Fisiologia Essencial

GUYTON EM RESUMO

FISIOLOGIA

ponto-a-ponto

2012/2013

2

Índice

Unidade II – Fisiologia da membrana, nervo e músculo– pág. 6 – Cristiana Sequeira e João Coelho o Capítulo 4 – Transporte de substâncias através da membrana celular– pág, 6

o Capítulo 5 – Potenciais de membrana e potenciais de acção– pág. 9 o Capítulo 6 – Contracção do músculo esquelético – pág. 14

o Capítulo 7 – Excitação do músculo esquelético: transmissãoo neuromuscular e acoplamento excitação-­‐contracção – pág. 19

o  Capítulo 8 – Excitação e contracção do músculo liso– pág. 22

Unidade III – Fisiologia do coração – pág. 25 – João Coelho e Maria Inês Alexandre

Capítulo 9 – O músculo cardíaco, o coração como bomba– pág. 25

Capítulo 10 – Excitação rítmica do coração – pág. 34

Capítulo 11 – Electrocardiograma normal – pág. 40

Capítulo 12 – Interpretação do ECG: análise vectorial – pág. 43

Capítulo 13 – Arritmias cardíacas e ECG – pág. 49

Unidade IV – Fisiologia da circulação – pág. 53 – Cristiana Sequeira e Maria Cunha

Capítulo 14 – Generalidades e biofísica – pág. 53

Capítulo 15 – Distensibilidade vascular e funções dos sistemas arteriais e venosos– pág. 56

Capítulo 16 – Microcirculação e sistema linfático – pág. 60

Capítulo 17 – Controlo local e humoral do fluxo sanguíneo– pág. 63

Capítulo 18 – Regulação da circulaçãoo pelo sistema nervoso– pág. 67

Capítulo 19 – Papel dominante dos rins na regulação a longo prazo da pressão rterial e na hipertensão: o sistema integrado do controlo da pressão– pág. 71

Capítulo 20 – Débito cardíaco, retorno venoso e regulação– pág. 75

Capítulo 21 – Fluxo sanguíneo muscular e débito cardíaco durante o exercício físico; a circulaçãoo coronária e as cardiopatias isquémicas – pág. 78

Capítulo 22 – Paragem cardíaca – pág. 82

Capítulo 23 – Sons cardíacos; dinâmica dos defeitos valvulares e dos defeitos cardíacos congénitos – pág. 84

Capítulo 24 – Choque circulatório – pág 87

Unidade V – Fisiologia Renal – pág. 90 – Ana Marta Magalhães, Cristiana Miguel, Jéssica Chaves e

Margarida Ferreira

Capítulo 25 – Fluidos intra e extracelulares e edema– pág. 90

Capítulo 26 – Formação de urina I: filtração glomerular, fluxo sanguíneo renal e o seucontrolo –

pág. 96

Capítulo 27 – Formação de urina II: reabsorçãoo tubular e secreçãoo– pág. 105

Capítulo 28 – Regulação da osmolaridade e da concentração de sódio no líquido extracelular–

pág. 112

Capítulo 29 – Regulação renal de electrólitos eintegração dos mecanismos renais para o controlo dos volumes de sangue e líquido extracelular– pág. 118

Capítulo 30 – Regulação ácido-­‐base – pág. 126

Capítulo 31 – Diuréticos e doenças renais – pág. 138

Unidade VI – Fisiologia do sangue – pág. 144 – João Coelho

Capítulo 32 – Eritrócitos, anemia e policitémia – pág. 144

Capítulo 35 – Grupos sanguíneos, transfusões e transplantação– pág. 148

Capítulo 36 – Hemostase e coagulação sanguínea – pág. 151

Unidade VII – Fisiologia da respiração – pág. 155 – Raquel Lalanda

Capítulo 37 – Ventilação pulmonar – pág. 155

Capítulo 38 – Circulação pulmonar, edema pulmonar e líquido pleural– pág. 159

Capítulo 39 – Princípios físicos da troca gasosa; difusão de O2 e CO2 através da membrana respiratória – pág. 162

Capítulo 40 – Transporte de O2 e CO2 na sangue e líquidos teciduais– pág. 165

Capítulo 41 – Regulação da respiração – pág. 169

Capítulo 42 – Insuficiência respiratória – fisiopatologia, diagnóstico e terapêutica com O2 – pág. 173

