Bioeletricidade: Fundamentos e Propagação de Sinais

Prévia do material em texto

CBI 314: Fundamentos de Física e Biofísica
Bioeletricidade
Bioeletricidade
Eletricidade: desequilíbrio de partículas e/ou
elétrons
Carga elétrica: propriedade 
de prótons e elétrons
Íons: cátions e ânions
Bioeletricidade
Campo elétrico: efeito da carga elétrica no meio
(força de atração ou repulsão - vetorial)
Bioeletricidade
Potencial elétrico: energia contida – para realizar
trabalho – fluxo de cargas elétricas (volt)
Bioeletricidade
Sistemas biológicos e eletricidade?
DDP (diferença de potencial elétrico)
Bioeletricidade
Potencial elétrico: membranas excitáveis
Miócitos, neurônios e glândulas
Bioeletricidade
Células nervosas e sistema 
nervoso
Recebe estímulos e os propagam
Relação com o meio externo e 
interno
Bioeletricidade
Células nervosas
Bioeletricidade
Complexidade do SN:
Número de células e interconexões células de Schawn
Bioeletricidade
Proteínas carreadoras
Seletivas
Alteração da forma
Imagem modificada de "Scheme facilitated diffusion in cell membrane," por 
Mariana Ruiz Villareal (domínio público)._
Bioeletricidade
Proteínas de canal
Moléculas polares e com carga
Abrem e fecham
Células nervosas (Canais iônicos)
Imagem modificada de "Scheme facilitated diffusion
in cell membrane," por Mariana Ruiz Villareal
(domínio público)._
Gradientes eletroquímicos
Íons e moléculas carregadas
Crédito da Imagem: imagem obtida de OpenStax Biology, original de 
Synaptitude/Wikimedia Commons.
Equilíbrio 
eletroquímico
Bioeletricidade
Potencial de Membrana de Repouso
íon Intracelular 
(mMol/L)
Extracelular 
(mMol/L)
Na+ 50 440
K+ 400 20
Cl- 52 560
Ânions- 385 -
Bioeletricidade
Potencial de Membrana de Repouso
Fluxo de íons depende de:
• Permeabilidade da membrana
• Gradiente de concentração 
• Geram uma diferença de potencial 
elétrico
Bioeletricidade
Potencial de Membrana de Repouso
Duas forças atuam nas partículas
Força do Gradiente de concentração
Força elétrica (gerada pelas cargas)
Bioeletricidade
Potencial de Membrana de Repouso
Se: 
Força do Gradiente de 
concentração
Força elétrica (gerada pelas 
cargas)
Íons contra o Gradiente
Bioeletricidade
Pq o Na+ não entra de uma vez na célula?
Permeabilidade muito baixa dos seus 
canais
Bioeletricidade
Potencial de Membrana de Repouso
Potencial de equilíbrio
Característico de cada íon
Para K+=-75 mV
Para Na+=+55mV
Potencial de Membrana de Repouso = mais próxima ao 
potencial de equilíbrio do potássio
Maior permeabilidade da membrana
Bioeletricidade
Portanto, no repouso a membrana de um neurônio é polarizada 
Estímulo elétrico, lesão na membrana, calor, 
frio, substância química: gera um potencial 
de ação
PA: aumenta a permeabilidade dos 
canais ao Na+
Na+ entra na célula 
Canais de Na+ dependentes de voltagem
Mais canais se abrem
Logo em seguida: repolarização da 
membrana
Permeabilidade ao Na+ diminui
K+ sai da célula
Hiperpolarização (K+ ainda sai)
Bombas de Na+/K+ dependente de ATP
coloca Na+ para fora da célula
coloca K+ para dentro
Gasto energético
PMR (-70 mV)
Potencial de ação
Inversão momentânea da polaridade da membrana
Potencial de ação
Potencial de ação
Tudo ou nada
Limiar mínimo
Potencial de ação – propagação do sinal
Onda de despolarização - corrente
Potencial de ação – propagação do sinal
Fibras amielínicas
Unidirecional
Potencial de ação – propagação do sinal
Fibras mielínicas
Nódulos de Ranvier
Potencial de ação – propagação do sinal
Sinapses
Potencial de ação – propagação do sinal
Sinapses: 2 tipos
Elétrica
Fuga
Vertebrados e
Invertebrados
Fenda sináptica
Retardo menor
Potencial de ação – propagação do sinal
Sinapses: 2 tipos
Química
Neurotransmissores