Canais+iônicos2 (1)
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8/15/2019 Canais+iônicos2 (1)
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Prof. Amanda Fraga
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8/15/2019 Canais+iônicos2 (1)
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Biofísica
A BIOFÍSICA é o estudo da Matéria, Energia, Espaçoe Tempo nos Sistemas Bio !gicos" A composiç#o,
estrutura e funç#o $uantitati%a e $ua itati%a dosfen&menos e compostos org'nicos s#o mensuradaspe as grande(as físicas e suas deri%adas"
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Membrana celular
Modelo do Mosaico Fluido (Singer e Nicolson, 1972)
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Intracelular Extracelular
Potássio 155 4
Sódio 12 145
Magnésio 15 2
Cálcio 2 2
Cloro 8 110
Fosfatos 0 2
Prote!nas "0 15
Com#osi$%o intra e e&tracelular
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'rans#orte atra(és da membrana
)ifus#o simp esOsmose
Transporte mediado por proteínas atra%és dasmem*ranas Transporte faci itado +difus#o faci itada Tranporte ati%o
-rim.rioSecund.rioCo/transporteContratransporte
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'rans#orte #assi(o
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'rans#orte ati(o
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Corrente e étrica)ma corrente elétrica é um flu&o de cargas elétricas* Para +ue se,a mantidauma corrente elétrica num certo meio condutor e necessário +ue -a,a uma dd#.isto é. um cam#o elétrico nesse meio*/um condutor ou numa solu$%o eletrol!tica. define se a intensidade media decorrente elétrica l. atra(és de uma área . como sendo
3 67 t
onde. 6 é a carga eletrica total +ue atra(essa a área durante o inter(alo detem#o t*
Mo(imento ordenado de cargas elétricas. na dire$%o do cam#o. é +ue constitui acorrente elétrica* rela$%o entre a densidade de corrente 9 e a intensidade docam#o elétrico 9 é
9 17#9onde. # é a resisti(idade do meio considerado*
Sua unidade é Ω .m
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Pro#riedades elétricas da membrana
:igide; dielétrica < dd# entre assu#erf!cies internas e e&ternas*Cam#o elétrico
Ca#acit=ncia Cm >F7cm2
:esist?ncia < inclus%o de#rote!nas : m @Acm2
2 (ias de #assagem de corrente elétrica
1* Bbdece Dei de B-m Ecanais i nicosG2* /ature;a ca#aciti(a Edielétrico li#!dicoG
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9letricidadeHistórico
Duigi Ial(ani E1J"0G < eletricidade animal le,andro Kolta E1800G < #rimeiro gerador +u!micoHelm-olt; E1850G < (elocidade de #ro#aga$%o da onda de e&cita$%oLernstein E18"8G < registro do #otencial de in, ria do ner(o lesadoNaller E188J.188 G < batimentos card!acos9int-o(en E1 1OG < gal(an metro de mola. #ioneiro doeletrocardiograma
Lioeletricidade ouLioeletromagnetismo Ealgumas (e;estambém c-amado de biomagnetismoGrefere se a (oltagem estática de célulasbiológicas e as correntes elétricas +uefluem em tecidos (i(os. tal como ner(ose m sculos. em conse+u?ncia de#otenciais de a$%o*
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9letricidade animalPotencial de in, riaCorrente de in, ria < corrente elétrica entre uma ;ona lesada e umaintacta*
iferen$a de Potencial elétrico fisiológica Edd#G E 100mK Q K Q 50mKG
em geral. lineares. #ara meios e&tra e intracelular de mesmacom#osi$%oCélulas n%o e&citá(eis 20mK/er(os e m sculos 0mK
Potencial transmembrana ou#otencial de membrana <diferen$a entre meio e&terno e o
interno
Potencial de re#ouso < célintegra gerando uma dd#
constante
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Canais i nicosS%o #rote!nas. encontradas na membrana de#raticamente todas as células con-ecidas. +ueformam #oros ou canais ou carregadores. ligando osmeios e&tra e intracelulares*
:es#onsá(eis #elo flu&o rá#ido e controlador de!ons selecionados atra(és da membrana celular*
Ilustração da capa da
Nature Insight sobrecanais iônicos.
ista frontal de umreceptor acetilcolinode nicotina! daTorpedo marmorata.Por Nigel "n#in! $%&'aborator( of$olecular )iolog(.
