Bioeletrogenese e Sinapse

06/05/2014

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Bioexcitabilidade de Membranas

UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHO CENTRO DE CINCIAS BIOLGICAS E DA SADE CCBS

DEPARTAMENTO DE CINCIAS FISIOLGICAS - DCF DISCIPLINA: BIOFSICA

Prof. Fabio de Souza Monteiro

Bioeletrognese

Fabio de Souza Monteiro, 2014

Bioeletrognese

Circuito eltrico equivalente a membrana

R = canais hidroflicos

C = bicamada lipdica, dieltrico

lipdico

E = diferena eltrica entre os

lados da membrana

I = corrente inica

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Bioeletrognese


Bioeletrognese

Circuito eltrico equivalente a membrana

Bioeletrognese


Bioeletrognese

Potencial de Repouso

Diferena de potencial que existe atravs da

membrana das clulas em repouso

Gerado pela alta permeabilidade ao K+ e baixa ao Na+

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Bioeletrognese


Bioeletrognese


Importncia do canal de potssio

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Bioeletrognese


Importncia do canal de potssio

Ao relaxante da frao de alcaloides totais obtida de Solanum paludosum Moric. envolve

modulao positiva da via do xido ntrico e dos canais de K+ em leo de cobaia e aorta de rato Protocolo Experimental (GURNEY, 1994)

-

+

-

+

+

-

-

+

-

+

-

A [5 mM]e

[140 mM]c

K+

K+ K+ K+ K

+

A Repouso

+

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Efeitos relaxantes do extrato fenlico do plen apcola extrado

de Apis mellifera em traquia de cobaia

+ -

+

+

-

-

+

-

+

-

K+ K+

B [140 mM]c

K+

+

+

+ +

+

A [5 mM]e

[140 mM]c

K+

K+ K+ K+ K

+

+

-

-

-

- -

-

+

[30 mM]e

Protocolo Experimental (GURNEY, 1994)

A Repouso B 30 mM de KCl



-

-

+

-

-

+

-

+

-

K+ K+

B

[30 mM]e

[140 mM]c

K+

+

+

+ +

+

A [5 mM]e

[140 mM]c

K+

K+ K+ K+ K

+

+

-

-

-

- -

-

+ +

+


A Repouso B 30 mM de KCl

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K+

-

+ -

+

+

-

-

+

-

+

-

K+

C

[80 mM]e

[140 mM]c

K+

K+ K+

B

[30 mM]e

[140 mM]c

K+

+

+

+ +

+

K+ K+

A

K+

[5 mM]e

[140 mM]c

K+

K+

+

-

-

-

- -

-

-

-

+

-

-

+

-

+

-

+ +

+

-

+


A Repouso B 30 mM de KCl C 80 mM de KCl



+

[140 mM]c

+

+

A

[140 mM]c

K+

K+ K+

B -

+

[140 mM]c

- -

K+

C +

+

+

+

- -

-

+

+

+

[30 mM]e [80 mM]e

K+

K+

K+ K+ K+ K

+

+

+

[5 mM]e

+

-

-

-

- -

-

-

-

+

-

-

+

-

+

-

+ +

+

Protocolo Experimental (GURNEY, 1994) A Repouso B 30 mM de KCl C 80 mM de KCl

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Bioeletrognese


Bioeletrognese

Diferena de potencial eletroqumico () Trabalho til mximo necessrio para transportar 1 mol

de um on de um compartimento interno para o meio externo de um sistema

= Wq + We (gradiente de concentrao + eltrico)

> zero i > e Ir zero i e (Ex.: K+)

= zero i = -e Ir = zero equilbrio

< zero i < e Ir zero e i (Ex.: Na+)

Bioeletrognese


Bioeletrognese

Deduzindo a Equao de Nernst Fornece a diferena de potencial eltrico para um nico

on no equilbrio. Pose ser obtida da seguinte forma:

= Wq + We (J/mol) = RTlnCi/Ce + zF(Vi-Ve)

R = Constante dos gases (8,31J.K-1.mol-1)

T = Temperatura absoluta (25C = 298K)

Esboo: PV = cte. T

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Bioeletrognese


Bioeletrognese

Equao de Nernst

Fornece a diferena de potencial eltrico para um

nico on no equilbrio. Pose ser obtida da seguinte forma:

= Wq + We (J/mol) = RTlnCi/Ce + zF(Vi-Ve)

ln = logaritmo natural ou n de Euler (2,3.log)

= RT 2,3.logCi/Ce + zF(Vi-Ve)

Bioeletrognese


Bioeletrognese

Equao de Nernst

Fornece a diferena de potencial eltrico para um nico on no equilbrio. Pode ser obtida da seguinte

forma:

= RT 2,3.logCi/Ce + zF(Vi-Ve)

Ci = Concentrao intracelular (mM/L)

Ce = Concentrao extracelular (mM/L)

z = carga do on

F = constante de Faraday (96500C/mol)

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Bioeletrognese


Bioeletrognese

Equao de Nernst

Fornece a diferena de potencial eltrico para um

nico on no equilbrio

= 0 RT 2,3.logCi/Ce + zF(Vi-Ve) = 0

Vi-Ve = - 2,3RT logCi/Ce = - 59 logCi/Ce

zF z

Bioeletrognese


Bioeletrognese

Aplicao da Equao de Nernst

Espcies

de ons

Concentrao

Intracelular

(mM)

Concentrao

Extracelular

(mM)

Potencial de

Equilbrio

(mV)

Na+ 12 145 +64

K+ 155 4 ?

