GASTONE’S CORPORATION PRESENTS:TRATADO DE FISIOLOGIA MÉDICA –VOL. 11 [RESUMO GUYTON & HALL]UNIDADE ICAP. 01. Organização Funcional do Corpo Humano e Controle do Meio Interno Fisiologia →”vida” Divisão :-Viral- Bacteriana- Celular- Vegetal- Humana, etc Fisiologia Humana- Homem = ser autômato Células- unidade básica- órgão = conjunto coeso de ≠s céls. - funções determinadas- Ex.: hemácias→ transporte O2

- ≈ 100 trilhões- caract. comum = prod. energia/ mitoses Fluido Extracelular: “Meio Interno”- movimento cte.- sangue→trocas- íons + nutrientes Fluido extracelular - [↑] Na+, Cl-, HCO3

-, O2, C6H12O6, ác. graxos e aa. Fluido intracelular- [↑] K+, Mg2+, PO4

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Homeostase- é a manutenção de condições quase constantes no meio int. Sangue- transporte nutrientes/ mistura- vasos→capilares→espaços intercelulares

- difusão fluidos plasma/linfa

Origem dos nutrientes- Sist. Respiratório:- alvéolos→O2→sangue→céls.- membrana alveolocapilar- T. G.I.:- alimento→paredes T.G.I. →sangue→céls.- Fígado, céls adiposas, mucosa G.I., rins e glands. endócrinas- Modificações metabólico-enzimáticas Remoção de metabólitos- Pulmões→expiração- sangue→CO2→alvéolos - Rins→filtração e reabsorção- aparelho justaglomerular + túbulos contorcidos (proximal/distal) + ducto coletor- CO2, uréia, ac. úrico, íons, H2O Regulação das funções corporais- Sistema Nervoso: Partes# Aferente sensorial: “SAI”- receptores- sensitivos gerais (exteroceptores) e especiais (interoceptores e proprioceptores)Ex.: olhos→cones/bastonetes# S.N.C.: “INTEGRA”- cérebro + medula espinhal-armazenamento/ transmissão informações# Eferente Motora: “ENTRA”- efetuadores. Ex.: mm. e glândulas# Obs.: S.N.Autônomo: é o componente eferente do S.N. visceral

- Sist. Hormonal- glands. endócrinas→ hormônios- Função: regulação metabolismo Reprodução- manutenção da automaticidade e continuidade da vida. Sistemas de Controle do Corpo- Genético- No corpo: controle das inter-relações entre órgãosExemplos:- Regulação da [O2] e [CO2]- Hb + O2→HbO2 (hematose/ tamponamento tecidual)- depende do gradiente de [ ]- ↑[CO2]: excita o centro respiratório= ↑ inspiração, ↑ expiração = remoção excesso CO2

- Regulação da P.A.:Sist. Barorreceptor: “Nas paredes da região de bifurcação das aa. carótidas, pecoço, arco da aorta encontram-se os barorreceptores”.- Se ↑ P.A. = inibição centro vasomotor (regulação) = ↓ bombeamento cardíaco + vasodilatação = ↓ P.A.- Se ↓ P.A. = redução estímulos dos receptores de estiramento→ ativação centro vasomotor = ↑ bombeamento cardíaco + vasoconstrição =↑ P.A.

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S.N. Autônmo

S.N. Simpático S.N. Parassimpático

Faixas Normais e Caract. físicas dos constituintes do fluido extracelular

- ↑θ > 7ºC = ciclo vicioso de ↑ metabolismo, que destróis as céls.- pH = 7,4→ se ∆pH=0,5 = morte!!!- [K+] < 1/3 normal = paralisia (incapacidade dos nn. de conduzir impulsos); - [K+] > 2 ou + x normal = depressão miocárdio- [Ca2+] < ½ normal = contração muscular tetânica (excesso cond. Impulsos nn. periféricos)- [C6H12O6] < ½ normal = irritação extrema, convulsões Características dos Sist. de Controle→homeostase- Feedback Negativo: “menos do mesmo”↑[CO2]: ↑ ventilação pulmonar: ↓[CO2]- A alta [CO2] inicia eventos que diminuem a [ ] até o normal, o que é negativo ao estímulo inicial.- ↓[CO2] →feedback (-) →↑[CO2]- outro ex.: controle de P.A.- “Se algum fator se torna excessivo ou deficiente, um sist. de controle inicia um feedback negativo, que altera o valor médio do fator e mantêm a homeostasia”.- “Ganho”do feedback negativo: é a determinação do seu grau de eficiência

Ex.: transfusão Renan

P.A. (normal) = 100mmHgP.A. (elevada) = 175mmHg [sem sist. barorreceptor]P.A. (corrigida) = 125mmHg [com sist. barorreceptor]Correção = 125-175=-50mmHgErro = 125-100=+25mmHgGanho = -50/25= -2- O sist. de controle não é 100% eficaz!!!- Feedback Positivo: “mais do mesmo”- leva à instabilidade- às vezes causa ciclos viciosos→morte

Ex.: Renan perdeu 1L de sangue→reposição por feedback negativo Ex.: Renan perdeu 2L de sangue→morte por feedback positivo- coração: bombeamento 5L sangue/min- Consequência do choque hemorrágico: ↓P.A. e déficit cardíaco-Cada ciclo no feedback resulta em mais enfraquecimento do coração = ciclo vicioso- Feedback (+) moderado é controlado por feedback (-).- Utilidades do feedback (+)- coagulação sanguínea- enzimas→fatores de coagulação-Obs.:Perda de controle→ataques coronários agudos: causados por coágulos que se formam na placa aterosclerótica e obstruem a luz do vaso.- parto: ↑ contrações- geração de sinais nervosos:- ↑ abertura canais de Na+→mudança potencial de membrana→impulso nervoso- O feedback (+) é parte de um processo geral de feedback (-). Controle Adaptativo-são vários mecanismos de controle instantâneos interconectados subseqüentes ao movimento.-Ex.: cérebro→controle por sinais feed-forward→correção movimento muscular (sinalização sensorial) na próxima vez que o mov. for realizado

CAP. 02.A Célula e suas funçõesSobrevivência celular: desde que os fluidos que as circundam contenham os nutrientes adequados Organização da célula

- núcleo→membrana nuclear -citoplasma→membrana celular ou plasmática- protoplasma: H2O, eletrólitos, proteínas, lipídios e carboidratos- Água: meio fluido, dissolução, suspensão, meio reacional- Íons: K+, Mg2+, PO4

3-, SO42-, HCO3

- (+ importantes); Na+, Cl-, Ca2+ (menos importantes)- Proteínas:

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Ganho = Correção/ erro

A) Estruturais- longos filamentos: polímeros- formam microtúbulos→ citoesqueleto, cílios, axônios, fuso mitótico (intracelular)- fibras de colágeno e elastina, endotélio, tendões, ligamentos (extracelular)B) Funcionais→forma tubular-globularEx.: enzimas→”móveis” = biocatalisadoresEx.: respiração celular- Lipídios→apolares- Obs.: fosfolipídios e colesterol = solúveis em H2O→membrana celular e memb.intracelulares (separam os compartimentos internos da cel.)- triglicerídeos = gordura neutra→adipócitos- reserva energética- Carboidratos- composição das moléc. de glicoproteínas- nutrição celular direta- reserva sob a forma de glicogênio (mm. e fígado) Estrutura física da célula- organelas intracelulares- Ex.: mitocôndria→prod. energia

- Estruturas membranosas da célula- membranas: celular, nuclear, do retículo endoplasmático, da mitocôndria, dos lisossomos e do Complexo de Golgi- lipídios→isolamento- proteínas→passagem (poros)- Membrana celular- fina, flexível e elástica- bicamada de fosfolipídios com agregados glicoprotéicos e protéicos- Barreira lipídica →impede a penetração de H2O

