2ppt_membrana_bioeletro

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Capacidade de gerar e alterar a diferença 
de potencial elétrico através da membrana
Propriedade exclusiva de algumas células
- Neurônios
- Células musculares
esqueléticas
lisas
cardíacas
Neurônio Gigante de lula
Não há diferença de potencial elétrico (ddp=0mV) quando os eletrodos está
do lado de fora.
Quando o eletrodo (vermelho) atravessa a membrana, o voltímetro acusa a existência 
de uma DDP de 60mV sendo que a face interna da membrana citoplasmática é
negativa em relação à externa .
Se o neurônio for estimulado (com corrente elétrica), o voltímetro registrará respostas de 
alteração transitória do potencial de membrana, seja em forma de ondas de 
despolarização de baixa amplitude ou na forma de um potencial de ação, conforme a 
intensidade do estimulo . 
Despolarização
Potencial 
de ação
POTENCIAL DE AÇÃO
Potencial de repouso Hiperpolarizaçâo
POTENCIALDE AÇÃO: alteração transitória na diferença de potencial elétrico da membrana de 
neurônios (e de células musculares) cuja duração e amplitude são fixas. 
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ola
rização
Tempo
Potencial 
de Membrana
As células excitáveis estão em REPOUSO ou em ATIVIDADE (geram e propagam impulsos 
elétricos denominados de POTENCIAIS DE AÇÃO)
A excitabilidade é causada por movimentos de íons através da membrana citoplasmática
Colesterol
Glicoproteína Glicolipidio EXTRACELULAR
Proteínas de
Membrana
Canal
iônicoFosfolipídio INTRACELULAR
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Excitabilidade: capacidade de gerar e 
propagar bioeletricidade é uma propriedade 
filogeneticamente antiga. Está presente nos 
protozoários precede as células nervosas dos 
animais que surge pela primeira vez nos 
cnidários. 
Contratilidade: capacidade de reagir a 
estímulos através da atividade dos 
miofilamentos também já estão presentes 
nos protozoários . 
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alimento
Locomoção ciliar
Paramecium
Fluxo de íons Ca
- Entrada: despolarização
-Saída: hiperpolarização 
Conseqüências locomotoras
- Mudanças no padrão de batimento ciliar
A face interna é negativa em relação à
externa.
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Diferença no potencial de membrana das células 
excitáveis na ausência de estimulo 
DIFERENDIFERENÇÇAA de concentração do íon e 
permeabilidade para o íon
Fluxo resultante ≠≠≠≠ 0
O cátion se move a favor do seu gradiente 
de concentração 
O movimento de cargas iônicas vai criando 
uma diferendiferençça de potencial ela de potencial eléétricotrico através 
da membrana (Em) 
IGUALDADEIGUALDADE de concentração e 
permeabilidade para o íon
Fluxo resultante = 0
Não ocorre geração de potencial 
elétrico através da membrana
O Em se se estabiliza e se opõeopõe ao gradiente 
de concentração do íon. 
Fluxo resultante = 0
Em = Potencial de equilPotencial de equilííbrio do brio do ionion
EQUILIBRIO
Tensão 
Peso
DiferenDiferençça de a de 
CONCENTRACONCENTRAÇÇÃO QUÃO QUÍÍMICA MICA 
((mEqmEq/Kg)/Kg)
DiferenDiferençça de a de 
POTENCIAL ELPOTENCIAL ELÉÉTRICOTRICO
Em (mV)
ANALOGIAANALOGIA
Apesar da diferença de 
potenciais químico, há
potencial elétrico que se 
opõe ao movimento 
passivo do íon.
Fluxo resultante = 0
Equilíbrio
150
2
15
100
Extracelular
(mM)
- 6511,5 : 113Cl-
+ 24610.000 : 10,0002Ca++
- 6210 : 1150K+
+ 801 : 205Na+
E ion
(mV)Extra:Intra
Intracelular
(mM)
Íons
Composição e concentração iônica intra e 
extracelular e o respectivo potencial de 
equilíbrio teórico.
