Lista de Exercicios Fisiologia Homeostase-Bioeletrogenese

HOMEOSTASE E DINÂMICA CAPILAR 1 Descreva o mecanismo de funcionamento de um sistema de controle homeostático e liste seus componentes essenciais 2 Explique o que é retroalimentação negativa em um sistema homeostático Dê um exemplo 3 Explique o que é regulação antecipatória em um sistema homeostático Dê um exemplo 4 Descreva as forças que causam o movimento de fluido através da parede dos capilares linfáticos Quanto fluido é devolvido ao sangue por dia pelo sistema linfático BIOELETROGÊNESE 1 O POTENCIAL DA MEMBRANA EM REPOUSO 1 Quais são os tipos de proteínas transportadoras encontradas nas membranas celulares 2 O que é transporte ativo 3 O que é um canal iônico 4 Defina potencial de equilíbrio de um íon Explique como é calculado o potencial de equilíbrio 5 Qual é o valor médio do potencial de membrana das células BIOELETROGÊNESE 2 O POTENCIAL DE AÇÃO 1 O que significa a expressão célula excitável Quais são os tipos principais de células excitáveis 2 Descreva 4 características dos potenciais graduados 3 Descreva os tipos de canais de um axônio Diferencie esses canais daqueles presentes nos dendritos e corpo celular 4 Cite 4 características dos potenciais de ação 5 Defina períodos refratários absoluto e relativo HOMEOSTASE E DINÂMICA CAPILAR 1 Descreva o mecanismo de funcionamento de um sistema de controle homeostático e liste seus componentes essenciais Um sistema de controle homeostático é um mecanismo que permite que um organismo mantenha condições internas estáveis e constantes em face de mudanças no ambiente externo Esse mecanismo envolve a monitorização de um determinado parâmetro biológico a comparação desse parâmetro com um valor de referência e a implementação de ações corretivas para restaurar a homeostase Os componentes essenciais de um sistema de controle homeostático incluem Sensor Um sensor é responsável por monitorizar o parâmetro biológico que está sendo regulado Ele detecta mudanças nesse parâmetro e envia informações para o centro de controle Centro de controle O centro de controle é responsável por comparar o valor do parâmetro biológico com um valor de referência prédefinido e determinar se a ação corretiva é necessária Efetor O efetor é responsável por implementar a ação corretiva determinada pelo centro de controle Em muitos casos o efetor é um órgão ou tecido muscular que pode alterar a função do sistema regulado como um músculo que aumenta ou diminui o fluxo sanguíneo para um determinado órgão O mecanismo de funcionamento de um sistema de controle homeostático envolve a comunicação entre esses três componentes Quando o sensor detecta uma mudança no parâmetro biológico ele envia informações para o centro de controle O centro de controle compara o valor do parâmetro com o valor de referência e determina se uma ação corretiva é necessária Se uma ação corretiva é necessária o centro de controle envia um sinal para o efetor que implementa a ação corretiva para restaurar a homeostase Por exemplo quando a temperatura do corpo de um mamífero aumenta os sensores termorregulatórios na pele e no cérebro detectam essa mudança e enviam informações para o centro de controle que é o hipotálamo no cérebro O hipotálamo compara a temperatura corporal com um valor de referência e se necessário envia sinais para os efetores que incluem os vasos sanguíneos e as glândulas sudoríparas O hipotálamo pode dilatar os vasos sanguíneos para aumentar o fluxo sanguíneo para a pele permitindo que o calor seja dissipado através da transpiração Ele também pode estimular as glândulas sudoríparas para produzir suor o que ajuda a resfriar o corpo Essas ações corretivas ajudam a manter a temperatura corporal constante e assim restaurar a homeostase 2 Explique o que é retroalimentação negativa em um sistema homeostático Dê um exemplo A retroalimentação negativa é um processo regulatório que é comumente observado em sistemas homeostáticos É um tipo de controle negativo em que o aumento de um parâmetro leva a uma resposta oposta que reduz o parâmetro Em um sistema de controle homeostático com retroalimentação negativa o sensor detecta um desvio do valor ideal do parâmetro a ser controlado e envia essa informação para o centro de controle O centro de controle então emite um sinal de saída que reduz o desvio e retorna o parâmetro para o valor ideal interrompendo a ação do efetor Um exemplo de um sistema de controle homeostático com retroalimentação negativa é a regulação do nível de glicose no sangue Quando os níveis de glicose no sangue aumentam após uma refeição as células beta do pâncreas liberam o hormônio insulina na corrente sanguínea A insulina se liga a receptores em células do fígado músculos e tecido adiposo sinalizando para eles absorverem a glicose do sangue e armazenála como glicogênio ou gordura Isso reduz os níveis de glicose no sangue de volta ao valor ideal