- no filme da bicamada lipídica estão dispersas grandes moléc. de proteínas globulares- cabeça: hidrofílica (grupamento fosfato)- cauda: hidrofóbica (grupamento ac. graxo)- com colesterol dissolvido (esteróide) →lipossolúvel→controle de permeabilidade e fluidez- Proteínas da membrana celular- glicoproteínas* integrais→ em toda a membrana- formam canais ou poros p/ difusão de fluidos hidrossolúveis intra e extracelular- receptores p/ hormônios peptídeos*periféricas→ ancoradas à superficie# Permeabilidade seletiva!!!- proteínas carregadoras-são integrais-transporte de subst. hidrossolúveis- garantem difusão, transporte ativo e ainda (algumas) agem como enzimasObs.: receptores+ligantes= alterações estruturais na proteína receptora→-Segundos mensageiros: são a estimulação enzimática intracelular da proteína receptora ou a indução de interação receptor-proteína citoplasmática- transmissão do sinal da parte extracelular do receptor para o interior da cel.- Carboidratos de mambrana – O “glicocálice” celular- glicocálice:- glicoproteínas ou glicolipídios- porções “glico” →sup. externa- proteoglicanos→sup. externa (frouxamente ligados)- Funções(1) Carga elétrica negativa sup. da memb. → repulsão de ânions(2) coesão celular (prende as céls.)(3) receptores p/ ligação hormônios (Ex.: insulina) = acoplamento promove ativação de uma cascata enzimática intracelular(4) imunidade (domínios carboidrato) Organelas citoplasmáticas- citosol: parte fluida e transparente c/ partículas dispersas (proteínas, eletrólitos e glicose)-outros: glóbulos gordura neutra, grânulos de glicogênio, ribossomos , vesículas secretórias e...- ret. endoplasmát., complexo de Golgi, mitocôndria, lisossomos e peroxissomos- Retículo endoplasmático- rede de estruturas vesiculares, tubulares e achatadas interconectados.- paredes c/ membr. bicamada lipídica

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- matriz citoplasmática: preenche os espaços int. dos túbulos e vesículas- o espaço interno do R.E. é conectado com o espaço entre as duas superfícies da carioteca.- Ribossomos e RER- ribossomos: ancorados na sup. ext. do RER ou dispersos no citosol- ribossomos = RNA + proteínasFunção: síntese protéica- REL- síntese subst. lipídicas e ação enzimas intra-reticulares- Complexo de Golgi

- intimamente relacionado com o RE- 4 ou + camadas vesiculares achatadas empilhadas- Função: secreção- ação “veiculas de transporte” ou vesículas RE → se fundem com o complexo de Golgi, q processa as subst. → lisossomos, vesículas secretórias- Lisossomos- Formadas no complexo de Golgi e dispersas no citoplasma-Função: digestão intracelular de...(1) estruturas celulares danificadas(2) partículas de alimento celular(3) materiais indesejados. Ex.: bactérias- enzimas hidrolases (digestivas)* proteína→ aa.* glicogênio→ glicose* lipídios→ ac. graxos + glicerol- Peroxissomos- c/ oxidases. - catalase + H2O2→ ação oxidante- Função: degradação drogas e álcool- Vesículas secretórias- ou grânulos secretórios- secretadas pelo sistema RE-Complexo de Golgi- Função: armazenamento proenzimas (Ex.: ácinos pancreáticos)

- Mitocôndria

- “casa de força”- Função:produção energia (ATP)- Estrutura: membranas int. e ext., cristas (nas quais estão as enzimas oxidativas), matriz- auto-replicação com DNA próprio- Filamentos e estruturas tubulares da célula:- proteínas fibrilares polimerizam→filamentosEx.: filamentos de actina no ectoplasmae nos mm.- tubulina→microtúbulos (composição cílios/flagelos, centríolos e fuso mitótico)Função microtúbulos: formação do citoesqueleto

Núcleo- cenro controle- genes→DNA- divisão celular: mitose

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-na interfase: cromatina dispersa-na mitose: cromatina organizada→cromossomos Membrana nuclear- envelope nuclear ou carioteca- memb. ext.: continua com o RE- poros nucleares→ ancoram grandes complexos protéicos, meio de passagem Nucléolo e Formação dos ribossomos- organela = acúmulo RNA e proteínas- DNA→RNA (nucléolo) [núcleo-poros] = transcrição- RNA→ribossomos→proteínas (citosol) = tradução Comparação da cel. animal com formas pré-celulares de vida

- vírus =”probionte”- vida→ ácido nucléico (DNA ou RNA)- aparecimento carioteca, organelas, núcleo Sistemas funcionais da célula Endocitose- A maior parte dos nutrientes passam p/ a cel. por difusão e transporte ativo.- Formas de endocitose:# Pinocitose: englobamento de partículas líquidas/ fluidasFases:(1) Ligação das macromoléculas (Ex.: proteínas) a receptores específicos na sup. da memb., concentrados nas cavidades revestidas da memb.(2) malha de prot. fibrilar (clatrina) + actina+miosina na face interna da memb. invaginam e engolfam(3) Formação de vesícula pinocitótica no meio intrac.

- Ex.: macrófagos- processo requer ATP e Ca2+

# Fagocitose: englobamento de partículas sólidasEx.: macrófagos e alguns leucócitosObs.: opsonizaçãoFases(1) Os receptores da memb. se unem aos ligantes(2) Evaginação→vesícula fagocítica (3) Actina e fibrilas contraem e empurram a vesícula p/ dentro(4) vesícula no meio intrac.

Digestão de subst. estranhas- lisossomos se ligam às vesículas e liberam hidrolases ácidas

- formação vesícula digestiva- formação do corpo residual, excretado por exocitose- vesículas fagocíticas e pinocíticas = órgãos digestivos Regressão dos tecidos e AutóliseEx.: útero apo gravidez, mm. inativos, glânds. mamárias no final da lactação- ação: lisossomos na falta de atividade de um tecido- remoção céls. e partes danificadas- Autólise: é a digestão de toda a cel após um dano grave- posterior recomposição por mitose- Agentes lisossômicos bactericidas:# lisozima: dissolve a memb. celular da bactéria# lisoferrina: liga o ferro e outras subst., antes que promovam o crescimento bacteriano# ácido (pH≈5): ativa hidrolases e inativa os sistemas metabólicos de bactérias Síntese e formação de estruturas celulares pelo RE e Complexo de Golgi Funções específicas do RE- presença de enzimas que catalisam a síntese de muitas subst. importantes à célula - processamento ocorre no CG As proteínas são formadas pelo RER- Os ribossomos sintetizam prot. e lançam no citosol ou na matriz endoplasmática.- fosfolipídios e colesterol- Obs.: vesículas RE→se destacam do RE e migram rapidamente p/ o CG, impedindo o cresc. exagerado do RE Outras funções do REL- fornecimento de enzimas que controlam a quebra do glicogênio- enzimas desintoxicantes (drogas e álcool) através da coagulação, oxidação, hidrólise, conjugação com ácido glicurônico, etc. Funções específicas do CG- Funções sintéticas do CG- processamento adicional de susbst. já formadas no RE-síntese de carboidratos que irão compor o ácido hialurônico e o sulfato de condroitina→proteoglicanos (membrana basal) e componentes da matriz extracelular e orgânica (ossos e cartilagens) Processamento de Secreções Endoplasmáticas pelo CG – Formação de vesículas

