Aula 2.1

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1
João Guedes da FrancaJoão Guedes da Franca
IBCCF IBCCF -- UFRJUFRJ
Geração e Transmissão de Geração e Transmissão de 
Mensagens no Sistema Mensagens no Sistema 
Nervoso Nervoso 
BIOELETROGÊNESEBIOELETROGÊNESE
* * BIOELETROGÊNESEBIOELETROGÊNESE: é a capacidade que as : é a capacidade que as 
celulas vivas possuem de gerar sinais celulas vivas possuem de gerar sinais 
elétricos.elétricos.
�� * TODAS as células do organismo * TODAS as células do organismo 
apresentam uma apresentam uma diferença de potencial diferença de potencial 
elétricoelétrico através da membrana plasmática. O através da membrana plasmática. O 
lado da membrana voltado para o meio lado da membrana voltado para o meio 
intracelular acumula cargas negativas. A intracelular acumula cargas negativas. A 
face extracelular acumula cargas positivas. face extracelular acumula cargas positivas. 
Este é o chamado POTENCIAL DE Este é o chamado POTENCIAL DE 
REPOUSO.REPOUSO.
�� Para medirmos esta diferença de potencial, Para medirmos esta diferença de potencial, 
é necessário equipamento adequado que é necessário equipamento adequado que 
inclui MICROELETRÓDIO, AMPLIFICADOR inclui MICROELETRÓDIO, AMPLIFICADOR 
de sinal, e VOLTÍMETRO.de sinal, e VOLTÍMETRO.
Potencial de RepousoPotencial de Repouso
* O potencial de repouso é uma variação 
de potencial elétrico restrita à membrana. 
A CÉLULA COMO UM TODO É 
ELETRICAMENTE NEUTRA pois o 
somatório das cargas em todo o 
citoplasma e meio extracelular é zero.
É importante lembrar que....
Potencial de RepousoPotencial de Repouso
De onde vem esta distribuição 
assimétrica de cargas elétricas 
através da membrana??
Potencial de RepousoPotencial de Repouso
Pista no. 1:
A molécula de água é um dipolo elétrico, dissociando os sais nela dissolvidos.
pólo negativo
pólo positivo
De onde vem esta distribuição 
assimétrica de cargas elétricas 
através da membrana??
Potencial de RepousoPotencial de Repouso
Pista no. 1:
A molécula de água é um dipolo elétrico, dissociando os sais nela dissolvidos.
De onde vem esta distribuição 
assimétrica de cargas elétricas 
através da membrana??
2
Potencial de RepousoPotencial de Repouso
Pista no. 2:
• Todas as células apresentam diferenças na 
composição iônica do líquido intracelular 
(citoplasma) em comparação com o meio 
extracelular. 
• Por exemplo: o meio intracelular possui 
uma baixa concentração de Na+ e uma alta 
concentração de íons K+; enquanto que no 
meio extracelular observa-se o padrão oposto 
(muito Na+ e pouco K+).
• A presença destes sais em nosso 
organismo depende de sua ingestão e é 
regulada pelo sistema renal.
De onde vem esta distribuição 
assimétrica de cargas elétricas 
através da membrana??
Potencial de RepousoPotencial de Repouso
Pista no. 3:
A membrana plasmática é composta por uma BICAMADA LIPÍDICA
impermeável a íons.
Principais componentes lipídicos da membrana:
•Fosfolipídios
•Colesterol
De onde vem esta distribuição 
assimétrica de cargas elétricas 
através da membrana??
Potencial de RepousoPotencial de Repouso
Pista no. 4:
• A membrana plasmática também 
possui PROTEÍNAS. Muitas delas 
são CANAIS IÔNICOS.
• Estes estão inseridos na 
membrana plasmática, formando 
uma espécie de "túnel" por onde os 
íons podem passar.
• Logo, a membrana não é 
totalmente impermeável a íons. Eles 
podem atravessá-la através destes 
canais. 
