Fisiologia Nervosa e Muscular: Conceitos Fundamentais

Fisiologia do Potencial de Ação

29. Conceitue “período refratário relativo” e “período refratário absoluto”:

O período refratário absoluto refere-se ao intervalo de tempo, aproximadamente 1ms após o início de um potencial de ação, durante o qual um segundo potencial de ação não pode ser desencadeado, independentemente da intensidade do estímulo. Isso ocorre porque os canais de sódio dependentes de voltagem estão inativados.

O período refratário relativo ocorre após os canais de sódio terem retornado às suas posições originais, mas antes que a membrana atinja seu potencial de repouso. Durante este período, um estímulo de intensidade superior ao normal pode desencadear um novo potencial de ação, pois a repolarização ainda está em andamento e a excitabilidade da membrana está parcialmente recuperada.

30. Explique o princípio do “tudo-ou-nada” relativo ao potencial de ação:

O princípio do tudo-ou-nada estabelece que, uma vez que o potencial de ação é gerado (atingindo o limiar de despolarização), ele se propaga com intensidade máxima e constante por toda a célula, desde que as condições sejam adequadas. Caso o estímulo não atinja o limiar, não haverá propagação do potencial de ação. Não existem potenciais de ação parciais; ou ele ocorre completamente, ou não ocorre.

36. (V) O potencial de membrana sobe rapidamente em direção ao potencial de equilíbrio do sódio durante o potencial de ação.

(V) Verdadeiro. Durante a fase de despolarização do potencial de ação, a rápida entrada de íons sódio (Na+) na célula faz com que o potencial de membrana se aproxime do potencial de equilíbrio do sódio (+60mV), embora raramente o atinja completamente.

37. (V) A abertura retardada dos canais de cálcio dependentes de voltagem leva ao efluxo de cargas positivas da célula, conduzindo à repolarização.

(V) Verdadeiro. Em certas células excitáveis (como as cardíacas), a abertura retardada dos canais de cálcio dependentes de voltagem contribui para a fase de platô e, subsequentemente, a inativação desses canais, juntamente com a abertura dos canais de potássio, leva ao efluxo de cargas positivas (principalmente K+) da célula, conduzindo à repolarização.

38. (F) Os neurônios não apresentam membranas com canais iônicos que permitem a passagem de vários cátions ao mesmo tempo. A passagem de vários íons ao mesmo tempo pela membrana dos neurônios é o que garante a existência de uma diferença de cargas entre as faces da membrana e impede um potencial de equilíbrio.

(F) Falso. Os neurônios apresentam membranas com diversos tipos de canais iônicos que permitem a passagem de vários cátions (como Na+, K+, Ca2+) ao mesmo tempo, embora por canais específicos. A passagem de vários íons pela membrana dos neurônios é fundamental para a existência de uma diferença de cargas entre as faces da membrana e para a geração de potenciais elétricos. No entanto, o potencial de equilíbrio para um íon específico é atingido quando não há fluxo líquido desse íon através da membrana, e não é impedido pela passagem de múltiplos íons.

39. (F) Uma célula em repouso tem excesso de cargas positivas em seu interior. O acúmulo de cargas positivas dentro da célula indica uma inversão de cargas ou despolarização, caracterizando o início de um potencial de ação.

(F) Falso. Uma célula em repouso tem excesso de cargas negativas em seu interior, em relação ao meio extracelular. O acúmulo de cargas positivas dentro da célula, que indica uma inversão de cargas ou despolarização, caracteriza o início de um potencial de ação, mas não é a condição de repouso.

40. (F) Os nós de Ranvier são intervalos regulares na bainha de mielina e são os responsáveis pela transmissão mais lenta dos impulsos nervosos, uma vez que a mielina é isolante. O revestimento dos nervos com mielina garante uma transmissão mais rápida dos impulsos nervosos, pois a condução é saltatória entre os nós de Ranvier.

(F) Falso. Os nós de Ranvier são intervalos regulares na bainha de mielina e são os responsáveis pela transmissão mais rápida dos impulsos nervosos. A mielina atua como um isolante, e a condução do impulso nervoso ocorre de forma saltatória, pulando de um nó de Ranvier para o próximo, o que acelera significativamente a velocidade de propagação do sinal.

