BIOELETROGÊNESE

FISIOLOGIA: BIOELETROGÊNESE CAMILA SANTIAGO 
 
 
FISIOLOGIA: BIOELETROGÊNESE | MEDICINA 
Bioeletrogênese 
Existem potenciais elétricos em todas as membranas 
Algumas células como as células nervosas e as dos músculos são capazes de gerar impulsos eletroquímicos 
que se modificam com grande rapidez em suas membranas – impulsos usados para transmitir sinais por toda 
a membrana dos nervos e músculos 
As células vivas apresentam uma diferença de potencial entre os dois lados da membrana 
Com exceção de algumas raras células vegetais, o interior é sempre negativo, e o exterior positivo 
A origem desses potenciais é uma distribuição assimétrica de íons, especialmente Na+, K+ Cl- e HPO4+ 
 
Bioeletricidade – potenciais bioelétricos 
O potencial existe sob duas formas principais: 
Potencial de repouso – ou de estado fixo, mais ou menos em estado estacionário – determinado pela 
distribuição desigual de íons (partículas carregadas) entre o interior e o exterior da célula e pela 
permeabilidade da membrana diferenciada para diferentes tipos de íons 
Potencial de ação – variação e propagação brusca do potencial, e pode conduzir importantes mensagens 
‘’Potencial de difusão’’ – causado pela diferença entre as concentrações tônicas nos dois lados da 
membrana 
→ A K+ é maior no lado interno da membrana da fibra nervosa, e baixa na face externa – considerando 
que a membrana é permeável aos íons K+ e a mais nenhum outro íon 
→ Por causa do alto gradiente de K+ de dentro para fora, existe uma forte tendencia para que um maior 
número de íons K+ se difunda para fora, através da membrana 
→ Quando isso ocorre, eles levam cargas elétricas positivas para o exterior, criando eletropositividade 
interna, por causa dos ânions negativos que permanecem no lado interno, não se difundindo para fora com o 
K+ 
→ Em milissegundos, a DDP entre as partes interna e externa, chamada potencial de difusão, torna-se 
suficientemente grande para bloquear a difusão efetiva do K+ para o exterior, apesar do alto gradiente de 
concentração dos íons K+ 
→ O mesmo fenômeno, porém com alta [Na+] fora da membrana e baixa quantidade de Na+ do lado de 
dentro. Esses íons têm também carga positiva. (considerando a membrana é muito permeável aos íons Na+, 
mas impermeável a todos os outros íons) 
→ A difusão dos íons Na+, positivamente carregados, para a parte interna, cria um potencial de membrana 
com polaridade oposta ao de K+, com negatividade externa e positividade interna 
→ Novamente, o potencial de membrana aumenta o suficiente, dentro de milissegundos, para bloquear a 
difusão efetiva dos íons Na+ para dentro 
Desse modo, nas duas partes da Figura, vê-se que as diferenças entre as concentrações iônicas nos dois lados 
de uma membrana seletivamente permeável, pode, sob condições apropriadas, cria um potencial de 
membrana 
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Relação do potencial de difusão com a diferença de concentração – o potencial de Nernst 
→ O nível do potencial de difusão em toda a membrana que se opõe exatamente ao da difusão efetiva de 
um íon em particular, através da membrana é conhecido como potencial Nernst para esse íon 
→ A grandeza desse potencial é determinada pela proporção entre as concentrações desse íon especifico 
nos dois lados da membrana 
→ Quanto maior essa proporção, maior a tendência para que o íon se difunda em uma direção, e, maior o 
potencial de Nernst necessário para evitar difusão efetiva adicional 
 