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Poros < t neis -idrof!licos na bicamada l!#!dica. de di=metro am#lo eestático* /%o tem gating
Canais < ra;oa(elmente -idrof!licos atra(és das bicamadas li#!dicas.
formado #or #rote!nas. bastante estrita aos !ons inorg=nicos*Conforma$Res distintas* Possuem o gating*
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Canais i nicos
Pro#riedades
1 Condu$%o i nica
2 Seleti(idadeO Ca#acidade de abrir e fec-ar
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1 < Condu$%o i nica
Permitem a #assagem de grande +uantidade de !on em curto inter(alode tem#o Eaté 10J de !ons7segG*9le(ada condut=ncia +ue #ermite gerar os #otenciais de a$%o*
Pro#riedades
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2 < Seleti(idade
'aman-o do com#onente !on águaFiltro de seleti(idadePresen$a de aas #olares no interior do canal +ue #ermitem a libera$%o
do !on das moléculas de água e #ermitem a #assagem do mesmo*
Pro#riedades
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O < Ca#acidade de abrir e fec-ar
Presen$a de resting channelsFicam abertos e s%o im#ortantes#ara manter o #otencial dere#ouso
Canais com com#ortasCanais ligando de#endentesCanais de#endentes de
fosforila$%oCanais (oltagem de#endentesCanais mecano de#endentes
Pro#riedades
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s * %+,-F ln /0 1 , /0 2
Potencial de e+uil!brio de um !on9nergia #otencial eletro+u!mica E G energia #otencial elétrica T energia #otencial+u!mica*U 0Potencial de e+uil!brio de um !on
9+ua$%o de /9:/S'
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B flu&o de !on #or um canal i nico é #assi(o* for$a #ro#ulsora e o sentido do flu&o de#ende da diferen$a deconcentra$%o Efor$a difusionalG e do #otencial elétrico Efor$a elétricaG.resultando na for$a #ro#ulsora eletro+u!mica*
Dei de B-m
I condut=ncia:e resist?ncia elétricaEem o-ms @G
Flu&o i nico
I * ,%e * 3
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Satura$%o liga$%o do !on com s!tio es#ec!fico no interiordo canalCom VW !onX temos um momento +ue a for$a #ro#ulsoraeletro+u!mica n%o #oderá ser mais aumentada*
3nibi$%o #or blo+ueio do canal
3nibi$%o do flu&o i nico
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9stado funcional do canal
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Per!odo refratário
3nati(a$%o ocorre em algunscanais (oltagemde#endentes a#ós a fase deati(a$%o*
essensiti;a$%o ocorre #oreosi$%o #rolongado aoligando em um canalligando de#endente
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Canal i nico
Ati%idade do cana s#o c0amadas dec0a%eamento"
)isfunç1es no c0a%eamento dos canais s#orespons.%eis por uma série de doençasc ínicas"2. 3 formas de c0a%eamento4
por diferenças de potencia ao ongo da mem*rana5pe a igaç#o de pe$uenas mo écu as transmissorasao cana 5por estímu os mec'nicos
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Potencial de re#ouso < Lomba /a7Y
ction Potentials E2G*a(i
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tlas de Fisiologia Humana /9''9:
Potencial de re#ouso da membrana
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Potencial de re#ouso < célula ner(osa
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Fatores +ue alteram o #otencial de re#ouso
iminui$%o da ati(idade da bomba /a7Yiminui$%o da #rodu$%o de 'P
$%o de drogas +ue alteram a #ermeabilidade da membrana
Potassium channel openersPotassium channel closers
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Potencial de a$%o