Quando os níveis de glicose no sangue caem abaixo do valor ideal as células alfa do pâncreas liberam o hormônio glucagon que sinaliza para o fígado quebrar o glicogênio armazenado em glicose e liberála na corrente sanguínea Isso aumenta os níveis de glicose no sangue de volta ao valor ideal Uma vez que o aumento dos níveis de glicose no sangue desencadeia uma resposta oposta para reduzir os níveis de volta ao valor ideal interrompendo a ação do efetor insulina ou glucagon 3 Explique o que é regulação antecipatória em um sistema homeostático Dê um exemplo A regulação antecipatória é um processo em que o corpo antecipa uma mudança futura no ambiente e ajusta suas funções para se adaptar a essa mudança antes que ela ocorra É uma forma de prevenção permitindo que o corpo se adapte rapidamente a mudanças ambientais e mantenha a homeostase Um exemplo comum de regulação antecipatória é a adaptação do corpo ao exercício físico Antes de iniciar o exercício o corpo antecipa o aumento da demanda de energia e ajusta a produção de energia para atender às necessidades durante o exercício Isso envolve um aumento da atividade do sistema cardiovascular com um aumento na frequência cardíaca e no fluxo sanguíneo para os músculos Além disso a respiração aumenta para fornecer mais oxigênio aos músculos 4 Descreva as forças que causam o movimento de fluido através da parede dos capilares linfáticos Quanto fluido é devolvido ao sangue por dia pelo sistema linfático Os capilares linfáticos são vasos sanguíneos finos que formam uma rede de vasos que se conectam aos tecidos do corpo e transportam fluidos linfáticos O movimento de fluido através da parede dos capilares linfáticos é causado por duas forças principais a pressão hidrostática e a pressão oncótica A pressão hidrostática é a pressão exercida pelo líquido dentro dos capilares linfáticos À medida que o líquido entra no capilar linfático a pressão hidrostática empurra o fluido através da parede do capilar para o interior do lúmen do vaso linfático A pressão oncótica é a pressão exercida pelas proteínas plasmáticas presentes no fluido intersticial As proteínas plasmáticas exercem uma pressão oncótica que puxa o fluido de volta para o interior dos capilares linfáticos Além disso o movimento muscular do corpo também pode ajudar no movimento do fluido através dos capilares linfáticos Quando os músculos se contraem eles comprimem os capilares linfáticos e ajudam a empurrar o fluido linfático para a próxima estação linfática Em média o sistema linfático retorna cerca de 3 litros de fluido para a circulação sanguínea por dia Esse fluido inclui proteínas células imunológicas e outras substâncias que escapam dos capilares sanguíneos e entram no espaço intersticial O sistema linfático é importante para a remoção de excesso de fluido e proteínas do tecido mantendo o equilíbrio dos fluidos corporais BIOELETROGÊNESE 1 O POTENCIAL DA MEMBRANA EM REPOUSO 1 Quais são os tipos de proteínas transportadoras encontradas nas membranas celulares Existem três tipos principais de proteínas transportadoras encontradas nas membranas celulares canais iônicos transportadores de soluto e bombas de íons Canais iônicos são proteínas transmembranares que formam canais para íons específicos atravessarem a membrana celular Esses canais iônicos podem ser abertos ou fechados em resposta a estímulos como mudanças na voltagem ou na presença de ligantes Os canais iônicos são importantes para a regulação da concentração de íons na célula além de serem importantes para a transmissão de sinais nervosos e musculares Transportadores de soluto são proteínas transmembranares que ligam especificamente e transportam moléculas específicas através da membrana celular Esses transportadores podem ser movidos passivamente pelo gradiente de concentração transporte facilitado ou serem acoplados a um transportador de energia transporte ativo para mover a molécula contra seu gradiente de concentração Bombas de íons são proteínas transmembranares que utilizam energia para transportar íons contra seu gradiente de concentração As bombas de íons são importantes para manter o equilíbrio de íons dentro e fora da célula além de serem importantes para a geração de potenciais de membrana eletroquímicos Em conjunto essas proteínas transportadoras permitem que as células controlem a composição química de seus ambientes internos e reajam às mudanças em seu ambiente externo 2 O que é transporte ativo Transporte ativo é um processo em que as moléculas são movidas através de uma membrana celular contra seu gradiente de concentração ou seja de uma região de menor concentração para uma região de maior concentração Esse movimento requer o uso de energia metabólica geralmente na forma de ATP adenosina trifosfato O transporte ativo ocorre com a ajuda de proteínas transportadoras específicas como as bombas de íons que movem íons e moléculas contra seus