Fisiologia da Contração Muscular

1. Quais elementos são essenciais para que ocorra qualquer tipo de contração muscular?

Os elementos essenciais para a contração muscular são:

• Estímulo: que pode ser um impulso nervoso (neurotransmissor) ou elétrico.
• Energia (ATP): para o ciclo das pontes cruzadas e o bombeamento de íons.
• Íon Cálcio (Ca2+): fundamental para iniciar o processo de ligação entre actina e miosina.

2. As fibras musculares são classificadas como tônicas e fásicas. As fásicas são subdivididas em tipo I, IIa e IIb. Explique-as resumidamente.

As fibras musculares podem ser classificadas da seguinte forma:

• Fibras Tônicas: Apresentam contração lenta e sustentada, sem a ocorrência de abalos musculares. São muito eficientes na manutenção da tensão isométrica e são resistentes à fadiga.
• Fibras Fásicas: Produzem abalos musculares rápidos e podem ser subclassificadas em:

1. Fibras Tipo I (Oxidativas de Abalo Lento): Possuem coloração avermelhada devido à alta concentração de mioglobina e muitas mitocôndrias. São altamente resistentes à fadiga e contraem-se lentamente, sendo ideais para atividades de longa duração.
2. Fibras Tipo IIa (Oxidativas-Glicolíticas de Abalo Rápido): Contraem-se rapidamente e possuem uma resistência moderada à fadiga. Utilizam tanto o metabolismo oxidativo quanto o glicolítico.
3. Fibras Tipo IIb (Glicolíticas de Abalo Rápido): Contraem-se muito rapidamente, mas fadigam também rapidamente. Possuem poucas mitocôndrias e dependem principalmente da glicólise anaeróbica para gerar ATP. São de coloração esbranquiçada, pois são ricas em glicogênio.

3. Conceitue somação temporal e tetania:

• Somação Temporal: É o processo no qual a frequência de estímulos aplicados a um músculo é alta o suficiente para que as contrações individuais se somem, resultando em uma força de contração maior do que a produzida por um único estímulo. Isso ocorre porque o músculo não relaxa completamente entre os estímulos.
• Tetania: É o fenômeno em que, se os estímulos ocorrem em uma frequência muito alta e o músculo não tem tempo para relaxar entre eles, ele mantém uma contração sustentada e máxima. A tetania pode ser incompleta (com pequenos relaxamentos) ou completa (sem relaxamento aparente).

4. Explique como ocorre a contração nos músculos lisos:

A contração nos músculos lisos é um processo complexo que se inicia com a despolarização da membrana da célula muscular, seja por um impulso nervoso, hormônios ou atividade elétrica espontânea. Essa despolarização causa um aumento na concentração de cálcio intracelular, que pode vir do meio extracelular (via canais de cálcio) ou do retículo sarcoplasmático.

O cálcio se liga à proteína calmodulina, formando o complexo cálcio-calmodulina. Este complexo ativa a enzima Miosina Cinase de Cadeia Leve (MCCL). A MCCL, por sua vez, fosforila as cadeias leves da miosina, ativando a miosina ATPase. Com a atividade da miosina ATPase alta, inicia-se o ciclo das pontes cruzadas, onde as cabeças da miosina se ligam à actina e realizam o movimento de força.

O ritmo do ciclo das pontes cruzadas no músculo liso é mais lento, pois a hidrólise de ATP pela miosina ATPase é mais lenta, e consequentemente, a contração também será mais prolongada.

O relaxamento inicia à medida que a concentração de cálcio intracelular diminui. O cálcio é removido do citoplasma por bombas de cálcio na membrana do retículo sarcoplasmático e pela troca de cálcio-sódio (antiporte cálcio-sódio) na membrana plasmática. Além disso, a remoção do grupo fosfato das cadeias leves da miosina é realizada pela enzima miosina fosfatase de cadeia leve, o que inativa a miosina ATPase e permite o relaxamento muscular.