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Potencial de $%o
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Potencial de a$%o da cél* ner(osaSe+u?ncias de #otenciais de a$%o ao longo dos a& nios noscircuitos neuronais*Canais de#endentes de Ca T2:es#osta do ti#o tudo ou nada
'i#os de Sina#ses
9létrica #rimeiros mecanismos siná#ticosSina#ses
6u!mica mecanismo siná#tico mais eficiente resultado da e(olu$%o da sina#se elétrica
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Sina#se 9létrica ocorre atra(és de cone&ons E#rote!nas cone&inasG+ue formam gaps E,un$ResG eletronicamente aco#ladas ssim. asfendas estreitas #ermitem +ue o im#ulso 9DZ':3CB se,atransmitido da célula P:Z S3/[P'3C #ara a célula P\SS3/['3C *
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*Sina#se 6u!mica ocorre #ela transmiss%o de informa$%o da célula
P:Z S3/[P'3C #ara a célula P\S S3/[P'3C atra(és da a$%ode M9 3 B:9S 6)]M3CBS. con-ecidos como/9):B': /SM3SSB:9S
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P9PS EPB'9/C3 D 9^C3' '\:3BP\S S3/[P'3CBG
P3PS EPB'9/C3 D 3/3L3'\:3BP\S S3/[P'3CBG
'i#os de Sina#ses no S/C
iferencia$%o nas Membranas
sina#se ti#o 3 ou assimétrica sina#se ti#o 33 ou simétrica
geralmente e&citatórias geralmente inibitórias
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Potencial de a$%o do cora$%oContra$%o des#olari;a$%o* iástole :e#ousoCanais lentos de /a e Ca*Dongo Plat de des#olari;a$%o*
Formas de Potenciais do coração Tipo A Tipo B Tipo C
Componenter.pido
Amp ia o potenciade aç#o
-oucodesen%o %ido
6#o apresenta
Componente ento 6#o participa Amp ia o potenciade aç#o
Apresentam
Cé u as Mioc.rdio Cé " de transiç#o Cé " nodais ou cé "Marcapassos
Conduç#o7entricu ar
Sino/atriaAtrio/%entricu ar
6!du os e ane%a %ar
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Potencial de a$%o do cora$%o
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Potencial Card!aco
Fase 0 _ des#olari;a$%o da célula`canal de /a*Fase 1 _ rá#ida. #recoce e incom#leta
de re#olari;a$%o`Fase 2 _ #lat . tem#o longo dedes#olari;a$%o e um #otencialconstante* Canal Cl. /a. Ca*Fase O _ re#olari;a$%o. recu#erando o
#otencial de re#ouso` Canal Y*Fase 4 _ diástole elétrica` #otencial demembrana constante* Fases lentas de/a. Ca e Y*
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'i#o L < a$%o das fibras de res#osta lenta #raticamente n%o -á #lat ede#ois a célula se re#olari;a*
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'i#o C < n%o tem com#onente rá#ido* Células nodais*
Células Marca#assos < auto estimula$%o do cora$%o. associadas aoritmo card!aco`Potencial de a$%o cel* Marca#assos
Cél*/S . / K e His Pur in,e. o #otencial de re#ouso n%o se mantémestá(el* Há uma des#olari;a$%o gradual. fen meno denominadodes#olari;a$%o diastólica da fase 4 ou lenta E DG. o +ue confere a#ro#riedade de automatismo*
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:itmo card!aco
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EC8 / E etrocardiogramaFina idade 4 captar, orientar e tradu(ir9reprodu(ir osmo%imentos i&nicos no coraç#o" -ara o registro doEC8 é necess.rio $ue se fec0e o circuito e étricoentre o coraç#o e o e etrocardi!grafo"
B tra$ado elétrico é a conse+u?ncia doscorrentes elétricos +ue se mo(imentamdentro do cora$%o. e. na medida +ue essa
corrente se a#ro&ima ou se afasta doeletrodo +ue esta medindo. a defle&%o docursor +ue marca o 9CI é #ra cimaE#ositi(oG ou #ra bai&o Enegati(oG*
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)eri%aç1es
O EC8 standard+padr#o se comp1ede :; deri%aç1esseparadas4
