Controle e coordenação

O corpo possui dois sistemas de coordenação. O sistema endócrino 内分泌系统 envia hormônios químicos 激素 (como ADH, glucagon e insulina) no sangue. O sistema nervoso 神经系统 envia sinais elétricos rápidos ao longo das células nervosas.

Um neurone neurônio é uma célula nervosa. Existem três tipos:

• um sensory neurone neurônio sensorial transporta impulsos de um receptor em direção ao cérebro ou à medula espinhal.
• um motor neurone neurônio motor transporta impulsos para um efetor, como um muscle músculo.
• intermediate neurones neurônios intermediários conectam neurônios sensoriais aos neurônios motores.

Um neurônio tem uma longa fibra (o axônio) ao longo da qual o impulso viaja.

Esta é a aparência real dos neurônios em uma fatia de tecido cerebral tingida:

Uma sensory receptor célula receptora sensorial detecta um stimulus estímulo e inicia um impulso em um neurônio sensorial. Por exemplo, uma chemoreceptor célula quimiorreceptora em um taste bud botão gustativo detecta produtos químicos nos alimentos, e isso desencadeia um action potential potencial de ação no neurônio sensorial.

O impulso é uma mudança na voltagem através da membrana do neurônio.

• potencial de repouso 静息电位 — quando nenhum impulso passa, o interior é negativo em comparação ao exterior. Isso é mantido por uma bomba que move íons sódio para fora e íons potássio para dentro, e pela membrana sendo mais permeável ao potássio.
• action potential — um estímulo faz com que os canais de sódio se abram, então os íons de sódio entram rapidamente e o interior torna-se brevemente positivo (despolarização). Em seguida, os canais de potássio se abrem, os íons de potássio saem e o membrane potential potencial de membrana retorna ao negativo (repolarização).
• período refratário 不应期 — logo após um potencial de ação, os canais de sódio não podem abrir novamente por um curto período. Isso restaura o potencial de repouso e estabelece um limite sobre com que frequência os impulsos podem ser enviados (sua frequência).

Faster impulses: myelin

Alguns neurônios são envoltos por uma bainha gordurosa mielínica 髓鞘. O impulso não pode atravessar a bainha, então salta de uma lacuna para a próxima. Este salto, chamado condução saltatória 跳跃式传导, faz o impulso viajar muito mais rápido.

Uma sinapse 突触 é uma pequena fenda entre dois neurónios. Uma sinapse colinérgica 胆碱能突transfere o sinal desta forma:

1. o impulso chega e faz com que os íons de cálcio 钙离子 entrem no primeiro neurónio.
2. isto faz com que as vesículas libertem um neurotransmissor 神经递质 chamado acetilcolina 乙酰胆碱.
3. a acetilcolina difunde-se através da fenda e liga-se aos receptores do neurónio seguinte.
4. isto inicia um novo impulso no neurónio seguinte.

*Numa sinapse, a acetilcolina difunde-se através da fenda e liga-se aos receptores para iniciar um novo impulso no neurónio seguinte

Uma junção neuromuscular 神经肌肉接头 é semelhante a uma sinapse, mas ocorre entre um neurónio motor e um músculo.

O músculo estriado 横纹肌 é composto por fibras longas. Cada fibra está dividida em unidades repetitivas chamadas sarcômeros 肌节. No seu interior existem dois tipos de filamentos 肌丝: grossos (miosina) e finos (actina). O sistema de t-tubulos T小管 transporta o impulso profundamente para dentro da fibra, e o retículo sarcoplasmático 肌质网 armazena e liberta íons de cálcio.

O modelo dos filamentos deslizantes 肌丝滑动模型 explica a contração:

1. um impulso causa ao retículo sarcoplasmático a libertação de íons de cálcio.
2. os íons de cálcio ligam-se à troponina 肌钙蛋白, o que faz com que a tropomiosina 原肌球蛋白 se mova e descubra os sítios de ligação na actina.
3. as cabeças de miosina ligam-se à actina e puxam-na para dentro, usando energia do ATP.
4. os filamentos finos deslizam sobre os grossos, pelo que cada sarcómero fica mais curto e o músculo contrai-se.

A mosca-desejada

A mosca-desejada 捕蝇草 possui pelos minúsculos nas suas folhas semelhantes a armadilhas. Quando um inseto toca nestes pelos, um sinal elétrico rápido espalha-se, as células perdem rapidamente água e alteram de forma, e a armadilha fecha-se repentinamente para capturar o inseto.

Auxina e crescimento

A auxina 生长素 é uma hormona vegetal que faz as células crescerem mais compridas (elongação 伸长 growth). Faz isto obrigando a célula a bombear prótons 质子 (íons de hidrogénio) para a parede celular 细胞壁. Isto acidifica 酸化 a parede, o que a afrouxa, permitindo que a célula se alongue à medida que a água entra.

*O "crescimento ácido" da auxina: H⁺ bombeados para a parede a afrouxam, permitindo que a célula se alongue mais à medida que a água entra

Giberelina e germinação

A giberelina 赤霉素 controla a germinação 萌发 de sementes de cevada 大麦. Ativa os genes que produzem amilase, que por sua vez quebra o amido armazenado em açúcares para alimentar a plântula em crescimento.

Exemplo resolvido. Explique porque é que um impulso nervoso atravessa uma sinapse apenas numa direção, e porque a mielinização acelera a sua propagação ao longo de um axónio. Numa sinapse, as vesículas de neurotransmissor encontram-se apenas no neurónio pré-sináptico, e os receptores apenas na membrana pós-sináptica — pelo que o transmissor só pode nunca atravessar num sentido, o que faz da sinapse uma válvula unidirecional. Ao longo de um axónio mielinizado, a bainha de mielina isolante a membrana, pelo que os iões só podem atravessar nos nódulos de Ranvier; o impulso salta assim de nódulo em nódulo (condução saltatória) em vez de despolarizar todas as partes da membrana sucessivamente, o que é muito mais rápido e consome menos ATP. Localize a estrutura responsável por cada efeito: as vesículas e os receptores determinam a direção, enquanto o isolamento e os nódulos determinam a velocidade.

• Explique o potencial de repouso (bomba Na+/K+; mais negativo no interior) e depois o potencial de ação (despolarização → repolarização) como sendo tudo ou nada.
• A condução saltatória (mielina, nódulos de Ranvier) acelera o impulso; o período refratário torna-o unidirecional e discreto.
• Descreva a sinapse em ordem: Ca2+ entra → fusão das vesículas → neurotransmissor → receptores → novo impulso.
• A contração muscular segue o modelo de filamentos deslizantes (actina, miosina, ATP, Ca2+).