Transcript bioeletrogênese

DISCIPLINA: FISIOLOGIA HUMANA
PROFª FRANCILÉIA NOGUEIRA ALBINO CALLAND
BIOELETROGÊNESE
2ª AULA
BIOELETROGÊNESE


CONCEITO:
É o estudo dos mecanismos de transporte dos
eletrólitos e de outras substâncias nos líquidos intra e
extracelular através das membranas celulares dos
organismos vivos.
BIOELETROGÊNESE

ORGANELAS CITOPLASMÁTICAS
GYITON,1993
BIOELETROGÊNESE

FUNÇÕES DA ORGANELAS
CITOPLÁSMATICAS:

Utilizar alimentos para extrair energia e sintetizar
compostos químicos especiais;

Estas substâncias formadas são usadas para:



O crescimento de novas estruturas intracelulares;
A formação de novas células;
Quando expelidas para o exterior da célula,
formam elementos estruturais nos espaços entre
as células;
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ESTRUTURA CELULAR

MEMBRANA CELULAR:



Estrutura elástica muito delgada que
circunda toda a célula;
Formada por uma bicamada lipídica e
moléculas de proteínas;
Função: servir de barreira à
passagem de água e solutos
hidrossolúveis
entre
o
líquido
extracelular e intracelular.
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
TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA:

DIFUSÃO: movimento aleatório e contínuo das moléculas, umas contra
as outras, nos líquidos ou nos gases;
Energia cinética;

DIFUSÃO SIMPLES

DIFUSÃO FACILITADA



TRANSPORTE ATIVO: movimento de íons ou de outras substâncias,
através da membrana em combinação com uma proteína transportadora,
que faz com que a substância se mova em direção oposta à de um
gradiente de energia;
Fonte adicional de energia.
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DIFUSÃO:
SUBSTÂNCIAS LIPOSSOLÚVEIS: se
dissolvem diretamente na bicamada
lipídica e se difunde através da
membrana celular;
Oxigênio, nitrogênio, dióxido de carbono
e álcool
SUBSTÂNCIAS
HIDROSSOLÚVEIS:
passam pelos canais dos poros das
proteínas;
Proteínas canais: possuem permeabilidade
seletiva;
Água se difunde pelos canais e através de
toda membrana rapidamente.
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DIFUSÃO:
DIFUSÃO SIMPLES: movimento cinético
das moléculas ou dos íons ocorre através
de uma abertura na membrana, sem
qualquer
interação
com
proteínas
transportadoras;
DIFUSÃO FACILITADA:
requer
a
interação
com
uma
proteína
transportadora específica, que ajuda a
passagem das moléculas e dos íons;
Movimento de vaivém na membrana,
através de um receptor de ligação na
parte interna da proteína transportadora;
Ligação do receptor com a molécula é
fraca fazendo com que ela se separe do
receptor e seja liberada no lado oposto da
membrana.
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FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA DIFUSÃO:
EFEITO DA DIFERENÇA DE CONCENTRAÇÃO: a velocidade com que
uma substância vai difundir para o lado interno é proporcional à
concentração das moléculas do lado externo e vice-versa;
EFEITO DO POTENCIAL ELÉTRICO SOBRE A DIFUSÃO DE ÍONS
(POTENCIAL DE NERNST): se um potencial elétrico for aplicado na
membrana, a carga elétrica dos íons faz com que eles se movam através
da membrana mesmo que não exista diferença de concentração para
provocar o movimento;
EFEITO DA DIFERENÇA DE PRESSÃO ATRAVÉS DA MEMBRANA:
Soma de todas forças das diferentes moléculas que se chocam com uma
determinada área de superfície em um certo instante;
Quando a pressão é maior em um lado da membrana do que no outro
lado, significa que a força de choque contra o canal em um lado da
membrana é maior que do outro lado.
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OSMOSE:

Processo efetivo de movimento da água
causado por sua diferença de concentração;

Nas condições normais, a quantidade que se
difunde nas duas direções é tão equilibrada
que o movimento efetivo da água que ocorre é
zero;

PRESSÃO OSMÓTICA: diferença efetiva de
concentração da água através da membrana;

Fazendo com que a célula encolha ou inche,
dependendo da direção do movimento da água;
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
TRANSPORTE ATIVO:

Quando a membrana celular transporta as moléculas ou íons contra um gradiente de
concentração, através de proteínas transportadoras;

Sódio, potássio, cálcio, ferro, hidrogênio, cloreto, etc;

TIPOS:





PRIMÁRIO: degradação do ATP (trifosfato de adenosina);
Bomba de sódio-potássio
SECUNDÁRIO: a energia é derivada da energia gerada pelo transporte ativo
primário;
Co-transporte
Contra-transporte
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TRANSPORTE ATIVO:
Sódio e potássio: Bomba de sódio-potássio (Na+K+)
Cálcio: Bomba de cálcio
Hidrogênio: células do estômago e dos rins
Bomba de sódio-potássio (Na+K+): processo de transporte que bombeia
íons sódio para fora e potássio para dentro;
É responsável pela manutenção das diferenças de concentração entre o
sódio e o potássio através da membrana celular, bem como pelo
estabelecimento da voltagem elétrica negativa dentro da célula;