Bomba de Na/K (ou ATPase Na/K dependente)
Se ela for bloqueada por uma droga (oabaina), o gradiente se dissipará. 
O gradiente favorece fluxos passivos de íons através da membrana.
No REPOUSO, a permeabilidade da membrana aos íons é diferente 
K+ : altamente permeável
Na+ : praticamente impermeável
Cl- : altamente permeável
Ca++ : praticamente impermeável
Proteínas eletricamente carregadas: impermeantes
Como o gradiente de concentração é criado e mantido?
Extracelular Intracelular
Íons K
Íons Na
Difusão simples de K para fora, 
a favor do gradiente
Grandes anions impermeantes (proteínas intracelulares)
Canais de K 
sem comporta
Formação de dipolo elétrico através da membrana, 
isto é, a saída de cargas positivas torna a 
membrana carregada eletricamente.
Agora o K difunde-se passivamente 
para dentro, impelido pelo gradiente 
elétrico.
Finalmente, ocorre um Estado de 
Equilíbrio, em que o fluxo resultante = 0
O valor do Em que se opõe a saída de K 
(impelido pelo gradiente químico) é
denominado Potencial de equilíbrio do ion 
Eion = RT ln [Ion in ] 
Zs.F [Ion ext ]Equação de Nernst
Calculando-se o potencial de equilíbrio do K 
usando-se as concentrações conhecidas, 
verifica-se que EK = - 62mV, próxima a 
observada: Em = - 65mV . 
O potencial de equilíbrio do íon K é o principal 
responsável pela geração do potencial de repouso das 
células nervosas (e demais células).
A distribuição diferencial de cargas ocorre
somente entre as faces interna e externa da membrana. 
O fluxo de íons K é ínfima em relação a sua 
concentração (NÃO HÁ MUDANÇAS NA 
CONCENTRAÇAO DE K)
O íon Na e Ca não contribuem para a geração do 
potencial de repouso pois, durante a fase de repouso, as 
respectivas permeabilidades são baixas.
Potencial de 
Repouso
Responsável pela 
determinação e manutenção
Do gradiente químico de Na e de K
O K tende a sair para 
fora e cria dipolo
A permeabilidade ao Na é
baixa mas ele tende a entrar
EXTRA
INTRA
Na+
K+
Na+
K+
(Ativo)
Bomba
Na+K+
K+
K+
canal 
K+
Na+
Na+
canal 
Na+
++++++++
- - - - - - - -
++++++++
- - - - - - - -
MECANISMOS IONICOS DO 
POTENCIAL DE AÇÃO
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E1 E2
E3
Estímulo Registro
Estimulando o neurônio ( E1, E2 e E3) ocorrerá
alterações transitórias no potencial de 
membrana
E3: causou o PA na zona de gatilho que 
se propagou ao longo do axônio
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O PA é um evento elétrico transitório no 
qual ocorre a completa inversão da 
polaridade elétrica da membrana.
Etapas do PA 
- Despolarização
- Inversão de polaridade da membrana
- Regularização
- Hiperpolarizaçâo
Potencial de repouso Hiperpolarizaçâo
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ola
rização
Ao longo do axônio há canais 
iônicos de Na e K com comporta
sensíveis a mudança de 
voltagem.
REPOUSO: fechados, mas a 
alteração de voltagem na membrana 
causa a sua abertura temporária 
(abre-fecha)
A abertura causa fluxo resultante 
passivo de determinados íons e, 
como conseqüência, mudanças no 
potencial elétrico. 