gradientes de concentração e os transportadores de solutos que movem moléculas específicas contra seus gradientes de concentração O transporte ativo é essencial para muitos processos biológicos como a absorção de nutrientes nas células intestinais a secreção de substâncias pelas células glandulares e a manutenção do equilíbrio iônico dentro e fora das células A energia necessária para o transporte ativo é fornecida pela hidrólise do ATP ou por gradientes de concentração de outros íons ou moléculas 3 O que é um canal iônico Um canal iônico é uma proteína transmembrana que forma um canal através da membrana celular e permite a passagem seletiva de íons através dessa membrana Esses canais são formados por proteínas transmembrana que se estendem através da membrana celular com uma parte no interior da célula e outra no exterior formando um poro central que permite a passagem de íons Os canais iônicos podem ser abertos ou fechados em resposta a diferentes estímulos como mudanças no potencial de membrana presença de ligantes específicos ou alterações na pressão osmótica Isso permite que as células controlem seletivamente a passagem de íons através da membrana mantendo assim a composição química interna da célula Os canais iônicos são importantes em muitos processos biológicos incluindo a transmissão de impulsos nervosos a contração muscular a secreção de hormônios e a regulação do equilíbrio eletrolítico do corpo Algumas doenças são causadas por mutações nos canais iônicos como a síndrome do QT longo que é causada por mutações nos canais de potássio do coração e pode levar a arritmias cardíacas 4 Defina potencial de equilíbrio de um íon Explique como é calculado o potencial de equilíbrio O potencial de equilíbrio de um íon é o potencial elétrico necessário para equilibrar a força eletrostática que age sobre um íon quando ele está em equilíbrio eletroquímico através de uma membrana permeável seletiva Em outras palavras é o potencial elétrico em que a difusão de íons para dentro e para fora da célula é equilibrada resultando em uma concentração constante de íons em ambos os lados da membrana O potencial de equilíbrio é calculado usando a equação de Nernst que relaciona a concentração de íons em ambos os lados da membrana a carga do íon e a temperatura A equação de Nernst é dada por E RTzFlnXoutXin Onde E é o potencial de equilíbrio do íon R é a constante universal dos gases T é a temperatura em Kelvin z é a carga do íon F é a constante de Faraday Xout é a concentração do íon fora da célula Xin é a concentração do íon dentro da célula ln é o logaritmo natural A equação de Nernst é usada para calcular o potencial de equilíbrio de íons em condições de equilíbrio quando não há movimento líquido de íons Em condições fisiológicas normais o potencial de membrana celular não é igual ao potencial de equilíbrio de nenhum íon individual mas é uma combinação ponderada dos potenciais de equilíbrio de diferentes íons 5 Qual é o valor médio do potencial de membrana das células O valor médio do potencial de membrana das células pode variar amplamente dependendo do tipo de célula e das condições fisiológicas em que ela se encontra Em geral as células em repouso têm um potencial de membrana negativo que varia de 40 mV a 80 mV Por exemplo os neurônios em repouso têm um potencial de membrana em torno de 70 mV enquanto as células musculares em repouso têm um potencial de membrana em torno de 80 mV Alguns tipos de células como as células ciliadas da orelha interna podem ter um potencial de membrana positivo em repouso É importante destacar que o valor do potencial de membrana pode mudar rapidamente em resposta a estímulos ambientais ou sinais químicos como neurotransmissores hormônios e íons Por exemplo quando um neurônio é ativado o potencial de membrana pode se tornar menos negativo ou mesmo positivo o que é importante para a propagação do impulso nervoso BIOELETROGÊNESE 2 O POTENCIAL DE AÇÃO 1 O que significa a expressão célula excitável Quais são os tipos principais de células excitáveis A expressão célula excitável se refere a células que são capazes de gerar e transmitir sinais elétricos rapidamente através de mudanças rápidas no seu potencial de membrana Essas células possuem canais iônicos específicos na sua membrana plasmática que permitem o fluxo rápido de íons através da membrana o que resulta em alterações do potencial de membrana Os tipos principais de células excitáveis são Neurônios São células nervosas responsáveis por transmitir sinais elétricos impulsos nervosos entre diferentes partes do sistema nervoso Células musculares São células que respondem a estímulos elétricos gerando contrações musculares Existem dois tipos principais de células musculares excitáveis células musculares esqueléticas e células musculares cardíacas Células sensoriais São células responsáveis por detectar estímulos sensoriais como luz som pressão e