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Neurotransmissoqumica
Psicofarmacologia 2014Helena Esprito Santo
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Neurotransmisso
Anatomia: neurnio e sinapsesUnidirecionalPr e ps !Anatomia
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NeurnioEstrutura geral
EspinhasdendrticasCorpo celular
Dendrites
Terminaisaxnicos sinpticopassagem
Terminais axnicospr-sinpticos
Axnio
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SinapsesTipos
Espinhasdendrticas
Sinapseaxodendrtica
rvoredendrtica
Sinapseaxosomtica
Sinapseaxoaxnica
Dendrite ps-sinptica
Sinapseaxoaxnica
(terminal)
Axnio
Vesculassinpticas
Espinha
Densidadeps-sinptica
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Neurotransmisso
Qumica: codificao, descodificao, transduo,
envio
Qumica
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Neurotransmisso
sinptica clssica
Receo de estmulos
Mudana de canais inicos
Mudana de polaridade
Impulso eltrico
Libertao de NT
Receo
Integrao
qumica
codificao
Codifica
o
eltrica
Propaga
o do
sinal
Transdu
o do
sinal
Hormona
Droga
Impulso nervoso
Luz
Neurotransmissor
Neurotransmissor
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SinapseEstrutura especializada que
permite a NT
Neurnio pr-sinptico
Mitocndria
Fendasinptica
Vesculaslibertando
NT Neurniops-sinptico
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Neurotransmisso
!O potencial de ao
invade o terminal sinptico
"A despolarizao do
terminal sinptico provocaabertura dos canais
inicos do Ca2+
#Influxo do Ca2+
atravs dos
$O Ca2+ conjuga-se
calmodulina, provofuso das vescula
membrana psinptica
%O NT sintetizado e
armazenado nasvesculas
&Recuperao da
membrana vesicular apartir da membrana
neuronal
Fluxo de corps-sin
'A corrente ps-sinptica provoca umpotencial ps-sinptico excitatrio ouinibitrio que muda a excitabilidade
do neurnio
Ies
Vesculasinptica
NT
Neurotransmissor (NT)
Recetor
(Abertura ou fecho dos
canais ps-sinpticos
)O NT liga-se s
molculas recetorasna membrana
ps-
Ao
*O NT libertad
fenda sinpti
ETAPAS
SNTESE
-
LIBERTAO DONEUROTRANSMISSOR
-
AO NO RECETORPs-sinptico
DespolarizaoHiperpolarizao
Outra reao qumica
Pr-sinptico(auto-recetor)
DESATIVAO DO RECETORDifuso para a fenda sinpticaegradao por enzimas da fenda
sinpticaRecaptao por transportadoresroteicos posterior re-integraoem vesculas / degradao por
enzimas (MAO)egradao por enzimas de clulas
gliais
oduo de neurotransmissores, a partir dos seus precursores, ocorre na presena de enzimas especficas, custa de energia fornecida p
a presena de mitocndrias que so as responsveis pela produo de ATP.
a vez na fenda sinptica, as molculas de neurotransmissor contactam os locais recetores que se situam na membrana ps-sinptica e t
pr-sinptica. Esses recetores tm uma estrutura molecular especfica que lhes permite reconhecer a molcula do transmissor, tal c
adura s funciona com uma chave particular. A combinao do neurotransmissor com os recetores da membrana ps-sinptica produ
rao da sua configurao espacial ou uma deformao do recetor. Essa alterao conformacional pode conduzir a trs tipos de mudana
recetor abre os canais de sdio, modificando a polaridade elctrica da membrana.
tivam-se enzimas formadoras de mensageiros qumicos no citoplasma do neurnio ps-sinptico que, por sua vez, provocam altera
entas e persistentes das propriedades elctricas da membrana neuronal.
modifica-se a velocidade de reaes qumicas no citoplasma do neurnio, alterando o seu funcionamento.