• Existem vários tipos diferentes de 
canais iônicos. Cada tipo 
corresponde a uma proteína 
diferente e é específico para um 
determinado íon. Portanto um canal 
específico para o íon Na+ 
corresponde a uma proteína 
diferente que o canal para o íon K+. 
De onde vem esta distribuição 
assimétrica de cargas elétricas 
através da membrana??
Potencial de RepousoPotencial de Repouso
Pista no. 4:
* A membrana plasmática é muito 
permeável ao íon K+ porque ela 
possui um grande número de 
Canais de K+ passivos (isto é, que 
estão permanentemente abertos 
pois não possuem comporta).
* A membrana plasmática em 
repouso é praticamente 
impermeável ao íon Na+. Embora 
neurônios e células musculares 
possuam um grande número de 
Canais de Na+, estes canais estão 
com suas comportas fechadas. 
Desta maneira, apesar de haver 
uma grande concentração de íons 
Na+ no meio extracelular, estes íons 
não têm por onde entrar para o 
citoplasma.
Na+Na+
De onde vem esta distribuição 
assimétrica de cargas elétricas 
através da membrana??
�� Os íons atravessam a membrana plasmática seguindo seu GRADIENTE Os íons atravessam a membrana plasmática seguindo seu GRADIENTE QUÍMICO! QUÍMICO! 
�� Os íons atravessam a membrana plasmática seguindo seu GRADIENTE Os íons atravessam a membrana plasmática seguindo seu GRADIENTE ELÉTRICO!ELÉTRICO!
�� É o GRADIENTE ELETROQUÍMICO de um íon que define o seu movimentoÉ o GRADIENTE ELETROQUÍMICO de um íon que define o seu movimento através da membrana.através da membrana.
�� Se o gradiente elétrico e o gradiente químico possuem mesma inteSe o gradiente elétrico e o gradiente químico possuem mesma intensidade mas direções opostas, nsidade mas direções opostas, 
dizemos que o íon se encontra em EQUILÍBRIO ELETROQUÍMICO. Ou sedizemos que o íon se encontra em EQUILÍBRIO ELETROQUÍMICO. Ou seja: não há passagem efetiva ja: não há passagem efetiva 
através da membrana.através da membrana.
A Potencial de RepousoA Potencial de Repouso �� Bomba de Sódio e PotássioBomba de Sódio e Potássio
SinonímiaSinonímia:: Bomba de Na+ / K+Bomba de Na+ / K+
Na+ / K+ Na+ / K+ -- ATPaseATPase
�� * A * A BOMBA DE Na+ / K+BOMBA DE Na+ / K+ é uma é uma 
proteína encontrada em grande proteína encontrada em grande 
quantidade inserida na quantidade inserida na 
membrana de membrana de todastodas as células. as células. 
A bomba de Na+ / K+ trabalha de A bomba de Na+ / K+ trabalha de 
forma repetida e contínua forma repetida e contínua 
retirando 3 íons Na+ para o meio retirando 3 íons Na+ para o meio 
extracelular ao mesmo tempo em extracelular ao mesmo tempo em 
que joga para o citoplasma 2 íons que joga para o citoplasma 2 íons 
K+. Cada ciclo destes consome K+. Cada ciclo destes consome 
uma molécula de ATP uma molécula de ATP -- a a 
fornecedora de energia para este fornecedora de energia para este 
bombeamento. Graças ao bombeamento. Graças ao 
trabalho da bomba de sódio, as trabalho da bomba de sódio, as 
células conseguem manter no células conseguem manter no 
citoplasma (meio intracelular) citoplasma (meio intracelular) 
uma concentração alta de K+ e uma concentração alta de K+ e 
baixa de Na+.baixa de Na+.
�� * A * A BOMBA DE Na+ / K+BOMBA DE Na+ / K+ é é 
eletrogênicaeletrogênica. Ou seja, ela está . Ou seja, ela está 
contribuindo para manter a contribuindo para manter a 
negatividade interna da negatividade interna da 
membrana plasmática. Como a membrana plasmática. Como a 
cada ciclo ela expulsa 3 íons cada ciclo ela expulsa 3 íons 
positivos (Na+) e transporta para positivos (Na+) e transporta para 
o citoplasma apenas 2 (K+), isto o citoplasma apenas 2 (K+), isto 
resulta na expulsão efetiva de resulta na expulsão efetiva de 
uma carga positiva!uma carga positiva!
