Regulação nervosa Plantas e animais respondem a variações externas, permitindo manter favoráveis as condições essenciais ao equilíbrio do seu meio interno. Todos os seres vivos são sistemas abertos que estabelecem constantes interações com o seu ambiente. Por outro lado, os seres vivos apresentam condições no seu meio interno que têm de permanecer dentro de certos limites, por exemplo: ph do sangue humano 7.35-7.45 Temperatura humana 35.6ºC-37.8ºC Glicemia (concentração da glicose no sangue) em jejum 70-100 mg/dl Os seres vivos desencadeiam mecanismos diversos para se manterem em equilíbrio face às múltiplas variações do meio externo equilíbrio dinâmico. Homeostasia: A manutenção das condições do meio interno dentro de condições compatíveis com a vida designa-se homeostasia (manutenção do equilíbrio do meio interno). Os mecanismos homeostáticos variam consoante as espécies e o seu habitat. Se a homeostasia for interrompida -> desequilíbrio doença. Se os mecanismos homeostáticos não conseguirem repor o equilíbrio -> morte. 1
A capacidade de sobrevivência dos organismos depende da capacidade de: Detectarem alterações no ambiente, quer externo, quer interno. E de responderem de forma adequada a essas alterações. Nos animais estas funções são asseguradas pelo sistema nervoso e pelo sistema hormonal. Sistema nervoso no Homem Sistema nervoso periférico 2
Sistema nervoso central e periférico: O hipotálamo é o centro coordenador da homeostasia nos vertebrados. O complexo hipotálamo-hipófise, localiza-se na base do encéfalo. 3
Unidade básica do sistema nervoso neurónio ou célula nervosa Na maioria dos organismos vertebrados e invertebrados mais complexos, o axónio encontra-se envolvido por células de Schwann. Estas células são responsáveis pela formação de um invólucro lipídico bainha de mielina que atua como isolante eléctrico e facilita a transmissão do impulso nervoso. Os neurónios tendem a associar-se entre si, principalmente entre as terminações dos axónios e as dendrites de diferentes axónios. As terminações dos axónios também podem estar ligadas a outras células, como por exemplo, células musculares, glandulares, etc. Fibras nervosas e nervos Fibra nervosa = axónio + bainha de mielina Nervos = feixes de fibras nervosas envolvidos por tecido conjuntivo. A bainha de mielina é responsável pela cor branca dos nervos. 4
Os neurónios sensitivos ou aferentes transmitem informações dos recetores sensoriais para os centros nervosos. Os neurónios motores ou eferentes transmitem ordens dos centros nervosos para os órgãos efetores (ex: músculos). Os interneurónios ou neurónios de associação, localizados no encéfalo ou na espinal medula, integram a informação que chega dos neurónios sensitivos e preparam a resposta para os neurónios motores. Relativamente a uma corrida: Estímulo: tiro de partida. Recetor sensorial: células especializadas (células sensoriais) do ouvido. Neurónios sensitivos ou aferentes: neurónios que transmitem impulsos nervosos desde o ouvido até ao cérebro Neurónios motores ou eferentes: neurónios que transmitem impulsos nervosos dos centros nervosos aos músculos. Interneurónios ou neurónios de associação: neurónios que recebem a mensagem dos neurónios sensitivos e enviam a resposta para os neurónios motores. 5
No SNC, encéfalo e espinal medula, dá-se integração a interpretação dos estímulos provenientes quer do meio interno quer do meio externo e a elaboração de respostas adequadas ao estímulo recebido. Os estímulos e as respostas circulam através dos nervos do sistema nervoso periférico de e para todas as partes do corpo. Os órgãos do SNC ficam assim ligados aos diferentes sistemas de órgãos (músculos, órgãos dos sentidos, do sistema respiratório, circulatório, excretor, etc.). Transmissão do impulso nervoso 6
Potencial de repouso No potencial de repouso, o neurónio possui elevada concentração de K + e baixa concentração de Na +, como em qualquer célula, à custa da bomba de Na + /K +. Transmissão do impulso nervoso 7
A permeabilidade seletiva da membrana contribui para uma distribuição assimétrica de iões entre o citoplasma e o fluido extracelular. O citoplasma dos neurónios contém menor quantidade de iões positivos (catiões) do que o fluido extracelular. Gera-se uma diferença de potencial elétrico entre as duas faces da membrana potencial da membrana. Esta diferença de potencial entre as duas faces da membrana de um neurónio que não está a ser estimulado designa-se potencial de repouso (-70 mv: potencial de membrana negativo). O potencial de repouso deve-se essencialmente à diferença de concentração de Na + e K + dentro e fora da célula bomba de Na + /K +. -No interior do axónio: mais K + -No exterior do axónio: mais Na + No entanto, durante o potencial de repouso, canais proteicos de K + estão abertos ocorrendo difusão de K + para fora da célula contribui para aumentar o número de cargas positivas no exterior. O potencial de repouso mantém-se, principalmente, devido ao funcionamento de bombas de sódio e potássio e à abertura os canais proteicos de K +. Nota: através dos canais proteicos o transporte é por difusão e é mediada (mas não é igual às permeases; nas permeases o transporte também é por difusão e mediado mas a molécula a ser transportada liga-se à permease para ser transportada). 8
