Bioeletricidade e Contração Muscular - Universidade Castelo Branco
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<strong>Bioeletricidade</strong> e <strong>Contração</strong> <strong>Muscular</strong><br />
As células vivas apresentam uma diferença de potencial elétrico entre os<br />
dois lados da sua membrana: o interior é negativo e o exterior é positivo.<br />
A origem dos potenciais ocorre pela distribuição dos íons dentro e fora<br />
da célula, especialmente Na+, K+, Cl- e HPO42-.<br />
O potencial pode ser de dois tipos:<br />
a) de repouso (estacionário):<br />
b) de ação (variação e propagação brusca do potencial, conduzindo<br />
mensagens entre células).<br />
Experimentalmente os potenciais são medidos por milivoltímetros,<br />
miliamperímetros e osciloscópio.<br />
Potenciais Não-Biológicos<br />
a) Difusão passiva de íons através de membrana permeável:<br />
Ex.: soluções de NaCl ou de NaH2PO4<br />
b) Difusão ativa de íons por aplicação de potencial ativo por trabalho<br />
elétrico de pilha.<br />
Potenciais Biológicos<br />
Quando se aplica o eletrodo ativo do lado de fora da célula e o eletrodo<br />
referencial dentro da célula, observamos a diferença é de +85mV.<br />
Quando se aplica o eletrodo ativo dentro da célular e o eletrodo<br />
referencial fora da célular, observamos a diferença de –85mV.<br />
Essa distribuição indica que a célula tem uma diferença de cargas: o lado<br />
externo é positivo e o interno negativo e ogradiente de voltagem é<br />
85mV.<br />
Por convenção o potencial interno é –85mV e o externo 0mV.<br />
Potencial de Repouso (estacionário)<br />
Baseia-se num mecanismo de alternância entre transporte ativo e passivo<br />
de pequenos íons, especialmente Na, K e Cl-<br />
1a. fase: Os íons Na+ entram na célula por transporte passivo, através do<br />
gradiente de concentração.<br />
2a. fase: Os íons Na+ são expulsos e os de K+ intorduzidos ativamente<br />
na célula.
3a. fase: Os íons K+ saem da célula passivamente,deixando o lado<br />
externo positivo e o interno negativo (devido ao fosfato e proteínas<br />
aniônicas que permanecem no interior).<br />
Os íons envolvidos representam um parte ínfima da concentração destes<br />
íons. Pode-se dizer que a concentração iônica permanece praticamente<br />
constante durante todo o tempo.<br />
Potencial de Ação<br />
O potencial de repouso pode ser anulado se for aplicado um potencial de<br />
mesma magnitude, porém polaridade inversa. Este potencial pode ser<br />
químico, elétrico, eletromagnético ou mecânico. Algumas células são<br />
auto-excitáveis pois controlam ciclos repetitivos (batimentos cardíacos e<br />
freqüência respiratória).<br />
Nos tecidos excitáveis, quando aplicação ocorre, desenvolvem-se três<br />
fases na célula que duram alguns milissegundos:<br />
1) despolarização: se inicia no local da membrana que recebe a<br />
excitação.<br />
Abertura dos canais de Na+ com penetração diminuta de Na+<br />
suficiente para anular a diferença de potencial transmembrana.<br />
2) Polarização invertida: inversão da polaridade.<br />
Continua a entrada de Na+ e com um pouco mais desses íons a<br />
parte interna fica positiva.<br />
3) Repolarização: volta ao normal da polaridade.<br />
a. Fecham-se os canais de Na e o íon K+ sai passivamente da<br />
célula, repolarizando-a. A bomba de sódio se encarrega de<br />
expulsar a pequena quantidade de Na que restou no interior<br />
da célula.<br />
O potencial de ação se propaga através das células. As fibras nervosas<br />
podem ter metros de comprimentos e são especializadas na propagação<br />
do potencial de ação.<br />
Exemplo de variações no potencial de repouso e de ação.
