Canais+iônicos2 (1)

8/15/2019 Canais+iônicos2 (1)

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Prof. Amanda Fraga


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Biofísica

A BIOFÍSICA é o estudo da Matéria, Energia, Espaçoe Tempo nos Sistemas Bio !gicos" A composiç#o,

estrutura e funç#o $uantitati%a e $ua itati%a dosfen&menos e compostos org'nicos s#o mensuradaspe as grande(as físicas e suas deri%adas"


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Membrana celular

Modelo do Mosaico Fluido (Singer e Nicolson, 1972)


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Intracelular Extracelular

Potássio 155 4

Sódio 12 145

Magnésio 15 2

Cálcio 2 2

Cloro 8 110

Fosfatos 0 2

Prote!nas "0 15

Com#osi$%o intra e e&tracelular


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'rans#orte atra(és da membrana

)ifus#o simp esOsmose

Transporte mediado por proteínas atra%és dasmem*ranas Transporte faci itado +difus#o faci itada Tranporte ati%o

-rim.rioSecund.rioCo/transporteContratransporte


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'rans#orte #assi(o


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'rans#orte ati(o


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Corrente e étrica)ma corrente elétrica é um flu&o de cargas elétricas* Para +ue se,a mantidauma corrente elétrica num certo meio condutor e necessário +ue -a,a uma dd#.isto é. um cam#o elétrico nesse meio*/um condutor ou numa solu$%o eletrol!tica. define se a intensidade media decorrente elétrica l. atra(és de uma área . como sendo

3 67 t

onde. 6 é a carga eletrica total +ue atra(essa a área durante o inter(alo detem#o t*

Mo(imento ordenado de cargas elétricas. na dire$%o do cam#o. é +ue constitui acorrente elétrica* rela$%o entre a densidade de corrente 9 e a intensidade docam#o elétrico 9 é

9 17#9onde. # é a resisti(idade do meio considerado*

Sua unidade é Ω .m


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Pro#riedades elétricas da membrana

:igide; dielétrica < dd# entre assu#erf!cies internas e e&ternas*Cam#o elétrico

Ca#acit=ncia Cm >F7cm2

:esist?ncia < inclus%o de#rote!nas : m @Acm2

2 (ias de #assagem de corrente elétrica

1* Bbdece Dei de B-m Ecanais i nicosG2* /ature;a ca#aciti(a Edielétrico li#!dicoG


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9letricidadeHistórico

Duigi Ial(ani E1J"0G < eletricidade animal le,andro Kolta E1800G < #rimeiro gerador +u!micoHelm-olt; E1850G < (elocidade de #ro#aga$%o da onda de e&cita$%oLernstein E18"8G < registro do #otencial de in, ria do ner(o lesadoNaller E188J.188 G < batimentos card!acos9int-o(en E1 1OG < gal(an metro de mola. #ioneiro doeletrocardiograma

Lioeletricidade ouLioeletromagnetismo Ealgumas (e;estambém c-amado de biomagnetismoGrefere se a (oltagem estática de célulasbiológicas e as correntes elétricas +uefluem em tecidos (i(os. tal como ner(ose m sculos. em conse+u?ncia de#otenciais de a$%o*


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9letricidade animalPotencial de in, riaCorrente de in, ria < corrente elétrica entre uma ;ona lesada e umaintacta*

iferen$a de Potencial elétrico fisiológica Edd#G E 100mK Q K Q 50mKG

em geral. lineares. #ara meios e&tra e intracelular de mesmacom#osi$%oCélulas n%o e&citá(eis 20mK/er(os e m sculos 0mK

Potencial transmembrana ou#otencial de membrana <diferen$a entre meio e&terno e o

interno

Potencial de re#ouso < célintegra gerando uma dd#

constante


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Canais i nicosS%o #rote!nas. encontradas na membrana de#raticamente todas as células con-ecidas. +ueformam #oros ou canais ou carregadores. ligando osmeios e&tra e intracelulares*

:es#onsá(eis #elo flu&o rá#ido e controlador de!ons selecionados atra(és da membrana celular*

Ilustração da capa da

Nature Insight sobrecanais iônicos.

ista frontal de umreceptor acetilcolinode nicotina! daTorpedo marmorata.Por Nigel "n#in! $%&'aborator( of$olecular )iolog(.


