao so: 1- Limiar o potencial de membrana no qual um nmero suficiente de canais de sdio abre tornando a membrana mais seletiva para sdio. 2- Fase ascendente (despolarizao) enquanto a face interna da membrana est negativa em relao face externa h uma grande fora impulsionando ons de sdio para o interior da membrana. Quando os canais se abrem ocorre a entrada macia e rpida de ons sdio e a rpida despolarizao da membrana. 3- Fase descendente (repolarizao) os componentes de dois tipos de canais colaboram para a fase de repolarizao: os canais de sdio que se fecham e, portanto ficam inativos no permitindo mais entrada de sdio e a abertura de canais de potssio, levando grande quantidade de potssio para fora da clula. Esse movimento faz com que o potencial da membrana celular volte, no to rapidamente para o potencial de repouso. 4- Ps-hiperpolarizao nessa fase, o potssio sai da clula sem que ocorra a entrada de sdio, e, portanto a diferena entre as cargas da face interna e da face externa da membrana fica muito grande, causando uma hiperpolarizao. A membrana permanece hiperpolarizada at que ocorra o fechamento dos canais de potssio.Nathalia Fuga Fisiologia IPgina 9 10. Potencial de ao3- Conduo do potencial de ao Para transmitir informao de um ponto do Sistema Nervoso a outro necessrioque o potencial de ao, uma vez gerado, seja conduzido ao longo do axnio atalcanar o seu terminal, iniciando da a transmisso sinptica. Um potencial de ao iniciado em um neurnio somente propaga em umadireo, ele no volta a percorrer o caminho j percorrido. Isso ocorre por que amembrana por onde esse impulso passou se encontra refratria como resultado dainativao dos canais de sdio recm utilizados. Alguns fatores podem influenciar a velocidade de conduo: 1- o dimetro axonal: a velocidade de conduo aumenta quanto maior for o dimetro axonal 2- tamanho do axnio: axnios maiores necessitam de uma maior despolarizao para alcanar o limiar do potencial de ao 3- nmero de canais 4- presena de mielina: a conduo facilitada pela presena de mielina no axnio. A bainha de mielina no se estendecontinuamente ao longo de todo o axnio. As quebras no isolamento, conhecidas como ndulode Ranvier, permitem que os ons cruzem a membrana gerando potenciais de ao. Esse tipode conduo conhecida como saltatria.Nathalia Fuga Fisiologia I Pgina 10