Unidade VIII – Meios de altitude eprofundidade – pág. 176 – Catarina Pereira

Capítulo 43 – Altitude e fisiologia do espaço– pág. 176

o Capítulo 44 – Profundidade e condições hiperbáricas – pág. 177

3

Unidade IX – Sistema nervoso: princípios e fisiologia da sensibilidade– pág. 179 – João Coelho o Capítulo 45 – Organização do sistema nervoso, funções básicas das sinapses e

neurotransmissores – pág. 179

o Capítulo 46 – Receptores sensitivos, circuitos neuronais e processamento da informação– pág. 182

o  Capítulo 47 – Sensações somáticas: tacto e posição – pág. 184

o  Capítulo 48 – Sensações somáticas: dor, cefaleias e temperatura– pág. 187

Unidade X – Fisiologia dos sentidos – pág. 190 – João Coelho

Capítulo 49 – O olho: óptica e visão– pág. 190

Capítulo 50 – Função receptora e neuronal da retina– pág. 192

Capítulo 51 – Neurofisiologia central da visão – pág. 195

Capítulo 52 – Audição – pág. 197

Capítulo 53 – Os sentidos químicos: paladar e olfacto– pág. 200

Unidade XI – Sistema nervoso: fisiologia motora e integrativa– pág. 202 – João Coelho

Capítulo 54 – Funções motoras da espinhal medula e reflexos– pág. 202

Capítulo 55 – Controlo da função motora pelo encéfalo e tronco cerebral– pág. 205

Capítulo 56 – O cerebelo e os núcleos basais no controlo motor– pág. 208

Capítulo 57 – Córtex cerebral – funções intelectuais, aprendizagem e memória – pág. 212

Capítulo 58 – Sistema límbico e hipotálamo – pág. 215

Capítulo 59 – Sono e ondas cerebrais – pág. 218

Unidade XII – Fisiologia gastrointestinal – pág. 220– André Faria

Capítulo 62 – Princípios gerais – pág. 220

Capítulo 63 – Propulção e mistura no tubo alimentar– pág. 223

Capítulo 64 – Funções secretoras do tubo alimentar– pág. 226

Capítulo 65 – Digestão e absorção no tubo alimentar– pág. 233

Capítulo 66 – Fisiologia das patologias gastrointestinais – pág. 236

Unidade XIII – Fisiologia da temperatura – pág. 239 – Catarina Pereira

Capítulo 73 – Temperatura central, temperatura periférica e temperatura corporal– pág. 239

Unidade XIV – Fisiologia do sistema endócrino – pág. 242 – Afonso Sousa, Ana Esteves e Carina

Silvestre

Capítulo 74 – Introdução à endocrinologia – pág. 242

Capítulo 75 – Hormonas hipofisárias e o seu controlo pelo hipotálamo– pág. 246

Capítulo 76 – Hormonas tiroideias metabólicas – pág. 249

Capítulo 77 – Hormonas supra-­‐renais – pág. 254

Capítulo 78 – Insulina, glucagon e diabetes – pág. 258

Capítulo 79 – Hormona da paratiróide, calcitonina. Metabolismo do cálcio e do fosfato. Vitamina D, osso e dente – pág. 263

Capítulo 80 – Funções reprodutivas e hormonais masculinas– pág. 268

Capítulo 81 – Fisiologia feminina e hormonas femininas– pág. 273

Capítulo 82 – Gravidez e lactação – pág. 279

Capítulo 83 – Fisiologia fetal e neonatal – pág. 285

Anexo – Tabela-­‐resumo das hormonas – pág. 288

Unidade XV – Fisiologia do exercício – pág. 289 – Catarina Pereira

Desgravada – Exercício físico e resposta – pág. 289

Capítulo complementar de fisiologia da audição e equilíbrio– pág. – Filipe Godinho

Índice por semestre

Para os diversos semestres recomenda-­‐se a leituras das unidades:

-­‐ 1º semestre: II e VI;

-­‐ 2º semestre: III, IV, V, VII e XII;

-­‐ 3º semestre: VIII, XIII, XIV e XV;

-­‐ 4º semestre: IX, X e XI.

––––––––

4

Nota introdutória:

––––––––

Olá a todos,

Findo o 2º ano do Mestrado Integrado em Medicina, apercebemo-­‐nos que iríamos ter Fisiopatologia no 3º e que os nossos conhecimentos de Fisiologia andavam um pouco pelas ruas da amargura.

Assim, para todos aqueles para quem a Fisiologia dos semestres passados está um pouco esquecida, para todos os que não a chegaram a estudar bem e para todos os que ainda vão contactar pela primeira vez com esta disciplina, fica aqui esta sebenta, que esperamos sinceramente que seja útil.

E agora a parte séria:

É importante deixar claro desde o início que esta sebenta não substitui o livro de texto recomendado

pela disciplina de Fisiologia, pois pode haver pontos que não foram colocados aqui e que são considerados importantes pela disciplina.

Esta sebenta está organizada por unidades e capítulos tal como o livro por onde foi feita. O índice, para além de ter as unidades e capítulos por ordem de páginas, tem também um índice de aconselhamento de leitura de determinados capítulos de acordo com o semestre em que a matéria é leccionada. Para além disso, esta sebenta tem também como objectivo servir de revisão para os alunos do 3º ano, para uma melhor compreensão da disciplina de fisiopatologia.