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Serotonina
Noradrenalina
Dopamina
Acetilcolina
O2
C
N
H
Neurotransmissores
rios de definio
resente no neurnio pr-sinptico
ibertao em resposta despolarizao pr-sinptica e libertao clcio-dependente
xistncia de recetores especficos na clula alvo (ps-sinptico)
Drogas antagonistas impedem a transmisso do impulso
Desativao depois da ao
Os mesmos efeitos devem ser produzidos quando se coloca o NT em contacto com a clula alvo.
eo 1. Estrutura molecular da dopamina determinada por cristalografia de Raios X. A verde esto representados os tomos de carb
melho os de oxignio, a branco os de hidrognio e a azul o azoto ( Rodrigues, J., 2013).
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NeurotransmissoresNT de Pequena Molcula (dieta)
Aminas AminocidosAcetilcolina Glutamato
Noradrenalina cido !-aminobutrico (GABA)
Adrenalina Glicina
Serotonina Histamina Dopamina
Peptdeos transmissores (DNA)
Opiides Neurohipofisrios Secretinas Insulina Encefalina Vasopressina Substncia P Insulina Endorfinas Oxitocina VIP Dinorfina Neuropeptdeo-Y
Gases transmissores
xido ntrico Monxido de carbono
europeptdeo Y produzido na medula suprarrenal, tem como funo ajudar a contrair os vasos sanguneos. O VIP Polipeptdeo Intestinal Vasoa
ubstncia P foi descrita em 1931 como um fator presente no crebro e intestinos que estimulava o msculo liso e reduzia a tenso arterial
gnao deriva do facto de manter a sua atividade mesmo aps a evaporao quando se transforma em p. Em 1951 a SP foi encontrada em el
centraes nas razes nervosas dorsais da medula espinhal, sugerindo estar envolvida na percepo da dor. Sabe-se hoje que atua principalment
rotransmissor na transmisso de impulsos dolorosos de recetores perifricos at ao SNC, agindo tambm no msculo liso, no endotlio, nas gl
crinas e em clulas do sistema imunitrio.
xitocina um nonapeptdeo sintetizado nos ncleos paraventricular e supratico do hipotlamo. Quando libertada perifericamente pela neurohipfi
mo uma hormona e promove a libertao do leite durante a lactao e a contrao uterina no parto. No entanto, quando libertada centralmente, ag
neurotransmissor ou neuromodulador de diversos processos, tal como na modulao da ansiedade e na regulao das respostas neuroenddiovascular.
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Acetil co-enzima A
Colina acetiltransferase
Acetilcolinesterase
Cadeia de sntese Colina Acetato
Acetilcolina
AcetilcolinaColina Acetato
Acetilcolina Ach
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Sistema Colinrgico
ACETILCOLINA (Ach)Papel no parassimptico emcomplementaridade com NA
Papel no movimento voluntrio,na memria, aprendizagem eraciocnio
Desregulao: relao comdoena de Alzheimer
Recetores: Muscarnico(M1-5)
Nicotnico (ionotrpico)
Ncleo do septomediano
Tlamo
HipocampoComplexo
pontomesencfalotegmental
Ncleo basalde Meynert
cetilcolina um ster e o nico neurotransmissor desta classe. Foi descoberta no hipocampo (da supor-se que est envolvida na mem
foi isolada pela primeira vez em 1914 por Otto Loewi, um fisiologista alemo que ganhou o Nobel em 1936. Loewi demonstrou que a
tada quando o nervo vago estimulado, causando a diminuio dos batimentos cardacos. um neurotransmissor em muitos vertebra
humanos, est associado aos processos de memria e aprendizagem. Ela encontra-se em vrios stios por todo o corpo, onde excita
vocando a contrao dos msculos esquelticos.