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Poros < t neis -idrof!licos na bicamada l!#!dica. de di=metro am#lo eestático* /%o tem gating

Canais < ra;oa(elmente -idrof!licos atra(és das bicamadas li#!dicas.

formado #or #rote!nas. bastante estrita aos !ons inorg=nicos*Conforma$Res distintas* Possuem o gating*


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Canais i nicos

Pro#riedades

1 Condu$%o i nica

2 Seleti(idadeO Ca#acidade de abrir e fec-ar


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1 < Condu$%o i nica

Permitem a #assagem de grande +uantidade de !on em curto inter(alode tem#o Eaté 10J de !ons7segG*9le(ada condut=ncia +ue #ermite gerar os #otenciais de a$%o*

Pro#riedades


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2 < Seleti(idade

'aman-o do com#onente !on águaFiltro de seleti(idadePresen$a de aas #olares no interior do canal +ue #ermitem a libera$%o

do !on das moléculas de água e #ermitem a #assagem do mesmo*

Pro#riedades


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O < Ca#acidade de abrir e fec-ar

Presen$a de resting channelsFicam abertos e s%o im#ortantes#ara manter o #otencial dere#ouso

Canais com com#ortasCanais ligando de#endentesCanais de#endentes de

fosforila$%oCanais (oltagem de#endentesCanais mecano de#endentes

Pro#riedades


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s * %+,-F ln /0 1 , /0 2

Potencial de e+uil!brio de um !on9nergia #otencial eletro+u!mica E G energia #otencial elétrica T energia #otencial+u!mica*U 0Potencial de e+uil!brio de um !on

9+ua$%o de /9:/S'


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B flu&o de !on #or um canal i nico é #assi(o* for$a #ro#ulsora e o sentido do flu&o de#ende da diferen$a deconcentra$%o Efor$a difusionalG e do #otencial elétrico Efor$a elétricaG.resultando na for$a #ro#ulsora eletro+u!mica*

Dei de B-m

I condut=ncia:e resist?ncia elétricaEem o-ms @G

Flu&o i nico

I * ,%e * 3


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Satura$%o liga$%o do !on com s!tio es#ec!fico no interiordo canalCom VW !onX temos um momento +ue a for$a #ro#ulsoraeletro+u!mica n%o #oderá ser mais aumentada*

3nibi$%o #or blo+ueio do canal

3nibi$%o do flu&o i nico


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9stado funcional do canal


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Per!odo refratário

3nati(a$%o ocorre em algunscanais (oltagemde#endentes a#ós a fase deati(a$%o*

essensiti;a$%o ocorre #oreosi$%o #rolongado aoligando em um canalligando de#endente


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Canal i nico

Ati%idade do cana s#o c0amadas dec0a%eamento"

)isfunç1es no c0a%eamento dos canais s#orespons.%eis por uma série de doençasc ínicas"2. 3 formas de c0a%eamento4

por diferenças de potencia ao ongo da mem*rana5pe a igaç#o de pe$uenas mo écu as transmissorasao cana 5por estímu os mec'nicos


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Potencial de re#ouso < Lomba /a7Y

ction Potentials E2G*a(i


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tlas de Fisiologia Humana /9''9:

Potencial de re#ouso da membrana


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Potencial de re#ouso < célula ner(osa


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Fatores +ue alteram o #otencial de re#ouso

iminui$%o da ati(idade da bomba /a7Yiminui$%o da #rodu$%o de 'P

$%o de drogas +ue alteram a #ermeabilidade da membrana

Potassium channel openersPotassium channel closers


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Potencial de a$%o


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Potencial de $%o


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Potencial de a$%o da cél* ner(osaSe+u?ncias de #otenciais de a$%o ao longo dos a& nios noscircuitos neuronais*Canais de#endentes de Ca T2:es#osta do ti#o tudo ou nada