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- após sintetizadas as vesículas de transportes do RE vão p/ a camada mais profunda do CG, que adiciona mais secreções e compacta, empacota e concentra as secreções oriundas do RE, formando vesículas que se difundem por toda a célula. Tipos de vesículas formadas pelo CG – Vesículas Secretórias e Lisossomos- vesículas secretórias→citosol→fusão com a m.p. →exocitose→extrusão do conteúdo vesicular [Obs.: ação Ca2+) Uso das vesículas intracelulares para repor as membranas celulares-fusão e reposição pelas membranas vesiculares do CG Extração de energia dos nutrientes – Função da mitocôndria- glicose, aa, ác. graxos

- Na cel, os alimentos reagem com o O2, sob a influência de enzimas que controlam as reações e canalizam a energia liberada.- reações oxidativas→mitocôndria→ATP (energia reacional)– Características Funcionais do ATP

ATP→ nucleotídeo:- 1 base nitrogenada: adenina- 1 pentose: ribose- 3 radicais fosfato- Os dois últimos radicais→ ligações fosfato de alta energia (~)- Sob condições físico-químicas do corpo→ 1 ligação fosfato energética=12000cal/mol ATP- ATP→ADP + ENERGIA- ADP + H3PO4→ATP (moeda de energia) – Processos químicos na formação de ATP – O papel da mitocôndriaGlicólise (citoplasma):glicose→ ac. pirúvicoMatriz mitocondrial:- ac. pirúvico→ acetil-CoA- ciclo do ac. cítrico ou Ciclo de Krebsacetil-CoA→ H + CO2 Cristas mitocondriais:- ADP→↑↑↑ ATP- H+ + O2 → H2O + ↑↑↑ ENERGIA ( em proteínas globulares [ATP-sintetazes])

- O ATP recém-formado é transportado p/ fora da mitocôndria, p/ todas as partes do citoplasma e do nucleoplasma, onde a energia é utilizada para as múltiplas funções celulares. (mecanismo quimiosmótico)– Usos do ATP na função celular(1) transporte de subst. através da m.p.(2) síntese de componentes químicos(3) função mecânica (Ex.: movimentos ciliares e amebóides)

Locomoção das células Movimento amebóide- emissão de pseudópodes

- Mecanismo de locomoção amebóide- Formação contínua de nova m.p.-Efeitos:1) Adesão do pseudópode aos tecidos circundantes por receptores protéicos que se alinham no int. de vesículas exocíticas = fixação2) Suprimento de energia p/ puxar o corpo celular em direção ao pseudópode→actina/ miosina, mediado por ATP = movimento- Ex.: leucócitos (macrófagos de tecido), fibrobrastos, células germinativas da pele, céls. embrionárias →diapedese- Controle da locomoção amebóide – Quimiotaxia - ação subst. quimiotáticas por gradiente de concentração- quimiotaxia (+) → a favor do gradiente de [ ]- quimiotaxia ( - ) → contra o gradiente de [ ]- Garantia da direção do mov. = o lado da cél. + exposto à subst. quimiotática desenvolve alterações na m.p. que causam a projeção pseudopódica, embora a resposta não seja completa. Cílios e movimentos ciliares- “batimento” dos cílios na superfície das céls.- Ocorre: # vias aéreas (sup. e inf.) → limpeza muco/partículas aderidas# tubas uterinas→transporte do ovócito II do ovário p/ o útero

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- Cílio é sustentedo por 9 grupos de 2 microtúbulos periféricos e 2 microtúbulos centrais- Cresce a partir do corpo basal, logo abaixo da m.p.Obs.: Flagelo→ estrutura similar; + longo; mov. em ondas sinusoidais- Movimento ciliar- os 9 túbulos duplos e os 2 túbulos simples estão ligados uns aos outros por um complexo de túbulos e ligamentos cruzados = axonema (se preservado, mesmo com a m.p. destruída, o mov. ocorre se houver ATP disponível e condições iônicas apropriadas (Mg2+ e Ca2+)).- Durante o mov. do cílio p/ frente, os túbulos duplos na borda central do cílio deslocam p/ fora em direção à ponta do cílio, enqunato os da borda traseira permanecem no lugar.- Múltiplos braços de prot. dineína (ATPase) se projetam de cada túbulo duplo em direção ao túbulo duplo adjacente.- ATP + braços dineína→movimento* túbulos frontais→extensão* túbulos traseiros→ estacionários# Consequência: inclinação do cílio

CAP. 03. Controle genético da síntese de proteínas, Função Celular e Reprodução Celular- Genes: controle da hereditariedade e da função celular

- Proteínas:# Estruturais: associam-se com carboidratos e lipídios e formam as organelas# Enzimas: biocatalisadores Genes no núcleo celular- DNA: dupla-hélice (tridimensional)

- ác. fosfórico + desoxirribose→2 fitas helicoidais- bases nitrogenadas→preenchimento/ conexão

- Nucleotídeos- ác. fosfórico + desoxirribose + base = nucleotídeo acítico*ácido desoxiadenílico

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*ácido desoxitimidílico*ácido desoxiguanílico*ácido desoxicitidílico

- 2 fitas frouxamente ligadas entre si por ligações cruzadas fracas- A=T; G≡C (pontes de hidrogênio)- complementaridade das bases- 10 pares de nucleotídeos compõe cada volta completa da hécile na moléc. de DNA. Código genético- DNA: controle da formação de proteínas- bases: purinas e pirimidinas

- códons ou trincas→aa.

Transcrição- DNA (núcleo) → RNA (citoplasma) Síntese de RNA- Uma fita de DNA é usada como molde para a codificação do RNA- os códons controlarão a síntese protéica no citoplasma (tradução!!)

- nucleotídeos RNA = ribose + fosfatos + base nitogenada (A, G, C, U)Obs.: uracila (U) substitui a timina (T)!!!- “Ativação” dos nucleotídeos de RNA- RNA-polimerase

- adição a cada nucleotídeo de dois radicais fosfato extra, que combinam-se com o nucleotídeo por ligações fosfato de alta energia, derivados do ATP da célula. O processo de transcrição1. início: reconhecimento e ligação da RNA-polimerase ao promotor (sequência de nucleotídeos no início de cada fita de DNA)2. desenrolamento e separação das 2 fitas de DNA3. adição de de nucleotídeos à cadeia de RNA em formação (por pontes de H e por clivagem de 2 dos 3 fosfatos pela RNA-polimerase)4. fim: códons de terminação→separação da polimerase e do RNA formado da cadeia de DNA5. liberação da cadeia de RNA recém-formada no nucleoplasma→citoplasma Tipos de RNA- RNA mensageiro: leva o RNA p/ o citoplasma.- RNA transportador: transporta aa. ativados p/ ribossomos, que serão usados na montagem da moléc. de proteína.- RNA ribossômico: forma as sub-unidades ribossomais (30S e 50S). RNA(m) – Os códons - complementaridade ao DNA correspondente

- A maioria dos 20 aa. é representada por + de 1 códon- códon de iniciação: AUG (metionina)- códons de terminação: UAA, UAG, UGA RNA(t) – Os anticódons- carregador: transporta aa. p/ os ribossomos, onde reconhecem um códon específico de RNA(m)→proteína em formação- cadeia de nucleotídeos com dobras- anticódon: é o ligante do códon

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RNA(r)- constitui 60% do ribossomo- Formação dos Ribossomos- síntese e acúmulo de RNA(r) no nucléolo com ligação a “proteínas ribossômicas”, que condensam = subunidades ribossomais- transporte das subunidades ribossomais através dos poros da carioteca para o citoplasma.- montagem no citoplasma: 30S + 50S = ribossomo maduro e funcional TraduçãoRNA(m) + ribossomo = “leitura”- começo: códon de iniciação (AUG)- tradução: formação de proteína-fim: códon de terminação)→proteína liberada no citoplasma Polirribossomos- São ribossomos sucessivos agrupados que fazem a leitura do mesmo RNA(m).