Tipos de canais
Canais de Na voltagem dependente
- Rápidos (abrem-se primeiro)
Canais de K voltagem dependentes
- Lentos (abrem-se depois)
Canais de Sodio voltagem- dependentes: “dois tempos”
Na+
Portão
Inativação
Portão
Inativação
No potencial de repouso
( –70 mV)
(a)
Fechado mas
capaz de ser aberto
Na+
Do limiar até o pico do PA
(–50 mV a +30 mV)
(b)
Abertura
rápida
Aberto (Ativado)
Na+
Do pico ao potential do PA
(+30 mV a –70 mV)
(c)
Fechado e incapaz de 
ser aberto (inativado)
Fechamento
lento
Canais de Potássio Voltagem-dependentes
K+
Abertura
lenta
No potencial de repouso;
Abre no potencial limiar
(-70mV a +30mV)
(d) (e)
Fechado Aberto
K+
Do pico do PA até a
Hiperpolarização pós-potencial
(-30mV a -80mV)
Extracelular
Intracelular
Abertura dos canais de Na: influxo (entrada) de Na →→→→ DESPOLARIZAÇAO
-o influxo é favorecido pelos gradiente químico do ion e do gradiente elétrico
-o influxo de cations inverte completamente a polaridade da membrana, até o ENa
Abertura dos canais de K: efluxo (saída) de K →→→→ REPOLARIZAÇAO
-o efluxo é favorecido pelos gradiente químico doion e do gradiente elétrico que se inverteu
- como o fechamento desses canais é lento, ocorre HIPERPOLARIZAÇAO 
O estado de repouso é recuperado pela atividade da ATPase Na/K 
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EVENTO TUDO-OU-NADA
- Estímulo sublimiar (E1, E2): não causa PA
- Estimulo limiar (E3): causa um único PA
- Estímulo supra-limiar: causa mais de 1 PA, sem 
alterar a amplitude.
- Uma vez iniciado o PA, é impossível impedi-lo de 
acontecer.
E1 E2
E3
Os neurônios decodificam o aumento ou 
redução na intensidade do estimulo em 
função da freqüência dos impulsos 
elétricos.
A amplitude do PA de cada célula 
excitável é invariável.
Estimulo
sensorial
Receptor sensorial
SINAPSE
NERVOSA
Período Refratário 
Absoluto
Período Refratário 
Relativo
Estímulos limiar
Refratariedade de resposta
Período Refratário Absoluto
os canais de Na estão todos inativos
Período Refratário Relativo
os canais de Na estão parcialmente inativos 
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Direção da propagação do PA
Chegada da
excitação
Zona de gatilho
Por que o PA não se 
propaga retrogradamente? 
Por que a amplitude e a 
duração do PA são fixas?
Potencial de membrana em 
função do local 
CONDUÇAO OU PROPAGAÇAO DO IMPULSO NERVOSO
O PA se propaga ao longo do axônio sem decremento 
de sinal, i.e., o sinal é fiel do inicio até o final da fibra.
O PA é gerado na zona de gatilho
do neurônio e sempre se propaga 
no sentido da despolarização.
A propagação bidirecional é evitada 
devido ao período refratário do PA
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Nas fibras mielinizadas o PA só se 
desenvolve nos nodos de Ranvier. Sob a 
bainha não há canais iônicos.
Propriedade: aumento na velocidade de 
condução do impulso nervoso
Doenças que causam a perda de 
mielina afetam a velocidade de 
condução do impulso nervoso.
A atividade elétrica nervosa pode ser captada e utilizada como sinais clínicos 
Eletroencefalografia
Potencial de ação composto
Potencial evocado 1
Potencial evocado 2
Corrente 
elétrica
Variação no 
potencial de 
membrana
Estimulador
Voltímetro
REGISTROS INTRACELULARES
Estuda-se alterações do potencial de membrana de 
uma única célula excitável
REGISTROS EXTRACELULARES
Estuda-se alterações elétricas resultantes uma 
população de células.
Fibras rápidas: α
Fibras intermediárias: β
Fibras lentas: γ
Potencial de 
ação composto
O registro indica diferenças na 
velocidade de propagação de 3 
tipos de fibras e a quantidade 
população de fibras em a 
tividade 
Lembre-se: um nervo é
composto por varias fibras 
nervosas
ELETROENCEFALOGRAMA