A todos desejamos um bomestudo, de uma das disciplinas essenciais para o conhecimento da Medicina.

––––––––

Bom estudo!

5

Unidade II – Fisiologia da membrana, músculo e nervo

––––––––

Transporte de substâncias através da membrana celular

Capítulo 4

A barreira lipídica não é miscível com os líquidos intracelulares e extracelulares, representa por isso, uma

barreira à passagem da maioria das moléculas. Algumas moléculas atravessam esta membrana directamente, outras precisam de ser transportadas porproteínas de transporte.

Recorda que:

Transporte activo: movimento associado a proteína, cujo transporte se faz contra o gradiente;

Transporte passivo: movimento molecular da substância é feito à custa da energia de movimento normal da matéria.

>  H2O atravessa facilmente a bicamada lipídica, mas também pode ser por proteínas de transporte;

>  Os iões atravessam a membrana lipídica muito lentamente, é necessário que sejam transportados por proteínas, devido à carga dos iões;

>  Quanto maior o diâmetro da molécula, menor é a velocidade de transporte (ex.: glicose);

>  Os canais proteicos são muito selectivos (forma, tamanho, ...).

––––––––

6

Difusão facilitada (ex.: glicose, aminoácidos, ...)

a substância não atravessa a membrana sem o auxílio, sem o auxílio de uma proteína carreadora, neste caso, a concentração da substância que se difunde tende para a velocidade máxima à aumenta a concentração. A molécula entra no canal, é fixada, ocorre alteração conformacional e o canal permanece aberto no lado oposto e esta é libertada.

––––––––

Permeabilidade da membrana (= intensidade

efecCva de difusão) depende:

•espessura   da membrana

•lipossolubilidade 

•nº   de canais proteicos

•temperatura  (maior movimento térmico, logo aumenta em proporção directa)

•peso   molecular

Controlo da permeabilidade nos

canais proteicos

––––––––

Dependentes de voltagem:

a conformação do canal depende do potencial eléctrico (ex.: carga negaCva no exterior os canais de Na+ permanecem fechados)

––––––––

Dependentes de ligandos: outra molécula fixa-­‐se à proteína o que prduz alteração conformacional e abertura do canal (ex.: canal de aceClcolina)

––––––––

O coeficiente de difusão é determinado pela Permeabilidade X Área de membrana. A velocidadecom que uma substância se difunde para o interior é proporcional à concentração das suas moléculas no exterior.

O transporte activo baseia-­‐se no transporte de moléculas/iões contra o gradiente de concentração/pressão/eléctrico.

Transporte activo primário: energia obtida através da degradação directa de ATP.

––––––––

Bomba de Na+/K+

•Na  + é transportado para fora e K+ para dentro;

•estabelece  potencial negaCvo na célula; •a  proteína transportadora apresenta 3 locais de ligação para Na+ (protusão na porção interior) e 2 locais de ligação a K+ (porção exterior), na porção interna tb existe síCo de ligação da ATPase;

•Quando  3 iões de Na+ se ligam na porção interior e 2 iões de K+ na porção interior e se cliva ATP, a proteína sofre uma mudança conformacional e o Na+ é expulso e K+ fica no interior.

––––––––

Bomba de Ca²+

•  a concentração de Ca²+ no citoplasma é muito reduzida (cerca de 10000 x menor à concetração extracelular);

•  a bomba encontra-­‐se disposta na membrana celular (transporta Ca²+ para o exterior) e na membrana de alguns organelos (re\culo sarcoplasmáCco, mitocôndria);

•Existe  saturação do mecanismo de transporte acCvo e a quanCdade de energia necessária para transportar uma substância relaciona-­‐se com a concentração de substância envolvida no transporte.

––––––––

A bomba de Na+/K+ é importante no controlo do volume celular, porque as proteínas intracelulares têm carga negativa e agregam os iões positivos em redor, se não se impedisse estasituação através da saída de Na+ a célula iria aumentar de volume pela entrada de água e poderia acabar por rebentar, também em auxílio desta situação a membrana é mais permeável a Na+ e a tendência da água é a sair.

Esta bomba é considerada uma bombaelectrogénica porque cria um potencial eléctrico através da membrana.

––––––––

7

No transporte activo secundário a energia de difusão de Na+ (p.exemplo: na bomba de Na+/K+) pode transportar outras substâncias em simultâneo – co-­‐transporte.