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Fenilalanina hidroxilase(fgado)
Catecolaminas
Cadeia de sntese
Fenilalanina
Tirosina
L-dopa
Dopamina
Nora-adrenalina
Adrenalina
Tirosina hidroxilase(nervo)
Dopamina "-hidroxilase(nervo)
Feniletanolamino-N-metiltransferase(medula supra-renal e crebro)
Doena deParkinson
MAO(pr-sinpticoRecaptao I)
COMT(ps-sinpticoRecaptao II)
D
FatoLimitad
de Veloci
oradrenalinapode ser recaptada pelo neurnio pr-sinptico (1 recaptao) e a ser, quer armazenada em vesculas prontas para ser nov
tadas, quer destruda pela monoamina oxidase intramitocondrial (MAO). A noradrenalina pode tambm ser recaptada pelo neurn
ptico ou por outros tecidos (depois de difundir-se na circulao 2 recaptao). A noradrenalina ento degradada pela cateco
ltransferase (COMT)
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Sistema Dopaminrgico
DOPAMINA (DA)Controlo do comportamento motor
Dfice na doena de Parkinson
Papel na regulao das emoes ena ateno
Excesso: relao com sintomaspositivos e negativos daesquizofrenia
Recetores: D1; D2; D3; D4; D5.(metabotrpicos) Substncia Nigr
rea tegmental ventral
NCau
opamina, para alm de ser um precursor para a sntese da noradrenalina, atua como um neurotransmissor em certas sinapses, regulando
otssio e clcio na membrana ps-sinptica. Distrbios nestas sinapses esto relacionados com a doena de Parkinson e a esquizofrenia
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Tracto Nigroestriado
Sistema mesolmbicocortical
Tratos principais
SubstnciaNigra
rea tegmental ventral
Gngliosda base
Crtex pr-frontal
Sistema Dopaminrgico
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NORADRENALINA (NA)Papel na regulao das emoes, daateno, da energia/fadiga regulaodo ritmo sono-viglia
Controlo dos movimentos
Dfice: relao com sintomas de
depressoExcesso: relao com mania
Recetores: "1; "2 #1; #2; #3.(metabotrpicos)
LocusCoeruleus
Tlam
Hipotlamo
Neocrtex
TemporalCere
Sistema Noradrenrgico
esede noradrenalina: A tirosina transportada por um transportador acoplado ao Na+ para dentro do neurnio adrenrgico, onde hidroxila
droxifenilalanina (DOPA) pela tirosina hidroxilase. A DOPA descarboxilada para formar a dopamina. Armazenamentode noradrenalina em ves
amina transportada dentro da vescula sinptica por um sistema de transporte amina que tambm est envolvido na pr-formao da noradrenalin
ma transportador bloqueado pela reserpina). A dopamina hidroxilada para formar a noradrenalina pela enzima dopamina beta-hidroxilase. Na me
a-renal, a noradrenalina metilada para produzir adrenalina; ambas so armazenadas na clulas cromafinas. A estimulao na medula da supra-ren
adrenalina e 15% noradrenalina. Libertaoda noradrenalina: Com um aumento da passagem de Ies de Clcio para o citoplasma do neurnio
citose das vesculas, libertando o seu contedo para a fenda sinptica. (Esta libertao bloqueada pela droga guanitidina). Ligao com o re
drenalina liga-se ao recetor ps-sinptico ou ao recetor pr-sinptico do nervo terminal. O reconhecimento da noradrenalina pelo recetor de membr
m evento em cascata dentro da clula, resultando na formao do segundo mensageiro intracelular. Os recetores adrenrgicos usam, quer o sist
undo mensageiro (AMPc), quer o ciclo do fosfoinositol para transmitir o sinal.Remooda noradrenalina : pode se dar por trs caminhos: 1) Difundeespao sinptico e entra na circulao. 2) metabolizada pela O-metilase derivada da membrana da clula ps-sinptica associada a cat
ltransferase (COMT) no espao sinptico. 3) capturada pelo sistema uptake que puxa a noradrenalina para dentro do neurnio (pela ativao da
ssio ATPase, que pode ser inibida por antidepressivos, como a imipramina, ou pela cocana). DestinosPotenciais da recaptao da noradrenalina
eentrar no citoplasma do neurnio adrenrgico, a noradrenalina pode ocupar-se de uma vescula adrenrgica, via sistema amino-transporte
uestrada para libertao de uma outra ao potencial ou persistir na proteo. Alternativamente, a noradrenalina pode ser oxidada pela monoamina-
O) presente na mitocndria neuronal. Os produtos inativos do metabolismo da noradrenalina so excretados na urina como o cido vanilimandlico
anefrina e normetanefrina.