Importância:

Controlar o volume de cada célula
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TRANSPORTE ATIVO:

PRIMÁRIO

Bomba de sódio-potássio(Na+K+)

Mecanismo:


Quando dois íons potássio se ligam à parte externa da proteína
transportadora e três íons sódio se ligam na parte interna, a enzima
ATPase da proteína é ativada,ela quebra a molécula de ATP em ADP,
liberando uma ligação fosfato de alta energia;
Esta energia produz alteração química e estrutural na molécula da
proteína transportadora, expulsando os três íons sódio para fora e
colocando os dois íons potássio para dentro
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
TRANSPORTE ATIVO:
SECUNDÁRIO: a energia é derivada da
energia gerada pelo transporte ativo
primário;
Co-transporte: a energia de difusão do
sódio pode empurrar outras substâncias,
junto com o sódio, através da membrana
celular;
Sódio e glicose: a proteína transportada
tem dois locais de ligação e são
transportadas ao mesmo tempo;
Contratransporte: transporte na direção
oposta à do íon primário;
Os íons sódio se movem para o interior e
os íons cálcio para o exterior, ambos
ligados
pela
mesma
proteína
transportadora;
Sódio e hidrogênio
Sódio e cálcio
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
POTENCIAL DE MEMBRANA: impulsos eletroquímicos
que são gerados nas membranas de todas as células do
corpo;
Esses impulsos são usados para transmitir sinais por toda
membrana dos nervos e músculos;
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POTENCIAL DE AÇÃO DOS NERVOS:
CONCEITO: rápidas alterações do potencial de
membrana que se propagam com grande
velocidade por toda a membrana da fibra
nervosa;
Cada potencial de ação começa por uma
alteração súbita do potencial de membrana
normal negativo para um potencial positivo,
terminando, então com um retorno quase tão
rápido para o potencial negativo;
Transmitem os sinais nervosos, se deslocando
ao longo da fibra nervosa até sua extremidade;
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POTENCIAL DE AÇÃO DOS NERVOS:

ESTÁGIOS:

ESTÁGIO DE REPOUSO

ESTÁGIO DE DESPOLARIZAÇÃO

ESTÁGIO DE REPOLARIZAÇÃO


Os estágios de despolarização e repolarização gerados durante o
potencial de ação são produzidos pelos canais de sódio regulados
pela voltagem;
De uma forma adicional, os canais de potássio e a bomba de
sódio-potássio contribuem também.
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POTENCIAL
NERVOS:

ESTÁGIOS:

ESTÁGIO DE REPOUSO

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DE
AÇÃO
DOS
É o potencial de repouso
membrana, antes do ínicio
potencial de ação;
da
do
A membrana está polarizada, por
seu potencial de membrana é de –
90 milivolts;
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POTENCIAL DE AÇÃO DOS
NERVOS:

ESTÁGIOS:

ESTÁGIO DE DESPOLARIZAÇÃO



A membrana fica muito permeável
aos íons sódio, permitindo que
grande número de íons sódio,
positivamente
carregados,
se
difunda para o interior do axônio;
O estado de polarização de – 90
milivolts é neutralizado pela entrada
de íons sódio com carga positiva;
Com o potencial de ação aumentando,
rapidamente para um valor positivo (
até + 35 milivolts);
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POTENCIAL
NERVOS:

ESTÁGIOS:

ESTÁGIO DE REPOLARIZAÇÃO


DE
AÇÃO
DOS
Alguns décimos de milésimos de
segundo após a membrana ter ficado
muito permeável aos íons sódio, os
canais de sódio começam a se fechar e
os canais de potássio abrem mais do
que o normal;
A rápida difusão dos íons potássio para
o exterior restabelece o potencial de
repouso negativo da membrana;
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
INÍCIO DO POTENCIAL DE AÇÃO:

CIRCULO VICIOSO DE FEEDBACK POSITIVO:

Deve ocorrer qualquer evento que provoque o aumento inicial do
potencial de membrana de – 90 milivolts para o nível zero, causando a
abertura dos canais de sódio, permitindo a entrada rápida de íons sódio,
resultando em maior aumento do potencial de membrana e
consequentemente abrindo mais canais e permitindo fluxo mais intenso
de íons sódio para o interior da fibra;

Limiar de estimulação: - 65 milivots;

Esse processo continua até que todos os canais de sódio regulados pela
voltagem sejam abertos;