––––––––

•por   exemplo: glicose, aminoácidos (células epiteliais do intesCno);

•proteína   transportadora apresenta dois locais de ligação um para Na+ e um para a

glicose/aa;

Co-­‐transporte •Existe   um mecanismo de acoplamento mediado por uma proteína transportadora que

depois de se ter ligado às duas moléculas altera a sua conformação e tanto o ião como a molécula a ser transportada são difundidas para o interior/exterior da célula.

––––––––

tubulares, regulando o H+ nos tecidos corporais.

•  Transporte através de camadas celulares

•  as células encontram-­‐se unidas uma às outras na superfície luminal (impedindo que os iões se difundam livremente entre células);

•  H2O e Na+ entram para o interior de células, difundem-­‐se no citoplasma e na membrana basolateral são transportados activamente (Na+) enquanto que a água sai porque se gerou um potencial de concentração;

•  Outras substâncias podem ser co-­‐transportadas deste modo, como o Cl-­‐ e a glicose.

8

Potenciais de membrana e potenciais de acção

Capítulo 5

A figura 5-­‐1 mostra-­‐nos a difusão de iões sem o transporte activo de Na+ e K+.

Para uma concentração muito elevada de ião potássio no interior da

membrana e tendo uma membrana permeável apenas a esse ião, ocorre difusão deste para o exterior da membrana– gradiente de concentração de K+. Existe por isso electronegatividade na parte nterior e

electropositividade na parte de fora. A existência de uma variação de potencial é suficiente para bloquear uma difusão adicional (apesar do

gradiente de concentração). Semelhante raciocínio é aplicado para o Na+ mas desta vez o movimento do ião épara o exterior.

A equação de Nernst é o potencial através da membrana que tem a capacidade de impedir a difusão do ião através da membrana em qualquer direcção.

Baseia-­‐se na proporção de ião dos dois lados da membrana, quanto maior for essa proporção, maior é a tendência do ião a se difundir, logo maior é o potencial de Nernst.

Quando a membrana é permeável a dois iões é preciso ter em conta:

-­‐ Polaridade e carga eléctrica de cada ião;

-­‐ Permeabilidade da membrana para cada ião;

-­‐ Concentração dos respectivos iões dentro e fora.

O cálculo pode ser feito recorrendo à relação de Goldman ou equação deGoldman-­‐Hodgkin-­‐Katz. Esta relação é válida para os iões de sódio, potássio e cloreto e está representada abaixo:

Estes iões são os mais importantes no desenvolvimento de potenciais de membrana quer em fibras nervosas, quer em fibras musculares.

importante também referir que a importância de cada ião na determinação da voltagem éproporcional à permeabilidade do mesmo.

O princípio da neutralidade eléctrica baseia-­‐se no facto das cargas positivas e negativas se encontrarem distribuídas de igual modo nos líquidos extracelulares, fibras nervosas, excepto nas porções adjacentes à membrana.

9

A camada dipolos forma-­‐se quando as cargas positivas se alinham ao longo da face exterior enquanto que na face interior se encontram os aniões.

•Enquanto  os eléctrodos se encontram fora da membrana o potencial registado é 0 mV (corresponde ao líquido extracelular);

•Quando   o eléctrodo é colocado no interior o potencial de membrana é

90 mV;

•Um  pequeno número de iões precisa ser transportado para gerar um potencial eléctrico.

exterior (3 Na+ para fora/ 2 K+ para dentro).

A contribuição do potássio (35:1; interior : exterior) cujo o potencial de difusão é– 94 mV. A contribuição

do sódio (0,1; interior : exterior) apresenta um potencial de difusão de +61 mV. Através da equação de Goldman obtém-­‐se um potencial interno de -­‐86 mV. A contribuição adicional da bomba Na/K consiste na adição de -­‐4mV para além do que é explicado pelo mecanismo dedifusão e obtemos um potencial de -­‐90 mV.

(nota: nas fibras de menor dimensão o potencial é de-­‐40 a -­‐60 mV).

10

Potencial de acção neuronal: são variações muito rápidas do potencial de membrana que começa com a mudança abrupta do potencial de repouso negativo para um potencial positivo e de seguida para um potencial negativo, apresenta as seguintes fases:

Fase de

Repouso

Fase de

Despolarização

Fase de

repolarização

•potencial  de membrana em repouso antes que se inicie o potencial de acção; •a  membrana está polarizada.

•membrana   fica muito permeável aos iões de Na+ (entram);

•aCngem -­‐se valores próximos dos 0 mV.

•os  canais de Na+ fecham e os canais de K+ abrem mais do que o normal; •a  rápida difusão de K+ para o exterior restaura o potencial de membrana negaCvo.

de inacCvação está aberta para esta mesma voltagem.

AcCvação

do canal

de Na+

InacCvação

do canal

de Na+

Repolariz

ação

•quando  o potencial é um pouco menos negaCvo (entre -­‐ 70 e -­‐ 50 mV) ocorre alteração conformacional da comporta de acCvação -­‐ estado acCvado -­‐ o que faz com qu haja maior permeabilidade ao Na+ .

