1. O documento descreve as principais características estruturais e funcionais dos neurônios e das sinapses. Apresenta a membrana celular, organelas, citoesqueleto, axônios, botões terminais e neurotransmissores. 2. Os neurônios são células especializadas na comunicação e processamento de informações através do sistema nervoso. Possuem dendritos para receber estímulos, corpo celular com núcleo e organelas, e axônios para conduzir o potencial de ação

1. NEURÔNIO 1 – A Célula 1.1 - Propriedades 1.2 - Classificação 1.3 – Estrutura externa e Funcionamento Neural 2 – Membrana Celular e suas comportas 3- Os dendritos e as Espinhas dendríticas 4 – O corpo celular e as organelas 4.1 – O Núcleo 4.2 – O Retículo Endoplasmático 4.3 – Os Ribossomas 4.4 – As Mitocôndrias 4.5 – O Complexo de Golgi 4.6 – Os Lisossomas

2. 5 – O Citoesqueleto – Elementos de estrutura e transporte 5.1 – Os Neurofilamentos 5.2 – Os Microtúbulos 5.3 – Os Microfilamentos 6 – Elementos dinâmicos da comunicação e conexões neurais e da sinapse. 6.1 – Os Axônios 6.2 – Os Botões Terminais 6.3 – As Sinapses 7 – O Potencial de Ação

3. 8 – A Dinâmica da Informação na Membrana 8.1 – A Bomba de sódio-potássio 8.2 – A Exocitose 8.3 – A reconstituição da Vesícula 8.4 – Os destinos do Neurotransmissor na fenda sináptica 8.5 – Os tipos de sinapses 8.6 – Qualidade dos receptores 8.6.1 - O Receptor inotrópico 8.6. 2 – O Receptor metabotrópico 9 – As reações no neurônio pós-sináptico

4. 10 - Os Neurotransmissores – Principais Sistemas 10.1 – Sua localização 10.2 – Suas ligações 10.3 – Seus efeitos comportamentais da atividade do sistema nervoso no cérebro

5. 1= O Neurônio 1- Célula altamente especializada que transmitem informação para outros neurônios e tecidos -> sinalização e comunicação rápida por todo o corpo. 2 - Funcionam coletivamente como circuitos 3 – Incapazes de se recuperar de lesões biológicas – as informações morrem com o neurônio lesado.

6. CLASSIFICAÇÃO Sensoriais – convertem estímulos (input) sonoros, fotons, químicos, pressão, espaciais/gravidade em sinais eletroquímicos reconhecíveis pelo SNC. Interneurônios - responsáveis pelas associações, processamentos e tomada de decisões Motores – Emitem estímulos (output) eletroquímicos a pontos distantes a glândulas músculos e vasos sanquíneos.

8. Sensibilidade Somática – Profa. Cláudia Herrera Tambeli

9. Localização As regiões sensitivas do cérebro são altamente organizadas quanto a procedência do estímulo

10. O surgimento de interneurônios foi uma etapa crucial na evolução do sistema nervoso. De uma fase em que sensor e efetor eram partes da mesma célula, surgiu outra em que estavam em células distintas. Os interneurônios surgem, então, como moduladores do efeito do sensor sobre o efetor. Através dos interneurônios, outras partes do organismo podem interferir sobre o que se passa na relação sensor-efetor (adaptado de Segal, 2001).

11. Não apenas a grande maioria, mas sim todos os neurônios poderiam ser chamados de interneurônios, pois, para ele, o sistema nervoso é um sistema de organização fechada, uma rede celular na qual começa e termina toda a atividade neuronal (Maturana, 2005) in http://www.arscientia.com.br

14. ESTRUTURA EXTERNA E FUNCIONAMENTO NEURONAL 1 – Possuem um número infinito de formas, comprimentos, padrões de Ramificações, níveis de atividades e interação com outros neurônios e Estruturas. CARACTERFÍSTICAS COMUNS Durante a neurotransmissão: a informação -> membrana -> zona desencadeadora – perto do corpo celular -> potencial de ação -> Conduzido pelos axônios até os botões terminais. INFORMAÇÃO -> INPUT -> ZONA CONDUTORA -> OUT PUT RECEPTOR -> DENDRITOS -> AXÔNIO -> BOTÃO TERMINAL