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5-hidroxitriptamina(Serotonina)
5-hidroxitriptofanoTriptofano
Serotonina - 5-HTP
5-HTPDescarboxilase
Triptofanohidroxilase
erotoninaparece ser um dos mais importantes neurotransmissores: alteraes no nvel de 5-HT esto relacionadas com variaes em p
comportamento, como o sono, os impulsos sexuais, humor, entre outros. Alm do crebro, est presente em vrios rgos no corpo huma
potente vasoconstrictor.
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Sistema Serotoninrgico
SEROTONINA (5-HTP)Papel na regulao do humor, dasemoes e do sono
Dfice: relao com sintomas dedepresso
Excesso: NOC, tiques eesquizofrenia
Psicofarmacologia: Inibidoresselectivos da recaptao daserotonina (SSIR) e Inibidores dasmonoaminoxidases (IMAO)
Recetores: 5HT1A-F; 5HT2A-C5HT3 (ionotrpico) 5HT4,6,75HT5A,B Ncleos
Rafe
Tla
Hipotlamo
Neocrtex
Temporal
Gnglios da base
aioria das clulas serotoninrgicas (a vermelho) inicia-se no ncleo de rafe. As suas dendrites e corpos celulares situam-se aqui, tm
pridos que se prolongam para todo o crebro. Os neurnios serotoninrgicos so muito mais densos e tm muitos mais ramos do
esentados no desenho. So tambm muito mais compridos do que o que se consegue representar num diagrama. Se esticssemos um
toninrgico ele mediria 30 cm. Muitos dos neurnios cerebrais so curtos e circunscrevem-se a regies cerebrais determinadas (azul). M
o caso dos neurnios serotoninrgicos. No ser de admirar, assim, que a serotonina desempenhe um papel to importante em tantas f
brais, tais como a regulao do humor, ritmo cardaco, sono, apetite, dor, entre outras.
rotonina inibe o sonho?
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Interao de aminas
PrazerRecompensaMotivaoDopamina
Noradrenalina
AlertaConcentraoEnergia
Serotonina Obsesses
e compulsesMemria
AnsiedadeImpulso
Irritabilidade
ApetiteSexo
Agresso
Ateno
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Glutamato
Glutamato Glu
Glutamatodesidrogenase
os aminocidos existem em grandes concentraes no crebro. Como muitos so precursores e/ou metablitos de muitas reaes no c
fcil saber se so ou no neurotrasmissores. Alguns, entretanto, possuem comprovadamente neuro-atividade, inibindo ou excitando a mem
-sinptica. So eles o cido gama-amino-butrico (GABA), a glicinae o glutamato.
-cetaglutarato um subproduto do ciclo de Krebs. Assim, o aminocido glutamato pode resultar da degradao dos acares.
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Plido
Glutamato e GABA
GLUTAMATO (Glu)GABA (cido gama-amino-butrico)
Papel no suporte neurotransmisso
Glu: Excitao sinptica no SNC, Papelna aprendizagem e memria
GABA: maior parte inibio sinptica noSNC (glicina faz restante)
Recetores de Glu: AMPA E NMDA;Recetores de GABA: GABAA-C
PA= alfa-amino-3-hidroxi-5-metil-4-cido isoxazole propinico
DA= N-metill-D-cido asprtico
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Glutamato
Axnioliberta
glutamatorepetidamente
Axnioliberta
glutamatorepetidamente
Molcula demagnsiodeslocada
Mg++
Entra Na+ eCa++ Entra muito
Na+Entra muito
Na+Dendrite muito despolarizada
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Neuropeptdeos
Endorfinas Encefalinas Opiides cerebrais
Dinorfina
Histamina Substncia P, VIP Secretinas Neuropeptdeo-Y
Vasopressina, oxitocina Neurohipofisrios
Insulina
uns peptdeos (macromolculas formadas por uma dada sequncia de aminocidos) so, tambm, neurotransmissores. A histamina est prese
rnios do SNC, mas tambm em clulas do epitlio gstrico e nos mastcitos. A histamina regula vrias funes a nvel perifrico e central, co
mplo, secreo gstrica, permeabilidade e motilidade vascular, despertar, comportamento sexual, secreo hipofisria, TA e ingesto de lqu
stncia P um dos neurotransmissores que mediam a experincia de dor. encontrado em toda a via da dor e sua libertao pode ser bloquea
efalina. Os neuropeptideos Ye os Polipeptdio YY - NPY e PPYY so neurotransmissores encontrados no hipotlamo, particularmente no
aventricular que se correlacionam com os distrbios de apetite, podendo levar a excessiva ingesto de comida e armazenamento de gordura.
