Biofísica das Sinapses e Contração Muscular

NEURÔNIOS Estruturas constituídas por axônios e dendritos que levam mensagens ao sistema nervoso central e trazem comandos aos diversos órgãos ou tecidos Responsáveis pela transmissão de impulso elétrico

NEURÔNIOS Existem neurônios amielínicos e mielínicos Amielínicos : a membrana do axônio está em contato direto com os tecidos vizinhos Mielínicos : a membrana do axônio é envolvida pela célula de Schawnn – membrana lipoproteica chamada mielina Mielina e nódulos de Ranvier

Condução Saltatória: Nervos Mielínicos – troca iônica ocorre apenas nos nódulos de ranvier: O impulso salta sobre as bainhas de mielina Portanto: velocidade de condução maior que nos nervos Amielínicos ( 200m/s X 1m/s) Gasto de energia também é menor

Condução Ortodrômica e Antidrômica Estimulação nervosa – impulso elétrico caminha nos 2 sentidos A condução no sentido programado do nervo : Ortodrômica A condução em sentido contrário do programado para o nervo: Antidrômica

Sinapses Sinapses são responsáveis por transmitir as informações de uma célula para outra – região de contato muito próximo entre a extremidade do axônio e a superfície de outras células Transmissão de impulso nervoso entre 2 nervos, ou entre um nervo e um efetor ( músculo e glândulas por exemplo ). Mecanismo natural que impede a condução antidrômica transmite em uma direção http://neuromed91.blogspot.com.br/2010/07/sinapses-nervosas.html

Sinapses Impulso ou transmissão da informação é feita por mediadores químicos ( neurotransmissor, ex.: acetilcolina, norepinefrina, dopamina, serotonina) ou contato elétrico Sinapses elétricas: período de latência menor Sinapses químicas: período de latência maior Como ocorre: Sinapse excitatória ex. acetilcolina Sinapse inibitória ex. glicina

O impulso elétrico passa pelo axônio atinge o botão sináptico e promove a liberação dos neurotransmissores pelas vesículas contidas dentro do botão

Sinapse Excitatória

Sinapse Inibitória

Na hiperpolarização a diferença de potencial aumenta pois muitos elétrons se deslocaram para dentro da célula do neurônio seguinte e isto dificulta a propagação do potencial de ação - inibição

Contração Muscular

Tipos de Músculos Músculo – feixe de fibras Fibras lisas – contraem-se mais lentamente Ex. Tubo digestivo Fibras estriadas – contraem-se mais rapidamente – a contração dura pouco Ex. Miocárido

Relações energéticas Músculo transforma Energia Elétrica Potencial em calor e trabalho mecânico Repouso : energia em estado potencial Contração: liberação de calor através de reações químicas e pelo atrito entre as fibras Movimento gerado – Trabalho mecânico do músculo

Calor e trabalho muscular podem ser medidos - eficiência mecânica( Ef) A eficiência mecânica indica quanto da energia virou trabalho e quanto se desprendeu como calor: Ef = trabalho realizado Energia gasta EX. Um músculo realiza certo trabalho e o calor desprendido foi de 850 J. O trabalho mecânico foi levantar massa de 30 Kg a 1 metro de altura. Qual a Ef e o calor produzido??

Trabalho realizado= massa/força/energia Newton – unidade de medida de força: 0,1Kg = 1newton Joule – unidade de medida da energia realizada Joule - é obtido quando a Força de 1 newton se desloca 1 metro. Portanto levantar 100g ( 0,1kg ) a 1 metro de altura é realizar trabalho de 1 Joule 0,1Kg = 1n=1J

Ef = 300 ( regra de 3) = 0,35 ( 35%) 850 Assim a Ef foi de 35% e o calor produzido: C= 850 – 300 = 550J ( 65% )

Portanto: A contração muscular gera produção de calor e trabalho mecânico Actina Miosina

CONTRAÇÃO MUSCULAR Para que ocorra a contração muscular o sistema depende da disponibilidade dos íons cálcio e o relaxamento muscular depende da ausência ou diminuição deste íon. O retículo sarcoplasmático é quem regula o fluxo de íons cálcio, para a realização dos ciclos de contração muscular. Podemos dizer que a contração muscular acontece quando ocorre a interação da actina e a miosina, que são proteínas contráteis dos músculos. Essa interação ocorre na presença de cálcio intracelular e energia (ATP )

Tipos de Contração Muscular Contração Isométrica: Músculo se contrai mas o comprimento do músculo não se altera Ex. Tenta levantar peso e não consegue Não há trabalho físico A energia gasta é dissipada como calor

Contração Isotônica O músculo se contrai e seu comprimento diminui. Levanta o peso e consegue Há trabalho físico, além da liberação de calor

Mecanismos de contração Muscular Início da contração : a) Potencial de ação percorre um axônio motor até suas terminações nas fibras musculares (Transmissão do impulso nervoso) b)Liberação do neurotransmissor ( Acth) c)Despolarização das fibras – entrada de na+ d)Potencial de ação na fibra muscular e) Despolarização das fibras musculares f) Retículo sarcoplasmático libera ions ca 2+ para as miofibrilas

2. Contração: a)Saída de Ca 2+ das cisternas do retículo sarcoplasmático para o fluido circundante ( nas miofibrilas ) b)Atividade ATPásica c)Liberação de energia d)Mudança de conformação – estrutura encolhe deslizamento actina/miosina

Relaxamento a)Cessa o estímulo nervoso b)Retículo sarcoplasmático retira o Ca 2+ do fluido circundante, através de processo ativo c)Gasto de ATP d)Contração desativada e)Músculos voltam a posição inicial

Exercícios 1- O que é uma sinapse? 2- Descrever a condução saltatória 3- Justificar as vantagens de uma fibra mielinada sobre a não-mielinada 4- Fazer um esquema da condução do impulso ortodrômico e antidrômico 6- A transmissão da informação nas sinapses pode ser ( certo ou errado ): Mediadora química ( ) Elétrica ( ) Mista ( )

7 – A transmissão do impulso através de mediadores químicos é: a) Imediata ( ) b) Demora certo tempo ( ) 8 – A natureza do neurtotransmissor determina se a sinapse é _________________ ou ______________ 9- Explicar o mecanismo de inibição e excitação nas sinapses.

10 – Na contração muscular pode haver ( certo ou errado ) Somente produção de calor ( ) Produção de calor e trabalho ( ) Produção só de trabalho 11- O que é contração isométrica? E isotônica? 12- Descrever as fases da contração muscular: início/ contração/ relaxamento.

Segundo Mcardle, uma contração isométrica pode gerar uma quantidade considerável de força, apesar da ausência de alongamento ou encurtamento perceptivo dos sarcômeros musculares e do subsequente movimento articular. Referências bibliográficas: JARMEY, Chris. Músculos : uma abordagem concisa; Barueri, SP : Manole, 2008. MACARDLE, William D.; KATCH, Frank I.; KATCH, Victor L. Fisiologia do exercício – Energia, nutrição e desempenho humano, Rio de Janeiro, RJ, : Editora Guanabara Koogan, 2003.