17. 2 - MEMBRANA CELULAR E SUAS COMPORTAS Manutenção e definição da estrutura tridimensional do neurônio Separação do espaço externo do espaço interno – limite flexível Semi-permermeável – funciona como uma barreira de comportas para regular o fluxo de agentes químicos, água e sais dissolvidos -> Proteção Permitir o reconhecimento celular. Serve de sitio estável para o metabolismo enzimático. Permite direcionar a mobilidade celular Ajuda a compartimentalização subcelular Se entra muita H2O na célula -> estoura DIFUSÃO Se sai muita H2O da célula -> murcha OSMALARIDADE

18. H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O

19. Efeito da osmolaridade sobre as células

20. CARACTERÍSTICA: duas camadas de fosfolipídios e proteina CH2O – ácido graxo (Sn1) | CHO – ácido graxo (Sn2) | CH2O – P – colina, etanolamina, inositol ou serina GLICEROL Sendo que: Fosfato = hidrofílicos – polarizado (carga levemente +) Lipídeos = hidrofóbicos – eletricamente neutro

23. Permeabilidade da membrana fosfolipídica sem proteínas Membrana

24. A Membrana é salpicada de proteinas -> permite a passagem de Na & K - canal iônico -> Local de ligação para substâncias neuroquímicas -> Sítio de trocas com o espaço extracelular = comunicação neural Proteínas tem capacidade de mudar de forma quando agentes químicos ou estímulos elétricos interagem com elas.

26. TIPOS DE CANAIS IÔNICOS Os íons podem passar através de canais com forma apropriadas na membrana celular. b) Quando as comportas estão abertas, as substâncias podem passar. Quando as comportas estão fechadas as substâncias são impedidas de passar c) As Bombas mudam a sua forma de transportar substâncias estão ativas a maior parte do tempo.

27. Mais de 100 tipos de canais iônicos que selecionam os íons que passam através deles e possuem 2 formas: aberta e fechada. Estas formas mudam de acordo com um estímulo: Canais acionados por voltagem; Canais acionados mecanicamente Canais acionados por ligantes

28. Tipos de canais iônicos

35. Tipos de transporte através da membrana

36. 3 - DENDRITOS Partes comprimidas e alongadas do corpo celular. DENDROS (grego) = Árvore Permite que o neurônio sonde áreas bastante além de sua localização geográfica, fazendo sinapses com neurônios e tecidos corporais mais distantes. Recebe informação de toda esta área e processa no corpo celular. FORMA ACOMPANHA A FUNÇÃO Quanto mais longa e volumosa forem as espinhas dendríticas = Maior a capacidade de processamento de informações

37. Quanto mais espinhas dendriticas – maior o estímulo (INPUT) no neurônio = maior atividade neuronal. Mudanças nas espinhas dendriticas pode contribuir para a diminuição da capacidade cerebral de aprendizagem.

43. 4 - O CORPO CELULAR E AS ORGANELAS Corpo = SOMA -> LOCAL ONDE OS NEURÔNIOS: Montam as proteínas; Geram energia: Mantém o metabolismo. Local onde se encontra o núcleo (NOZ) = (DNA) Quanto a sua forma: Desde pequenos e arredondados = Hipotálamo Anterior Grandes e ovóides = neurônios espinhais Triangular = neurônio piramidal do hipocampo

46. SÍNTESE DE PROTEINAS RNAmensageiro -> nucleotídeos = Aminoácidos ->RIBOSSOMAS = grânulos de ácido ribonucléico e proteína de tamanho variável que se encontram livres no citoplasma e que por vezes se reúnem em estruturas parecidas com um colar a que se dá o nome de polissomas; é no seu interior que durante a síntese das proteínas, se verifica o encadeamento dos aminoácidos segundo uma determinada seqüência.. PODE ESTAR TAMBÉM LIGADO À MEMBRANA DO RETÍCULO ENDOPLSMÁTICO RUGOSO

48. No Ribossoma que um fragmento de RNAmensageiro vai ser lido

52. Uma rede de membranas interconectadas que formam canais dentro da célula, cobertos de ribossomos (o que causa a aparência irregular) Produção de proteina que migram para a membrana celular: Canais ; Comportas; Bombas Ou para fora da célula = neurotransmissores

53. Normalmente, localizado em torno do núcleo

55. Rede de membranas interconectadas, formando canais dentro da célula responsável pela produção de proteínas para uso dentro da Célula - Ex Enzimas É também um sítio para metabolismo de lipídeos