temperatura Essas células transmitem sinais elétricos para o sistema nervoso central para processamento e interpretação Em geral as células excitáveis são fundamentais para o funcionamento do sistema nervoso e para a coordenação dos movimentos e outras funções corporais 2 Descreva 4 características dos potenciais graduados Os potenciais graduados são alterações do potencial de membrana que ocorrem em resposta a estímulos e que se propagam de forma decremental ou seja diminuem de intensidade com a distância da fonte do estímulo As quatro características importantes dos potenciais graduados são Amplitude variável A magnitude do potencial graduado é diretamente proporcional à intensidade do estímulo que o gerou Isso significa que diferentes estímulos podem gerar potenciais graduados de diferentes magnitudes Somatório Os potenciais graduados podem se somar uns aos outros para gerar uma resposta celular maior Isso significa que se vários estímulos ocorrem simultaneamente ou em rápida sucessão eles podem gerar uma resposta celular mais forte do que um único estímulo isolado Propagação decremental Os potenciais graduados se propagam pelo citoplasma da célula diminuindo de intensidade à medida que se afastam da fonte do estímulo Isso ocorre porque os íons carregados que geram o potencial graduado são dissipados ao longo da distância Não são tudoounada Os potenciais graduados não seguem o princípio do tudoou nada dos potenciais de ação Ou seja eles não possuem um limiar mínimo para serem gerados e sua amplitude não é fixa podendo variar de acordo com a intensidade do estímulo que o gerou 3 Descreva os tipos de canais de um axônio Diferencie esses canais daqueles presentes nos dendritos e corpo celular Os canais iônicos presentes em um axônio são geralmente divididos em três categorias principais canais de sódio canais de potássio e canais de cálcio Cada tipo de canal possui características únicas que influenciam o comportamento elétrico do axônio e sua capacidade de gerar e transmitir sinais elétricos Os canais de sódio e potássio por exemplo estão presentes em toda a extensão do axônio e são responsáveis pela geração e transmissão dos potenciais de ação Os canais de sódio são responsáveis pela despolarização do axônio enquanto os canais de potássio são responsáveis pela repolarização e pela hiperpolarização Já os canais de cálcio são encontrados principalmente nos terminais nervosos do axônio e desempenham um papel importante na liberação de neurotransmissores na sinapse Quando um potencial de ação chega ao final do axônio os canais de cálcio são ativados permitindo a entrada de íons cálcio no terminal nervoso e desencadeando a liberação dos neurotransmissores na fenda sináptica Em contraste os dendritos e o corpo celular das células nervosas possuem canais iônicos diferentes e sua função é principalmente receber sinais elétricos de outras células nervosas Por exemplo os canais de receptores de glutamato e GABA são encontrados nas membranas dos dendritos e corpo celular e desempenham um papel fundamental na transmissão sináptica excitatória e inibitória respectivamente Além disso outras proteínas de membrana como os transportadores de glutamato e GABA também estão presentes nas dendrites e corpo celular e desempenham um papel importante na regulação do nível de neurotransmissores na sinapse 4 Cite 4 características dos potenciais de ação Tudoounada Os potenciais de ação são gerados quando um limiar mínimo de despolarização é alcançado no neurônio Isso significa que uma vez que o limiar é atingido o potencial de ação é sempre gerado com a mesma amplitude e duração independentemente da magnitude do estímulo que o desencadeou Autopropagantes Os potenciais de ação são autopropagantes ou seja uma vez que são iniciados em uma região do axônio eles se propagam de forma autônoma e unidirecional ao longo do axônio sem diminuição de amplitude Não decrementais Os potenciais de ação não sofrem atenuação à medida que se propagam pelo axônio mesmo a longas distâncias Isso se deve em grande parte à regeneração ativa do potencial de ação por meio da entrada de íons de sódio na célula Período refratário Depois que um potencial de ação é gerado em uma determinada região do axônio há um período refratário durante o qual é impossível gerar um novo potencial de ação na mesma região Isso limita a taxa máxima de disparo dos potenciais de ação e permite que as células nervosas modifiquem a frequência de disparo para codificar diferentes tipos de informações 5 Defina períodos refratários absoluto e relativo O período refratário absoluto é o período de tempo durante o qual é completamente impossível gerar um novo potencial de ação em uma célula nervosa mesmo que um estímulo muito forte seja aplicado Isso ocorre porque os canais de sódio responsáveis pela geração do potencial de ação estão inativados e não podem ser ativados novamente até que o