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Bioeletricidade
Bioeletrogênese
Atividade elétrica na célula animal
Biofísica – Vet. 2019 - FCAV/UNESP
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Papel fisiológico dos eventos elétricos
Células excitáveis:
❖ neurônios
❖ células musculares
❖ células sensoriais
Importância na área biológica:
ECG
EEC
EM
Importância na área médica
❖ funcionamento dos sistemas biológicos
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Sistema nervoso
Características gerais da sinalização
celular
Funções do sistema nervoso:
• receber e processar informações;
• analisá-las;
• gerar respostas coordenadas para controlar
comportamentos complexos.
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1. Recepção e codificação das informações
2. Transmissão das informações – via neuronal
3. Processamento das informações – SNC
4. Efetuação de respostas
Fases do funcionamento do sistema nervoso
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Receptores
Estímulos externos e
internos
Transmissão
Processamento
Transmissão
Resposta aos
Estímulos
Efetores
SNC
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Requisitos para o funcionamento do sistema nervoso
Estruturas especializadas.
Transformação de energia.
Codificação das informações ➔ linguagem
do sistema nervoso ➔ sinais elétricos ➔
código neural.
Alterações eletroquímicas de ponto a
ponto.
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SISTEMA NERVOSO CENTRAL (SNC)
• Encéfalo
• Medula
SISTEMA NERVOSO PERIFÉRICO
a) Sensitivo (aferente: periferia para o SNC)
- somático.
- visceral.
b ) Motor (eferente: SNC para periferia)
- somático: musculatura esquelética.
- autônomo: musculatura lisa visceral,
musculatura do coração e glândulas
exócrinas.
O sistema nervoso é dividido anatomicamente em:
O tecido nervoso é formado por dois tipos de células:
- Neurônios
- Células da glia (Gliócitos)
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NEURÔNIO
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ANATOMIA DE UM NEURÔNIO
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REDE DE NEURÔNIOS
SINAPSES
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CÉLULAS DA GLIA
Astrócitos
nutrição;
sustentação;
regulação iônica.
Oligodendrócitos
síntese de mielina.
Microgliócitos
Defesa (função fagocitária).
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Astrócitos
nutrição;
sustentação;
regulação iônica.
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SNC: Oligodendrócitos
Oligodendrócitos
síntese de mielina.
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Relação do Sistema Nervoso Central e Periférico
Organização do Sistema Nervoso
Neurônios sensoriais (aferentes)
Neurônios motores somáticos
(eferentes)
Neurônios motores viscerais
(eferentes)
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Composição iônica intra e extracelular
O K+ é principal íon intracelular.
O Na+ e o Cl- são os principais íons extracelulares.
Distribuição iônica determina a polaridade da célula
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Potenciais biológicos
Importância biológicaAssimetria iônica
Potenciais biológicos através das membranas estabelecem uma
diferença de potencial (d.d.p.) estável nas células animais.
Esta d.d.p. possibilita o estabelecimento de fenômenos
bioelétricos essenciais à vida celular.
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Forças que determinam o movimento dos íons
Na+
K+
1
2
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Contribuição da bomba de Na+ K+ para a manutenção do
potencial de repouso
Potencial de repouso (Vrep ou Vm)
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Movimentos do Na+ e K+ durante o potencial de repouso
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Potencial de repouso
Potencial de membrana
OU
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Potencial de repouso ➔ potencial medido quando nenhum
evento ativo está ocorrendo (varia de -20 a -100 mV).
Membranas das células excitáveis (neurônios, células
musculares e sensoriais) respondem a estímulos com
alterações na d.d.p. gerando um impulso elétrico (Potencial
de ação).
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IMPULSOS ELÉTRICOS - gerados no corpo celular/dendritos - propagados
para o axônio.
4 5 6 7
Transmissão de Impulsos Elétricos (P.A.)
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Potencial de Ação (PA)
• Alterações rápidas no Vm que se propagam pelo
axônio sem redução da intensidade ➔ evento
“tudo ou nada”.
• Geração do potencial de ação depende:
Presença de CANAIS IÔNICOS VOLTAGEM DEPENDENTES
✓ Permitem a passagem de íon específico.
Originam correntes iônicas que fluem através da
membrana.
Ex.: Canais de Na+ e canais de K+➔ mais
importantes na produção de um PA.
