FACULDADE DE FILOSOFIA, CIÊNCIAS E LETRAS DE ALEGRE COLEGIADO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
Profª Paula Alvarez Cabanêz
1 - INTRODUÇÃO
• Sistema Nervoso: é o mais complexo sistema do corpo humano; • Seus componentes básicos são as células.
• São arranjadas em redes e circuitos que processam informação.
• FUNCIONALIDADE: reside não apenas a capacidade de gerar respostas imediatas ao estímulo nos vários sistemas sensoriais, mas também a capacidade de relembrar estímulos e respostas com outras experiências e aprender com a informação que foi processada.
• Dentro das células e conexões do sistema nervoso residem nossas personalidades, nossos egos e nossa habilidade de amar e odiar
1.1 Células e funções
• CÉLULAS NERVOSAS
• Neurônios = especializadas para receber informação, codifica-la e transmiti-la para outras células.
• Funções podem ser descritas em termos de redes de neurônios interagindo. Animais recebem vários tipos de informações internas e externas São recebidas e convertidas, ou transduzidas, por células sensoriais em sinais elétricos
que podem ser transmitidos e processados por neurônios. Para causar respostas comportamentais e/ou fisiológicas), o sistema nervoso comunica esses sinais para efetores,
como músculos e glândulas.
1.2 Sistema Nervoso processa informação
• Anêmona-do-mar:
• Pode processar informação com uma simples rede de neurônios, que faz pouco mais do que prover linhas diretas de comunicação das células sensoriais para os efetores.
• Rede nervosa simplesmente detecta comida ou perigo e faz com que seus tentáculos e corpo se estendam ou retraiam.
• Animais mais complexos:
• Caçam por comida e acasalam, necessitam processar e integrar grande quantidade de informação.
• Gânglios
• Ajudam nessa aumentada necessidade por processamento de informação
• Servindo para que diferentes funções possam ser distribuídas pelo corpo
• Frequentemente um par de gânglios é maior e mais central do que os outros CÉREBRO
• Vertebrados:
• Maioria das células do sistema nervoso é encontrada no CÉREBRO e na MEDULA ESPINHAL = SISTEMA NERVOSO CENTRAL (SNC)
A informação é transmitida das células sensoriais para o SNC e do SNC para os efetores via neurônios, que se prolongam ou se localizam fora do cérebro e da medula espinhal; esses neurônios e suas células de suporte são chamados de SISTEMA NERVOSO PERIFÉRICO (SNP)
1.3 Os Neurônios são a unidade funcional do
Sistema Nervoso
• Sistema Nervoso varia grandemente em
estrutura e função.
• As funções neuronais são similares em diferentes animais.
• Suas membranas plasmáticas geram sinais elétricos (impulsos nervosos ou potenciais de ação) e conduzem esses sinais de um local na célula para o mais distante alcance dessa célula.
• Maioria dos neurônios tem 4 regiões:
A. CORPO CELULAR: contém o núcleo e a maioria das organelas celulares.
B. DENDRITOS: são projeções do corpo celular semelhantes a arbustos; que conduzem informação de outros neurônios ou células sensoriais para o corpo celular.
C. AXÔNIO: usualmente levam informação para longe do corpo celular; alguns axônios são notavelmente longos, como os que saem da medula espinhal para os dedos dos pés; são as “linhas telefônicas” do sistema nervoso.
D. TERMINAIS AXONAIS: axônio se divide em várias finas terminações nervosas e na extremidade de cada uma dessas finas terminações há uma expansão chamada de axônio terminal que chega muito próxima à célula-alvo.
1.4 As células gliais também são componentes
importantes do Sistema Nervoso
• Neurônios não são o único tipo de células no sistema nervoso.
• Há mais células gliais do que neurônios no cérebro humano.
CÉLULAS GLIAIS Ocorrem em várias formas e têm uma
diversidade de funções.
Algumas apóiam fisicamente, orientam os neurônios e os ajudam a fazer os contatos certos durante seu desenvolvimento embrionário.
• SNP células de Schwann se enrolam ao redor dos
axônios neuronais, cobrindo-os com camadas
concêntricas de uma membrana plasmática isolante;
• Oligodendrócitos desempenham uma função similar no Sistema Nervoso Central; a cobertura produzida pelas células de Schwann e oligodendrócitos, chamada de mielina, dá a muitas partes do sistema nervoso uma aparência branca brilhante;
• Algumas suprem os neurônios com nutrientes; outras consomem partículas estranhas e restos celulares;
– FUNÇÕES:
• Ajudam na manutenção de um ambiente iônico próprio ao redor dos neurônios.