3
�������� Tipos de Canais IônicosTipos de Canais Iônicos::
1. 1. Canais passivos:Canais passivos:
-- Canal de K+ (passivo, sem comporta)Canal de K+ (passivo, sem comporta) →→ permite o POTENCIAL DE REPOUSO, permite o POTENCIAL DE REPOUSO, 
comum a todas as células excitáveis ou não. É encontrado em todacomum a todas as células excitáveis ou não. É encontrado em toda a membrana a membrana 
plasmática.plasmática.
2. 2. Canais com comportaCanais com comporta ((característicos dos neurônios e células musculares)característicos dos neurônios e células musculares)::
-- Canal de Na+ dependente de voltagemCanal de Na+ dependente de voltagem →→ permite fase de DESPOLARIZAÇÃO do permite fase de DESPOLARIZAÇÃO do 
potencial
de ação. É encontrado principalmente ao longo do axônipotencial de ação. É encontrado principalmente ao longo do axônio.o.
-- Canal de K+ dependente de voltagemCanal de K+ dependente de voltagem →→ permite rápida REPOLARIZAÇÃO do permite rápida REPOLARIZAÇÃO do 
neurônio de volta ao potencial de repouso. É encontrado apenas aneurônio de volta ao potencial de repouso. É encontrado apenas ao longo do axônio.o longo do axônio.
-- Canal de Ca++ dependente de voltagemCanal de Ca++ dependente de voltagem →→ É encontrado apenas no terminal sináptico. É encontrado apenas no terminal sináptico. 
Ao se abrir, permite a entrada de Ca+, desencadeando a liberaçãoAo se abrir, permite a entrada de Ca+, desencadeando a liberação do do 
neurotransmissor.neurotransmissor.
-- Canal de Na+ dependente de estímulo mecânicoCanal de Na+ dependente de estímulo mecânico →→ presente nas células receptoras do presente nas células receptoras do 
tato. Permite a detecção de estímulos táteis.tato. Permite a detecção de estímulos táteis.
-- Canais dependentes de estímulo químicoCanais dependentes de estímulo químico →→ são abertos apenas na presença de uma são abertos apenas na presença de uma 
determinada molécula: o NEUROTRANSMISSOR.determinada molécula: o NEUROTRANSMISSOR.
Potencial de RepousoPotencial de Repouso
O Potencial de AçãoO Potencial de Ação
Potencial de repousoPotencial de repouso
Potenciais de açãoPotenciais de ação
O Potencial de AçãoO Potencial de Ação
Estímulo infra-limiar Estímulos supra-limiares
Membrana em Repouso
Deflagração do Potencial 
de Ação: Fase de 
Despolarização
Potencial de Ação: Fase 
de Repolarização
Retorno ao Potencial de 
Repouso
O Potencial de AçãoO Potencial de Ação
--
É ativado por despolarização da É ativado por despolarização da 
membranamembrana
--
Sua abertura causa uma Sua abertura causa uma 
despolarização ainda maior despolarização ainda maior 
da membrana (Fase da membrana (Fase 
ascendente do P.A.)ascendente do P.A.)
CANAL DE SÓDIOCANAL DE SÓDIO
--
Depois que se abre (ativa) Depois que se abre (ativa) 
ele automaticamente se ele automaticamente se 
fecha (inativa):fecha (inativa):
É 
TERMODINÂMICAMENTE 
INSTÁVEL NA 
CONFORMAÇÃO 
ABERTA!
CANAL DE POTÁSSIOCANAL DE POTÁSSIO
--
Há 2 tipos:Há 2 tipos:
PASSIVO: fica permanentemente abertoPASSIVO: fica permanentemente aberto
-- DEPENDENTE DE VOLTAGEM: fechado durante o potencial DEPENDENTE DE VOLTAGEM: fechado durante o potencial 
de repouso, abrede repouso, abre--se com a despolarização da membrana se com a despolarização da membrana 
--
Este canal Este canal permanece aberto enquanto a membrana permanece aberto enquanto a membrana 
permanecer despolarizadapermanecer despolarizada: : garante o retorno ao garante o retorno ao 
potencial de repouso!potencial de repouso!