•  alguns ms após a abertura da comporta de acCvação ocorre alteração conformacional da comporta de inacCvação que faz com que o canal fique na posição fechada -­‐ o potencial de repouso é reposto.

•a  comporta de acCvação não se volta a abrir até que o potencial de membrana retorne até ao valor do potencial de membrana de repouso inicial.

11

Canal de K + dependente de

voltagem

•no   estado de repouso o canal está fechado;

•quando  o potencial de membrana vai aumentando até 0 mV ocorre alteração conformacional permCndo a difusão de K+ ;

•só  se abrem quando o canal de sódio está inacCvo; •a  repolarização é feita pelo efluxo de potássio.

––––––––

O pós-­‐potencial positivo (designada erradamente) sucede quando o potencial de membrana fica mais negativo do que o potencial de membrana em repouso. Isto acontece porque os canais de K+permanecem abertos após o processo de repolarização de membrana e por isso há excesso de efluxo de K+.

––––––––

Influências de outros iões no potencial de acção

sódio*.

*Nota: quando existe um défice de Ca2+ os canais de Na+ também são activados por aumento pequeno do potencial de membrana acima do nível de repouso – fibra torna-­‐se extremamente excitável – dispara espontaneamente sem estimulação.

O limiar para gerar um potencial de acção é – 65 mV. O lento aumento do potencial interno da fibra nervosa exige um limiar de voltagem mais elevado (ou pode mesmo

impedir o potencial de acção) porque as comportas de inactivação dos canais de sódio estão a funcionar – acomodação.

A propagação do potencial de acção é feita pela entrada de cargas positivas (Na+) na zona despolarizada aumentam a voltagem na distância de 1 a 3 mm até um valor acima do limiar, por isso, nessas zonas os canais de Na+ são automaticamente activados, essas

novas zonas despolarizadas geram novos circuitos locais de fluxo de corrente – impulsos nervosos.

12

A despolarização pode ser feita nos dois sentidos. O princípio do tudo ou nada consiste na origem de um potencial de acção num ponto de membrana o processo de despolarização irápropagar-­‐se se as condições forem apropriadas.

necessário reestabelecer a diferença de concentração de Na+ e K+ é feito através da bomba Na/K que é um processo com metabolismo activo.

Por vezes, a membrana não é repolarizada logo após a despolarização surgindo um plateau. Esta situação sucede em fibras musculares cardíacas,

o que pode ser explicado porque o coração apresenta canais de Na+ rápidos e canais de Ca2+ lentos (responsáveis pelo plateau) e alguns canais de K+ são lentos que retardam o retorno ao potencial de membrana.

A activação rítmica característica do músculo cardíaco (ritmo cardíaco), músculo liso (peristaltismo) e alguns neurónios do SNC (controlo rítmico da respiração). Para tal deve ser suficientemente permeável aos iões de Na+ (ou Na+ e Ca2+ pelos canais lentos de Ca2+), tendo um potencial de repouso de apenas entre -­‐60 mV a -­‐40 mV. Ocorre despolarização e repolarização

alternadamente até que a excitação se torne rítmica autogerada. Nos troncos nervosos existem 2x mais fibras amielínicas (mais delgadas) do que fibras mielínicas (maior calibre).

Uma fibra mielínica apresenta uma parte central, oaxónio, uma membrana condutora, o axoplasma (líquido intracelular) e a bainha de mielina. A

bainha de mielina são membranas de células de Schwann que circundam o

axónio constituindo múltiplas camadas em que um dos constituintes é a esfingomielina. A esfingomielina é um bom isolante que diminui o fluxo

iónico. Estas não são contínuas nos nódulos de Ranvier.

A condução saltatória tem por base que nos nódulos de Ranvier se geram os potenciais de acção porque estes

podem fluir com intensidade significativa através das bainhas de mielina. A corrente eléctrica flui pelolíquido extracelular e pelo axoplasma de nódulo em nódulo, de forma sequencial. (vantagens deste tipo de

condução:)

Aumenta a velocidade de transmissão neural nas fibras mielinizadas;

Conserva energia do axónio (apenas os nódulos são despolarizados);

O excelente isolamento criado e reduz 50% a capacitância – o processo de repolarização ocorre com transferência de um pequeno número de iões rapidamente (poucos canais de K+ estão abertos).

O período refractário consiste num novo potencial de acção NÃO pode ser produzido enquanto a membrana estiver despolarizada pelo potencial de acção anterior. Isto porque os canais de Na+ (ou Ca2+, ou ambos) estão inactivos e o estímulo não abre a comporta de inactivação.