• Algumas comunicam-se eletricamente com outras por um tipo especial de contato chamado junção comunicante, uma conexão que possibilita aos íons fluírem entre as células;
• Células gliais chamadas astrócitos contribuem para a barreira hematoencefálica que protege o cérebro de substâncias químicas tóxicas do sangue;
– A proteção do cérebro é crucial porque ele tem uma capacidade limitada de recuperação de danos por meio da geração de novos neurônios e novas conexões neurais.
– Por toda a vida, neurônios são progressivamente perdidos;
– Na ausência da barreira hematoencefálica a taxa de perda neuronal poderia ser muito maior.
Funções neuronais em redes de trabalho
• Propriedades de neurônios sistema nervoso depende de neurônios trabalhando juntos;
• Simples rede de trabalho neuronal consiste de 3 células:
– Neurônio sensorial conectado a um neurônio motor, conectado a uma célula muscular.
• O cérebro humano contém entre 109 e 1011 neurônios.
– Muitos desses neurônios recebem informação de mil ou mais sinapses.
Estudo dirigido!!!
1. Em linhas gerais, explique com suas palavras qual a funcionalidade do Sistema Nervoso?
2. Os gânglios são encontrados em animais mais complexos. Qual(is) a(s) sua(s) função(ões)?
3. O Sistema Nervoso Central é constituído de que? E como acontece o transporte de informação?
4. Fale sobre a transformação da complexidade do cérebro fazendo referência aos cérebros do tubarão, crocodilo, porco e humano.
2 NEURÔNIOS: gerando e conduzindo impulsos
nervosos
NEURÔNIOS Lado interno das células é eletricamente
negativo em comparação com o lado externo.
A diferença na voltagem através da membrana plasmática de um neurônio é chamada de potencial de membrana.
Em um neurônio não-estimado, essa diferença de voltagem é chamada de
potencial de repouso. Podem ser medidos com eletrodos,
visando registrar localmente eventos elétricos muito pequenos
que ocorrem por meio das membranas plasmáticas.
Se um par de eletrodos é colocado em ambos os lados em uma membrana plasmática de um axônio em repouso, ele medirá uma
diferença de voltagem em torno de 60 miliVolts (potencial de repouso).
• Neurônio é sensível a um fator químico ou físico que
cause uma mudança no potencial de repouso por
meio de uma porção de sua membrana plasmática.
A mudança mais extrema em um potencial de membrana é um impulso nervoso, que é uma repentina e rápida mudança na voltagem através de uma porção da membrana plasmática.
Por um breve momento – 1 ou 2 milissegundos – o lado interno de parte da célula se torna mais positivo do que o lado externo.
Impulsos nervosos são também chamados potenciais de ação = contraste com o potencial de repouso.
POTENCIAL DE AÇÃO: pode viajar ao longo da membrana plasmática de uma parte do neurônio para as suas mais distantes extensões.
2.1 Conceitos simples sobre eletricidade são a
base das funções neuronais
• VOLTAGEM (potencial):
é a tendência de que
partículas eletricamente carregadas com os
elétrons ou íons se movam entre dois pontos.
– A voltagem está para o fluxo de partículas eletricamente carregadas, assim como a pressão está para o fluxo de água.
• As cargas elétricas que se movem pelas membranas celulares não são os elétrons, mas são os íons carregados.
– Os principais íons que levam cargas elétricas pelas membranas plasmáticas dos neurônios são o Sódio (Na+), o cloro (Cl-), o
2.2 As bombas iônicas e os canais geram os
potenciais de repouso e os potenciais de ação
Membranas plasmáticas dos neurônios Bicamadas lipídicas
Impermeáveis a íons Moléculas de proteínas
Canais iônicos e bombas iônicas
2.2 As bombas iônicas e os canais geram os
potenciais de repouso e os potenciais de ação
Membranas plasmáticas dos neurônios Bicamadas lipídicas
Impermeáveis a íons Moléculas de proteínas
Canais iônicos e bombas iônicas
• As bombas iônicas usam energia para mover íons ou outras moléculas contra seus gradientes de concentração.
– A principal bomba iônica = BOMBA DE SÓDIO-POTÁSSIO
• A ação dessa bomba expulsa os íons Na+ da célula trocando-os por íons
• A
bomba
de
sódio-potássio
mantém
a
concentração de K
+do lado de dentro da célula
maior do que a do meio externo e a
concentração de Na
+do lado de dentro da célula
menor do que a do meio externo.
• Os íons movem-se pelos canais por difusão e,
portanto, podem mover-se em qualquer direção.
• A direção e a magnitude do movimento de íons
por um canal dependem do gradiente de
concentração
desses
íons
pela
membrana
• Muitos canais iônicos nas membranas plasmáticas
dos neurônios comportam-se como se tivessem um
“portão” que abre para permitir aos íons passar
dentro de algumas condições, mas que se fecha
dentro de outras condições.