57. MITOCÔNDRIAS Sítio do metabolismo celular Açucares, gorduras, proteinas + O2 = ATP (combustível do neurônio)

59. Glucose + oxígeno ENZIMAS = agua + dióxido de carbono + ENERGÍA = ATP Fundamental para manter a carga elétrica negativa no interior da célula Fundamental para a neurotransmissão

61. ATP + H2O = ADP + ENERGIA P

62. O nome provém de Camilo Golgi. É formado por sacos achatados e vesículas. Sua função primordial é: processamento de proteínas ribossomais e a sua distribuição por entre essas vesículas. Funciona, portanto, como uma espécie de sistema central de distribuição na célula. Atua como centro de armazenamento, transformação, empacotamento e remessa de substâncias na célula. É responsável também pela formação dos lisossomos.

63. A maior parte das vesículas transportadoras que saem do retículo endoplasmático, e em particular do retículo endoplasmático rugoso (RER), são transportadas até ao complexo de Golgi, onde são modificadas, ordenadas e enviadas em direcção dos seus destinos finais. O complexo de Golgi está presente na maior parte das células eucarióticas, mas tende a ser mais proeminente nas células de órgãos responsáveis pela secreção de certas substâncias, tais como: Pâncreas, Hipófise, Tireóide, etc

64. Retículo endoplasmático e Aparelho de Golgi - (1) Membrana nuclear, (2) Poro nuclear, (3) Retículo endoplasmático rugoso (RER), (4) Retículo endoplasmático liso (SER), (5) Ribossoma no RER, (6) Proteínas que são transportadas, (7) Vesícula transportadora, (8) Aparelho de Golgi ou complexo lameloso (9) Cisterna do AG, (10) Transmembrana do AG, (11) Cisterna do AG, (12) Vesícula secretora, (13) Membrana plasmática, (14) Proteína secretada, (15) Citoplasma, (16) Espaço extracelular

66. Organela que contém ácidos leves Função: Digestão e assimilação de material. Limpeza dos resíduos do neurônio. Recuperação de proteinas e Aminoácidos = subprodutos de atividades celular Remoção de proteinas tóxicas ao neurônio Dissolução da membrana no processo de liberação de substâncias.

67. 5 - O CITOESQUELETO Suporte para as três dimensões Movimentos sutis quando o cérebro se move – funciona como uma estrutura flexível Sistema de transporte de nutrientes permitindo trocas initerruptas entre os diversos pontos

69. MICROFILAMENTOS Elementos flexível de suporte intraneural associados às membranas Ligam-se por meio de conexões fibrosas às porções intracelular da membrana. Conjunto bastante dinâmico de elementos por proporcionarem apoio estrutural para o movimento do neurônio inclusive nos neuritos axônios e dendritos) em relação à estímulos externos.

70. NEUROFILAMENTOS Filas longas de apêndices protéicos, dispostos uns sobre os outros. Responsável pela a transferência de produtos neuronais dentro do citoplasma] Envolvido no controle e transporte de proteínas - “corridas curtas, não maratonas” – processo intermitente. Envolvido também no apoio estrutural Doença de Alhzheimer – neurofilamentos se dispõem como um emaranhado

71. MICROTÚBULOS Proteínas dos corpos celulares e dos axônios Duas vezes maiores do que os microfilamentos Correm ao longo dos dendritos e axônios Transportam substância e organelas do citoplasma para outros pontos.

75. Os Microtúbulos e os Neurofilamentos = responsável pelos processos De transporte plsmático lento e rápido. Rápido (Anterógrado) – mesma direção do potencial de ação. Velocidade até o botão sináptico = 400 mm/ dia Molécula cinesina = cílios (localizado no corpo do microtúbulo) Lento (Retrógado) = leva a proteína ao redor do SOMA Axônio SOMA (alerta sobre as alterações e requisitos metabólicos) Molécula dineína = localizada também nos microtúbulos

83. 6 - ELEMENTOS DINÂMICOS DA COMUNICAÇÃO Axônio = condutor de informações que transmite o potencial de ação Longa estrutura filiforme, forma cilíndrica e contornos suaves. Lembra uma fina península que sai do SOMA e se ramifica em ângulos obtusos. Diâmetro varia de 1 a 25 micrômetros Distância: de milímetros a metros