Conclusão: Bombas de Na + /K + em funcionamento (transporte ativo): transporta Na para fora e K para dentro. Canais proteicos Para o Na + fechados (portanto, não há difusão) e canais proteicos para K + abertos (há difusão de K + ) para fora. O potencial de repouso é alterado quando ocorre a transmissão de um impulso nervoso. O que acontece quando um neurónio é estimulado? Aumento da permeabilidade ao sódio: Estimulo -> abertura dos canais de Na + -> difusão de Na + para o meio intracelular -> inversão da polaridade da membrana despolarização. Voltando ao potencial de repouso aumento da permeabilidade ao potássio: Fecho dos canais de Na + e abertura dos canais de K + -> difusão de K + para o meio extracelular -> diminuição das cargas positivas na face interna da membrana polarização. A redistribuição dos iões K + e Na + durante a fase de repouso depende das bombas de sódio-potássio que bombeiam o Na + para o meio extracelular e o K + para o meio intracelular. 9
Como se desloca o potencial de ação ao longo do axónio? O potencial de ação gerado na zona estimulada propaga-se à zona vizinha, conduzindo à sua despolarização. Esta onda de despolarização/repolarização constitui o impulo nervoso. A transmissão de um impulso nervoso é um exemplo de uma resposta do tipo tudo ou nada, isto é, o estímulo tem de ter uma determinada intensidade para gerar um potencial de ação. A velocidade de propagação do impulso nervoso varia de neurónio para neurónio e de animal para animal. 10
Por que razão a transmissão do impulso nervoso é muito rápida nas fibras mielinizadas? A bainha de mielina não permite a troca de iões através da membrana. Os canais proteicos encontram-se agrupados nos nódulos de Ranvier. Quando a membrana despolariza devido à entrada de Na +, estes iões difundem-se pelo citoplasma do axónio até atingir nódulo de Ranvier mais próximo (despolarizando essa região), o que torna a transmissão do impulso nervoso muito mais rápido. Fibras nervosas mielinizadas (vertebrados) mecanismo saltatório -> elevada velocidade de propagação do impulso nervoso. Como é transferida a mensagem nervosa entre neurórios? A passagem do impulso nervoso de um neurónio para outro faz-se entre as terminações dos axónios e as dendrites ou corpo celular dos neurónios seguintes, através das sinapses. Sinapse região de contacto muito próxima entre um neurónio e: Outro neurónio Uma célula muscular Uma célula glandular Uma célula sensorial Células/órgãos efetores 11
Sinapse = membrana (neurónio) pré-sináptica + fenda sináptica + membrana (neurónio) póssináptica O neurónio que conduz impulsos em direção à sinapse denomina-se neurónio pré-sináptico. Os neurónios pré-sinápticos são transmissores de informação. O neurónio ao qual é transmitido o impulso, através da sinaplse, é denominado neurónio póssináptico. Os neurónios pós-sinápticos são recetores de informação. Principais tipos de sinapses: Sinapses químicas Sinapses elétricas Sinapses químicas Nas sinapses químicas, quando o impulso nervoso chega à membrana pré-sináptica ocorre a libertação de neurotransmissores para a fenda sináptica, que se vão ligar a recetores presentes na membrana pós-sináptica, permitindo a propagação do impulso nervoso. Transmissão do impulso nervoso numa sinapse química: 12
Os neurotransmissores na fenda sináptica não ficam ligados permanentemente nos recetores localizados na mebrana pós-sináptica. Se isso acontecesse permaneceria permaneceria sempre despolarizada ou hiperpolarizada, incapaz de receber novo estímulo num espaço de tempo relativamene longo. Dado que a eficiência de um sistema nervoso depende da sua capacidade de transmitir o máximo de mensagens num mínimo de tempo, o neurotransmissor tem que ser removido rapidamente. Transmissão do impulso nervoso numa sinapse elétrica Nas sinapses elétricas, não há intervenção de neurotransmissores. O impulso nervoo propagase diretamente do neurónio pré-sináptico para o neurónio pós-sináptico. As sinapses elétricas são menos comuns. O impulso nervoso propaga-se mais rapidamente nas sinapses elétricas. O potencial de ação propaga-se diretamente do neurónio pré-sináptico, sem a intervenção de neurotransmissores. Estas sinapses ocorrem no SNC dos vertebrados e estão envolvidas em processos que exigem respostas muito rápidas. No caso da cocaína a morte celular não é muito significativa, mas a heroína mata cerca de 10% das células. (cocaína+heroína = 20% morte celular) 13
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