Período refractário absoluto: mesmo após estímulo forte não hádespolarização;

Período refractário relativo (após o anterior): após estímulos fortes existe excitação da fibra (canais de sódio não retomam da inactivação).

Existem factores estabilizadores de membrana que diminuem a excitabilidade:

Alta concentração extracelular de Ca2+ (diminui permeabilidade de membrana);

Baixa concentração de K+ extracelular (também diminui a permeabilidade);

Anestésicos locais: procaína, tetracaína actuam sobre a componente de activação dos canais de Na+ dificultando a abertura e diminuindo por isso a excitabilidade.

13

Contracção do músculo esquelético

Capítulo 6

O sarcolema é a membrana celular da fibra muscular, constituída por membrana celular e por revestimento externo polisacarídico que na extremidade se funde para formar uma fibra tendinosa a que se dá o nome de tendão. As miofibrilas constituem as fibras musculares (cada miofibrila: 1500 filamentos de miosina e 3000 filamentos de actina dispostos lado a lado).

O entrecruzamento de filamentos de actina e miosina faz com que sejam observadas faixas claras (só com filamentos de actina) – faixas isotrópicas à luz polarizada. As faixas escuras (correspondem às extremidades dos filamentos de actina) – faixas anisotrópicas. As projecções laterais de filamentos de miosina correspondem a pontes cruzadas. O disco Z é o ponto no qual os filamentos de actina se encontram presos. O sarcómero é a zona da fibra muscular situada entre duas linhas/discos Z consecutivos.

O sarcoplasma é a matriz que permite que as fibras musculares fiquem suspensas contém K+, Mg2+, fosfatos,

enzimas. Entre as miofibrilas existem muitas mitocôndrias que são importantes na produção de ATP essenciais para a contracção muscular. O retículo sarcoplasmático também existe no sarcoplasma, quanto mais rápida é

a contracção, maior é a dimensão deste.

Potencil do axónio

chega às fibras

musculares

O axónio liberta na sua terminação aceClcolina

Abrem-­‐se vários canais

dependentes de

aceClcolina e existe

influxo de Na+

re\culo

sarcoplasmáCco libera

Ca²+

Despolarização da

membrana da fibra

muscular

Gera-­‐se um potencial

de acção na fibra

muscular

Geram-­‐se forças

atracCvas entre a

acCna e a miosina

––––––––

Os iões de Ca²+ voltam

para o re\culo até que

surja um novo

potencial de acção.

No mecanismo molecular verifica-­‐se que nos estado de relaxamento, os filamentos de actina de dois discos Z se

sobrepõem pouco, mas sobrepõem-­‐se totalmente os filamentos de miosina. No estado de contracção, os

filamentos de actina são tracionados para a zona média e estão mais sobrepostos e os discos Z foram puxados até à extremidade do filamento de miosina.

14

––––––––

Filamento de miosina

Filamento de acCna

•consCtuído   por 200 ou mais moléculas de miosina;

•consCtuído   por corpo, pontes cruzadas e cabeça;

•a  ATPase na cabeça da miosina permite a clivagem de ATP que gera energia necessária à contracção.

•é  consCtuído por: acCna, tropomiosina (sobrepostas aos síCos acCvos dos filamentos de acCna -­‐ repouso) e troponina (fixa a miosina à acCna);

•a  proteína acCna-­‐F forma dois filamentos que formam uma hélice;

•  a cada molécula de acCna-­‐G está ligada uma molécula de ADP com o qual há interacção com o filamento de miosina.

––––––––

O complexo troponina-­‐tropomiosina é responsável inibir/recobrir os sítios activos dos filamentos de actina e deste modo, o músculo permanece relaxado.

O papel dos iões de Ca²+ sobre este complexo é a sua inibição

quando existem altas concentrações do ião, isto porque o ião reage com a troponina C, o complexo sofre uma alteração conformacional

que traciona a molécula de tropomiosina e que a coloca mais

profundamente no sulco entre dois filamentos de actina, descobrindo os sítios activos.

––––––––

A teoria do "sempre em frente" baseia-­‐se na interacção entre o filamento de actina activado e as pontes cruzadas de miosina. As cabeças de duas pontes cruzadas fixam-­‐se e soltam-­‐se do sítio activo. A cabeça ao ligar-­‐se ao sítio activo produz profundas alterações nas forças intermoleculares entre a cabeça e o braço da ponte cruzada. O novo alinhamento de forças leva a cabeça a inclinar-­‐se em direcção ao braço e move o filamento de actina. A cabeça solta-­‐se do sítio activo voltando à sua posição e então fixa-­‐se a um novo sítio activo mais longe gerando de novo movimento de tensão, deslocando o filamento de actina um pouco mais.