- as moléc. de prot. estão em diferentes estágios em cada ribossomo- Obs.: um RNA(m) pode formar prot. em qualquer ribossomo→não há especificidade ribossomo-proteína; o ribossomo é apenas o local físico no qual as reações químicas ocorrem.- Muitos ribossomos aderem ao RE- As extremidades iniciais de muitas proteínas em formação possuem sequencias de aa. que se ligam a receptores específicos no RE e penetram na matriz endoplasmática = RER- Passos químicos da síntese de proteínas

1) Ativação de cada aa. (ATP+aa=AMP–aa.) = complexo monofosfato de adenosina com o aminoácido.2) O aa. ativado com excesso de energia, combina-se com o RNA(t) específico p/ formar o complexo aa–RNA(t), com liberação de AMP.3) O anticódon do RNA(t) se une ao códon do RNA(m), alinhando o aa. na sequência da proteína.- enzima peptidiltransferase (do ribossomo) →ligações peptídicas- ↑ cadeia proteína- processo requer + 2 lig. fosfato de alta energia- TOTAL = 4 lig. fosfato de alta energia p/ cada aa. adicionado à cadeia de proteínas.- Ligação Peptídica

- um radical (OH–) é removido do radical COOH do 1º aa. e um (H+) é removido do grupo NH2 do outro aa, que se combinam e formam a H2O.- no aa. presença do íon bipolar zwiterion- ligação peptídica ou “amídica”- nº de lig. peptídicas = nº de aa–1. Síntese de outras subst. na cél.- síntese de lipídeos, glicogêneo, purinas, pirimidinas, etc. Controle da função do gene e da atividade bioquímica nas células- o grau de ativação dos genes deve ser controlado = feed back celular interno- Métodos:# Regulação genética – controle do grau de ativação dos genes# Regulação enzimática – controle dos níveis da atividade enzimática Regulação genética- O “Opéron” da célula e o controle da síntese bioquímica – Função do Promotor- Opéron: é uma sequência de genes enfileirados no mesmo filamento de DNA cromossômico que controla a formação das enzimas necessárias à síntese = genes estruturais

- promotor: grupo de nucleotídeos que se liga com a RNA-polimerase (alta afinidade)- Controle do Opéron por uma “Proteína Repressora” – O “Operador Repressor”- Operador repressor: é uma sequência adicional de nucleotídeos na região do promotor, onde uma proteína reguladora (proteína repressora) pode se unir e impedir a adesão da RNA-polimerase ao promotor, bloqueando a transcrição de genes do óperon.- Controle do Opéron por uma “Proteína Ativadora” – O “Operador Ativador” - é uma região vizinha à frente do promotor, onde uma proteína reguladora (proteína ativadora) se une ao operador e favorece à ligação da RNA-polimerase ao promotor, ativando o óperon.- Controle de Feedback Negativo do Opéron

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- a presença de uma quantidade crítica do produto sintetizado pode causar inibição por feedback (-) do opéron, que é responsável pela síntese.- opéron torna-se dormente- com ↓[ ] do produto sintetizado, o opéron volta a funcionar- Outros mecanismos de controle de transição pelo opéron1. gene regulador – codifica prot. reguladora, que age como ativador ou repressor2. régulon – controle de diversos opérons simultaneamente pelo mesmo regulador (que pode funcionar como ativador para uns e como repressor para outros).3. controle da trancrição ao longo da fita, ao invés de no início/ no RNA ao invés de no DNA/no citoplasma ao invés do núcleo4. descompactação cromossômica Regulação Enzimática- também é controlada por feedback ( - ), que monitora e corrige as funções celulares quando necessário.- Inibição enzimática- inibição não-competitiva: alteração alostérico-conformacional- inibição competitiva: duas enzimas competem entre si ou enzima compete com uma droga pelo mesmo substrato* o substrato terá afinidade pelo ligante em ↑[ ]- Ativação enzimáticaEx.: ↓[ATP]→AMP(c) → ativação enzima fosforilase→clivagem glicogênio→glicose→↑[ATP]AMP(c) = ativadorEx.: Quando purinas são formadas, elas inibem as enzimas necessárias à sua formação, mas ativam as enzimas p/ formação de pirimidinas; e vice-versa. Consequência: quantidade igual das duas subst. na cél. a todo o momento. O sistema genético-DNA também controla a reprodução celular- os genes controlam quando as células se dividirão para formar novas células- O Ciclo Celular- intérfase: período ↑ metabolismo (∆t=95%)- mitose: divisão celular ((∆t=5%)Obs.: medula óssea→ + rápido neurônio→ não divide!!! Replicação do DNA- núcleo: duplicação (replicação) do DNA cromossômico 1. Ambas as fitas (inteiras) de DNA, em cada cromossomo são duplicadas.2. Formação do complexo enzimático DNA-polimerase3. DNA-ligase catalisa a ligação dos nucleotídeos (ligações P de alta energia)4. Formação de 2 novas fitas, DNA-ligase liga as extremidades das subunidades5. Após permanecerem ligadas às fitas-molde por pontes de H, as 2 novas fitas enrolam6. Enzimas periodicamente cortam, giram e emendam cada hélice.- Reparo de DNA: # “Leitura de Prova” - onde houve pareamento de nucleotídeos inapropriados aos nucleotídeos da fita molde, enzimas especiais cortam as áreas defeituosas e as substituem por nucleotídeos complementares adequados.# Mutação: erro transcricional- causa a formação de prot. anormal que substitui a prot. necessária- Proteção extra: cada genoma humano contém dois conjuntos separados de cromossomos com genes quase idênticos. Um gene funcional de cada par está quase sempre disponível para o filho. Replicação cromossômica- As hélices de DNA no núcleo são empacotadas nos cromossomos- 2n=46- os genes estão dispostos aos pares- cromossomo = DNA+histonas ( prot. com carga elétrica +, em forma de carretel, que enrolam pequenos segmentos de DNA)- As histonas garantem o empacotamento, impedindo a transcrição e a replicação do DNA- Obs.: algumas proteínas reguladoras afrouxam esse empacotamento, permitindo que pequenos seguimentos transcrevam RNA- outras funcionam como ativadores, inibidores e/ou enzimas- Centrômero: une os dois cromossomos recém-formados- Cromátides: são os cromossomos duplicados, ainda aderidos Mitose

- Centríolos- foram duplicados durante a interfase- no citoplasma- 9 estruturas tubulares paralelas em forma de cilindro- os dois centríolos de cada par formam ângulos retos entre si- centrossomo = par centríolos+material pericentriolar aderido- migração p/ os pólos da célula- formação das fibras do fuso e do áster- aparelho mitótico = centríolos+fuso+áster- Prófase- formação do fuso- início da condensação dos cromossomos- Prometáfase- crescimento das fibras do áster- túbulos puxam as cromátides pelo centrômero em direção ao pólo oposto- desaparecimento do nucléolo e da carioteca- Metáfase- separação dos 2 áster- cromátides alinhadas na placa equatorial da célulaAnáfase- separação das cromátides-irmãsTelófase- os 2 conjuntos de cromossomos-filhos estão completamente separados- reaparecimento do nucléolo e da carioteca (novos)- a célula se acintura em duas metades entre os dois núcleos- formação de um anel contrátil de microfilamentos de actina e miosina- citocinese: 2 células-filhas (clones) Controle do crescimento e da reprodução celular- céluluas altamente diferenciadas como as nervosas e musculares estriadas não se dividem, exceto no período fetal.- fatores de crescimento: sangue/ tecidos- espaço suficientemente adequado- crescimento celular em cultura cessa em meio à excesso de secreções- Regulação do tamanho da célula- depende de quantidade de DNA que está funcionando no núcleo (replicação)