)I, )II, )III +deri%aç1esperiféricas *ipo aresa7, 7?, 7@+deri%aç1esprecordiais
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9letrofisiologia e farmacologia doscanais i nicos
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Lombas ati(adas #elo 'P
-A+P A4P
-A+P A4P 5 Pi
265
265
7
1
-A4P 5 Pi A+P
865
865
F7
F1
T
A AA+P A4P 5 Pi
Exopl9smico
&itos:lico
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Canais YT
Canais YT
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Canais de YT :etificadores #ara dentro EYirG
2 segmentos na membrana.interligados #or um dom!nio`
Filtro de seleti(idade`
:egulam o #otencial demembrana das célulasmusculares (asculares de(ários ti#os de artérias eo#eram +uando aumentamas concentra$Res de Y T. HT eadenosina*
Figura*Fisiologia* Margarida* endrograma com as rela$Res filogenéticas #ara alguns dos canais Y* :etificadores #ara dentro.com 2 segmentos na membrana. e os sens!(eis a (oltagem. com " segmentos na membrana* s #rote!nas mais #ró&imas. ao
dendrograma. t?m mais identidades na se+u?ncia de aminoácidos*
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Sete fam!lias de sub canais Yir s%o con-ecidos cada #artil-a de
identidade "0 de aminacidos entre os membros indi(iduais dentro decada sub fam!lia e 40 de identidade entre as subfam!lias*
Modulam aexcita ilidade celular,estando en!ol!idas narepolari"a#$o do
potencial de a#$o,esta elecendo o
potencial de repousoda c%lula, econtri uindo para a&omeostase do
pot'ssio.
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" segmentos na membranaS4 é o sensor de (oltagem:estabelece a dd# na membrana +uando esta é des#olari;ada.como ocorre no #otencial de a$%o*
Canais de YT de#endentes de (oltagem EYKG
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e#endem da (oltagem e daconcentra$%o intracelular de Ca2T
3m#ortantes no controle do tónusmiogénico
Figura*Fisiologia* Margarida* endrograma com as rela$Res filogenéticas #ara alguns dos canais Y* :etificadores #ara dentro.com 2 segmentos na membrana. e os sens!(eis a (oltagem. com " segmentos na membrana* s #rote!nas mais #ró&imas. ao
dendrograma. t?m mais identidades na se+u?ncia de aminoácidos*
Canais de YT de#endentes de Ca 2T EYCa2TG
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B 'P funciona como um blo+ueador do canal de Y T. n%o #ermite aabertura do canal*
W 'PX intracelular < le(a abertura #rematura do canal de YT e diminuia dura$%o do #otencial de a$%o. retornando a re#olari;a$%o*
Canais de YT de#endentes de 'Pintracelular
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S!ndrome e ndersen
'r!ade cl!nica +ue consiste na #aralisia #eriódica sens!(el ao #otássio.ecto#ia (entricular e caracter!sticas dismórficas* :esulta de muta$Res
do gene YC/ 2 +ue codifica #ara canal retificador de sa!da de #otássioYir2*1*9ste é o #rinci#al canal res#onsá(el #elas caracter!sticas do
#otencial de re#ouso transmembrana EP:'G. com im#ortante #a#el nocontrole da e&citabilidade da fibras do m sculo es+uelético e card!aco*
Canalo#atias
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Canais de /a T de#endentes de (oltagem E/a TKGPotencial de a$%o em células e&citá(eis
ti(ados #or des#olari;a$%oProcesso de inati(a$%o
-tt# 77 *ff*u#*#t7to&icologia7monografias7ano050"7tetrodoto&ina7tetrot& fic-eiros7#age000
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Canais de /a T 9#iteliais E9/aCG
/%o é de#endente de #otencialW/aXintracelular modula negati(amente o canal*Modula$%o com#le&a. interfer?ncia de m lti#los fatores. como