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CANAIS INICOS
52 do Stahl
pesar de serem apresentados em separado nos slides seguintes, os dois tipos de recet
uam em cooperao na neurotransmisso.
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Extracelular
Intracelular
Protenas formadas por duas partes funcionais: um local de ligao para
neurotransmissor e um poro que regula o fluxo de ies.
Io
Local de ligao
Poro fechado Poro Aberto
Recetores Ionotrpicos
Ligando
posta rpida.
tipo de canal um recetor e um canal inico. A resposta rpida envolve recetores ionotrpicos onde o neurotransmissor se conecta c
tor ligado a canal. Quando o neurotransmissor se une ao local de ligao, o recetor muda de forma, quer abrindo o poro e permitindo o
por ele, quer fechando o poro e bloqueando tal fluxo. Todos os receptores ligados a canais so canais porteira-de-ligandos. O canal
a-se, os ies passam/no passam os seus gradientes eletroqumicos, e produzem uma breve mudana no potencial de membrana cham
encial ps-sinptico (PPS). Estes recetores produzem mudanas muito rpidas na voltagem da membrana neuronal.
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Canais regulados por voltagem
CANAIS SENSVEIS VOLTAGEM
Aberto Fechado (inativo)
Fechado (repouso) Fechado (inativo)
Tempo1-2 ms
Tempo2-5 ms
Despolarizao
Repolarizao
em todos os canais inicos so regulados por neurotransmissores ligantes. A condu
rvo, os potenciais de ao e a libertao dos neurotransmissores so todos mediados
nais sensveis voltagem. Vrios frmacos operam nos canais sensveis voltagem
dio e do clcio (os do potssio so menos conhecidos). Ambos os canais tm um p
e o canal em si mesmo e que permite a passagem do io sdio.
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CANAIS SENSVEIS VOLTAGEM
Subunidade alfa do canal do sdio e do clcio
Exterior clula
Interior clula
Inativador do poro
es canais consistem em cadeias longas de amino-cidos (protena) com subunidades; quatro delas
bunidade alfa (alfa 1 para o canal do clcio) esto conectadas formando o poro. A subunidad
ntm seis segmentos transmembranares. O segmento transmembranar 4 (S4) deteta as diferenas atrav
mbrana e o segmento mais sensvel voltagem, funcionando como um voltmetro, alertando o res
otena e iniciando as mudanas conformacionais no canal para que ele abra ou feche. Cada subun
ntm uma ansa amino-acdica entre os segmentos 5 e 6 que serve de peneira, permitindo some
ssagem de ies de sdio (semelhante para o clcio).
atro cpias desta protena unem-se, formando um canal de sdio sensvel voltagem. Ansas amino-ac
oplasmticas unem estas quatro subunidades, servindo vrias funes no canal de sdio. Um d
nectores (entre a III e a IV) fecha o canal a partir do interior, mantendo o sdio no exterior da clula (no c
o existe, havendo um conector entre a II e a III, servindo de lao que se liga s vesculas sinpti
ulando a libertao do neurotransmissor).
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CANAIS SENSVEIS VOLTAGEM
Subunidades do canal do sdio
Citoplasma
canais de sdio sensveis voltagem podem ter uma ou mais protenas reguladoras na
nsmembranar, flanqueando a subunidade alfa (poro). Algumas delas so as subunidades beta
dificaro as aes da alfa, influenciando a abertura e fecho do canal.
subunidades alfa e beta podero conter vrios locais onde as drogas, especialmente os frmacos
lpticos, atuam.
muitos tipos de canais de sdio, mas s agora se est a esclarecer em que reas cerebrais se localiz
mo atuam os frmacos.
ura. Arquitetura do canal de sdio epitelial (Jasti, Furukawa, Gonzales e Gouaux, 2007).