5. (F) As miofibrilas são unidades funcionais dos sarcômeros. Os sarcômeros são as unidades funcionais das miofibrilas.

(F) Falso. As miofibrilas são estruturas compostas por unidades repetitivas chamadas sarcômeros. Portanto, os sarcômeros são as unidades funcionais e contráteis das miofibrilas.

6. (F) Túbulos T são modificações do sarcolema que permitem a transmissão dos impulsos elétricos por todos os feixes nervosos. Túbulos T são modificações do sarcolema que permitem a transmissão dos impulsos nervosos por toda a fibra muscular, chegando a todas as miofibrilas.

(F) Falso. Os Túbulos T (túbulos transversos) são invaginações do sarcolema (membrana plasmática da fibra muscular) que permitem a rápida transmissão dos impulsos elétricos (potenciais de ação) por toda a fibra muscular, garantindo que o sinal de contração atinja simultaneamente todas as miofibrilas em seu interior, e não por feixes nervosos.

7. (V) A contração muscular do músculo estriado esquelético ocorre pelo deslizamento dos filamentos de actina sobre os de miosina.

(V) Verdadeiro. A contração do músculo estriado esquelético é explicada pela Teoria do Filamento Deslizante, onde os filamentos finos de actina deslizam sobre os filamentos grossos de miosina, encurtando o sarcômero.

8. (F) A contração do músculo esquelético depende da presença da calmodulina. A contração do músculo liso é que depende da presença da calmodulina.

(F) Falso. A contração do músculo esquelético depende da presença da troponina C para a ligação do cálcio, que expõe os sítios de ligação da miosina na actina. A contração do músculo liso, por outro lado, é que depende da presença da calmodulina para ativar a miosina cinase de cadeia leve.

9. (V) Durante o relaxamento muscular, se o cálcio não estiver disponível para se ligar à troponina C, não ocorrerá atração entre as miofibrilas.

(V) Verdadeiro. No músculo estriado, durante o relaxamento, a concentração de cálcio intracelular diminui. Se o cálcio não estiver disponível para se ligar à troponina C, a tropomiosina permanece cobrindo os sítios de ligação da miosina na actina, impedindo a formação de pontes cruzadas e, consequentemente, a atração entre os filamentos (miofibrilas), mantendo o músculo relaxado.

11. Observe a figura e descreva-a.

FIGURA 1: (Assumindo que a figura ilustra o mecanismo de contração muscular no sarcômero) A figura representa o momento em que o cálcio está se ligando à troponina C. Essa ligação provoca uma mudança conformacional no complexo troponina-tropomiosina, fazendo com que a tropomiosina se desloque e exponha os sítios de ligação da miosina nos filamentos de actina. Isso permite que as cabeças da miosina se liguem à actina e iniciem o ciclo das pontes cruzadas para a contração.

14. O que está sendo representado nas letras (a) a (f):

(Assumindo que as letras se referem a uma imagem de um sarcômero)

• (a) Linha M
• (b) Linha Z
• (c) Zona H
• (d) Faixa A
• (e) Faixa I
• (f) Sarcômero

15. O pigmento que tem a função de se ligar ao oxigênio nos músculos chama-se:

O pigmento que tem a função de se ligar ao oxigênio nos músculos chama-se: mioglobina.

20. O músculo liso também pode ser chamado de músculo:

1. visceral.
2. não-estriado.
3. involuntário.
4. automático.
5. todas as alternativas estão corretas.

21. O componente elástico da contração muscular é responsável:

O componente elástico da contração muscular é responsável: pelo armazenamento e liberação de energia elástica, que contribui para a transmissão de força e para o retorno do músculo ao seu comprimento de repouso, otimizando a eficiência da contração e relaxamento.

27. A fadiga muscular pode ser causada:

A fadiga muscular pode ser causada por diversos fatores, como:

• Acúmulo de íons potássio extracelular.
• Depleção de ATP e glicogênio.
• Acúmulo de lactato e íons H+ (acidose).
• Desequilíbrios iônicos que afetam a excitabilidade da membrana.
• Redução da liberação de cálcio pelo retículo sarcoplasmático.