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- Obs.: colchicina→inibe a formação do fuso mitótico (embora a replicação do DNA continue); ↑DNA; ↑V citoplasmático; ↑ crescimento Diferenciação celular- alterações físicas e funcionais (embrião)- Ex.: clonagem- resulta não da perda de genes, mas da repressão seletiva de diferentes opérons genéticos- “teoria” do genes reprimidos: nunca mais funcionam- Ex.: corda-mesoderme primordial (organizador primário) →eixo mesodérmico→somitos→órgãos [formação por induções nos tecidos circundantes] Apoptose- morte celular programada- o nº total de céls. é controlado não apenas pela taxa de divisão celular, mas também pelo controle da taxa de morte celular.- processo envolve uma cascata proteolítica específica que faz com que a cél. murche e descondense →digestão por macrófago- Obs.: Necrose celular: é a morte celular em conseqüência de uma lesão aguda. Céls. geralmente incham e se rompem devido à perda da integridade da m.p..- As céls. necróticas espalham seus conteúdos causando inflamação e lesão das céls. ao seu redor.# Importante!!!- Apoptose ≠ Necrose: Na apoptose, a morte celular é ordenada, ocorre desmontagem e fagocitose da célula antes de qualquer vazamento de conteúdo e as células ao redor normalmente permanecem saudáveis. Câncer- mutação ou ativação anormal de genes que controlam o crescimento e as mitoses (oncogenes)- antioncogenes: suprimem a ativação dos oncogenes específicos- a perda ou inativação de antioncogenes pode→câncer- sist. imune reconhece proteínas anormais produzidas por células mutantes e forma Ac. ou linfócitos sensibilizados que destroem a cél. cancerosa = prevenção# Fatores predisponentes:- radiação ionizante- subst. químicas (carcinógenos). Ex.: corante anilina, fumaça de cigarro- irritantes físicos- tendência hereditária- vírus- Características invasivas da célula cancerosa- crescimento exagerado (sem fatores de crescimento reguladores)- baixa coesão-adesão, sendo facilmente transportadas para os tecidos circunvizinhos. = metástases Ex.: leucemia- produção de fatores angiogênicos→↑ vasos sanguíneos→↑nutrição→↑tumor- Porque as células cancerosas matam?- Pq o tecido canceroso compete com os tecidos normais pelos nutrientes→déficit nutritivo nos tecidos normais.

UNIDADE IICAP. 04 O Transporte de Substâncias Através da Membrana Celular

- Composição líquidos intra e extracelular- intra: ↑Na+ ↓K+

- extra: ↓Na+ ↑K+

Barreira lipídica e proteínas de transporte da m.p.

- bicamada lipídica→imiscível→barreira- proteínas incrustadas nos lipídeos- permite entrada de subst. lipossolúveis- proteínas transportadoras (canais) →transporte H2O, íons, moléc.- permeabilidade seletiva- Disusão X transporte ativo# difusão: “sem” gasto de ATP (usa apenas a energia cinética da movimentação das partículas)# transporte ativo: com gasto de ATP Difusão: [ - ] →[ + ]- Difusão simples: depende da quantidade de subst. disponível, da velocidade do mov. cinético, do n° e tamanho das aberturas na m.p..- Difusão facilitada: prot. transportadora (“vaivém”); ocorre:1. pelos interstícios da bicamada lipídica (subst. lipossolúvel)2. pelos canais aquosos da m.p.- Difusão de subst. lipossolúveis- ↑lipossolubilidade→↑difusão- gases (O, N2, CO2) e álcool se difundem diretamente Canais protéicos- vias tubulares por toda a extensão da m.p.- difusão simples de H2O e moléc. hidrossolúveis- passagem pelos canais dos poros das prot.- Caract. das proteínas de canal:1. Permeab. seletiva2. Abertura e fechamento dos canais por comportas- Permeabilidade seletiva das proteínas canais- prot. canal de sódio→superfície int. com carga ( - )- as cargas ( - ) puxam os Na+ desidratados p/ dentro dos canais

- prot. canal de potássio→sem carga, não há desidratação dos íons K+

- As comportas das proteínas canais- controle da permeabilidade iônica- abertura e fechamento é controlada por# Variações na voltagem- baseado no potencial de membrana

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Ex.: potencial de ação das fibras nervosas# Controle químico ou por ligante- ligante + prot. canal- Ex.: canal de acetilcolina Estado aberto X estado fechado dos canais com controle- lei do “tudo ou nada”

- Método da fixação de placa (Patch-Clamp) p/ registrar a corrente que flui por cada canal

- o fluxo de corrente é registrado na placa diminuta de membrana que se “fixa” na ponta da pipeta.- por meio da ∆[iônica] e da voltagem através da m. p., podem-se determinar as características do transporte de um canal isolado e as propriedades de suas comportas. Difusão facilitada- difusão mediada por transportador- subst. se difude através da m.p. usando uma prot. transportadora (“facilitadora”).- a velocidade de difusão tende um máximo (Vmáx) à medida que a [ ] da subst. difusora aumenta.

- como a ligação do receptor é fraca, a movimentação térmica da moléc. ligada faz com que esta se separe e seja liberada no lado oposto da m.p..- Ex.: transporte de glicose e aa.Obs.: a insulina pode aumentar de 10 a 20 vezes a velocidade de difusão facilitada da glicose.- A velocidade de difusão facilitada é limitada devido ao tempo perdido na mudança conformacional da proteína carregadora e de recepção da subst. ligada na mesma. Fatores que afetam a velocidade de difusão- velocidade efetiva→ direção adequada- ≠ [ ]

- a velocidade é proporcional à [ ] externa menos à [ ] interna

- ou difusão efetiva ∞ (Cext. – Cint.)- ddp- Potencial de Membrana (ou Potencial de Nernst)- “Se um potencial elétrico for aplicado através da membrana, a carga elétrica dos íons faz com que eles se movam, mesmo que não exista diferença de concentração”.

- é baseado na ddp (ou força eletromotriz) iônica- Equação de Nernst: válida p/ íons uivalentes à 37°C (temperatura do corpo humano) – Ex.: Na+

F.E.M. = (milivolts)

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- ≠ PressãoEx.: capilar→ Pint > 20 vezes Pext

- ↑P exercida→↑ passagem de subst. Osmose: “difusão efetiva” de água- através da membrana das hemácias (V= 100XVcélula/seg) - movimento efetivo em C.N. = 0 (zero) → Vcélula = cte.- Osmose: movimento por diferença de [água]

- membrana seletivamente permeável- Passagem de solvente do meio – [ ] p/ o meio + [ ]- Pressão Osmótica- É a quantidade exata da pressão para interromper a osmose.