potencial de membrana da célula volte ao seu estado de repouso O período refratário relativo é o período de tempo durante o qual é possível gerar um novo potencial de ação em uma célula nervosa mas apenas se o estímulo for suficientemente forte Durante este período os canais de sódio começaram a se recuperar da inativação mas a célula ainda está hiperpolarizada e requer um estímulo mais forte do que o normal para gerar um novo potencial de ação O período refratário relativo é seguido pelo período de hiperpolarização no qual a célula está mais negativa do que o seu potencial de repouso e é ainda mais difícil gerar um novo potencial de ação HOMEOSTASE E DINÂMICA CAPILAR 1 Descreva o mecanismo de funcionamento de um sistema de controle homeostático e liste seus componentes essenciais Um sistema de controle homeostático é um mecanismo que permite que um organismo mantenha condições internas estáveis e constantes em face de mudanças no ambiente externo Esse mecanismo envolve a monitorização de um determinado parâmetro biológico a comparação desse parâmetro com um valor de referência e a implementação de ações corretivas para restaurar a homeostase Os componentes essenciais de um sistema de controle homeostático incluem Sensor Um sensor é responsável por monitorizar o parâmetro biológico que está sendo regulado Ele detecta mudanças nesse parâmetro e envia informações para o centro de controle Centro de controle O centro de controle é responsável por comparar o valor do parâmetro biológico com um valor de referência prédefinido e determinar se a ação corretiva é necessária Efetor O efetor é responsável por implementar a ação corretiva determinada pelo centro de controle Em muitos casos o efetor é um órgão ou tecido muscular que pode alterar a função do sistema regulado como um músculo que aumenta ou diminui o fluxo sanguíneo para um determinado órgão O mecanismo de funcionamento de um sistema de controle homeostático envolve a comunicação entre esses três componentes Quando o sensor detecta uma mudança no parâmetro biológico ele envia informações para o centro de controle O centro de controle compara o valor do parâmetro com o valor de referência e determina se uma ação corretiva é necessária Se uma ação corretiva é necessária o centro de controle envia um sinal para o efetor que implementa a ação corretiva para restaurar a homeostase Por exemplo quando a temperatura do corpo de um mamífero aumenta os sensores termorregulatórios na pele e no cérebro detectam essa mudança e enviam informações para o centro de controle que é o hipotálamo no cérebro O hipotálamo compara a temperatura corporal com um valor de referência e se necessário envia sinais para os efetores que incluem os vasos sanguíneos e as glândulas sudoríparas O hipotálamo pode dilatar os vasos sanguíneos para aumentar o fluxo sanguíneo para a pele permitindo que o calor seja dissipado através da transpiração Ele também pode estimular as glândulas sudoríparas para produzir suor o que ajuda a resfriar o corpo Essas ações corretivas ajudam a manter a temperatura corporal constante e assim restaurar a homeostase 2 Explique o que é retroalimentação negativa em um sistema homeostático Dê um exemplo A retroalimentação negativa é um processo regulatório que é comumente observado em sistemas homeostáticos É um tipo de controle negativo em que o aumento de um parâmetro leva a uma resposta oposta que reduz o parâmetro Em um sistema de controle homeostático com retroalimentação negativa o sensor detecta um desvio do valor ideal do parâmetro a ser controlado e envia essa informação para o centro de controle O centro de controle então emite um sinal de saída que reduz o desvio e retorna o parâmetro para o valor ideal interrompendo a ação do efetor Um exemplo de um sistema de controle homeostático com retroalimentação negativa é a regulação do nível de glicose no sangue Quando os níveis de glicose no sangue aumentam após uma refeição as células beta do pâncreas liberam o hormônio insulina na corrente sanguínea A insulina se liga a receptores em células do fígado músculos e tecido adiposo sinalizando para eles absorverem a glicose do sangue e armazenála como glicogênio ou gordura Isso reduz os níveis de glicose no sangue de volta ao valor ideal Quando os níveis de glicose no sangue caem abaixo do valor ideal as células alfa do pâncreas liberam o hormônio glucagon que sinaliza para o fígado quebrar o glicogênio armazenado em glicose e liberála na corrente sanguínea Isso aumenta os níveis de glicose no sangue de volta ao valor ideal Uma vez que o aumento dos níveis de glicose no sangue desencadeia uma resposta oposta para reduzir os níveis de volta ao valor ideal interrompendo a ação do efetor insulina ou glucagon 3 Explique o que é regulação antecipatória em um sistema homeostático Dê um exemplo A regulação antecipatória é um processo em que o corpo antecipa uma mudança futura