Cálculo do potencial de difusão quando a membrana é permeável a vários íons diferentes 
Quando a membrana é permeável a vários íons diferentes, o potencial de difusão que se desenvolve 
depende de três fatores: 
1. Polaridade das cargas elétricas de cada íon 
2. Permeabilidade da membrana (P) para cada íon 
3. Concentrações (C) dos respectivos íons no lado interno (i) e no externo (e) da membrana 
→ Os íons Na+, K+ e Cl são os íons mais importantes envolvidos no desenvolvimento dos potenciais de 
membrana nas fibras musculares e nervosas, bem como nas células neuronais do SN, o gradiente de 
concentração de cada um desses íons, através da membrana, ajuda a determinar a voltagem do potencial de 
membrana 
→ O grau de importância de cada um desses íons na determinação da voltagem é proporcional à 
permeabilidade da membrana para cada íon em particular, isto é, se a membrana tiver permeabilidade zero 
para os íons K+ e Cl-, o potencial de membrana passa a ser totalmente dominado pelo gradiente de 
concentração dos íons Na+, e o potencial resultante será igual ao potencial de Nernst para o Na+. O mesmo 
acontece para cada um dos outros dois íons, se a membrana ficar seletivamente permeável somente para um 
ou para outro 
→ Um gradiente positivo de concentração iônica de dentro para fora da membrana causa 
eletronegatividade no lado de dentro da membrana, a razão para isso é que o excesso de íons positivos se 
difunde de fora quando sua concentração é maior dentro do que fora 
→ O efeito oposto ocorre quando existe um gradiente para um íon negativo, isto é, um gradiente de íon Cl- 
da parte externa para a parte interna causa eletronegatividade dentro da célula porque o íon Cl-, com 
cargas negativas, difunde-se para dentro, deixando os íons positivos não-difusíveis do lado de fora 
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→ A permeabilidade dos canais de Na+ e K+ passa por rápidas alterações durante a transmissão dos 
impulsos nervosos, enquanto a permeabilidade dos canais de Cl- não tem grandes alterações durante esse 
processo 
→ Assim, rápidas alterações da permeabilidade do Na+ e do K+ são primariamente responsáveis pela 
transmissão de sinais nos nervos 
 
Potencial de repouso das membranas dos nervos 
→ O potencial de repouso das membranas das fibras nervosas mais grossas, quando estas não estão 
transmitindo sinais nervosos, é de cerca de -90 milivolts 
Isto é, o potencial dentro da fibra é 90 milivolts mais negativo do que o potencial no líquido extracelular, 
do lado de fora da fibra 
 
Transporte ativo dos íons Na+ e K+ através da membrana – a bomba de Na+ - K+ 
→ Todas as membranas celulares do corpo contêm uma forte Bomba de Na+/K+/ATPase que transporta 
continuamente íons Na+ para fora da célula e íons K+ para dentro da célula 
Além disso, essa é uma bomba eletrogênica – mais cargas positivas são bombeadas para fora que para dentro 
(3 íons Na+ para fora, a cada 2 íons K+ para dentro), deixando um déficit real de íons positivos na parte de 
dentro, que gera um potencial negativo no lado de dentro das membranas celulares 
 
Extravasamento do K+ e do Na+ através da membrana nervosa 
→ Um canal proteico na membrana nervosa, pelo qual íons K+ e Na+ podem extravasar, referido como 
canal de ‘’extravasamento" de Na+-K+’’ 
A ênfase é no extravasamento de K+ porque, em média, os canais são muito mais permeáveis ao K+ do que 
ao Na+, esse diferencial na permeabilidade é muito importante na determinação do nível do potencial de 
repouso normal da membrana 
 
Origem do potencial de repouso normal da membrana 
Contribuição do potencial de difusão do K+ 
→ Considerando que o único movimento iônico através da membrana for o de difusão do K+, como 
demonstrado pelos canais abertos entre os símbolos de K+ dentro e fora da membrana 
Figura 5-4. Características funcionais da bomba de Na+ - K + 
e os canais de “vazamento” de K +. ADP, difosfato de 
adenosina; ATP, trifosfato de adenosina. Os canais de 
“vazamento” de K + também se ligam aos canais de 
vazamento de Na+ 
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→ Por causa da alta proporção do K+ dentro e fora, 35:1, o potencial de Nernst correspondente a essa 
proporção é de -94 mV 
Portanto, se os K+ fossem os únicos fatores causadores do potencial de repouso, o potencial de repouso 
dentro