Cl- 4,2 123 ?

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Bioeletrognese


Bioeletrognese


Sabendo que a ddp transmembrana numa clula -86

mV, responda

1. Qual desses ons est em equilbrio eletroqumico?

Vi-Ve = - 59 logCi/Ce VNa = - 59.log12/145

- 59 . ( - 1,082) = + 64 mV

z

Bioeletrognese


Bioeletrognese


Sabendo que a ddp transmembrana numa clula -86 mV, responda

2 Qual o sentindo resultante de cada on?

= Wq + We (J/mol) = 2,3.R.T.logCi/Ce + zF(Vi-Ve)

Na = 2,3.8,31.298 log 12/145 + 1.96500.( -86 x 10-3)

Na = 5695,7.(- 1,082) + (- 8299) = - 6164 8299 =

- 14463 < 0 e i

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Bioeletrognese


Bioeletrognese

Exerccio ddp do axnio gigante de lula (~ -70 mV)

Qual desses ons est em equilbrio eletroqumico?

Qual o sentindo resultante de cada on?

Espcies

de ons

Concentrao

Intracelular

(mM)

Concentrao

Extracelular

(mM)

Potencial de

Equilbrio

(mV)

K+ 400 20 ?

Na+ 50 440 ?

Cl- 52 560 ?

Bioeletrognese


Bioeletrognese

axnio gigante de lula

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Bioeletrognese


Bioeletrognese

Equao de Goldman-Hodgkin-Katz

Determina o potencial de membrana permevel a vrios ons (Na+, K+ e Cl-)

Vm = -58.log CNai.PNa + CKi.PK + CCle.PCl

CNae.PNa + CKe.PK + CCli.PCl

Permeabilidades relativas para o axnio gigante da lula a 25 C, PNa = 0,04; PK = 2 e PCl = 0,45

Bioeletrognese


Bioeletrognese

Perturbaes na membrana (potenciais graduais)

Etapas

1. Despolarizao: Abertura dos canais de

Na+, com influxo desse on suficiente para

anular a diferena do potencial

transmembranal

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Bioeletrognese


Bioeletrognese

Perturbaes na membrana 2 Polarizao invertida: Continua a entrada de Na+, e

com um pouco mais desses ons, a parte interna da clula fica positiva

3 Repolarizao: fecham-se os canais de Na+, e o on K+ sai da clula, repolarizando-a

A bomba de sdio/potssio expulsa o pequeno excesso de ons Na+ que estava no interior da clula e coloca o K+ para dentro, voltando ao estado inicial

Bioeletrognese


Bioeletrognese

Bomba de Na+-K+

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Bioeletrognese


Bioeletrognese

Bomba de Na+-K+

Bioeletrognese


Bioeletrognese

Potenciais graduais

mudana de potencial com amplitude e durao variveis que conduzida de forma

decremental; no tem limiar nem perodo

refratrio

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Bioeletrognese


Bioeletrognese

Potenciais graduais

Bioeletrognese


Bioeletrognese

Potencial de Ao

despolarizao que atinge o limiar de excitao da membrana e reverte a

polaridade das clulas excitveis; tem

perodo refratrio e sem decremento

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Bioeletrognese


Bioeletrognese

Potencial de Ao (neurnio e msculo esqueltico)

Bioeletrognese


Bioeletrognese

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Bioeletrognese


Bioeletrognese

Bioeletrognese


Bioeletrognese

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Bioeletrognese


Bioeletrognese

Bioeletrognese


Bioeletrognese

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Bioeletrognese


Bioeletrognese

Potencial de Ao (msculo cardaco)

Bioeletrognese


Bioeletrognese

Potencial de Ao (clulas marca-passo cardaca)

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Bioeletrognese


Bioeletrognese

Potencial de Ao (msculo liso)

Bioeletrognese


Sinapse

uma estrutura formada por um neurnio pr-sinptico e uma regio ps-sinaptica

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Bioeletrognese


Classificao das sinapses

Sinapse eltrica

membranas

celulares em

ntimo contato

Permite a troca

bidirecional de

substncias e ons

Ocorrem entre dendritos,

clulas gliais, msculos liso

Bioeletrognese


Classificao das sinapses

Sinapses qumicas

Neurotransmisssores:

Acetilcolina Noradrenalina Serotonina

Neurotransmisssores:

Glicina

GABA

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Bioeletrognese


Toxina tetnica nas sinapses

Bioeletrognese


sinapses

Sinapses qumicas excitatrias

PEPS Potencial excitatrio ps-sinaptico

potencial gradual que se espalha de modo decremental, e se frequente poder disparar o PA

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Bioeletrognese


sinapses

Sinapses qumicas excitatrias

PIPS Potencial inibitorio ps-sinaptico

potencial gradual hiperpolarizante

Bioeletrognese


Sinapses

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Bioeletrognese


Auto-receptor (retroalimentao negativa)

Bioeletrognese


Importncia das sinapses

Base para a fisiologia do SNC, SNP, junes neuromusculares

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