no ambiente e ajusta suas funções para se adaptar a essa mudança antes que ela ocorra É uma forma de prevenção permitindo que o corpo se adapte rapidamente a mudanças ambientais e mantenha a homeostase Um exemplo comum de regulação antecipatória é a adaptação do corpo ao exercício físico Antes de iniciar o exercício o corpo antecipa o aumento da demanda de energia e ajusta a produção de energia para atender às necessidades durante o exercício Isso envolve um aumento da atividade do sistema cardiovascular com um aumento na frequência cardíaca e no fluxo sanguíneo para os músculos Além disso a respiração aumenta para fornecer mais oxigênio aos músculos 4 Descreva as forças que causam o movimento de fluido através da parede dos capilares linfáticos Quanto fluido é devolvido ao sangue por dia pelo sistema linfático Os capilares linfáticos são vasos sanguíneos finos que formam uma rede de vasos que se conectam aos tecidos do corpo e transportam fluidos linfáticos O movimento de fluido através da parede dos capilares linfáticos é causado por duas forças principais a pressão hidrostática e a pressão oncótica A pressão hidrostática é a pressão exercida pelo líquido dentro dos capilares linfáticos À medida que o líquido entra no capilar linfático a pressão hidrostática empurra o fluido através da parede do capilar para o interior do lúmen do vaso linfático A pressão oncótica é a pressão exercida pelas proteínas plasmáticas presentes no fluido intersticial As proteínas plasmáticas exercem uma pressão oncótica que puxa o fluido de volta para o interior dos capilares linfáticos Além disso o movimento muscular do corpo também pode ajudar no movimento do fluido através dos capilares linfáticos Quando os músculos se contraem eles comprimem os capilares linfáticos e ajudam a empurrar o fluido linfático para a próxima estação linfática Em média o sistema linfático retorna cerca de 3 litros de fluido para a circulação sanguínea por dia Esse fluido inclui proteínas células imunológicas e outras substâncias que escapam dos capilares sanguíneos e entram no espaço intersticial O sistema linfático é importante para a remoção de excesso de fluido e proteínas do tecido mantendo o equilíbrio dos fluidos corporais BIOELETROGÊNESE 1 O POTENCIAL DA MEMBRANA EM REPOUSO 1 Quais são os tipos de proteínas transportadoras encontradas nas membranas celulares Existem três tipos principais de proteínas transportadoras encontradas nas membranas celulares canais iônicos transportadores de soluto e bombas de íons Canais iônicos são proteínas transmembranares que formam canais para íons específicos atravessarem a membrana celular Esses canais iônicos podem ser abertos ou fechados em resposta a estímulos como mudanças na voltagem ou na presença de ligantes Os canais iônicos são importantes para a regulação da concentração de íons na célula além de serem importantes para a transmissão de sinais nervosos e musculares Transportadores de soluto são proteínas transmembranares que ligam especificamente e transportam moléculas específicas através da membrana celular Esses transportadores podem ser movidos passivamente pelo gradiente de concentração transporte facilitado ou serem acoplados a um transportador de energia transporte ativo para mover a molécula contra seu gradiente de concentração Bombas de íons são proteínas transmembranares que utilizam energia para transportar íons contra seu gradiente de concentração As bombas de íons são importantes para manter o equilíbrio de íons dentro e fora da célula além de serem importantes para a geração de potenciais de membrana eletroquímicos Em conjunto essas proteínas transportadoras permitem que as células controlem a composição química de seus ambientes internos e reajam às mudanças em seu ambiente externo 2 O que é transporte ativo Transporte ativo é um processo em que as moléculas são movidas através de uma membrana celular contra seu gradiente de concentração ou seja de uma região de menor concentração para uma região de maior concentração Esse movimento requer o uso de energia metabólica geralmente na forma de ATP adenosina trifosfato O transporte ativo ocorre com a ajuda de proteínas transportadoras específicas como as bombas de íons que movem íons e moléculas contra seus gradientes de concentração e os transportadores de solutos que movem moléculas específicas contra seus gradientes de concentração O transporte ativo é essencial para muitos processos biológicos como a absorção de nutrientes nas células intestinais a secreção de substâncias pelas células glandulares e a manutenção do equilíbrio iônico dentro e fora das células A energia necessária para o transporte ativo é fornecida pela hidrólise do ATP ou por gradientes de concentração de outros íons ou moléculas 3 O que é um canal iônico Um canal iônico é uma proteína transmembrana que forma um canal através da membrana celular e permite a passagem