'i#os de Sina#ses

9létrica #rimeiros mecanismos siná#ticosSina#ses

6u!mica mecanismo siná#tico mais eficiente resultado da e(olu$%o da sina#se elétrica


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Sina#se 9létrica ocorre atra(és de cone&ons E#rote!nas cone&inasG+ue formam gaps E,un$ResG eletronicamente aco#ladas ssim. asfendas estreitas #ermitem +ue o im#ulso 9DZ':3CB se,atransmitido da célula P:Z S3/[P'3C #ara a célula P\SS3/['3C *


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*Sina#se 6u!mica ocorre #ela transmiss%o de informa$%o da célula

P:Z S3/[P'3C #ara a célula P\S S3/[P'3C atra(és da a$%ode M9 3 B:9S 6)]M3CBS. con-ecidos como/9):B': /SM3SSB:9S


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P9PS EPB'9/C3 D 9^C3' '\:3BP\S S3/[P'3CBG

P3PS EPB'9/C3 D 3/3L3'\:3BP\S S3/[P'3CBG

'i#os de Sina#ses no S/C

iferencia$%o nas Membranas

sina#se ti#o 3 ou assimétrica sina#se ti#o 33 ou simétrica

geralmente e&citatórias geralmente inibitórias


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Potencial de a$%o do cora$%oContra$%o des#olari;a$%o* iástole :e#ousoCanais lentos de /a e Ca*Dongo Plat de des#olari;a$%o*

Formas de Potenciais do coração Tipo A Tipo B Tipo C

Componenter.pido

Amp ia o potenciade aç#o

-oucodesen%o %ido

6#o apresenta

Componente ento 6#o participa Amp ia o potenciade aç#o

Apresentam

Cé u as Mioc.rdio Cé " de transiç#o Cé " nodais ou cé "Marcapassos

Conduç#o7entricu ar

Sino/atriaAtrio/%entricu ar

6!du os e ane%a %ar


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Potencial de a$%o do cora$%o


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Potencial Card!aco

Fase 0 _ des#olari;a$%o da célula`canal de /a*Fase 1 _ rá#ida. #recoce e incom#leta

de re#olari;a$%o`Fase 2 _ #lat . tem#o longo dedes#olari;a$%o e um #otencialconstante* Canal Cl. /a. Ca*Fase O _ re#olari;a$%o. recu#erando o

#otencial de re#ouso` Canal Y*Fase 4 _ diástole elétrica` #otencial demembrana constante* Fases lentas de/a. Ca e Y*


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'i#o L < a$%o das fibras de res#osta lenta #raticamente n%o -á #lat ede#ois a célula se re#olari;a*


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'i#o C < n%o tem com#onente rá#ido* Células nodais*

Células Marca#assos < auto estimula$%o do cora$%o. associadas aoritmo card!aco`Potencial de a$%o cel* Marca#assos

Cél*/S . / K e His Pur in,e. o #otencial de re#ouso n%o se mantémestá(el* Há uma des#olari;a$%o gradual. fen meno denominadodes#olari;a$%o diastólica da fase 4 ou lenta E DG. o +ue confere a#ro#riedade de automatismo*


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:itmo card!aco


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EC8 / E etrocardiogramaFina idade 4 captar, orientar e tradu(ir9reprodu(ir osmo%imentos i&nicos no coraç#o" -ara o registro doEC8 é necess.rio $ue se fec0e o circuito e étricoentre o coraç#o e o e etrocardi!grafo"

B tra$ado elétrico é a conse+u?ncia doscorrentes elétricos +ue se mo(imentamdentro do cora$%o. e. na medida +ue essa

corrente se a#ro&ima ou se afasta doeletrodo +ue esta medindo. a defle&%o docursor +ue marca o 9CI é #ra cimaE#ositi(oG ou #ra bai&o Enegati(oG*