-ormonais*Bloqueador ENaC
Ami orideEsta droga tam*ém presente emformu aç1es com*inadas dediuréticos
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Canalo#atiasParalisia #eriódica -i#ercalemica EH PPG WK H PPX
efeito cong?nito dos canais de sódio (oltagem de#endentes E/a TKG*Sintomas ata+ues im#re(is!(eis de #aralisia. intermitentes
tremores musculares manifestados #or contra$Res e fra+ue;a muscularlocali;ada ou até mesmo generali;ada*
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Canais de Ca 2T
ti(a$%o de di(ersos #rocessos metabólicos Eati(idade card!aca.coagula$%o do sangue. manuten$%o das membranas celulares. ades%ocelular. transmiss%o de sinais s cél* ner(osas. contra$%o muscular. etc*Ge a regula$%o de fun$Res musculares e ner(osas*
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Canais de Ca 2T
Presente em membranas celulares #lasmáticas e em membranas deorganelas. como :9 e :S estes de cél* musculares*B Ca é um sinali;ador intracelular. como a libera$%o de mediador+u!mico na termina$%o #ré siná#tica. contra$%o muscular. etc*
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Canais de Ca 2T de#endentes de (oltagem ECa 2T(G
Potenciais de a$%oCom#ortamentos distintos de ati(a$%o. di(idem no em 2 grandesgru#os
1* Canais ati(ados #or des#olari;a$%o grandes a (oltagens#ró&imas a ;ero* HK Ehigh voltage-activated G*Canais do ti#o D Elarge G < (ários ti#os celulares*Canais do ti#o / < S/C. S/PCanais do ti#o P76 < de neur nios motores. rim. cérebro
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Com#ortamentos distintos de ati(a$%o. di(idem no em 2 grandesgru#os
2* Canais ati(ados em (alores mais negati(os dos #otenciais demembrana* DK Elow voltage-activated G*Canal do ti#o ' Etiny G nas células do marca#asso
card!aco. no nó sinusal. cérebro*
Canais de Ca 2T de#endentes de (oltagem ECa 2T(G
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:ece#tores rianod!nicos E:h:sG tr?s ti#os de :h:s : :1. : :2 e : :O:ece#tores do 3PO Einositol 1.4.5 trifosfatoG < :et!culo endo#lasmático decélulas ner(osas*
tuam na liberta$%o de cálcio das reser(as intracelularesCa2T E#ara fora ou se+uestrado do :9 ou :S G _ Ca 2TEcito#lasma da célulaG
Canais de Ca 2T de#endentes de rece#tores de
membrana E:3: Ca2TCG
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Canais de Ca 2T de#endentes de nucleot!deos c!clicos EC/IsG
Canais de Ca 2T de#endentes do Ca 2T 'Pases trans#ortadoras deCa2T * 'P2 1. 'P2 2 E2 isoformasG. 'P2L1 e 'P2L2*
'rocador /a T Ca2T é regulada #elos substratos P3P2 Efosfatidilinositol 4.5 bifosfatoG e #or fosforila$%o* Presente no m sculo
card!aco*
Canais de Ca 2T de#endentes de ligandos
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Fisio#atologia dos Canais de Ca 2T
+ipo de canal de &a 25 en;ol;ido 4oença resultante
'i#o D #aralisia #eriódica -i#ocalémica
'i#o P ata&ia e#isódica
'i#o ' corrente de Ca2T em certosneurónios
:h: -i#ertermia maligna
'Pase trans#ortadora mio#atia de Lrodh
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Hi#ertermia Maligna é uma doen$aautossómica dominante com#enetr=ncia incom#leta. resultante deuma muta$%o no cromossoma 1 . nogene +ue codifica o ::h*
Z caracteri;ada #or um estado-i#ermetabólico desacelerado #ordrogas neurolé#ticas. álcool.infec$Res. agentes neuromuscularesdes#olari;antes Esuccinilcolina. #ore&em#loG e agentes anestésicos-alogenados*