J., Furukawa, H., Gonzales, E. B. e Gouaux, E. (2007). Structure of acid-sensing ion channel 1 at 1.9 resolution and low pH. Nature, 449(7160), 316322. doi:
re06163
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CANAIS SENSVEIS VOLTAGEM
Subunidades do canal do clcio
Membrana celular
canal do clcio, a subunidade alfa 1 flanqueada pelas subunidades beta, gama e alfa-2-delta (esta o
s anticonvulsivantes pregabalina e gabapentina). H vrios tipos de canais do clcio. Alguns associam
etores do glutamato e nicotnicos, sendo recetores ionotrpicos. Os mais interessantes para farmaco
o os pr-sinpticos e designados por canais N ou P/Q (regulam a libertao do neurotransmissor). Aind
eresse so os L, os R e T.
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CANAIS SENSVEIS VOLTAGEM
Complexo proteco mediador do recrutamento dos canado clcio e acoplamento vesicular
Citoplasma
Sinaptotagmina-1
Sinaptobrevina
VAMP
Vescula
sinptica
SintaxinaCanal Ca2+
Fenda sinptica
ando o impulso nervoso atinge o terminal pr-sinptico, o clcio entra, levando a que as vesculas se fu
m a membrana, libertando o neurotransmissor para a fenda sinptica.
neurotransmisso pode ento ser impedida por determinados frmacos, o que pode ser desejvel
uns estados de neurotransmisso excessiva, como a dor, crises epilpticas, mania ou ansiedade.
ura. Diagrama do complexo de protenas que medeia o recrutamento dos canais de clcio e o acoplamento das vesculas nos s
rtao ( Sdhof, 2013). As RIM, RIM-BP e Munc13 so protenas multidomnio que formam um complexo apertado qu
diao de trs funes essenciais de zonas ativas: o recrutamento de canais de Ca2+ para permitir o acoplamento forte dos potao a libertar atravs da localizao do influxo de clcio junto ao sensor de clcio sinaptotagmina; o acoplamento das vesculas n
ibertao do neurotransmissor; e o Munc13 dependente da iniciao dos mecanismos de fuso. As esferas representam os i
io. Dos domnios apresentados, somenteos domnios C2 de ligao pelo clcio so expressamente indicados.
of, T. C. (2013). A molecular machine for neurotransmitter release: synaptotagmin and beyond. Nature Medicine, 19,1227-1231. doi:10.1038/nm.3338
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Recetor ligado protena G (protena de ligao de nucletido guanina)
Recetor metabotrpico acoplado a um canal inico
Recetores Metabotrpicos
Protena G
Abre ou fecha oscanais inicos
Ativa aprotena
G
NT liga-se arecetor Canal inico
Recetor metabotrpico
posta lenta, acoplamento direto.
respostas lentas atuam desencadeando alteraes bioqumicas atravs recetores ligados protena G. Estes so chamados r
abotrpicos.
vao da protena G pode abrir ou fechar um canal inico. O efeito final depende do tipo de canal inico. Se o resultado for uma despola
sposta de excitao; se o resultado for uma hiperpolarizao o efeito de inibio.
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Recetor ligado rotena G (protena deligao de nucletido
guanina)
Recetor metabotrpicoacoplado a um enzima
Recetores Metabotrpicos
Ativa aprotena G
NT (1 mensageiro) liga-se arecetor
EnzimaRecetor metabotrpico
Ativa ouinibe
enzima
Produz 2
mensageiro
Abrfecain
Produz outrasrespostas celulares
posta lenta, acoplamento direto.
eurotransmissor o primeiro mensageiro. Na figura representado um recetor muscarnico colinrgico. A protena G ou pode ser diret
plada a um canal inico ou pode desencadear a ativao ou inibio por meio de um sistema de mensageiro secundrio. A durao da re
e variar de horas a mseg.