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Potencial de ação
A alteração temporária no potencial de membrana mostra que
o neurônio é eletricamente excitável.
Potencial de repouso Hiperpolarização
Despola
rização R
epola
rização
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Potencial de ação
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Potencial de ação
Despolarização
Repolarização
Hiperpolarização
Potencial de repouso- 70 mV
- 70 mV
- 55 mV
+ 35 mV
- 70 mV
- 85 mV
Movimento de íons
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Potencial de ação
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REPOUSO
Bomba Na+ / K+
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Bomba Na+ / K+
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HIPERPOLARIZAÇÃO
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REPOUSO
Bomba Na+ / K+
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Potencial de ação (fases)
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Anestésicos locais bloqueiam a condução do PA nos
axônios sensoriais, por se ligarem a sítios específicos
dentro dos canais de Na sensíveis a voltagem, reduzindo a
capacidade de despolarização da membrana .
Cocaína - primeiro anestésico a ser usado, mas por causa
da toxicidade e potencial para dependência, alternativas
foram desenvolvidas.
O primeiro análogo sintético da cocaína usado para
anestesia local, a procaína, foi produzida em 1905.
Outros anestésicos locais deste tipo incluem a lidocaína e
a tetracaína
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POTENCIAL DE AÇÃO DE UMA CÉLULA CARDÍACA
Despolarização
(platô) – abertura dos
canais “rápidos” de
sódio e “lentos” de
cálcio.
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Estímulo sublimiar
Estimulo limiar
Estímulo supra-limiar
O que determina o potencial de
ação?
(ESTÍMULO LIMIAR → corrente de estimulação
suficiente para desencadear um PA.
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EVENTO TUDO-OU-NADA
Estímulo sublimiar (E1, E2): não causa PA.
Estimulo limiar (E3): causa um único PA.
Estímulo supra-limiar: causa mais de 1 PA, sem alterar a
amplitude.
Uma vez iniciado o PA, é impossível impedi-lo de acontecer.
E1 E2
E3
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Limiar de excitabilidade
Lei do tudo ou nada
Estímulo
Potencial local
Potencial graduado
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Fluxos iônicos durante
o potencial de ação
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Fluxos iônicos
durante o potencial
de ação
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Alterações
eletroquímicas ponto- a-
ponto
PA vai sendo propagado
pela célula
Impulso elétrico
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SENTIDO ORTODRÔMICO
(corpo celular ➔ axônio)
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Transmissão do impulso elétrico (PA)
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Mielinização dos axônios
Células de Schwann (periféricos)
Oligodendrócitos (glia)
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Célula de Schwann
Nódulo de Ranvier
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Bainha de mielina
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Bainha de mielina
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Potencial de ação nas fibras com mielina
Informação chega rapidamente ao SNC, onde é
processada
Condução saltatória
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Potencial de ação nas fibras com mielina
Condução saltatória
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Neurônio amielinizado
Sensação de DOR LENTA
Conduzida por neurônios
amielinizados
Informação é transmitida
ponto-a-ponto
Velocidade de
transmissão
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Aula prática
Bioeletrogênese em peixes
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Tuvira
Nome Popular: Tuvira / Sarapó
Nome Científico: Gymnotus
carapo
Família: Gymnotidae
Habitat: América do Sul: da
Amazônia ao Norte da Argentina
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Poraquê
Electrophorus electricus
600 volts
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Eletrolocação e eletrorrecepção
• Água turva;
• Visibilidade precária;
• Visão pouco desenvolvida.
Vantagens
• Explorar o meio quando a visão é
inadequada
• Independe do ciclo diurno-noturno
Desvantagens
• Alcance limitado (poucos
metros)
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Formação de campo elétrico
Órgão elétrico – tecido muscular
modificado ou neurônios
especializados.
Eletroplacas empilhadas (5000
a 10.000) de cada lado do corpo
Dispara um fluxo continuo de
pulsos, a uma frequência
variável;
Durante cada descarga, a
extremidade da cauda fica
momentaneamente negativa em
relação à cabeça
Uma corrente elétrica flui em
direção à água circundante
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Eletrorrecepção
Configuração de um campo elétrico
depende da condutividade dos
arredores e é distorcida se um objeto
com condutividade superior ou inferior
à água for introduzido no campo
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Peixe nariz de elefante
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