15

Fontes de energia para a contracção muscular

––––––––

Fosfocrea>nina: é uma

ligação de alta energia (um pouco superior à ligação do fosfato na molécula de ADP), a energia libertada é suficiente para haja reconstrução de moléculas de ATP necessárias.

––––––––

Glicogénio (principal fonte de obtenção de energia):

permite manter a contracção

––––––––

A contracção muscular é um processo debaixa eficácia porque uma parte da energia é perdida na formação de ATP. A eficiência máxima é conseguidaquando o movimento é feito com alguma velocidade, pois caso contrário e libertado muito calor de manutenção.

A contracção isométrica acontece quando o músculo não encurta durante a contracção, enquanto que, na contracção isotónica encurtamento quando sujeito a tensão constante.

Os componentes do músculo que são estirados, durante a contracção, que permitem que os músculos se possam encurtar para compensar o estiramento docomponente elástico em série.

A duração de contracção de um músculo está adaptada ao respectivo músculo, por exemplo, os músculos oculares (contracção dura menos de 1/40 segundos) realizam movimentos rápidos, por outro lado, o músculo gastrocnémio (1/15 segundos) o movimento é mais lento e adaptado ao movimento das pernas.

––––––––

Fibras rápidas (=músculo branco)

––––––––

•maiores,  pois têm maior força de contracção;

•o  re\culo sarcoplasmáCco é muito longo (de modo a que libere Ca²+ essencial para a contracção muscular);

•apresenta  muitas enzimas glicolíCcas; •a  vascularização é pouco extensa (o processo de metabolismo oxidaCvo é menos importante);

•menor   número de mitocôndrias;

•a   contracção é rápida e forte (corrida

curta).

Fibras lentas (=músculo vermelho)

––––––––

•menores   dimensões;

•inervação  é realizada por fibras nervosas finas;

•tecido   mais vascularizado;

•apresenta   muitas mitocôndrias;

•o  processo metabolismo oxidaCvo é aquele que maior importância tem na obtenção de ATP neste Cpo de fibras;

•Maior  concentração de mioglobina (armazena O2 e acelera o seu transporte para as mitocôndrias);

•está  associada a acCvidade prolongada e conGnua (maratona).

Atenção: Num músculo de atividade rápida este não apresenta apenas fibras musculares rápidas, mas estas encontram-­‐se em maioria em relação às fibras musculares lentas.

A unidade motora corresponde a uma fibra nervosa motora com as respectivas fibras musculares. Os músculos com reacção rápida têm controlo preciso porque são unidades motoras de pequena dimensão com

poucas fibras musculares (ex.: músculos laríngeos).

––––––––

16

As fibras musculares de uma unidade motora apresentam-­‐se intercaladas com as fibras musculares de outra unidade motora, o que permite que estas efetuem contracção com o auxílio umas das outras.

A somação de fibras múltiplas consiste em que após a activação de um grupo com sinal fraco ocorre activação

das unidades motoras mais pequenas, sendo queunidades motoras maiores necessitam de estimulação maior– princípio do tamanho. A activação de unidades motoras ocorre de modo assincrónico – umas após as outras

– permite uma contracção uniforme e contínua.

A somação por frequência e tetanização acontece à medida que assistimos a um aumento da frequência de contracção atinge-­‐se um momento em que a nova contracção ocorre antes do início da anterior, por isso, é parcialmente somada à anterior e há um aumento da força total de contracção. Quando se atinge uma frequência de tal modo elevada, verificamos que as

contracções se fundem entre si e se forma uma contracção uniforme e contínua – tetanização.

Mesmo em repouso o músculo apresenta algum estado de tensão – tónus muscular – para isso é necessário que existam

impulsos nervosos que dependem da informação recebida pelo fuso muscular e que é enviado pelo encéfalo para os motoneurónios.

––––––––

A fadiga muscular surge após contracções fortes e prolongadas em que há incapacidade dos processos contrácteis e metabólicos para manter a contracção na mesma proporção.

A hipertrofias muscular consiste num aumento da massa muscular em resultado à força de contracção de um músculo (existe maior síntese de proteínas contrácteis– maior número de filamentos de actina e miofibrilas de miosina e também porque há um aumento do número de complexos enzimáticos responsáveis por

fornecer energia).

Quando os músculos são estirados para lá do seu tamanho original então existe uma adição de sarcómeros nas

extremidades da fibras musculares onde se fixam os tendões (o inverso sucede na retracção muscular) permitindo assim um ajuste do comprimento muscular.

A hiperplasia das fibras musculares é o aumento do número de fibras musculares devido a divisão longitudinal de fibras musculares hipertrofiadas.

