Como o neurônio gera, conduz e transmite impulsos elétricos?brain Sistema nervoso coleta, distribui e integra informação- corrente elétrica EXCITABILIDADE Membrana • Produz • Conduz • Transmitir sinais elétricos-bioelétricos que geram corrente elétrica. . A direção do movimento reflete a diferença de potencial devido a um gradiente de concentração entre o lado interno e externo da membrana plasmática.Ions. A esse movimento é dado o nome de corrente elétrica. moléculas carregadas. A condução elétrica é o movimento de partículas/moléculas carregadas por um condutor: cabo metal ou axônio/ músculo/glândulas. Medição corrente elétrica entre dois pontos Todas as células do nosso corpo tem uma diferença de potencial entre o lado intra e extracelular da membrana: -20mV maioria -60 à -90mV neurônios e músculos (células excitáveis) Diferença na composição de íons meio extra e intracelular . Como se dá a formação e transmissão impulso elétrico pelo neurônio? Alteração da composição/ organização dos íons Composição da membrana . Distribuição iônica na célula Células têm uma diferença de cargas entre o lado intra e extracelular da membrana. . Intra-extra = valor negativo POTENCIAL DE REPOUSO Na+ + + Na+ Na Na Na+Na+ Na+ Na+ K+ Na+ Ca+2 Ca+2 Ca+2 + K K+ Ca+2 Ca+2 K+ K+ Na+ Ca+2 Ca+2 K+ K+ + K K+ K+ + K Ca+2 As soluções intra e extracelulares. no entanto. são eletroneutras. Membrana celular Procarioto Eucariotos . Membrana celular Bicamada fosfolipídica Não solúvel em água Separa meio intra de extracelula Barreira seletiva . Proteínas de membrana e a comunicação do meio intra com extracelular . Proteínas de membrana & potencial de membrana canais iônicos fluido extracelular subunidade polipeptídica Citoplasma Permeabilidade seletiva . .TIPOS DE CANAIS IÔNICOS Canais dependentes de ligantes (receptores de neurotransmissores) Canais regulados por fosforilação Canais voltagem dependentes Canais regulados por estiramento (respondem a estímulos mecânicos) + Canais de Repouso: permanentemente abertos. CANAIS DEPENDENTES DE VOLTAGEM Repouso Aberto Inativado . O ESTADO DO CANAL REFLETE AS DIFERENÇAS DE PERMEABILIDADE AOS DIFERENTES ÍONS . Difusão Canais de membrana . Proteínas de membrana & potencial de membrana Canais tipo bomba •Bombas iônicas (de sódio e potássio) são enzimas que usam a energia da quebra do ATP para transportar íons contra o gradiente de concentração. . TRANSPORTE ATIVO X TRANSPORTE PASSIVO PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS CANAIS IÔNICOS . equilíbrio .Difusão passiva – a favor do gradiente de concentração Vm=0. não existe diferença entre os lados . por definição de Benjamin Franklin. .Difusão com campo elétrico movimento de cargas amperagem A direção da corrente elétrica é a direção do fluxo de cátion. proporcional diferença de carga entre os dois pólos. + + + + + Corrente elétrica > + + + + + + + Corrente elétrica < Qual é a voltagem em cada situação? 5V 3V .Corrente elétrica: potencial e condutância Potencial elétrico ou voltagem: força exercida no íon. Corrente elétrica: potencial e condutância Condutância é a habilidade elétrica de partículas carregadas de migrar de um ponto para outro: depende do número de partículas e o quão fácil essas partículas podem viajar no espaço. . os canais iônicos são muito seletivos: Se o canal é para Na+ (exemplo acima).SELETIVIDADE DOS CANAIS: COMO É POSSIVEL? Apesar do fluxo elevado. Hidroxilamina poderá passar também. Na+ passa bem porque interage com o filtro de seletividade do canal tão bem quanto interage com a água. Li+ com água – é muito pequeno K+ com água – muito grande K+ sozinho – muito pequeno . assim como hidrazina. . Potencial de membrana: é a voltagem ou diferença de carga entre os dois lados da membrana Como que esse potencial de membrana no repouso é alcançado e mantido? . BASES FÍSICO-QUÍMICAS PERMEABILIDADE Lei de Fick + - + + - + + + + + + + + - - + + + + + + Força difusional Força elétrica PERMEABILIDADE É A GRANDEZA QUE REFLETE A CAPACIDADE DE UMA SUBSTÂNCIA EM ATRAVESSAR UMA BARREIRA . Potencial de equilíbrio Potencial de equilíbrio: quando a força de difusão e força elétrica são iguais. . Potencial de equilíbrio íon EQUAÇÃO DE NERNST RT [C]out Veq ln zF [C]in Veq é o potencial de equilíbrio T é a temperatura em Kelvin (273.16 + °C) F é a constante de Faraday (96485.31451 joules/mol K°) .3 C/mol) z é a valencia do íon R é a constante universal dos gases (8. 