- Quando a diferença entre os níveis dos líquidos for máxima, a pressão osmótica será máxima.- Influência do Nº de partículas- determina a pressão osmótica (não é a massa!)- cada partícula exerce a mesma quantidade de pressão sobre a membrana, independente do tamanho, pois possuem a mesma energia cinética.- fator: molaridade- “Osmololidade”- osmol: unidade p/ representar a [ ] de uma solução em termos do Nº de partículas.- 1 osmol de soluto dissolvido em cada Kg de água→ osmolaridade = 1 osmol/Kg- Ex.: glicose (M = 180g/mol) → 1 osmol- Ex.: NaCl (M=58,5g/mol) → 2 osmóis- osmolaridade nos líquidos intra e extracelular = 300 miliosmóis/Kg água- Relação entre osmolalidade e pressão osmótica- corpo (37ºC) → 1 miliosmol = 19,3mmHg- Posmótica (corporal) ≈ 5500mmHg

- “Osmolaridade”- é a cocentração osmolar expressa em osmóis por litro de solução ω ≈ m (em fisiologia, considera-se a molalidade igual à molaridade) Transporte Ativo- transporte de moléculas (açucares, aa.) e íons (Na+, K+, Ca2+, Cl–, ferro, hidrogênio, urato)- contra o gradiente de [ ], elétrico ou de pressão- envolve gasto de energia- do meio – [ ] p/ o meio + [ ]- Transporte ativo primário e secundário- de acordo com a fonte de energia p/ causar o transporte- T.A. 1ª: energia deriva da degradação do ATP ou de componentes com fosfatos de alta energia- T.A. 2ª: energia derivada de [ iônicas] de subst. moleculares secundárias ou iônicas, entre os dois lados da m.p.- Proteínas transportadoras→transferência de energia p/ subst. transportada p/ movê-la contra o gradiente eletroquímico. Transporte Ativo Primário- Bomba de Sódio-Potássio- bombeia íons Na+ p/ fora e íons K+ p/ dentro- estabelece ≠ [ ] celular e voltagem elétrica negativa dentro da célulaEx.: condução impulso nervoso

- Prot. transportadora: complexo de duas prot. globulares separadas (subunidade maior ou α e subunidade menor ou β)- Sububidade α: 3 receptores p/ a ligação de Na+(porção externa – atividade ATPase) e 2 p/ ligação K+(porção iterna)- Subunidade β: talvez fixe o complexo protéico à m.p. → função desconhecida- A forma fosforilada da bomba de Na+-K+ pode doar seu fosfato para o ADP, p/ produzir ATP, ou usar energia para mudar sua estrutura conformacional e bombear Na+ p/ fora e K+ p/ dentro.- Importância da bomba de Na+-K+

- controle do volume celular→evita turgecência e lise- 3 Na+ p/ fora e 2 K+ p/ dentro.- Natureza eletrogênica da bomba de Na+-K+

- na realidade, apenas uma carga (+) é transportada do interior da célula p/ o exterior, a cada ciclo da bomba.- meio extra→ (+)- meio intra→ (–)- bombeamento eletrogênico→produz potencial elétrico através da m.p.- Transporte Ativo Primário dos íons Ca2+

- bomba de cálcio- meio extra→ (+)- meio intra→ (–)- há 2 bombas de cálcio: uma transporta Ca2+ p/ fora e a outra bombeia íons Ca2+ p/ dentro de uma ou mais organelas vesiculares (Ex.: retículo sarcoplasmático das céls. musculares e mitocôndrias de todas as céls.)- enzima ATPase: cliva ATP- Transporte Ativo Primário de íons H+

- glândulas gástricas do estômago e túbulos distais finais e ductos coletores corticais dos rins.- céls. parietais das glands. gástricas→ secreção de HCl- céls. intercaladas especiais dos túbulos renais→ secreção de H+ do sangue p/ a urina (eliminação do excesso de H+ dos líquidos corporais)- Energética do Transporte Ativo Primário- A energia necessária p/ transportar ativamente

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uma subst. através da m.p. é proporcional ao logaritmo do grau de [ ] da subst.

Transporte Ativo Secundário – Co-transporte e Contratransporte- reservatório de energia da bomba de Na+ - Co-transporte: é o transporte ativo no qual a reserva de energia de difusão da bomba de Na+ do meio extra “empurra” outras subst. junto com o sódio p/ o meio intra. (por gradiente de energia)# Transportador: é uma proteína em que há local p/ ligação p/ o Na+ e p/ a subst. a ser co-transportada.- Contratransporte: é o transporte ativo no qual o excesso de Na+ do meio extra garante a ligação do Na+ ao transportador (meio extra) e de uma subst. do meio intra ao mesmo transportador, transportando-a p/ fora.- Co-transporte de glicose e aa. junto com o Na+

- Propriedade especial do transportador: a alteração conformacional p/ permitir que o sódio se movimente p/ o interior não ocorre até que a molécula de glicose também se ligue.- O co-transporte é simultâneo e automático.- Ocorre: trato intestinal e túbulos renais (absorção→sangue)* O co-transporte entre sódio e aa., se dá da mesma maneira, contudo o que ocorre é o transporte de cada um dos subgrupos de aa. com características moleculares específicas por um conjunto de diferentes proteínas transportadoras de aa.* Também há co-transporte de íons cloreto, iodo, ferro e urato.- Contratransporte de Na+, e íons Ca2+ e H+

- transporte na direção oposta à do íon primário- Em quase todas as m.p.: Contratransporte Na+-Ca2+

- Túbulos proximais (rins): Contratransporte Na+-H+

- O contratransporte transporta uma quantidade muito grande de íons sódio e hidrogênio, mas não é superior à bomba de sódio e de prótons (H+). Transporte Ativo através das camadas celulares- Ocorre: epitélios intestinal, tubular renal, de todas as glândulas exócrinas, vesícula biliar, membrana do plexo coróide do cérebro e em outras membranas.- transporte ativo através da m.p. de um lado das céls. transportadoras + difusão simples/ou facilitada na m.p. no lado oposto da cel.

- borda em escova permeável tanto aos íons Na+ como à H2O- nas membranas basais e laterais da cel. , os íons Na+ são ativamente transportados p/ o líquido extracelular dos T.C. circundantes e p/ o sangue

- é criado um forte gradiente de [ ] → osmose da H2O- Ex.: absorção de nutrientes, íons, e outras subst. pelo intestinoEx.: filtração glomerular

CAP. 05. Potenciais de Membrana e Potenciais de Ação- Potenciais elétricos estão presentes em todas as m.p. do corpo- Principalmente: céls. nervosas e dos mm.- atividade elétrica: repouso X ação (= atividade) Potenciais de membrana causados pela difusão- “Potencial de difusão”- causado pela ≠ [ ] dos dois lados da m.p.- devido ao déficit de cargas externas no balanço Na+-K+, íons K+ se difundem p/ o meio extra, levando cargas (+) = eletropositividade ext. e eletronegatividade int..- em 1 milisegundo→ ddd = 94 milivolts (meio extra) → potencial de difusão → bloqueio da difusão de K+ p/ o meio extra

- o oposto ocoore com o Na+ → ddd = 61 milivolts (meio intra) - a ∆U das membranas é instantânea- Potencial de Nernst- é o nível do potencial de difusão em toda a m. p. que se opõe exatamente ao potencial de difusão efetiva (p/ íons)- é definido pela relação entre o potencial de difusão e a diferença de concentração.

F.E.M. = (milivolts) - Quanto maior a proporção entre as [ ], maior será a tendência p/ que o íon se difunda em uma direção e maior o potencial de Nernst p/ evitar difusão efetiva adicional.- Sinal do potencial de Nernst*íon (–) dentro→ fora = sinal (+)*íon (+) dentro → fora = sinal (–) Ex.: [K+] intra = 10[K+] extraF.E.M. = – 61log10F.E.M= –61x1 = – 61 milivolts (meio intra)- Cálculo do potencial de difusão quando a m.p. é permeável a vários íons diferentes- o potencial que se desenvolve vai depender de 3 fatores:1. Polaridade das cargas elétricas de cada íon2. Permeabilidade da m.p. (P).3. Concentrações (C) dos íons nos lados iterno (i) e externo (e)# Equação de Goldman-Hodgkin-KatzEx.: Calcule o potencial de membrana do lado interno quando dois íons positivos univalentes, sódio (Na+) e potássio (K+) e um íon univalente

negativo (Cl–) estão envolvidos- Um gradiente positivo de [iônica] de dentro para fora da m.p. causa eletronegatividade do lado de dentro da m.p. e vice-versa.- Rápidas alterações da permeabilidade do sódio e do potássio são primariamente responsáveis pela transmissão de sinais nos nervos, já

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E = (cal/osmol)

F.E.M.

que as alterações nos canais de cloreto não alteram significantemente durante o processo. Medida do Potencial de Membrana

- enquanto o eletrodo está do lado externo da membrana, V=0 (potencial do líquido extracelular)- na camada do dipolo elétrico V=–90 milivolts (potencial de repouso)- quando passa através da m.p. p/ o lado oposto da fibra, V=0 (novamente!!!)