Em outra fração de milissegundos, o aumento do potencial de membrana
causa o fechamento dos canais de sódio e a abertura dos canais de
potássio, e o potencial de ação termina;
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
PROPAGAÇÃO DO POTENCIAL
DE AÇÃO:
Um potencial de ação provocado em
qualquer parte de uma membrana
excitável
excita
as
porções
adjacentes da membrana, resultando
na propagação do potencial de ação
por toda a membrana;
Impulso nervoso ou muscular:
Transmissão
do
processo
de
despolarização por uma fibra nervosa
ou muscular;
O potencial de ação trafega em
todas as direções para longe do
estímulo, até que toda a membrana
tenha sido despolarizada;
Princípio do tudo ou nada
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
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
RESTABELECIMENTO DOS GRADIENTES IÔNICOS
SÓDIO E DO POTÁSSIO APÓS O TÉRMINO
POTENCIAL
DE
AÇÃO
–
A
IMPORTÂNCIA
METABOLISMO ENERGÉTICO:
DO
DO
DO
É realizado pela Bomba de sódio-potássio;
Os íons sódio que difundiram para o interior da célula
durante o potencial de ação e os íons potássio que
difundiram para o exterior devem retornar aos seus
estados originais pela bomba de sódio-potássio;

Requer energia para o seu funcionamento;

A energia do ATP é usada para recarregar a fibra
nervosa;
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
PLATÔ:

Quando a membrana estimulada não se repolariza imediatamente
após a despolarização;

Permanece em um platô perto do pico do potencial em ponta, por
vários milissegundos, e somente então é que inicia repolarização;

Ocorre nas fibras do coração (0,2 a 0,3 segundo);

Causas do platô:

Dois tipos de canais participam do processo de despolarização:
os canais rápidos (sódio) e os canais lentos (cálcio-sódio);

Os canais de potássio só abrem de forma completa depois do
término do platô, retardando o retorno do potencial de
membrana ao repouso;
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
RITMICIDADE DE ALGUNS
DESCARGA REPETITIVA:

Ocorre nas fibras do coração e na maior parte dos músculos lisos
e em muitos neurônios do SNC;

Causam:





TECIDOS
EXCITÁVEIS-
Batimento rítmico do coração;
Peristaltismo dos intestinos;
Alguns eventos neuronais como o controle rítmico da respiração;
Quase todos os tecidos excitáveis
repetitivamente
se
o
limiar
de
suficientemente reduzido;
podem descarregar
excitabilidade
for
Pode ser causado por uma diminuição brusca do cálcio.
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RITMICIDADE DE ALGUNS TECIDOS EXCITÁVEIS- DESCARGA
REPETITIVA:

MECANISMO DE EXCITAÇÃO AUTO-INDUZIDA:









O potencial de repouso da membrana no centro de controle do ritmo
cardíaco é de somente -60 a -70 milivolts;
Essa voltagem não é suficiente negativa para manter os canais de sódio
e cálcio totalmente fechados;
Alguns íons sódio e cálcio fluem para dentro, aumentando a voltagem da
membrana em direção positiva, o que aumenta ainda mais a
permeabilidade;
Ainda mais íons fluem para dentro, a permeabilidade aumenta mais e
mais, até que o potencial de ação seja gerado;
Ao final do potencial de ação, a membrana despolariza;
Após outro retardo de alguns milissegundos, a excitabilidade espontânea
causa nova despolarização;
Novo potencial de ação ocorre espontaneamente;
Perto do término de cada potencial de ação, a membrana se torna
permeável aos íons potássio que transfere cargas positivas para fora
quando sai pela membrana, deixando o interior da membrana muito
negativo (hiperpolarização);
Este estado desaparece gradativamente e outro potencial de ação inicia.
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
CARACTERÍSTICAS ESPECIAIS DA TRANSMISSÃO DOS
SINAIS NOS TRONCOS NERVOSOS:

MIELINA: Camadas concêntricas de membrana fosfolipídica que
envolvem parte do axônio de um nervo;

Produzida pelas células de Schwann;

Excelente isolante elétrico, reduzindo o fluxo iônico através da
membrana em cerca de 5.000 vezes;

FIBRAS NERVOSAS MIELINIZADAS: fibras mais calibrosas;

FIBRAS NERVOSAS AMIELINIZADAS: Fibras mais delgadas;
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
CARACTERÍSTICAS ESPECIAIS DA
TRANSMISSÃO DOS SINAIS NOS
TRONCOS NERVOSOS:

FIBRAS NERVOSAS MIELINIZADAS:

Axônio: parte central da fibra;

Membrana do axônio: conduz o potencial de
ação;

Axoplasma:líquido intracelular viscoso;

Bainha de mielina: envolve o axônio;

Nodo de Ranvier: área não isolada, por os
íons podem passar facilmente através da
membrana do axônio, do líquido extracelular
par o intracelular, dentro do axônio;
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

CARACTERÍSTICAS ESPECIAIS DA
TRANSMISSÃO DOS SINAIS NOS
TRONCOS NERVOSOS:
CONDUÇÃO SALTATÓRIA DE NODO A
NODO NAS FIBRAS MIELINIZADAS:

Mesmo que nenhum íon possa fluir
através das bainhas de mielina das
fibras;
Passam com facilidade através dos nodos

Os potenciais de ação só ocorrem nos





de Ranvier;
nodos de Ranvier;
Os impulsos nervosos saltam ao longo da
fibra nervosa, de nodo para nodo;
IMPORTÂNCIA:
Aumenta a velocidade de transmissão
nervosa em cinco a 50 vezes;
Conserva energia do axônio;