Biofísica das Sinapses e Contração Muscular

NEURÔNIOS

• Estruturas constituídas por axônios e dendritos que levam mensagens ao sistema nervoso central e trazem comandos aos diversos órgãos ou tecidos

• Responsáveis pela transmissão de impulso elétrico

NEURÔNIOS

• Existem neurônios amielínicos e mielínicos• Amielínicos : a membrana do axônio está em

contato direto com os tecidos vizinhos• Mielínicos : a membrana do axônio é

envolvida pela célula de Schawnn – membrana lipoproteica chamada mielina

Mielina e nódulos de Ranvier

• Condução Saltatória:• Nervos Mielínicos – troca iônica ocorre apenas

nos nódulos de ranvier:• O impulso salta sobre as bainhas de mielina• Portanto: velocidade de condução maior que

nos nervos Amielínicos ( 200m/s X 1m/s)• Gasto de energia também é menor

Condução Ortodrômica e Antidrômica• Estimulação nervosa – impulso elétrico

caminha nos 2 sentidos• A condução no sentido programado do nervo : Ortodrômica• A condução em sentido contrário do

programado para o nervo:Antidrômica

Sinapses

• Sinapses são responsáveis por transmitir as informações de uma célula para outra – região de contato muito próximo entre a extremidade do axônio e a superfície de outras células

• Transmissão de impulso nervoso entre 2 nervos, ou entre um nervo e um efetor ( músculo e glândulas por exemplo ).

• Mecanismo natural que impede a condução antidrômica transmite em uma direção

http://neuromed91.blogspot.com.br/2010/07/sinapses-nervosas.html

Sinapses

• Impulso ou transmissão da informação é feita por mediadores químicos ( neurotransmissor, ex.: acetilcolina, norepinefrina, dopamina, serotonina) ou contato elétrico

• Sinapses elétricas: período de latência menor• Sinapses químicas: período de latência maior• Como ocorre:

Sinapse excitatória ex. acetilcolina Sinapse inibitória ex. glicina

• O impulso elétrico passa pelo axônio atinge o botão sináptico e promove a liberação dos neurotransmissores pelas vesículas contidas dentro do botão

Sinapse Excitatória

Sinapse Inibitória

Na hiperpolarização a diferença de potencial aumenta pois muitos elétrons se deslocaram para dentro da

célula do neurônio seguinte e isto dificulta a propagação do potencial de ação - inibição

Contração Muscular

Tipos de Músculos

• Músculo – feixe de fibras• Fibras lisas – contraem-se mais lentamente Ex. Tubo digestivo• Fibras estriadas – contraem-se mais

rapidamente – a contração dura pouco Ex. Miocárido

Relações energéticas

• Músculo transforma Energia Elétrica Potencial em calor e trabalho mecânico

• Repouso : energia em estado potencial• Contração: liberação de calor através de reações

químicas e pelo atrito entre as fibras

• Movimento gerado – Trabalho mecânico do músculo

Calor e trabalho muscular podem ser medidos - eficiência mecânica( Ef)

• A eficiência mecânica indica quanto da energia virou trabalho e quanto se desprendeu como calor:

• Ef = trabalho realizado Energia gasta

EX. Um músculo realiza certo trabalho e o calor desprendido foi de 850 J. O trabalho mecânico foi levantar massa de 30 Kg a 1 metro de altura.Qual a Ef e o calor produzido??

• Trabalho realizado= massa/força/energia• Newton – unidade de medida de força:• 0,1Kg = 1newton• Joule – unidade de medida da energia

realizada• Joule - é obtido quando a Força de 1 newton

se desloca 1 metro.• Portanto levantar 100g ( 0,1kg ) a 1 metro de

altura é realizar trabalho de 1 Joule• 0,1Kg = 1n=1J

• Ef = 300 ( regra de 3) = 0,35 ( 35%) 850• Assim a Ef foi de 35% e o calor produzido:

• C= 850 – 300 = 550J ( 65% )

Portanto:• A contração muscular gera produção de calor

e trabalho mecânico

Actina Miosina

CONTRAÇÃO MUSCULAR• Para que ocorra a contração muscular o sistema depende

da disponibilidade dos íons cálcio e o relaxamento muscular depende da ausência ou diminuição deste íon.

• O retículo sarcoplasmático é quem regula o fluxo de íons cálcio, para a realização dos ciclos de contração muscular.

• Podemos dizer que a contração muscular acontece quando ocorre a interação da actina e a miosina, que são proteínas contráteis dos músculos. Essa interação ocorre na presença de cálcio intracelular e energia (ATP )

Tipos de Contração Muscular

1. Contração Isométrica:Músculo se contrai mas o comprimento do

músculo não se alteraEx. Tenta levantar peso e não consegue

Não há trabalho físicoA energia gasta é dissipada como calor

2. Contração IsotônicaO músculo se contrai e seu comprimento

diminui. Levanta o peso e consegue

Há trabalho físico, além da liberação de calor

Mecanismos de contração Muscular

1. Início da contração :a) Potencial de ação percorre um axônio motor até

suas terminações nas fibras musculares (Transmissão do impulso nervoso)

b)Liberação do neurotransmissor ( Acth)c)Despolarização das fibras – entrada de na+d)Potencial de ação na fibra musculare) Despolarização das fibras muscularesf) Retículo sarcoplasmático libera ions ca 2+ para as

miofibrilas

2. Contração:a)Saída de Ca 2+ das cisternas do retículo

sarcoplasmático para o fluido circundante ( nas miofibrilas )

b)Atividade ATPásica c)Liberação de energia d)Mudança de conformação – estrutura

encolhe deslizamento actina/miosina

3. Relaxamentoa)Cessa o estímulo nervosob)Retículo sarcoplasmático retira o Ca 2+

do fluido circundante, através de processo ativoc)Gasto de ATPd)Contração desativadae)Músculos voltam a posição inicial

Exercícios1- O que é uma sinapse?2- Descrever a condução saltatória3- Justificar as vantagens de uma fibra mielinada sobre a não-mielinada4- Fazer um esquema da condução do impulso ortodrômico e antidrômico6- A transmissão da informação nas sinapses pode ser ( certo ou errado ):Mediadora química ( )Elétrica ( )Mista ( )

7 – A transmissão do impulso através de mediadores químicos é:a) Imediata ( )b) Demora certo tempo ( )

8 – A natureza do neurtotransmissor determina se a sinapse é _________________ ou ______________9- Explicar o mecanismo de inibição e excitação nas sinapses.

10 – Na contração muscular pode haver ( certo ou errado )a) Somente produção de calor ( )b) Produção de calor e trabalho ( )c) Produção só de trabalho11- O que é contração isométrica? E isotônica?12- Descrever as fases da contração muscular: início/ contração/ relaxamento.

Segundo Mcardle, uma contração isométrica pode gerar uma quantidade considerável de força, apesar da ausência de alongamento ou encurtamento perceptivo dos sarcômeros musculares e do subsequente movimento articular.

Referências bibliográficas:

JARMEY, Chris. Músculos : uma abordagem concisa; Barueri, SP : Manole, 2008.MACARDLE, William D.; KATCH, Frank I.; KATCH, Victor L. Fisiologia do exercício – Energia, nutrição e desempenho humano, Rio de Janeiro, RJ, : Editora Guanabara Koogan, 2003.