Nos corredores de maratona existe uma remodelação de fibras lentas para que músculos como o gastrocnémio mantenham o seu nível contráctil por períodos curtos de atividade contínua e sofrem as seguintes alterações:

Aumento de mioglobina;

Aumento do número de mitocôndrias;

Aumento do número de enzimas oxidativas armazenadas;

Crescimento de capilares no próprio músculo.

5.

Quando existe desenervação dos músculos ocorre atrofia (organismo deixa de receber sinais nervosos), quando a reinervação é feita ao fim de 3 meses pode existir uma restauração funcional completa, se esta não for feita até 1 ou 2 anos, a perda da funcionalidade do tecido afectado é definitiva.Na fase final há destruição do tecido e substituição por tecido fibroso e adiposo. As células apresentam-­‐se alongadas, com núcleos em fila e sem propriedades contrácteis.

As unidades macromotoras surgem quando há destruição de algumas fibras nervosas, enquanto que, outras se mantêm intactas (ex.: poliomielite) as fibras remanescentes brotam axónios e formam novo ramos que formam, por sua vez, novas ramificações que reinervação fibras musculares antes paralisadas.

––––––––

17

O rigor mortis acontece após morte e os músculos permanecem contraídos (mesmo sem potencial de acção) porque há perda total de ATP. Esta rigidez permanece até que haja destruição das proteínas musculares por autólise efectuada por lisossomas.

18

Excitação do músculo esquelético: transmissão neuromuscular e acoplamento excitação-­‐contracção

Capítulo 7

Trata-­‐se de uma terminação nervosa, na qual o potencial de acção se propaga nos dois sentidos.

A fibra nervosa encontra-­‐se ramificada e invagina no interior da fibra muscular (embora se encontra por fora da membrana plasmática), esta estrutura encontra-­‐se totalmente revestida por células de Schwann.

A goteira sináptica é a inaginação da membrana plasmática, o espaço entre a terminação do axónio e a membrana da fibra muscular é afenda sináptica.

As pregas subneurais (no fundo da goteira sináptica) aumenta muito a superfície sobre a qual actua o transmissor sináptico.

Nas terminações nervosas existem muitas mitocôndrias para que seja possível a síntese de acetilcolina o principal neurotransmissor (na mitocôndria é obtida a

energia, enquanto que a síntese se efectua no citoplasma e o armazenamento se processo em vesículas).

O impulso nervoso ao chegar à junção neuromuscular promove a liberação de vesículas de acetilcolina. Os canais de Ca2+ dependentes de voltagem abrem quando o potencial de acção chega. Este ião puxa avesícula para a membrana do axónio e promove a fusão com a vesícula e a liberação de acetilcolina.

O receptor/canal iónico dependente de acetilcolina é formado por um

complexo proteico, que se trata de um canal que atravessa toda a espessura da membrana. Este pode estar fechado/aberto, quando ocorre a ligação de acetilcolina ocorre alteração conformacional que promove a abertura do canal,

que permite como consequência a passagem de Na+ e K+. o potencial negativo na face interior da membrana da fibra muscular vai levar à entrada de Na+

(enquanto que o K+ é impedido de sair), conduz à produção de um potencial local – potencial de placa.

A remoção rápida de acetilcolina é feita através:

Enzima acetilcolinesterase: é o principal meio de remoção deste neurotransmissor;

Uma parte difunde-­‐se para fora da fenda sináptica.

3.

Esta remoção rápida impede que haja reexcitação pois pouco tempo permanece e esse pouco tempo que permanece não é suficientes para excitar a fibra muscular.

Quando se desenvolve um potencial de placa, o aumento do potencial de membrana desencadeia um feedback positivo o que faz com que o canal fique aberto durante um maior intervalo de tempo, desencadeando assim um potencial de acção na fibra muscular.

19

A placa motora apresenta umfactor de segurança, isto é, um impulso neevoso que chegue a uma placa motora tem um potencial de placa 3 a 4x maior do que o necessário para estimular a placa.

A fadiga de placa surge quando existe um aumento da frequência do impulso, existindo uma diminuição do numero de vesiculas liberadas por impulso.

Formação e

liberação de

aceClcolina

•  Pequenas vesículas são formadas no aparelho de Golgi no corpo celular e são transportadas para a terminação nervosa;

•A  síntese da aceClcolina é feita no citoplasma e em seguida é transportada para as vesículas, onde é armazenada;

•Ocasionalmente  pode exsiCr fusão de uma vesícula com a membrana do axónio;

•Quando  existe um potencial de acção há abertura de canais de cálcio o que intesifica a fusão de vesículas de aceClcolina com a membrana;

•Após  a liberação de cada vesícula com o respecCvo conteúdo, as vesículas são recuperadas e recicladas.

Substâncias com acção semelhante à

aceClcolina

––––––––

•ex .: metacolina, carbacol, nicoCna, ...

•o  efeito é igual à aceClcolina, mas