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)eri%aç1es

O EC8 standard+padr#o se comp1ede :; deri%aç1esseparadas4

)I, )II, )III +deri%aç1esperiféricas *ipo aresa7, 7?, 7@+deri%aç1esprecordiais


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9letrofisiologia e farmacologia doscanais i nicos


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Lombas ati(adas #elo 'P

-A+P A4P

-A+P A4P 5 Pi

265

265

7

1

-A4P 5 Pi A+P

865

865

F7

F1

T

A AA+P A4P 5 Pi

Exopl9smico

&itos:lico


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Canais YT

Canais YT


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Canais de YT :etificadores #ara dentro EYirG

2 segmentos na membrana.interligados #or um dom!nio`

Filtro de seleti(idade`

:egulam o #otencial demembrana das célulasmusculares (asculares de(ários ti#os de artérias eo#eram +uando aumentamas concentra$Res de Y T. HT eadenosina*

Figura*Fisiologia* Margarida* endrograma com as rela$Res filogenéticas #ara alguns dos canais Y* :etificadores #ara dentro.com 2 segmentos na membrana. e os sens!(eis a (oltagem. com " segmentos na membrana* s #rote!nas mais #ró&imas. ao

dendrograma. t?m mais identidades na se+u?ncia de aminoácidos*


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Sete fam!lias de sub canais Yir s%o con-ecidos cada #artil-a de

identidade "0 de aminacidos entre os membros indi(iduais dentro decada sub fam!lia e 40 de identidade entre as subfam!lias*

Modulam aexcita ilidade celular,estando en!ol!idas narepolari"a#$o do

potencial de a#$o,esta elecendo o

potencial de repousoda c%lula, econtri uindo para a&omeostase do

pot'ssio.


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" segmentos na membranaS4 é o sensor de (oltagem:estabelece a dd# na membrana +uando esta é des#olari;ada.como ocorre no #otencial de a$%o*

Canais de YT de#endentes de (oltagem EYKG


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e#endem da (oltagem e daconcentra$%o intracelular de Ca2T

3m#ortantes no controle do tónusmiogénico

Figura*Fisiologia* Margarida* endrograma com as rela$Res filogenéticas #ara alguns dos canais Y* :etificadores #ara dentro.com 2 segmentos na membrana. e os sens!(eis a (oltagem. com " segmentos na membrana* s #rote!nas mais #ró&imas. ao

dendrograma. t?m mais identidades na se+u?ncia de aminoácidos*

Canais de YT de#endentes de Ca 2T EYCa2TG


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B 'P funciona como um blo+ueador do canal de Y T. n%o #ermite aabertura do canal*

W 'PX intracelular < le(a abertura #rematura do canal de YT e diminuia dura$%o do #otencial de a$%o. retornando a re#olari;a$%o*

Canais de YT de#endentes de 'Pintracelular


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S!ndrome e ndersen

'r!ade cl!nica +ue consiste na #aralisia #eriódica sens!(el ao #otássio.ecto#ia (entricular e caracter!sticas dismórficas* :esulta de muta$Res

do gene YC/ 2 +ue codifica #ara canal retificador de sa!da de #otássioYir2*1*9ste é o #rinci#al canal res#onsá(el #elas caracter!sticas do

#otencial de re#ouso transmembrana EP:'G. com im#ortante #a#el nocontrole da e&citabilidade da fibras do m sculo es+uelético e card!aco*

Canalo#atias


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Canais de /a T de#endentes de (oltagem E/a TKGPotencial de a$%o em células e&citá(eis

ti(ados #or des#olari;a$%oProcesso de inati(a$%o

-tt# 77 *ff*u#*#t7to&icologia7monografias7ano050"7tetrodoto&ina7tetrot& fic-eiros7#age000


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Canais de /a T 9#iteliais E9/aCG

/%o é de#endente de #otencialW/aXintracelular modula negati(amente o canal*Modula$%o com#le&a. interfer?ncia de m lti#los fatores. como