85. BOTÃO TERMINAL Término do axônio Normalmente uma protuberância bulbosa onde há um aumento da Superfície para liberação de Neurotransmissores em neurônios ou órgãos

87. SINAPSE Maneira pela qual um neurônio se conecta com outro ou com um órgão Podem ser Excitatórias ou Inibitórias Excitatórias: Acetilcolina, glutamamto e serotonina. Se ligam e abrem canais de cátions, causando influxo de Na+ Inibitórias: acído g-aminobutírico (GABA) e glicina se ligam a canais de Cl- mantendo a membrana polarizada

88. O PROCESSO QUE SE DÁ NA FENDA SINÁPTICA É: Liberação de Neurotransmissor -> Ação -> Recaptação ou Degradação de substância O QUE MUDA DE UMA SINAPSE PARA OUTRA? 1- Maneira que os eventos pré e pós sinápticos ocorrem 2 – A Multiplicidade de alvos com o qual os neurônios fazem sinapses 3 – Auto regulação inibitória de alguns neurônios

91. Múltiplas Sinapses

92. 7 - POTENCIAL DE AÇÃO O exterior da células é levemente mais positivo que o interiorr devido as altas concentrações de cargas NaCl e a presença de K e proteínas negativas no interior da célula. Em estado de repouso existe uma diferença de potencial elétrico, em torno de - 65 a -70 mV (milivolts) = potencial de repouso Essa diferença de potencial é causada por vários fatores, mas os mais importantes são o transporte de íons através da membrana celular e a permeabilidade seletiva da membrana a esses íons. A membrana é responsável por impedir a difusão dos eletrólitos igualmente no espaço externo e interno Quando um impulso nervoso passa por um axônio, Na+ entra no axônio e muda o potencial do impulso de -70 mV para +30 mV, (uma diferença de 100 mV). Essa mudança é chamada de potencial de ação.

93. Neurônio tem um potencial limiar – o potencial de ação só se dá quando o estímulo é acima deste limiar. No Potencial de Ação: 1- estímulo supra limiar na membrana em repouso -> Abertura dos canais de Na -> rápido influxo de Na para dentro da célula (força de difusão e eletrostática) -> fechamento dos canais de Na 2- abertura dos canais de K -> neurônio ultrapassa o seu potencial de repouso (hiperpolarização) -> atividade bomba de Na/K = volta ao repouso OBS: na bainha de mielina existem lacunas (nódulos de Ranvier) que possuem alta concentração de canais de Na. Nestes pontos o potencial de ação salta sobre a bainha, como faíscas de eletricidade em dias frios e secos – condução saltatória = aumenta a velocidade de propagação do impulso

96. Canais de cátions acionados por voltagem são responsáveis pelo potencial de ação em neurônios e outras células eletricamente excitáveis. Um potencial de ação é disparado pela despolarização da membrana plasmática.

97. A bomba de Na + e K + é uma ATPase. 1/3 da energia da célula é gasto nesta bomba e 2/3 nos neurônios. 10 a 20 x + Na + 10 a 20 x + K +

98. Modelo esquemático do ciclo de bombeamento de bomba de Na + e K + .

101. Meio interno Meio externo

106. A mielinização aumenta a velocidade e eficiência do potencial de ação nos neurônios. Na doença esclerose múltipla ocorre uma desmielinização.

107. NO BOTÃO SINÁPTICO Algumas vesículas se ligam a membrana através do alinhamento de proteínas embutida na membrana da vesícula com proteínas da membrana Potencial de ação nos botões terminais -> estimula os canais de Ca -> Abertura dos canais de Ca -> influxo de Ca para o interior da célula -> Estimulação da fusão das vesículas atracadas com a membrana -> abertura da vesícula no espaço extracelular = sinapse

109. Receptores de acetilcolina na junção neuromuscular são canais de cátions acionados por transmissores

110. Sinapses excitatórias Causam uma mudança elétrica excitatória no potencial pós-sináptico (EPSP). Isso acontece quando o efeito líquido da liberação do transmissor é para despolarizar a membrana, levando-o a um valor mais próximo do limiar elétrico para disparar um potencial de ação. Esse efeito é tipicamente mediado pela abertura dos canais da membrana (tipos de poros que atravessam as membranas celulares para os íons cálcio e potássio.

