Bioeletricidade. Bioeletrogênese. Atividade elétrica na célula animal

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1 Bioeletricidade Bioeletrogênese Atividade elétrica na célula animal Biofísica Vet FCAV/UNESP

2 Papel fisiológico dos eventos elétricos Células excitáveis: neurônios células musculares células sensoriais Importância na área biológica: funcionamento dos sistemas biológicos Importância na área médica ECG EEC EM

3 Sistema nervoso Características gerais da sinalização celular Funções do sistema nervoso: receber e processar informações; analisá-las; gerar respostas coordenadas para controlar comportamentos complexos.

4 Fases do funcionamento do sistema nervoso 1. Recepção e codificação das informações 2. Transmissão das informações via neuronal 3. Processamento das informações SNC 4. Efetuação de respostas

5 Processamento SNC Transmissão Transmissão Receptores Efetores Estímulos externos e internos Resposta aos Estímulos

6 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.

7 O sistema nervoso é dividido anatomicamente em: 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 tecido nervoso é formado por dois tipos de células: - Neurônios - Células da glia (Gliócitos)

8 NEURÔNIO

9 ANATOMIA DE UM NEURÔNIO

10 REDE DE NEURÔNIOS SINAPSES

11 CÉLULAS DA GLIA Astrócitos nutrição; sustentação; regulação iônica. Oligodendrócitos síntese de mielina. Microgliócitos Defesa (função fagocitária).

12 Astrócitos nutrição; sustentação; regulação iônica.

13 SNC: Oligodendrócitos Oligodendrócitos síntese de mielina.

14 Organização do Sistema Nervoso Relação do Sistema Nervoso Central e Periférico Neurônios sensoriais (aferentes) Neurônios motores somáticos (eferentes) Neurônios motores viscerais (eferentes)

15 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

16 Potenciais biológicos Assimetria iônica Importância biológica 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.

17 Forças que determinam o movimento dos íons 1 Na + K + 2

18 Potencial de repouso (Vrep ou Vm) Contribuição da bomba de Na+ K+ para a manutenção do potencial de repouso

19 Movimentos do Na + e K + durante o potencial de repouso

20 Potencial de repouso OU Potencial de membrana

21 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).

22 Transmissão de Impulsos Elétricos (P.A.) IMPULSOS ELÉTRICOS - gerados no corpo celular/dendritos - propagados para o axônio.

23 Potencial de Ação (PA) Alterações rápidas no V m 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.

24 Despolarização Potencial de ação Repolarização Potencial de repouso Hiperpolarização A alteração temporária no potencial de membrana mostra que o neurônio é eletricamente excitável.

25

26 Potencial de ação

27 - 70 mv Potencial de repouso - 70 mv - 55 mv + 35 mv - 70 mv - 85 mv Potencial de ação Despolarização Repolarização Hiperpolarização Movimento de íons

28 Potencial de ação

29 Bomba Na + / K + REPOUSO

30 Bomba Na+ / K+

31

32

33

34 HIPERPOLARIZAÇÃO

35 Bomba Na + / K + REPOUSO

36 Potencial de ação (fases)

37 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 Outros anestésicos locais deste tipo incluem a lidocaína e a tetracaína

38 POTENCIAL DE AÇÃO DE UMA CÉLULA CARDÍACA Despolarização (platô) abertura dos canais rápidos de sódio e lentos de cálcio.

39 O que determina o potencial de ação? (ESTÍMULO LIMIAR corrente de estimulação suficiente para desencadear um PA. Estímulo sublimiar Estimulo limiar Estímulo supra-limiar

40 E3 E1 E2 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.

41 Limiar de excitabilidade Estímulo Lei do tudo ou nada Potencial local Potencial graduado

42 Fluxos iônicos durante o potencial de ação

43 Fluxos iônicos durante o potencial de ação

44 Impulso elétrico Alterações eletroquímicas ponto- a- ponto PA vai sendo propagado pela célula

45 SENTIDO ORTODRÔMICO (corpo celular axônio)

46 Transmissão do impulso elétrico (PA)

47 Mielinização dos axônios Células de Schwann (periféricos) Oligodendrócitos (glia)

48 Célula de Schwann Nódulo de Ranvier

49 Bainha de mielina

50 Bainha de mielina

51 Potencial de ação nas fibras com mielina Condução saltatória Informação chega rapidamente ao SNC, onde é processada

52 Potencial de ação nas fibras com mielina Condução saltatória

53 Neurônio amielinizado Informação é transmitida ponto-a-ponto Velocidade de transmissão Sensação de DOR LENTA Conduzida por neurônios amielinizados

54 Aula prática Bioeletrogênese em peixes

55 Tuvira Nome Popular: Tuvira / Sarapó Nome Científico: Gymnotus carapo Família: Gymnotidae Habitat: América do Sul: da Amazônia ao Norte da Argentina

56 Poraquê Electrophorus electricus 600 volts

57 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)

58 Formação de campo elétrico Órgão elétrico tecido muscular modificado ou neurônios especializados. Eletroplacas empilhadas (5000 a ) 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

59 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

60 Peixe nariz de elefante

61

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