seletiva de íons através dessa membrana Esses canais são formados por proteínas transmembrana que se estendem através da membrana celular com uma parte no interior da célula e outra no exterior formando um poro central que permite a passagem de íons Os canais iônicos podem ser abertos ou fechados em resposta a diferentes estímulos como mudanças no potencial de membrana presença de ligantes específicos ou alterações na pressão osmótica Isso permite que as células controlem seletivamente a passagem de íons através da membrana mantendo assim a composição química interna da célula Os canais iônicos são importantes em muitos processos biológicos incluindo a transmissão de impulsos nervosos a contração muscular a secreção de hormônios e a regulação do equilíbrio eletrolítico do corpo Algumas doenças são causadas por mutações nos canais iônicos como a síndrome do QT longo que é causada por mutações nos canais de potássio do coração e pode levar a arritmias cardíacas 4 Defina potencial de equilíbrio de um íon Explique como é calculado o potencial de equilíbrio O potencial de equilíbrio de um íon é o potencial elétrico necessário para equilibrar a força eletrostática que age sobre um íon quando ele está em equilíbrio eletroquímico através de uma membrana permeável seletiva Em outras palavras é o potencial elétrico em que a difusão de íons para dentro e para fora da célula é equilibrada resultando em uma concentração constante de íons em ambos os lados da membrana O potencial de equilíbrio é calculado usando a equação de Nernst que relaciona a concentração de íons em ambos os lados da membrana a carga do íon e a temperatura A equação de Nernst é dada por E RTzFlnXoutXin Onde E é o potencial de equilíbrio do íon R é a constante universal dos gases T é a temperatura em Kelvin z é a carga do íon F é a constante de Faraday Xout é a concentração do íon fora da célula Xin é a concentração do íon dentro da célula ln é o logaritmo natural A equação de Nernst é usada para calcular o potencial de equilíbrio de íons em condições de equilíbrio quando não há movimento líquido de íons Em condições fisiológicas normais o potencial de membrana celular não é igual ao potencial de equilíbrio de nenhum íon individual mas é uma combinação ponderada dos potenciais de equilíbrio de diferentes íons 5 Qual é o valor médio do potencial de membrana das células O valor médio do potencial de membrana das células pode variar amplamente dependendo do tipo de célula e das condições fisiológicas em que ela se encontra Em geral as células em repouso têm um potencial de membrana negativo que varia de 40 mV a 80 mV Por exemplo os neurônios em repouso têm um potencial de membrana em torno de 70 mV enquanto as células musculares em repouso têm um potencial de membrana em torno de 80 mV Alguns tipos de células como as células ciliadas da orelha interna podem ter um potencial de membrana positivo em repouso É importante destacar que o valor do potencial de membrana pode mudar rapidamente em resposta a estímulos ambientais ou sinais químicos como neurotransmissores hormônios e íons Por exemplo quando um neurônio é ativado o potencial de membrana pode se tornar menos negativo ou mesmo positivo o que é importante para a propagação do impulso nervoso BIOELETROGÊNESE 2 O POTENCIAL DE AÇÃO 1 O que significa a expressão célula excitável Quais são os tipos principais de células excitáveis A expressão célula excitável se refere a células que são capazes de gerar e transmitir sinais elétricos rapidamente através de mudanças rápidas no seu potencial de membrana Essas células possuem canais iônicos específicos na sua membrana plasmática que permitem o fluxo rápido de íons através da membrana o que resulta em alterações do potencial de membrana Os tipos principais de células excitáveis são Neurônios São células nervosas responsáveis por transmitir sinais elétricos impulsos nervosos entre diferentes partes do sistema nervoso Células musculares São células que respondem a estímulos elétricos gerando contrações musculares Existem dois tipos principais de células musculares excitáveis células musculares esqueléticas e células musculares cardíacas Células sensoriais São células responsáveis por detectar estímulos sensoriais como luz som pressão e temperatura Essas células transmitem sinais elétricos para o sistema nervoso central para processamento e interpretação Em geral as células excitáveis são fundamentais para o funcionamento do sistema nervoso e para a coordenação dos movimentos e outras funções corporais 2 Descreva 4 características dos potenciais graduados Os potenciais graduados são alterações do potencial de membrana que ocorrem em resposta a estímulos e que se propagam de forma decremental ou seja diminuem de intensidade com a distância da fonte do estímulo As quatro características importantes dos potenciais graduados são Amplitude variável A magnitude do potencial