• Os canais voltagem-dependentes se abrem ou se
fecham em resposta a uma mudança na voltagem
através da membrana plasmática.
• Canais ligantes-dependentes se abrem ou se fecham
dependendo da presença ou da ausência de uma
substância química específica que se liga à
proteína-canal.
• A bomba de sódio-potássio mantém a concentração
de K
+do lado de dentro da célula maior do que a do
meio externo e a concentração de Na
+do lado de
• Uma vez que a membrana plasmática é permeável ao K+ e
que a bomba de sódio-potássio mantém as concentrações de K+ do lado de dentro da célula muito maiores do que as
do lado de fora, o K+ tende a difundir-se para fora da célula
pelos canais de potássio.
• Como os íons K+ positivamente carregados difundem-se
par fora da célula, eles deixam para trás cargas negativas não-balanceadas, gerando um potencial de membrana que tende a puxar íons K+ positivamente carregados de volta
para dentro da célula.
• O potencial de membrana no qual a tendência dos íons K+
se difundirem para fora é balanceada pelo potencial elétrico negativo puxando-os de volta é chamado de potencial de equilíbrio do potássio.
2.3 Os canais iônicos podem alterar o potencial de
membrana
• Quando a parte interna de um neurônio se torna menos negativa em
comparação com sua condição de repouso, essa membrana
plasmática é
DESPOLARIZADA.
– Uma mudança oposta no potencial de repouso
pode ocorrer se os canais de Cl- são abertos.
2.3 Os canais iônicos podem alterar o potencial de
membrana
• Quando a parte interna de um neurônio se torna menos negativa em
comparação com sua condição de repouso, essa membrana
plasmática é
DESPOLARIZADA.
– Uma mudança oposta no potencial de repouso
pode ocorrer se os canais de Cl- são abertos.
• A concentração de íons Cl- é
normalmente maior no fluido extracelular do que na parte de dentro do neurônio.
• Essa diferença é grande o
bastante para que, em muitos neurônios, a abertura dos
canais de Cl- cause uma
entrada de Cl- para dentro das
células, embora o potencial de membrana seja negativo.
• Quando o lado de dentro de um neurônio se torna mais
negativo em comparação com sua condição de repouso, essa membrana plasmática é dita hiperpolarizada.
• A concentração de íons Cl- é
normalmente maior no fluido extracelular do que na parte de dentro do neurônio.
• Essa diferença é grande o
bastante para que, em muitos neurônios, a abertura dos
canais de Cl- cause uma
entrada de Cl- para dentro das
células, embora o potencial de membrana seja negativo.
• Quando o lado de dentro de um neurônio se torna mais
negativo em comparação com sua condição de repouso, essa membrana plasmática é dita hiperpolarizada.
RESUMINDO...
A abertura e o fechamento dos canais iônicos
resultam em mudanças na polaridade da
membrana plasmática mecanismos básicos
para que os neurônios respondam aos estímulos
Mudança no potencial de repouso estímulo;
Estímulo evento bem-localizado afeta apenas uma pequena porção da membrana plasmática causa um fluxo de íons eletricamente carregados (corrente elétrica); As correntes elétricas não viajam para muito longe pois as
Mudança no potencial de repouso estímulo;
Estímulo evento bem-localizado afeta apenas uma pequena porção da membrana plasmática causa um fluxo de íons eletricamente carregados (corrente elétrica); As correntes elétricas não viajam para muito longe pois as
• Sistema nervoso
orquestrar
comportamentos
complexos devido ao
grande nº de neurônios
que interagem entre si.
• Os mecanismos dessas
interações dependem das
sinapses entre as células.
• SINAPSE: são junções estruturalmente
especializadas em que uma célula pode influenciar
outra célula diretamente por meio de uma
mensagem química ou elétrica.
• Célula que envia a mensagem CÉLULA
PRÉ-SINÁPTICA;
• Célula que recebe essa mensagem CÉLULA
PÓS-SINÁPTICA.
Sinapse mais comum = química: onde, a mensagem
química lançada por uma célula pré-sináptica
3.1 A junção neuromuscular é uma
sinapse química clássica
• Sinapses entre neurônios motores e células musculares = JUNÇÕES NEUROMUSCULARES.
• Neurônio motor que inerva o músculo tem apenas um axônio, mas esse axônio pode ter muitos ramos, cada qual com um axônio terminal que forma a junção
neuromuscular com uma célula muscular.
• Em cada axônio terminal há uma saliência que contém muitas vesículas esféricas preenchidas com
mensageiros químicos, os neurotransmissores.
• O neurotransmissor usado por todos os neurônios que inervam o músculo esquelético do vertebrados é
• A
MEMBRANA PÓS-SINÁPTICA
da junção
neuromuscular é uma parte modificada da
membrana plasmática da célula muscular PLACA
MOTORA.