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9#ile#sia < #ode ser oriunda de muta$Res em canais i nicos canais de/a T Edes#olari;a$Res #rolongadas e -i#ere&citabilidadeG e canais de YT Eredu$%o da re#olari;a$%o e #rolongamento da des#olari;a$%oG`Hi#ersensibilidade dos canais de Ca 2TEcorrentes ti#o 'G` Hi#erati(idadeglutaminérgica Ee&* encefalite de :asmussenG` Des%o neuronal do-i#ocam#o
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Canais de ClMais im#ortante =nion do meio e&tracelular Potencial de e+uil!brio do Cl é #ró&imo da dd# de membrana3nterferem no #H intracelular Canais #oucos seleti(os aos %nions e s%o #ermeá(eis a (ários.como /B O. Lr . 3. HCBO e Cl
:e#resenta$%o es+uemática dos canais de Cl
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Canais de Cl do ti#o ClECa2TG
Sens!(eis a des#olari;a$%o*9m neur nios < estabilidade do #otencial de membrana*9m e#itélios. como a gl=ndula sali(ar < (ia de secre$%o do anion#ara a lu; da gl=ndula*
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Canais de Cl células do m sculo es+uelético
distribui$%o do Cl entre cito#lasma e meio e&tracelular é a dee+uil!brio9stabili;a o #otencial de re#ouso/os #otenciais de a$%o. a condut=ncia de Cl contribui #arare#olari;a$%o*
Inibidores do canal Cl-inco
Compostos org'nicos
da c asse dosarom.ticosmonocar*oDí icos
cido ni Gmico, por
eDemp o"
p2 *aiDo
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Canais de Cl e regula$%o do (olume celular
Células eostas a solu$Res -i#ot nicas. sofrem inc-a$o9flu&o Cl. le(ando a des#olari;a$%o de membrana e aumento doeflu&o de YT. #erdendo YCl e redu;indo a osmolaridade docom#artimento intracelular*
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Miotonia cong?nita:edu$%o na condut=ncia da membrana ao Cl. +ue gera-i#ere&citabilidade* escargas elétricas re#etiti(as e anormais nosm sculos* Sintomas dificuldade de rela&amento da musculatura a#óscontra$%o muscular*
Figura 1. Fenoti#o de distrofia miotónica* Dadebilidad de los m sculos faciales confiereuna eresión caracter!stica EfaciesG. #arecidaa una máscara* Das me,illas se encuentran-undidas. la sonrisa in(ertida h se #resenta#tosis #al#ebral Eca!da del #ár#adoG*
Figura 2. E G Mioton!a en electromiograf!a E9MIG*Se e(idencia la lenta rela,ación del m sculodes#ués de una contracción má&ima* ELG Damioton!a se manifiesta como dificultad al abrir lamano Erela,aciónG luego de una contracción(oluntaria*
Disette Me;a I* et al* E2005G
Canalo#atias
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Canais em sina#ses #urinérgicasCanais ati(ados #or #urinas. como adenosina e 'P*Seleti(os #ara cátionsSina#ses e&citatórias
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Canais de sina#ses +u!micas ionotró#icas rá#idas
/eurotransmissor se liga a um rece#tor na #ró#ria #rote!na +ue forma ocanal i nico*
Sina#ses do S/C. sina#ses dos ganglios #eriféricos do S/neuro(egetati(o e nas membranas das cél* musculares es+ueléticas*/eurotransmissor é acetilcolina Canal #ara cátions
Bloqueadores do canal)/tu*ocurarinaou curare
A ca oide deorigem %egeta
/*ungarotoDina 7eneno deserpentescurari(antes
Canais colinérgicos nicot!nicos
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ece!tores 3A)A AIni*idores -otencia i(adores
picrotoDina coo*icucu ina Bar*itGricos
Ben(odia(epinicosEster!ides
Canais em sina#ses inibitórias < I L érgicos
e IlicinérgicosSinapses ini*it!rias ionotr!picas r.pidas do S6C6eurotransmissor g icina H uti i(ado na medu a espin0a6eurotransmissor gama/amino*utírico +8ABA H neur&niosini*idores encef. icos"
Tipos de canais C / t* n#o s#o se eti%os, a ém do C /, I/, SC6/, 6O3/,Br/
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