O aumento do K+ externo diminui o potencial de repouso, pois saimenos<br />
K+ do interior da célula passivamente.<br />
Exemplo: Cloreto de potássio.<br />
Nervos Amielinizados: a membrana do axônio está em contato direto<br />
com o tecido vizinho.<br />
Nervos Mielinizados: a membrana do axônio é envolvida pelas células<br />
de Schwan, cuja membrana é rica em uma lipoproteína chamada<br />
mielina. As partes descobertas são os nódulos de Ranvier.<br />
Nos nervos mielinizados, a troca iônica se faz apenas no nódulo de<br />
Ranvier e a condução é saltatória (mais rápida e eficiente).<br />
Sinapses inibitórias e excitatórias<br />
A transmissão do impulso nervoso entre duas fibras nervosas ou entre<br />
uma fibra e um órgão efetor (músculo, glândula etc.) é feita através da<br />
sinapse. A transmissão da membrana pré-sináptica para a pós-sináptica é<br />
feita por um mediador químico (mais comum, menos rápida) ou contato<br />
elétrico (menos comum, mais rápida).<br />
O mediador químico, chamado neurotransmissor, pode atuar propagando<br />
o potencial de ação entre as membranas pré e pós-sináptica ou atuar<br />
bloqueando a transmissão.<br />
Sinapse excitatória: o PA chega na membrana pré-sináptica e<br />
desencadeia a liberação do neurotransmissor na sinapse. O mediador<br />
atravessa a fenda sináptica, se liga a receptores específicos,<br />
desencadeando a mensagem para os canais de Na+ se abrirem. A<br />
penetração do Na+ despolariza a membrana pós-sináptica e inicia um<br />
potencial de ação que continua no mesmo sentido do anterior.<br />
Sinapse inibitória: o neurotransmissor liberado aumenta a<br />
permeabilidade principalmente do Cl- que penetra na membrana póssináptica<br />
hiperpolarizando negativamente o interior. Assim, quando o<br />
PA chega nesta membrana, não consegue despolarizá-la e não se<br />
propaga.<br />
Nas sinapses parassimpáticas, o neurotransmissor é a acetilcolina.<br />
Nas sinapses simpáticas, o neurotransmissor é a noradrenalina.
Exemplo: toxina do Clostridium botulinum impede a liberação de<br />
acetilcolina, gerando paralisia.<br />
<strong>Contração</strong> <strong>Muscular</strong><br />
Músculos são formados por conjuntos de fibras musculares<br />
Fibras lisas: contraem-se mais lentamente, porém a contração pode durar<br />
mais tempo. Encontram-se nas vísceras.<br />
Fibras estriadas: contraem-se mais rapidamente, porém a contração dura<br />
pouco. Encontram-se nos músculos esqueléticos e cardíacos.<br />
Tipos de contração muscular:<br />
a) Isométrica: não há alteração no comprimento do músculo. Não há<br />
alteração no comprimento do músculo.<br />
b) Isotônica: o músculo se contrai e seu comprimento diminui.<br />
Níveis Estruturais do Músculo<br />
O músculo é organizado de modo a obter:<br />
Uma membrana celular capaz de conduzir o potencial de ação do nervo<br />
eferente até as demais fibras mais profundas do músculo;<br />
Estruturas e vias de geração energética que regulam a quantidade de<br />
cálcio e ATP disponível para a contração muscular;<br />
Disposição altamente organizada de proteínas para o encurtamento<br />
celular.<br />
O músculo é composto por várias fibras musculares.<br />
A fibra muscular é composta por várias miofibrilas.<br />
Uma miofibrila é organizada em sarcômeros.<br />
Os sarcômeros vão de uma linha Z a outra e são as unidades funcionais<br />
da contração muscular.<br />
Nos sarcômeros estão as bandas A (escuras) e bandas I (claras).<br />
No centro de cada banda A, encontra-se a banda H, que por sua vez é<br />
atravessada por uma fina linha M.<br />
Cada banda I é dividida pela linha Z.