- Basta um nº pequeno de íons (+) mover-se de fora p/ dentro, que o potencial se inverte até um máximo de +35 milivolts, causado sinais nervosos (em milhionésimos de segundos) Potencial de Repouso- Ausência de sinais nervosos- V = –90 milivolts (dentro da fibra)- Transporte Ativo dos íons sódio e potássio através da m.p. – A Bomba de Sódio-Potássio (Na+-K+)- bomba eletrogênica (mais cargas positivas são transportadas p/ fora que p/ dentro) = déficit real de íons dentro→potencial negativo- Gradientes:# Na+ (externo) = 142 mEq/L# Na+ (interno) = 14 mEq/L# K+(externo) = 4 mEq/L# K+ (interno) = 140 mEq/L- Proporções:# Na+ (externo)/ Na+ (interno) = 0,1# K+(externo)/ K+ (interno) = 35,0- Extravasamento do K+ e do Na+ através da mp.- através do canal de “extravazamento” de potássio-sódio (Na+-K+)- os canais são muito mais permeáveis ao K+ que ao Na+→potencial membrana!!! Origem do potencial de repouso normal da membrana

- unicamente por difusão dos íons potássio- potencial de repouso dentro da fibra = –94 milivolts - Contribuição da difusão do sódio através da membrana nervosa- potencial de membrana é causado pela difusão de ambos os íons

- difusão é mínima pelos canais de extravasamento de Na+-K+

- potencial de repouso dentro da fibra = + 61 milivolts- p/ o K+ ,V= –94 milivolts - logo, como os íons interagem entre si e qual será o potencial resultante?- os íons interagem através da difusão e distribuição das cargas elétricas dentro e fora da m.p., como o K+ é 100 vezes mais permeável↔ Vresultante = –86 milivolts (predominando proximidade ao V do K+).- Contribuição da bomba de Na+-K+

- devido saída de 3 Na+ e entrada de 2 K+

- contribui adicionalmente p/ o potencial de repouso: V = –4 milivolts (no lado interno)- Vmembrana efetivo = –86–4=–90mV Potencial de ação dos nervos- os sinais nervosos são transmitidos por potenciais de ação- são rápidas alterações do potencial de membrana que se propagam com grande velocidade por toda a membrana da fibra nervosa.- (–)→(+)→(–)- o potencial de ação se desloca ao longo da fibra nervosa até sua extremidade final- início: transferência de cargas (+) p/ o interior da fibra- fim: retorno das cargas (+) p/ o exterior

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- Estágio de Repouso- é o potencial de repouso da membrana, antes do potencial de ação- membrana está polarizada- Vmembrana = –90mV- Estágio de Despolarização- difusão de íons sódio (excesso) p/ o interior do axônio- o Vmembrana ultrapassa (overshoot) rapidamente o nível 0 (zero) e se torna positivo- Estágio de Repolarização- fechamento dos canais de sódio e abertura dos canais de potássio mais que o normal- restabelecimento do Vmembrana de repouso (negativo) Canais de sódio e de potássio regulados por voltagem- Canal de sódio regulado por voltagem→despolarização e repolarização- Canal de potássio regulado por voltagem→↑rapidez da repolarização- Esses dois canais regulados pela voltagem atuam de forma adicional, com a bomba de Na+-K+ e com os canais de extravasamento de Na+-K+.- Canal de sódio regulado por voltagem – Ativação e Inativação do Canal

- 1 comporta de ativação (ext.) e 1 comporta de inativação (int.).- à –90mV: fechados→ estado de repouso

- de –90 a +35mV: abertos (devido à mudança conformacional na proteína)→ estado ativado→↑ permeabilidade Na+→polarização- de +35 a –90mV: fechados→ estado inativado (lfechamento é lento/demorado!!!) →repolarização- Obs.: a comporta inativada só vai reabrir quando o Vmembrana ≈ Vrepouso→não é possível p/ o canal de sódio voltar a abrir sem que a fibra nervosa seja primeiro repolarizada.- Canal de potássio regulado por voltagem e sua ativação

- repouso: comporta fechada- de –90mV a 0: comporta aberta- a maioria começa a se abrir no momento em que os canais de sódio começam a se fechar devido à sua inativação→↑ velocidade repolarização- O “Grampo da Voltagem”- Método de pesquisa p/ medir o efeito da voltagem sobre a abertura e o fechamento dos canais controlados por voltagem- Hodgkin e Huxley

- osciloscópio→método de fixação da voltagem→eletrodos- outra maneira de estudar os canais:* método da tetrodotoxina/ tetraetilamônio→bloqueio dos canais de sódio e do potássio, respectivamente

- Quando o Vmembrana é repentinamente alterado, a condutância dos canais é alterada. Eventos causadores do potencial de ação

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- alterações na condutância da membrana p/ os íons sódio e potássio.- inicio: ↑ saída de K+.- durante: ↑ entrada de Na+.Obs.: a proporção entre as condutância de sódio e de potássio aumenta + de 1000X→ muito mais íons sódio fluem p/ o interior da fibra do que íons potássio p/ o exterior (durante o início Vação)- fim: predomínio da condutância de potássio→ o Vação retorna ao seu nível basal Os papéis de outros íons no potencial de ação- Ânions negativos impermeantes no interior do axônio- não passam pelos canais de membrana- ânions de prot. moleculares, de compostos orgânicos de fosfato, compostos de sulfato, etc- qualquer ↓íons (+)→↑↑↑íons impermeantes negativos→ dentro fibra (–).- Íons cálcio- bomba de cálcio- existem tbém canais da cálcio regulados pela voltagem ou canais de Ca2+-Na+, , pois quando se abrem, tbém permitem passagem de íons Na+.- ativação muitíssimo lenta- numerosos nos mm. cardíaco e liso- Permeabilidade aumentada dos canais de sódio quando existe déficit de íons cálcio- nessas condições, os canais de sódio se abrem por u pequeno aumento no Vmembrana.- fibra nervosa fica muito excitável- ↓ Ca2+=descarga espontânea em nn. periféricos→”tetania” muscular (pode ser letal se houver contração tetânica dos mm. respiratórios) Início do Potencial de Ação- Um ciclo vicioso de feedback positivo abre os canais de sódio- caso ocorra evento capaz de perturbar o potencial de repouso, a própria voltagem crescente causa a abertura dos canais de sódio.- influxo rápido Na+→↑Vmembrana→↑abertura de canais regulados por voltagem→↑fluxo Na+ p/ o interior da fibra- Uma vez que esse feedback (+) seja suficientemente intenso→abertura de todos os canais de Na+ regulados por voltagem- em outra fração de milissegundo, o ↑Vmembrana→ fechamento dos canais de sódio e abertura dos canais de potássio→ Vação termina- Limiar p/ início do potencial de ação- o Vação só ocorre se o aumento abrupto inicial do Vmembrana for suficiente p/ gerar o ciclo vicioso do feedback (+).- Quando nº Na+ que entram > K+ que saem- limiar p/ estimulação: V= –65mV Propagação do Potencial de Ação

- um Vação provocado em qualquer parte de uma membrana excitável, em geral excita as porções adjacentes dessa membrana.