--
Isto impede que o potencial Isto impede que o potencial 
de membrana se eleve de membrana se eleve 
demasiadamentedemasiadamente
--
Só se abrirá novamente se Só se abrirá novamente se 
antes a membrana voltar ao antes a membrana voltar ao 
potencial de repousopotencial de repouso
4
Propagação do P.A.Propagação do P.A. O Potencial de AçãoO Potencial de Ação
Propagação do Potencial de AçãoPropagação do Potencial de Ação Figura 3.16.
A
B
A
B
1
2 3
2 3
B
 A propagação 
do potencial de ação é mais 
l e n t a n o s a x ô n i o s 
amielínicos (em ) do que 
nos axônios mielínicos (em 
). Como se pode ver nas 
seqüências de 1 a 3 em e 
, em cada região onde 
ocorre um PA ( ) as 
correntes de Na através da 
membrana (setas cinzas) 
geram correntes locais 
dentro do axônio (setas 
pretas) que despolarizam a 
região vizinha até o limiar, 
provocando nela também 
um PA ( e ). Atrás da 
região ativa segue sempre a 
região de repolarização, 
onde atuam as correntes 
transmembranas de K 
(setas violetas em e ). 
Nos axônios mielínicos ( ) 
os pontos “vizinhos” são os 
nós de Ranvier, que estão 
separados por uma bainha 
iso lante composta de 
mielina. Como só os nós são 
excitados, tudo se passa 
como se os PAs “saltassem” 
de um nó a outro, resultando 
em maior velocidade de 
propagação do impulso.
+
+
Canal de Na+
Canal de K+
����������	
�	����
����	
�	����
Figura 3.16.
A
B
A
B
1
2 3
2 3
B
 A propagação 
do potencial de ação é mais 
l e n t a n o s a x ô n i o s 
amielínicos (em ) do que 
nos axônios mielínicos (em 
). Como se pode ver nas 
seqüências de 1 a 3 em e 
, em cada região onde 
ocorre um PA ( ) as 
correntes de Na através da 
membrana (setas cinzas) 
geram correntes locais 
dentro do axônio (setas 
pretas) que despolarizam a 
região vizinha até o limiar, 
provocando nela também 
um PA ( e ). Atrás da 
região ativa segue sempre a 
região de repolarização, 
onde atuam as correntes 
transmembranas de K 
(setas violetas em e ). 
Nos axônios mielínicos ( ) 
os pontos “vizinhos” são os 
nós de Ranvier, que estão 
separados por uma bainha 
iso lante composta de 
mielina. Como só os nós são 
excitados, tudo se passa 
como se os PAs “saltassem” 
de um nó a outro, resultando 
em maior velocidade de 
propagação do impulso.
+
+
Figura 4.16. Muitas vezes um neurônio tem que decidir se produzirá ou não potenciais de ação em sua zona de 
disparo. Faz isso com base nas informações que recebe de cerca de 10 mil sinapses de axônios aferentes vindos 
de neurônios longínquos ou de interneurônios situados nas proximidades, algumas excitatórias, outras inibitórias. 
A integração sináptica é justamente a computação de toda essa massa de informação, para definir como será a 
informação de saída do neurônio.
Neurônio Multipolar:
recebe muitas informações 
provenientes de outros 
neurônios que se conectam 
com seu CORPO 
CELULAR ou com seus 
DENDRITOS.
Estes contatos entre 
neurônios diferentes são 
pontos onde a informação 
neural é repassada de uma 
célula para outra.
Tais contatos são as 
chamadas SINAPSES.
Conceito de “SINAPSE”
5
SINAPSES ELÉTRICAS
Estrutura de uma SinapseEstrutura de uma Sinapse
Sinapse Elétrica Sinapse Química
Figura 4.3.