-ormonais*Bloqueador ENaC

Ami orideEsta droga tam*ém presente emformu aç1es com*inadas dediuréticos


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Canalo#atiasParalisia #eriódica -i#ercalemica EH PPG WK H PPX

efeito cong?nito dos canais de sódio (oltagem de#endentes E/a TKG*Sintomas ata+ues im#re(is!(eis de #aralisia. intermitentes

tremores musculares manifestados #or contra$Res e fra+ue;a muscularlocali;ada ou até mesmo generali;ada*


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Canais de Ca 2T

ti(a$%o de di(ersos #rocessos metabólicos Eati(idade card!aca.coagula$%o do sangue. manuten$%o das membranas celulares. ades%ocelular. transmiss%o de sinais s cél* ner(osas. contra$%o muscular. etc*Ge a regula$%o de fun$Res musculares e ner(osas*


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Canais de Ca 2T

Presente em membranas celulares #lasmáticas e em membranas deorganelas. como :9 e :S estes de cél* musculares*B Ca é um sinali;ador intracelular. como a libera$%o de mediador+u!mico na termina$%o #ré siná#tica. contra$%o muscular. etc*


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Canais de Ca 2T de#endentes de (oltagem ECa 2T(G

Potenciais de a$%oCom#ortamentos distintos de ati(a$%o. di(idem no em 2 grandesgru#os

1* Canais ati(ados #or des#olari;a$%o grandes a (oltagens#ró&imas a ;ero* HK Ehigh voltage-activated G*Canais do ti#o D Elarge G < (ários ti#os celulares*Canais do ti#o / < S/C. S/PCanais do ti#o P76 < de neur nios motores. rim. cérebro


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Com#ortamentos distintos de ati(a$%o. di(idem no em 2 grandesgru#os

2* Canais ati(ados em (alores mais negati(os dos #otenciais demembrana* DK Elow voltage-activated G*Canal do ti#o ' Etiny G nas células do marca#asso

card!aco. no nó sinusal. cérebro*

Canais de Ca 2T de#endentes de (oltagem ECa 2T(G


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:ece#tores rianod!nicos E:h:sG tr?s ti#os de :h:s : :1. : :2 e : :O:ece#tores do 3PO Einositol 1.4.5 trifosfatoG < :et!culo endo#lasmático decélulas ner(osas*

tuam na liberta$%o de cálcio das reser(as intracelularesCa2T E#ara fora ou se+uestrado do :9 ou :S G _ Ca 2TEcito#lasma da célulaG

Canais de Ca 2T de#endentes de rece#tores de

membrana E:3: Ca2TCG


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Canais de Ca 2T de#endentes de nucleot!deos c!clicos EC/IsG

Canais de Ca 2T de#endentes do Ca 2T 'Pases trans#ortadoras deCa2T * 'P2 1. 'P2 2 E2 isoformasG. 'P2L1 e 'P2L2*

'rocador /a T Ca2T é regulada #elos substratos P3P2 Efosfatidilinositol 4.5 bifosfatoG e #or fosforila$%o* Presente no m sculo

card!aco*

Canais de Ca 2T de#endentes de ligandos


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Fisio#atologia dos Canais de Ca 2T

+ipo de canal de &a 25 en;ol;ido 4oença resultante

'i#o D #aralisia #eriódica -i#ocalémica

'i#o P ata&ia e#isódica

'i#o ' corrente de Ca2T em certosneurónios

:h: -i#ertermia maligna

'Pase trans#ortadora mio#atia de Lrodh


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Hi#ertermia Maligna é uma doen$aautossómica dominante com#enetr=ncia incom#leta. resultante deuma muta$%o no cromossoma 1 . nogene +ue codifica o ::h*

Z caracteri;ada #or um estado-i#ermetabólico desacelerado #ordrogas neurolé#ticas. álcool.infec$Res. agentes neuromuscularesdes#olari;antes Esuccinilcolina. #ore&em#loG e agentes anestésicos-alogenados*


