DISCIPLINA: FISIOLOGIA HUMANA PROFª FRANCILÉIA NOGUEIRA ALBINO CALLAND

1. DISCIPLINA: FISIOLOGIA HUMANA PROFª FRANCILÉIA NOGUEIRA ALBINO CALLAND BIOELETROGÊNESE 2ª AULA

2. 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.

3. BIOELETROGÊNESE • ORGANELAS CITOPLASMÁTICAS GYITON,1993

4. 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;

5. BIOELETROGÊNESE • 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.

6. BIOELETROGÊNESE • 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.

7. BIOELETROGÊNESE • 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.

8. BIOELETROGÊNESE • 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.

9. BIOELETROGÊNESE • 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.

10. BIOELETROGÊNESE • 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;

11. BIOELETROGÊNESE • 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

12. BIOELETROGÊNESE • 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

13. BIOELETROGÊNESE • 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

14. BIOELETROGÊNESE • 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

15. BIOELETROGÊNESE • 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;

16. BIOELETROGÊNESE • 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;

17. BIOELETROGÊNESE • 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.

18. BIOELETROGÊNESE • POTENCIAL DE AÇÃO DOS NERVOS: • ESTÁGIOS: • ESTÁGIO DE REPOUSO • É o potencial de repouso da membrana, antes do ínicio do potencial de ação; • A membrana está polarizada, por seu potencial de membrana é de – 90 milivolts;

19. BIOELETROGÊNESE • 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);

20. BIOELETROGÊNESE • POTENCIAL DE AÇÃO DOS NERVOS: • ESTÁGIOS: • ESTÁGIO DE REPOLARIZAÇÃO • 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;

21. BIOELETROGÊNESE • 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;

22. BIOELETROGÊNESE • 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

23. BIOELETROGÊNESE • RESTABELECIMENTO DOS GRADIENTES IÔNICOS DO SÓDIO E DO POTÁSSIO APÓS O TÉRMINO DO POTENCIAL DE AÇÃO – A IMPORTÂNCIA DO METABOLISMO ENERGÉTICO: • 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;

24. BIOELETROGÊNESE • 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;

25. BIOELETROGÊNESE • RITMICIDADE DE ALGUNS TECIDOS EXCITÁVEIS- DESCARGA REPETITIVA: • Ocorre nas fibras do coração e na maior parte dos músculos lisos e em muitos neurônios do SNC; • Causam: • Batimento rítmico do coração; • Peristaltismo dos intestinos; • Alguns eventos neuronais como o controle rítmico da respiração; • Quase todos os tecidos excitáveis podem descarregar repetitivamente se o limiar de excitabilidade for suficientemente reduzido; • Pode ser causado por uma diminuição brusca do cálcio.

26. BIOELETROGÊNESE • 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.

27. BIOELETROGÊNESE • 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;

28. BIOELETROGÊNESE • 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 demielina: 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;

29. BIOELETROGÊNESE • 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 de Ranvier; • Os potenciais de ação só ocorrem nos 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;