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Excitabilidade elétrica
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O que é uma célula excitável?
• É uma célula que altera ativamente o
potencial da membrana em resposta a algum
estímulo (elétrico, físico ou químico).
• Exemplos: Neurônios e células musculares
lisas e estriadas.
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O potencial de membrana pode ser alterado rapidamente
aumentando ou diminuindo condutâncias específicas, ou seja
abrindo ou fechando canais iônicos específicos.
Na
Nak
Nak
Nak
km E
gg
gE
gg
gE
gK gNa
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Estimulando umá célula excitável
(no caso um neurônio)
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Estimulando umá célula excitável
(no caso um neurônio)
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Estimulando umá célula excitável
(no caso um neurônio)
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Estimulando umá célula excitável
(no caso um neurônio)
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Estimulando umá célula excitável
(no caso um neurônio)
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Que fenômeno é esse?
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O Potencial de ação• Súbita e rápida despolarização “tudo-ou-nada” da membrana, que viaja
ao longo da célula
5 ms
0 mV
limiar
pico
pós-hiperpolarização
repolarização
Vrepouso
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O Padrão de disparo dos potenciais de ação é o código neuralO Padrão de disparo dos potenciais de ação é o código neural
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O potencial de ação possui um limiar de disparo
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Dependência do potencial de ação ao sódio
Potencial de ação no axônio gigante
da lula
Hodgkin & Katz,1949
tempo (ms)
estimulador
Voltage-clamp
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•Potencial de ação e composto de duas condutâncias
sódio e potássio
Potencial de ação
gNa
gK
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A técnica do voltage-clamp
permite a medida de correntes
através da membrana
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O Potencial de ação é gerado por um súbito aumento da
condutância ao sódio, devido a abertura dos canais de sódio
5 ms
0 mV
-70 mV
-10 mV
5 ms
Corrente de sódio
em voltage-clamp
Potencial de ação
em current-clamp
O limiar do potencial de ação representa o momento
que o sistema se torna autoregenerativo.
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O potencial de ação e composto de duas condutâncias
sódio e potássio
tempo (ms)tempo (ms)
O limiar do potencial de ação representa o potencial que dá início a abertura dos canais de sódio voltage-dependentes
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As correntes de sódio e potássio podem ser isoladas farmacologicamente
Tetrodotoxina (TTX)
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Sequência de eventos do PA
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O PA é um processo cíclico
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Diferentes conformações do canal
de sódio dependente de volagem
-70 mV -30 mV -30 mV
AbertoFechado Inativado
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-70 mV
-10 mV5 ms
Inativação
A inativação do canal de sódio voltage-dependente
limita a abertura do canal durante a despolarização
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A inativação pode ser inibida por
certas toxinas
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A repolarizaçao do potencial de ação se dá pela
inativação do canal de sódio e pela abertura dos
canais de potássio
Toxina alfa-escorpiônica TEA
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O período refratário impede que o nervo entre em “curto circuito” após o potencial da ação.
Após o disparo de um potencial de
ação, a célula necessita de um tempo
antes de disparar um próximo PA.
Esse tempo chama-se período
refratário
•O Período refratário
ABSOLUTO não depende da
intensidade do estímulo
•O período refratário
RELATIVO depende da
intensidade do estímulo
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O período refratário reflete a inativação dos canais de sódio
-70 mV
-10 mV5 ms
Inativação
2520151050
ms
A duração do período refratário reflete a recuperação da
inativação dos canais de sódio
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
I/Im
ax
7654321
ms
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Canais de cálcio também podem modular
a duração do potencial de ação
Músculo liso Miócito cardíaco ventricular
ICa
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O Potencial de ação se propaga
ao longo da célula
Periodo refratario
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A transmissão passiva das diferenças de voltagem ao longo da membrana é chamada de condução eletrotônica
Gerador de corrente
distância
l = constante de espaço da membrana (1-3 mm)
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O Potencial de ação se propaga retrogadamente pelos dendritos.O Potencial de ação se propaga retrogadamente pelos dendritos.
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A velocidade de propagação eletrotônica reflete a
razão l/t
• A velocidade de transmissao eletrotônica varia inversamente com o produto Cm.rin
• Cm= constante (1mF/cm2)
• rin diminui em proporção ao quadrado do diâmetro do axônio
– O aumento do diâmetro do axônio aumenta a velocidade de condução
» Axônios não mielinizados gigantes de invertebrados
OU• A capacitância é inversamente proporcional a espessura do material isolante
– Diminuiçao da Cm pelo aumento da espessura do isolamento da membrana
» mielinização
mmmRC t
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A bainha de mielina aumenta a velocidade de propagação do potencial de ação
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axônio
internodo
nodo de Ranvier
Canais de K Canais de K
Canais de Na
caspr caspr
Os nodos de Ranvier concentram os
canais de sódio do nervo
Os nodos de Ranvier concentram os
canais de sódio do nervo
imunicitoquímica para os canais de sódio
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Neurônios mielinizados e não-mielinizados podem coexistir no
mesmo nervo
imunicitoquímica para os canais de sódio
Nao-mielinizado
mielinizado
Nervo ciático do rato
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-O Potencial de ação se inicia no cone axonal e se propaga pelo axônio
mielinizado por condução “saltatória”.-Os nodos de Ranvier são subestações amplificadoras do PA
-O Potencial de ação se inicia no cone axonal e se propaga pelo axônio
mielinizado por condução “saltatória”.-Os nodos de Ranvier são subestações amplificadoras do PA
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A bainha de mielina aumenta a velocidade de propagação do potencial de ação