graduado é diretamente proporcional à intensidade do estímulo que o gerou Isso significa que diferentes estímulos podem gerar potenciais graduados de diferentes magnitudes Somatório Os potenciais graduados podem se somar uns aos outros para gerar uma resposta celular maior Isso significa que se vários estímulos ocorrem simultaneamente ou em rápida sucessão eles podem gerar uma resposta celular mais forte do que um único estímulo isolado Propagação decremental Os potenciais graduados se propagam pelo citoplasma da célula diminuindo de intensidade à medida que se afastam da fonte do estímulo Isso ocorre porque os íons carregados que geram o potencial graduado são dissipados ao longo da distância Não são tudoounada Os potenciais graduados não seguem o princípio do tudoou nada dos potenciais de ação Ou seja eles não possuem um limiar mínimo para serem gerados e sua amplitude não é fixa podendo variar de acordo com a intensidade do estímulo que o gerou 3 Descreva os tipos de canais de um axônio Diferencie esses canais daqueles presentes nos dendritos e corpo celular Os canais iônicos presentes em um axônio são geralmente divididos em três categorias principais canais de sódio canais de potássio e canais de cálcio Cada tipo de canal possui características únicas que influenciam o comportamento elétrico do axônio e sua capacidade de gerar e transmitir sinais elétricos Os canais de sódio e potássio por exemplo estão presentes em toda a extensão do axônio e são responsáveis pela geração e transmissão dos potenciais de ação Os canais de sódio são responsáveis pela despolarização do axônio enquanto os canais de potássio são responsáveis pela repolarização e pela hiperpolarização Já os canais de cálcio são encontrados principalmente nos terminais nervosos do axônio e desempenham um papel importante na liberação de neurotransmissores na sinapse Quando um potencial de ação chega ao final do axônio os canais de cálcio são ativados permitindo a entrada de íons cálcio no terminal nervoso e desencadeando a liberação dos neurotransmissores na fenda sináptica Em contraste os dendritos e o corpo celular das células nervosas possuem canais iônicos diferentes e sua função é principalmente receber sinais elétricos de outras células nervosas Por exemplo os canais de receptores de glutamato e GABA são encontrados nas membranas dos dendritos e corpo celular e desempenham um papel fundamental na transmissão sináptica excitatória e inibitória respectivamente Além disso outras proteínas de membrana como os transportadores de glutamato e GABA também estão presentes nas dendrites e corpo celular e desempenham um papel importante na regulação do nível de neurotransmissores na sinapse 4 Cite 4 características dos potenciais de ação Tudoounada Os potenciais de ação são gerados quando um limiar mínimo de despolarização é alcançado no neurônio Isso significa que uma vez que o limiar é atingido o potencial de ação é sempre gerado com a mesma amplitude e duração independentemente da magnitude do estímulo que o desencadeou Autopropagantes Os potenciais de ação são autopropagantes ou seja uma vez que são iniciados em uma região do axônio eles se propagam de forma autônoma e unidirecional ao longo do axônio sem diminuição de amplitude Não decrementais Os potenciais de ação não sofrem atenuação à medida que se propagam pelo axônio mesmo a longas distâncias Isso se deve em grande parte à regeneração ativa do potencial de ação por meio da entrada de íons de sódio na célula Período refratário Depois que um potencial de ação é gerado em uma determinada região do axônio há um período refratário durante o qual é impossível gerar um novo potencial de ação na mesma região Isso limita a taxa máxima de disparo dos potenciais de ação e permite que as células nervosas modifiquem a frequência de disparo para codificar diferentes tipos de informações 5 Defina períodos refratários absoluto e relativo O período refratário absoluto é o período de tempo durante o qual é completamente impossível gerar um novo potencial de ação em uma célula nervosa mesmo que um estímulo muito forte seja aplicado Isso ocorre porque os canais de sódio responsáveis pela geração do potencial de ação estão inativados e não podem ser ativados novamente até que o potencial de membrana da célula volte ao seu estado de repouso O período refratário relativo é o período de tempo durante o qual é possível gerar um novo potencial de ação em uma célula nervosa mas apenas se o estímulo for suficientemente forte Durante este período os canais de sódio começaram a se recuperar da inativação mas a célula ainda está hiperpolarizada e requer um estímulo mais forte do que o normal para gerar um novo potencial de ação O período refratário relativo é seguido pelo período de hiperpolarização no qual a célula está mais negativa do que o seu potencial de repouso e é ainda mais difícil gerar um novo potencial de ação