A
B
 As sinapses 
(c í rc u los v e rm e l ho s ) 
p o d e m a p r e s e n t a r 
d i f e r e n t e s t i p o s 
m or f o f u n c i o n a i s . A s 
sinapses assimétricas são 
excitatórias, e as simétricas 
são inibitórias ( ). Tanto 
umas como as outras, 
entretanto, podem estar 
localizadas em dendritos, 
no soma ou em axônios 
( ).
Classificação das 
Sinapses Químicas
ETAPAS DA TRANSMISSÃO SINÁPTICA 1) O potencial de ação, propagado ao longo do axônio, 
chega ao terminal sináptico que é despolarizado. ETAPAS DA TRANSMISSÃO SINÁPTICA 1) O potencial de ação, propagado ao longo do axônio, chega ao terminal sináptico que é despolarizado.
2) A despolarização do terminal sináptico leva à abertura 
de canais de Ca++ dependentes de voltagem.
6
ETAPAS DA TRANSMISSÃO SINÁPTICA 1) O potencial de ação, propagado ao longo do axônio, 
chega ao terminal sináptico que é despolarizado.
2) A despolarização do terminal sináptico leva à abertura 
de canais de Ca++ dependentes de voltagem.
3) O Ca++ entra no terminal sináptico porque sua 
concentração no meio extracelular é muito maior.
ETAPAS DA TRANSMISSÃO SINÁPTICA 1) O potencial de ação, propagado ao longo do axônio, 
chega ao terminal sináptico que é despolarizado.
2) A despolarização do terminal sináptico leva à abertura 
de canais de Ca++ dependentes de voltagem.
3) O Ca++ entra no terminal sináptico porque sua 
concentração no meio extracelular é muito maior.
4) O Ca++ dentro do citoplasma do terminal sináptico 
promove a fusão das vesículas sinápticas com a 
membrana do terminal (membrana pré-sinaptica): 
EXOCITOSE DAS VESÍCULAS
5) Com a exocitose das vesículas, as moléculas de 
neurotransmissores são liberadas
na FENDA 
SINÁPTICA.
ETAPAS DA TRANSMISSÃO SINÁPTICA 1) O potencial de ação, propagado ao longo do axônio, 
chega ao terminal sináptico que é despolarizado.
2) A despolarização do terminal sináptico leva à abertura 
de canais de Ca++ dependentes de voltagem.
3) O Ca++ entra no terminal sináptico porque sua 
concentração no meio extracelular é muito maior.
4) O Ca++ dentro do citoplasma do terminal sináptico 
promove a fusão das vesículas sinápticas com a 
membrana do terminal (membrana pré-sinaptica): 
EXOCITOSE DAS VESÍCULAS
5) Com a exocitose das vesículas, as moléculas de 
neurotransmissores são liberadas na FENDA 
SINÁPTICA.
6) O neurotransmissor atravessa a fenda sináptica e se 
liga a RECEPTORES da MEMBRANA PÓS-
SINÁPTICA. Muitos destes receptores são Canais 
dependentes de estímulo químico ou seja, são 
canais iônicos que possuem uma comporta que só se 
abre ao se ligarem com a molécula 
neurotransmissora.
7) A abertura do canal/receptor permite, por exemplo, a 
entrada de íons Na+, causando a despolarização da 
célula seguinte (o neurônio pós-sináptico).
8) Se a despolarização for intensa o suficiente, os Canais 
de Na+ dependentes de voltagem irão se abrir, 
provocando um potencial de ação na célula pós-
sináptica.
ATENÇÃO:
Há vários tipos diferentes de RECEPTORES PÓS-
SINÁPTICOS. Dependendo do receptor, pode haver 
INIBIÇÃO do neurônio pós-sináptico. Neste caso, o 
efeito da ação sináptica será tornar mais difícil a 
deflagração do potencial de ação.