- as setas mostram o “circuito local” do fluxo de corrente- em C e D: abertura dos canais de sódio- o explosivo Vação se alastra- impulso nervoso ou muscular: é a transmissão do processo de despolarização por uma fibra nervosa ou muscular.- Direção da propagação do Vação- multidirecional p/ longe do estímulo – mesmo por todas as ramificações da fibra nervosa – até que toda a membrana tenha sido despolarizada. - Princípio do Tudo ou Nada- o Vação ou se propaga sob condições adequadas ou não se propaga de jeito nenhum.- ocasionalmente o Vação atinge uma região da membrana que não gera voltagem suficiente p/ estimular a área seguinte→ propagação da despolarização é interrompidaObs.: fator de segurança da propagação: a proporção entre o Vação e o limiar de excitação deve ser sempre maior que 1. Restabelecimento dos gradientes iônicos do sódio e do potássio após o término do potencial de ação – A importância do Metabolismo Energético- os íons sódio que se difundiram p/ o int. da cel. durante o Vação e os íons potássio que se difundiram p/ o exterior devem retornar aos seus estados originais pela bomba de Na+-K+.- “recarga” da fibra nervosa = gasto ATP

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- a fibra nervosa produz excesso de calor durante a recarga O platô em alguns potenciais de ação- em alguns casos a membrana estimulada não repolariza-mo potencial permanece em um platô perto do pico do potencial em ponta (spike) e somente depois se inicia a repolarização.

- o platô prolonga muito o tempo de repolarizaçãoEx.: contração mm. coração (0,2 a 0,3s)- platô ocorre devido aos canais de sódio (rápidos) e de cálcio-sódio e de potássio (lentos) regulados por voltagem- retardo do Vmembrana a seu valor negativo normal (V=–90 milivolts) Ritmicidade de alguns tecidos excitáveis – descarga repetitiva- fenômeno espontâneo- no coração, mm. lisos, S.N.C. (neurônios)- causam: batimento rítmico do coração, peristaltismo rítmico intestinal e eventos neuronais (Ex.: controle rítmico da respiração)- p/ ocorrer descarga, o limiar de excitabilidade dos tec. condutores deve ser reduzido- Ex.: solução veratrina ou ↓ Ca2+: descarga repetitiva mm. esqueléticos→↑ permeabilidade da membrana ao Na+ - O processo de reexcitação necessário p/ a ritmicidade espontânea- permeabilidade da membrana ao Na+ e ao Ca2+ → despolarização- Obs.: Vrepouso no centro de controle do ritmo cardíaco = –60 a –70mV→ canais de Na+ e Ca2+ → levemente abertos!!!

Conseqüência: 1. Entrada de Na+ e Ca2+

2. ↑ voltagem da m.p. na direção (+)3. entrada de mais íos4. ↑↑ permeabilidade = potencial de ação gerado!!!5. repolarização- Após outro retardo de milissegundos ou segundos, a excitabilidade espontânea causa nova despolarização e novo Vação - ciclo ininterrupto = excitação rítmica auto-induzida dos tec. excitáveis

- perto da repolarização: ↑ permeabilidade ao K+(observe a curva de condutância do K+)→ saída de muito K+ → negatividade interna excessiva→ potencial de membrana é deslocado p/ potencial de Nernst + próximo p/ o K+ = hiperpolarização→∆t ≈ 1s- enquanto durar o estado de hiperpolarização a auto-reexcitação não vai ocorrer- a condutância excessiva do potássio gradualmente desaparece depois que cada Vação termina→Vmembrana aumenta de novo até o limiar de excitação = novo Vação e repetição do processo Características especiais da transmissão dos sinais nos troncos nervosos- Fibras nervosas# Amielínicas: delgadas/ 2x + (maioria)

# Mielínicas: calibrosas/ x

- Composição: axônio + axoplasma + bainha de mielina + nodos de Ranvier - Céls. de Schwann: produção de mielina→1. A membrana da Cél. de Schwann envolve o axônio2. As Céls. de Schwann giram em torno do axônio→membranas esfingomielina- Função da mielina: isolante elétrico e redução do fluxo iônico# Nodo de Ranvier- área desmielinizada- permite fluxo iônico- condução “saltatória”- ocorrência exclusiva de potenciais de ação (de nodo a nodo)

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- A corrente elétrica flui pelo líquido que circunda a bainha de mielina e pelo axoplasma (dentro do axônio)- Importância da condução saltatória:- ↑ velocidade da transmissão nervosa (“pula as despolarizações”)- conservação de energia p/ o axônio (↓perda de íons e ↓metabolismo)- Velocidade da condução nas fibras nervosas- ∆ de 0,25m/s (fibras amielínicas) a 100m/s (fibras mielínicas) Excitação – O Processo de Geração do Potencial de Ação# Fatores que favorecem a abertura regnerativa automática dos canais de sódio:- distúrbio mecânico da m.p.- efeitos químicos da m.p.- passagem de corrente elétrica através da m.p.# Exs.:- pressão mecânica p/ excitar as terminações sensoriais nervosas na pele- ativação de neurotransmissores- contração muscular- Excitação da fibra por eletrodo metálico (q<0)- eletrodos aplicados na superfície do m. ou do n.- um com q>0 e outro com q<0- a membrana excitável é estimulada no eletrodo negativo- como as cargas negativas extras injetadas no meio extra diminuem bruscamene a d.d.p., os canais de sódio regulados por voltagem se abrem→↑excitação→potencial de ação- já as cargas positivas depositadas fazem com que a d.d.p aumente bruscamente entre os meios extra e intra →↓excitação →hiperpolarização

- O limiar p/ excitação e o “Potencial Local Agudo” - um estímulo negativo fraco pode não ser suficiente p/ excitar a fibra (ponto A)

- ponto B: estímulo é maior, mais intensidade não é suficiente- contudo houve alteração no Vmembrana devido à esses estímulos fracos→alterações locais = potenciais locais agudos- potenciais sublimiares agudos→quando deixam de desencadear um Vação.- ponto C: estímulo forte→potencial atingiu um nível limiar→ mas o Vação ocorre apenas por um período latente- ponto D: estímulo + forte→potencial agudo local intenso→Vação ocorre em menos tempo do que o período latente- Conclusão: estímulos fracos causam alteração local do Vmembrana, mas a amplitude do potencial local deve aumentar até o nível limiar p/ que o potencial de ação seja produzido. “Período Refratário”- após o potencial de ação- durante o qual um novo estímulo não pode ser evocado- canais Na+ e Ca2+ ficam inativos- mesmo com excitação→comportas de inativação fechadas- reabertura das comportas só ocorre com ou ≈ Vrepouso.- Período Refratário Absoluto: é o período o qual o segundo potencial de ação não pode ser produzido, mesmo com estímulo muito intenso.- = 1/500 s, logo, 2500 impulsos/s (fibras mielinizadas) Inibição da Excitabilidade – Estabilizadores e Anestésicos Locais- fatores estabilizadores da membrana- Ex.: alta [Ca2+] no líquido extracelular→↓permeabilidade Na+ →↓excitabilidade da m.p.- Anestésicos Locais- procaína e tetracaína

- atuam diretamente sobre as comportas de ativação dos canais de Na+ →↓ excitabilidade da m.p.- intensidade do potencial de ação p/ o limiar da excitabilidade (“fator de segurança”<1) →impulsos nervosos deixam de passar pelos nn. anestesiados Registros dos Potenciais de Membrana e dos Potenciais de Ação- Osciloscópio de raios catódicos

- canhão de elétron + tela fluorescente + conjunto de placas carregadas- Obs.: artefato do estímulo→potencial de ação

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