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9#ile#sia < #ode ser oriunda de muta$Res em canais i nicos canais de/a T Edes#olari;a$Res #rolongadas e -i#ere&citabilidadeG e canais de YT Eredu$%o da re#olari;a$%o e #rolongamento da des#olari;a$%oG`Hi#ersensibilidade dos canais de Ca 2TEcorrentes ti#o 'G` Hi#erati(idadeglutaminérgica Ee&* encefalite de :asmussenG` Des%o neuronal do-i#ocam#o


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Canais de ClMais im#ortante =nion do meio e&tracelular Potencial de e+uil!brio do Cl é #ró&imo da dd# de membrana3nterferem no #H intracelular Canais #oucos seleti(os aos %nions e s%o #ermeá(eis a (ários.como /B O. Lr . 3. HCBO e Cl

:e#resenta$%o es+uemática dos canais de Cl


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Canais de Cl do ti#o ClECa2TG

Sens!(eis a des#olari;a$%o*9m neur nios < estabilidade do #otencial de membrana*9m e#itélios. como a gl=ndula sali(ar < (ia de secre$%o do anion#ara a lu; da gl=ndula*


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Canais de Cl células do m sculo es+uelético

distribui$%o do Cl entre cito#lasma e meio e&tracelular é a dee+uil!brio9stabili;a o #otencial de re#ouso/os #otenciais de a$%o. a condut=ncia de Cl contribui #arare#olari;a$%o*

Inibidores do canal Cl-inco

Compostos org'nicos

da c asse dosarom.ticosmonocar*oDí icos

cido ni Gmico, por

eDemp o"

p2 *aiDo


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Canais de Cl e regula$%o do (olume celular

Células eostas a solu$Res -i#ot nicas. sofrem inc-a$o9flu&o Cl. le(ando a des#olari;a$%o de membrana e aumento doeflu&o de YT. #erdendo YCl e redu;indo a osmolaridade docom#artimento intracelular*


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Miotonia cong?nita:edu$%o na condut=ncia da membrana ao Cl. +ue gera-i#ere&citabilidade* escargas elétricas re#etiti(as e anormais nosm sculos* Sintomas dificuldade de rela&amento da musculatura a#óscontra$%o muscular*

Figura 1. Fenoti#o de distrofia miotónica* Dadebilidad de los m sculos faciales confiereuna eresión caracter!stica EfaciesG. #arecidaa una máscara* Das me,illas se encuentran-undidas. la sonrisa in(ertida h se #resenta#tosis #al#ebral Eca!da del #ár#adoG*

Figura 2. E G Mioton!a en electromiograf!a E9MIG*Se e(idencia la lenta rela,ación del m sculodes#ués de una contracción má&ima* ELG Damioton!a se manifiesta como dificultad al abrir lamano Erela,aciónG luego de una contracción(oluntaria*

Disette Me;a I* et al* E2005G

Canalo#atias


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Canais em sina#ses #urinérgicasCanais ati(ados #or #urinas. como adenosina e 'P*Seleti(os #ara cátionsSina#ses e&citatórias


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Canais de sina#ses +u!micas ionotró#icas rá#idas

/eurotransmissor se liga a um rece#tor na #ró#ria #rote!na +ue forma ocanal i nico*

Sina#ses do S/C. sina#ses dos ganglios #eriféricos do S/neuro(egetati(o e nas membranas das cél* musculares es+ueléticas*/eurotransmissor é acetilcolina Canal #ara cátions

Bloqueadores do canal)/tu*ocurarinaou curare

A ca oide deorigem %egeta

/*ungarotoDina 7eneno deserpentescurari(antes

Canais colinérgicos nicot!nicos


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ece!tores 3A)A AIni*idores -otencia i(adores

picrotoDina coo*icucu ina Bar*itGricos

Ben(odia(epinicosEster!ides

Canais em sina#ses inibitórias < I L érgicos

e IlicinérgicosSinapses ini*it!rias ionotr!picas r.pidas do S6C6eurotransmissor g icina H uti i(ado na medu a espin0a6eurotransmissor gama/amino*utírico +8ABA H neur&niosini*idores encef. icos"

Tipos de canais C / t* n#o s#o se eti%os, a ém do C /, I/, SC6/, 6O3/,Br/


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