Potenciais PósPotenciais Pós--Sinápticos Excitatórios (PPSEs)Sinápticos Excitatórios (PPSEs)
Potenciais PósPotenciais Pós--Sinápticos Inibitórios (PPSIs)Sinápticos Inibitórios (PPSIs) Tipos de Receptores
MetabotrópicosIonotrópicos
7
Integração Sináptica Mecanismos de Término de Efeito
a) Recaptação
b) Degradação Enzimática
1. Drogas que interferem no mecanismo de 
término de efeito do neurotransmissor:
1.1. Inibição da re-captação. Ex: cocaína. (Liga-
se à proteína de re-captação da noradrenalina 
e da dopamina, impedindo o seu 
funcionamento, e levando ao acúmulo de 
neurotransmissor na fenda sináptica.
1.2. Inibição da enzima degradadora. Ex: Anti-
colinesterásicos (Drogas usadas como 
inseticidas. Ligam-se à enzima de degradação 
da acetil-colina, impedindo o seu 
funcionamento).
2. Drogas que atuam sobre o receptor pós-
sináptico: 
2.1. Agonistas. Ex: Nicotina. (Estimula receptores 
de acetil-colina da célula muscular e no 
sistema nervoso central).
2.2. Antagonistas. Ex: Curare. (Inibe o receptor 
de acetil-colina da célula muscular)
���� Tipos de Canais Iônicos:
•Canais passivos:
-Canal de K+ (passivo, sem comporta) → permite o POTENCIAL DE REPOUSO, 
comum a todas as células excitáveis ou não. É encontrado em toda a membrana 
plasmática.
•Canais com comporta (característicos dos neurônios e células musculares):
- Canal de Na+ dependente de voltagem → permite fase de DESPOLARIZAÇÃO do 
potencial de ação. É encontrado apenas ao longo do axônio.
- Canal de K+ dependente de voltagem → permite rápida REPOLARIZAÇÃO do 
neurônio de volta ao potencial de repouso. É encontrado apenas ao longo do 
axônio.
- Canal de Ca++ dependente de voltagem → É encontrado apenas no terminal 
sináptico. Ao se abrir, permite a entrada de Ca+, desencadeando a liberação do 
neurotransmissor.
- Canal de Na+ dependente de estímulo mecânico → presente nas células 
receptoras do tato. Permite a detecção de estímulos táteis.
- Canais dependentes de estímulo químico → são abertos apenas na presença de 
uma determinada molécula: o NEUROTRANSMISSOR.
1) O potencial de ação, propagado ao longo do axônio, chega ao 
terminal sináptico que é despolarizado.
2) A despolarização do terminal sináptico leva à abertura de 
canais de Ca++ dependentes de voltagem.
3) O Ca++ entra no terminal sináptico porque sua concentração 
no meio extracelular é muito maior.
4) O Ca++ dentro do citoplasma do terminal sináptico promove a 
fusão das vesículas sinápticas com a 
membrana do terminal (membrana pré-sinaptica): 
EXOCITOSE DAS VESÍCULAS
5) Com a exocitose das vesículas, as moléculas de 
neurotransmissores são liberadas na FENDA 
SINÁPTICA.
6) O neurotransmissor atravessa a fenda sináptica e se liga a 
RECEPTORES da MEMBRANA PÓS-SINÁPTICA. 
Muitos destes receptores são Canais dependentes de 
estímulo químico ou seja, são canais iônicos que possuem 
uma comporta que só se abre ao se ligarem com a molécula 
neurotransmissora.
7) A abertura do canal/receptor permite, por exemplo, a entrada 
de íons Na+, causando a despolarização da célula seguinte 
(o neurônio pós-sináptico).
8) Se a despolarização for intensa o suficiente, os Canais de 
Na+ dependentes de voltagem irão se abrir, provocando 
um potencial de ação na célula pós-sináptica.
ATENÇÃO:
Há vários tipos diferentes de RECEPTORES PÓS-
SINÁPTICOS. Dependendo do receptor, pode haver 
INIBIÇÃO do neurônio pós-sináptico. Neste caso, o efeito 
da ação sináptica será tornar mais difícil a deflagração do 
potencial de ação.
Etapas da Transmissão Sináptica