111. Sinapses inibitórias As sinapses inibitórias causam um potencial pós-sináptico inibitório (IPSP), porque o efeito líquido da liberação do transmissor é para hiperpolarizar a membrana, tornando mais difícil alcançar o potencial de limiar elétrico. Esse tipo de sinapse inibitória funciona graças à abertura de diferentes canais de ions na membranas: tipicamente os canais cloreto (Cl-) ou potássio (K+).

112. Um impulso chegando no terminal pré-sináptico provoca a liberação do neurotransmissor. A. As moléculas ligam-se aos canais de íon, cuja abertura é controlada pelo transmissor, na membrana pós-sináptica. Se o Na+ entra na célula pós-sináptica através dos canais abertos, a membrana se tornará despolarizada. B. As moléculas ligam-se aos canais de íon, cuja abertura é controlada pelo pelo transmissor, na membrana pós-sináptica. Se o Cl- entra a célula pós-sináptica, através dos canais abertos, a membrana se tornará hiperpolarizada. A mudança resultante no potencial da membrana, conforme registrado através de um microeletrodo na célula é visto na figura abaixo (Geração de um EPSP e IPSP).

113. Nessa figura, o registro do potencial elétrico transmembrana em função do tempo (em vermelho) mostra que há uma deflexão gradual para cima do traçado quando uma sinapse excitatória (EPSP) é ativada. O fluxo de íons causa a despolarização, i.e, a membrana torna-se menos polarizada. Lembre-se que normalmente a face externa da membrana é negativa em relação ao interior, e que o potencial de repouso da membrana pós-sináptica é cerca de -70 milivolts. Qualquer despolarização diminui esse valor, tornando-o menos negativo, e portanto causando uma deflexão para cima (mais próxima ao nível zero). Nessa figura, o registro do potencial elétrico transmembrana em função do tempo (em vermelho) mostra que há uma deflexão gradual para cima do traçado quando uma sinapse excitatória (EPSP) é ativada. O fluxo de íons causa a despolarização, i.e, a membrana torna-se menos polarizada. Lembre-se que normalmente a face externa da membrana é negativa em relação ao interior, e que o potencial de repouso da membrana pós-sináptica é cerca de -70 milivolts. Qualquer despolarização diminui esse valor, tornando-o menos negativo, e portanto causando uma deflexão para cima (mais próxima ao nível zero). O registro do potencial de membrama para o potencial pós-sináptico inibitório (IPSP: em verde) mostra uma hiperpolarização, i.e., uma deflexão para baixo no traçado porque ele torna-se mais negativo que o potencial de repouso. Uma única célula nervosa normalmente tem centenas ou milhares de sinapses químicas excitatórias e inibitórias que chegam em seus dendritos ou corpo celular. As EPSP e IPSPs somam-se de modo que a curva resultante (em preto) podem inclinar-se para uma despolarização líquida ou uma hiperpolarização. Se a despolarização líquida alcançar o valor limiar, a célula pós-sináptica dispara potenciais de ação Geração de um EPSP e IPSP. Nessa figura, o registro do potencial elétrico transmembrana em função do tempo (em vermelho) mostra que há uma deflexão gradual para cima do traçado quando uma sinapse excitatória (EPSP) é ativada. O fluxo de íons causa a despolarização, i.e, a membrana torna-se menos polarizada. Lembre-se que normalmente a face externa da membrana é negativa em relação ao interior, e que o potencial de repouso da membrana pós-sináptica é cerca de -70 milivolts. Qualquer despolarização diminui esse valor, tornando-o menos negativo, e portanto causando uma deflexão para cima (mais próxima ao nível zero). O registro do potencial de membrama para o potencial pós-sináptico inibitório (IPSP: em verde) mostra uma hiperpolarização, i.e., uma deflexão para baixo no traçado porque ele torna-se mais negativo que o potencial de repouso. Uma única célula nervosa normalmente tem centenas ou milhares de sinapses químicas excitatórias e inibitórias que chegam em seus dendritos ou corpo celular. As EPSP e IPSPs somam-se de modo que a curva resultante (em preto) podem inclinar-se para uma despolarização líquida ou uma hiperpolarização. Se a despolarização líquida alcançar o valor limiar, a célula pós-sináptica dispara potenciais de ação Geração de um EPSP e IPSP.

114. O registro do potencial de membrama para o potencial pós-sináptico inibitório (IPSP: em verde) mostra uma hiperpolarização, i.e., uma deflexão para baixo no traçado porque ele torna-se mais negativo que o potencial de repouso