33 log log zF [C ]in z [C ]in z [C ]in .EQUAÇÃO DE NERNST Assumindo: RT/F = 25mV a 25°C ln = 2.3 log [ion] [C ]out 58mV [C ]out RT [C ]out 25mV Veq ln 2. EQUAÇÃO DE NERNST [C ]out 58mV 58mV 20 Veq log log 75mV z [C ]in 1 400 . Potencial de repouso da membrana neuronal Veq K+ + Veq Na+ . Potencial de equilíbrio da membrana EQUAÇÃO DE GOLDMANN g K EK g Na ENa g Cl ECl Veq g K g Na g Cl . VARIAÇÕES NA CARGA DA MP . O que é potencial de ação? Impulso nervoso Leva a informação à distância Resposta a rápida reversão de cargas da membrana . Distribuição iônica na célula Na+ + + Na+ Na Na Na+Na+ Na+ Na+ K+ Na+ Ca+2 Ca+2 Ca+2 + K K+ Ca+2 Ca+2 K+ K+ Na+ Ca+2 Ca+2 K+ K+ + K K+ K+ + K Ca+2 . Despolarização abre canais de Na+ + • A porção carregada positivamente do canal é atraída para a face negativa da membrana. • A despolarização diminui a atração e então o canal muda de forma e abre (canal iônico voltagem-dependente) . Variações de cargas na membrana . Um potencial de ação só é disparado caso o limiar seja atingido . GERAÇÃO DE UM PA . Potencial de ação: • rápida reversão do potencial de membrana onde dentro fica mais positivo que o lado de fora. • sempre com a mesma intensidade • variação da frequência relacionada com variação do estímulo . • percorre todo o axônio. • não decai. • unidirecional. SEM SINALIZAÇÃO DESPOLARIZADO (potencial de ação) SINALIZANDO FACILITADO HIPERPOLARIZADO (inibido) .Possíveis estados elétricos de um neurônio EM REPOUSO . A frequência de despolarização reflete a intensidade do estímulo ou magnitude da corrente de despolarização . POTENCIAL DE AÇÃO (PA) REDISTRIBUIÇÃO DA CARGA ELÉTRICA NA SUPERFÍCIE DA MEMBRANA EM FUNÇÃO DE UM ESTÍMULO. . .POTENCIAL DE AÇÃO (PA) REDISTRIBUIÇÃO DA CARGA ELÉTRICA NA SUPERFÍCIE DA MEMBRANA EM FUNÇÃO DE UM ESTÍMULO. Geração de um potencial de ação NECESSIDADE DE UM ESTÍMULO . GERAÇÃO DE UM PA Zona de gatilho . Canais iônicos e geração de potencial de ação Canais dependentes de ligantes (receptores de neurotransmissores) Canais voltagem dependentes Canais regulados por estiramento (respondem a estímulos mecânicos) . Difusão passiva – a favor do gradiente de concentração . Despolarização da membrana axonal Potencial de ação Abertura de canais de Na+ dependentes de voltagem . Fase ascendente Fase descendente Fase disparo Hiperpolarização Fase restauração .Potencial de ação REDISTRIBUIÇÃO DA CARGA ELÉTRICA NA SUPERFÍCIE DA MEMBRANA EM FUNÇÃO DE UM ESTÍMULO. Potencial de ação Repouso: condutância do potássio maior que sódio Fase ascendente: abrem canais de sódio voltagem dependente . GERAÇÃO DE UM PA . Canais dependentes de voltagem Repouso Aberto Inativado . Canais de Na+ dependentes de voltagem Despolarização que inativa canais Na+ : •Transmissão PA unidirecional . Propagação de um potencial de ação Unidirecional / Igual ao longo de todo axônio . . Propagação de um potencial de ação Auto-regenerativo . A TAXA DE TRANSMISSÃO DO IMPULSO ELÉTRICO DEPENDE DAS PROPRIEDADES ELÉTRICAS DO AXÔNIO TAIS COMO: •Resistência elétrica do citossol •Habilidade de reter as cargas elétricas pela membrana plasmática (CAPACITÂNCIA) •Diâmetro do axônio . Potencial de ação Fase descendente: abrem canais de potássio voltagem dependente . Repolarização da membrana ABERTURA DE CANAIS DE K+ DEPENDENTES DE VOLTAGEM . Potencial de ação . UMA VEZ DESPOLARIZADA MEMBRANA. COMO FAZER PARA RETORNAR AO REPOUSO SE OS CANAIS DE Na+ ESTÃO FECHADOS? . . Fases do potencial de ação . Fases do potencial de ação quanto aos canais e bombas iônicas . Período refratário Axônios como cabos elétricos • AXÔNIO NÃO É UM BOM CONDUTOR: – Alta resistência interna. – Muitas cargas se perdem através da membrana (canais iônicos constantemente abertos). • CADA PA CONSTITUI UM ESTÍMULO PARA PRODUZIR UM OUTRO PA NA REGIÃO ADJACENTE DA MEMBRANA QUE CONTÉM CANAIS VOLTAGEM-DEPENDENTES. COMO TRANSFORMAR UM AXÔNIO NUM BOM CABO CONDUTOR DE ELETRICIDADE? . SNC .PASSANDO UMA FITA ISOLANTE!! Células de Schwann –SNP Oigodendrócitos . CONDUÇÃO DO PA NUM AXÔNIO MIELINIZADO . CONDUÇÃO DO PA NUM AXÔNIO MIELINIZADO . . A ESCLEROSE MÚLTIPLA … . … E SEUS SINTOMAS . . Toxinas que envenenam canais iônicos TETRODOTOXINA – FUGU e BAIACÚ: BLOQUEIO CANAIS Na+ α-TOXINA – ESCORPIÃO PROLONGA ATIVAÇÃO CANAIS Na+ . Anestesia por Lidocaína Lidocaína bloqueia canais de Na+ e portanto inibe o disparo do potencial de ação impedindo que a sinalização de dor chegue ao cérebro. . Injeção letal de cloreto de potácio (KCl) . Espasmos musculares: diminuição cálcio extracelular Na + + Na Na Na + + + Na Na + Na Na + + + Na K K + + + Na + K + K K + K + Ca+ Ca+ 2 Ca+ 2 2 K + + Ca Ca+ K 2 2 + + Ca Ca+ 2 2 K K 2 Ca+ K + + + .