• O espaço entre a membrana pré-sináptica e a
membrana pós-sináptica é a
FENDA SINÁPTICA
.
• Nas sinapses químicas a fenda sináptica tem, em
média, cerca de 20 a 40 nm de largura, e o
neurotransmissor lançado na fenda difunde-se
para a membrana pós-sináptica.
• A ação da acetilcolina é limitada pela
enzima
acetilcolinesterase
, encontrada na
fenda sináptica.
– A enzima quebra qualquer molécula de
acetilcolina.
– De forma geral:
• A atividade da junção neuromuscular é um
balanço entre o lançamento da acetilcolina pela membrana pré-sináptica e a sua destruição pela acetilcolinesterase na fenda sináptica.
3.2 As sinapses entre os neurônios podem
ser excitatórias ou inibitórias
• Nos vertebrados:
– Sinapses entre os neurônios motores e o músculo esquelético são sempre EXCITATÓRIAS.
• As placas motoras sempre respondem à acetilcolina despolarizando a membrana pós-sináptica.
• Entretanto... As sinapses entre os neurônios
podem ser excitatórias ou inibitórias.
• Os axônios terminais de diferentes neurônios
pré-sinápticos podem estocar e lançar diferentes
neurotransmissores.
• As membranas dos dendritos e do corpo celular
de um neurônio pós-sináptico podem ter
receptores para uma variedade de
neurotransmissores.
• Um neurônio pós-sináptico pode receber várias
mensagens químicas.
– Se a resposta pós-sináptica do neurônio a um
neurotransmissor é a despolarização, a sinapse é EXCITATÓRIA. – Se a resposta é a hiperpolarização, a sinapse é INIBITÓRIA.
Os neurotransmissores que despolarizam a
membrana pós-sináptica são os excitatórios.
Eles realizam um POTENCIAL
PÓS-SINÁPTICO EXCITATÓRIO (PPSE).
Os neurotransmissores que hiperpolarizam
a membrana plasmática pós-sináptica são
inibitórios, eles realizam um POTENCIAL
PÓS-SINÁPTICO INIBITÓRIO (PPSI).
NEUROTRANSMISSOR AÇÕES COMENTARIOS
ACETILCOLINA
O neurotransmissor dos neurônios motores de vertebrados e algumas vias
neurais no cérebro.
Degradada na sinapse por acetilcolinesterase;
Bloqueadores dessa enzima são poderosos venenos.
NORADRENALINA
Usada em certas vias neurais no cérebro.
Também encontrada no sistema nervoso periférico
onde ela causa o
relaxamento da musculatura do intestino e faz com que o
coração bata mais rapidamente.
Relacionada à adrenalina e atua sobre os mesmos
receptores.
DOPAMINA Um neurotransmissor do
sistema nervoso central.
Envolvida na
esquizonefrenia, a perda de neurônios dopaminérgicos é
a causa da doença de Parkinson.
NEUROTRANSMISSOR AÇÕES COMENTARIOS
HISTAMINA O menor neurotransmissor
no cérebro.
Suspeita-se que esteja envolvida na manutenção do
indivíduo acordado.
SEROTONINA
Um neurotransmissor do sistema nervoso central que
está envolvido com muitos sistemas, inclusive controle
da dor, sono/despertar e humor.
Certos medicamentos que elevam o humor e controlam
a ansiedade atuam aumentando os níveis de
serotonina.
ATP Co-liberado com muitos
neurotransmissores.
Uma grande família de receptores que pode dar
forma às respostas pós-sinápticas de neurotransmissores clássicos. ADENOSINA Transportada pelas membranas celulares, não é
sinapticamente liberada.
Grandes efeitos inibitórios nas células pós-sinápticas.
NEUROTRANSMISSOR AÇÕES COMENTARIOS
GLUTAMATO
O mais comum
neurotransmissor excitatório do sistema nervoso central.
Algumas pessoas têm reações à comida; a adição de glutamato monossódico
causa isso porque afeta o sistema nervoso.
GLICINA (ÁCIDO GAMA-AMINO BUTÍRICO – GABA)
Neurotransmissores inibitórios comuns.
Drogas chamadas benzodiazepínicos, usadas para reduzir a ansiedade e
produzir sedação,
mimetizam a ação do GABA. ENDORFINA, ENCEFALINA,
SUBSTÂNCIA P
Usados por certos nervos sensoriais especialmente nas
vias da dor.
Os receptores são ativados por drogas narcóticas: ópio,
morfina, heroína, codeína.
ÓXIDO NÍTRICO Amplamente distribuído no
sistema nervoso.
Não é um neurotransmissor clássico, ele se difunda pelas
membranas em vez de ser lançado sinapticamente. Um
meio pelo qual a célula pós-sináptica pode influenciar
