Material de Apoio - POTENCIAIS BIOELETRICOS (2)

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Profa. Juliana do Valle Fisiologia 
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POTENCIAIS BIOELÉTRICOS 
 
Existem diferenças de POTENCIAIS 
ELÉTRICOS através das membranas de TODAS as 
células do corpo e os íons mais importantes no 
desenvolvimento desses potenciais de membrana 
são: Na+, K+ e Cl-. 
Em fisiologia, considera-se que existem dois 
tipos básicos de potenciais elétricos. O 
POTENCIAL DE REPOUSO e o POTENCIAL DE 
AÇÃO. O termo repouso vem do fato desse tipo 
de potencial ser observado quando as células não 
estão contraindo (caso de células musculares) ou 
enviando impulsos nervosos (caso de neurônios). 
O potencial de ação somente é observado quando 
as células estão contraindo ou enviando impulsos. 
Dessa forma, pode-se concluir que o potencial de 
ação só pode ser observado em células 
musculares e/ou neurônios. As células capazes de 
exibir um potencial de ação são chamadas de 
excitáveis. 
 
POTENCIAL DE REPOUSO 
 
O potencial de membrana de um neurônio quando 
ele NÃO está transmitindo sinais nervosos é de 
cerca de -90 mV. Isto é, o potencial no interior da 
célula é 90 mV MAIS NEGATIVO que o potencial 
exterior. 
 
• Como qualquer outra célula a fibra nervosa 
possui BOMBAS de Na+/K+ que bombeiam 
constantemente Na+ para FORA e K+ para 
DENTRO (gerando excesso de cargas 
positivas no exterior da fibra – a bomba é 
eletrongênica); 
 
 
 
• Além das bombas, existem canais protéicos 
na membrana que permitem o "vazamento" 
de Na+ e K+ (o Na+ vaza para DENTRO e o K+ 
vaza para FORA - contrário da BOMBA) 
constantemente, o que também acaba 
afetando a distribuição de cargas elétricas. 
 
Assim, pode-se afirmar que uma combinação de 
processos de transporte de íons através da 
membrana, atuando em conjunto e ao mesmo 
tempo, origina o POTENCIAL DE REPOUSO. 
Resumindo: 
 
1. Potencial de DIFUSÃO do K+: a tendência 
natural do K+ é sair da célula por canais 
protéicos (de vazamento) e esse movimento 
de cargas gera um potencial elétrico. 
 
2. Potencial de DIFUSÃO do Na+: a tendência 
natural do Na+ é entrar na célula, porém a 
membrana é pouco permeável ao Na+ (há 
poucos canais protéicos de vazamento) e 
uma pequena quantidade de Na+ vaza para 
dentro, gerando um potencial elétrico. 
 
3. BOMBA de Na+/K+: bombeamento contínuo 
de 3Na+ para fora e 2K+ para dentro gerando 
potencial elétrico. 
 
A interação dos 3 fatores atuando ao mesmo 
tempo, gera o verdadeiro POTENCIAL de 
MEMBRANA (REPOUSO) que é de -90mV (para 
fibra nervosa). 
 
POTENCIAL DE AÇÃO 
 
POTENCIAIS DE AÇÃO são variações rápidas 
do POTENCIAL DE REPOUSO. Cada POTENCIAL de 
AÇÃO começa por alteração abrupta do potencial 
de repouso (normalmente negativo) para um 
potencial de membrana positivo, terminando por 
um retorno igualmente rápido ao potencial 
negativo. 
 
ANTES do início do potencial de ação a célula 
encontra-se em potencial de repouso. Durante 
essa fase diz-se que a membrana está 
POLARIZADA, pois apresenta sua face interna 
NEGATIVA (deficiência de cargas positivas) e a 
face externa POSITIVA (excesso de cargas 
positivas). 
 
Dois canais protéicos específicos participam dos 
processos de transporte que geram o potencial de 
ação. Esses canais são regulados por comportas 
e denominados de CANAL RÁPIDO DE SÓDIO (ou 
canal de sódio voltagem dependente) e CANAL 
LENTO DE POTÁSSIO (ou canal de potássio 
voltagem dependente). 
 
ETAPAS DO POTENCIAL DE AÇÃO: 
 
1. DESPOLARIZAÇÃO: nesse ponto a 
membrana fica subitamente permeável à íons 
Na+ (pois o canal rápido se abre e o sódio 
pode entrar na célula por difusão simples) 
permitindo o fluxo de grande quantidade 
desse íon para o interior da célula 
O estado POLARIZADO da membrana 
desaparece variando rapidamente na direção da 
positividade (DESPOLARIZAÇÃO). Nas fibras 
nervosas o potencial ultrapassa zero, atingindo 
valores positivos. 
Ao término dessa etapa a célula encontra-se 
DESPOLARIZADA com a face interna da 
membrana positiva e a face externa negativa 
 
2. REPOLARIZAÇÃO: dentro de décimos 
milésimos de segundo a permeabilidade ao 
Na+ começa a diminuir (canais rápidos se 
fecham e o sódio pára de entrar) e a célula 
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fica mais permeável ao K+ (pois o canal lento 
se abre e o potássio pode sair da célula por 
difusão simples) o que permite a rápida 
difusão desse íon para o exterior, 
recuperando o potencial negativo de repouso 
(REPOLARIZAÇÃO) 
 
FUNCIONAMENTO DOS CANAIS DE Na+ E K+ 
VOLTAGEM DEPENDENTE: 
 
Como é possível que a membrana celular 
torne-se subitamente permeável aos íons sódio e 
em seguida permeável aos íons potássio? O que 
ocorre é o início do funcionamento de canais 
protéicos de membrana que se encontravam 
inativos durante o potencial de repouso da célula. 
Tais canais encontravam-se inativos, pois são do 
tipo “canais regulados por comportas” e as 
comportas permanecem fechadas até que um 
estímulo externo provoque sua abertura e o 
desencadeamento do potencial de ação. 
 
Os agentes necessários para a produção da 
DESPOLARIZAÇÃO e da REPOLARIZAÇÃO são os 
CANAIS PROTÉICOS de Na+ e K+ VOLTAGEM 
DEPENDENTES. Os dois canais atuam 
conjuntamente com a Bomba de Na+/K+ e com os 
canais de vazamento 
 
 
 
 
CANAIS DE Na+ VOLTAGEM DEPENDENTE (CANAIS RÁPIDOS DE Na+) 
 
O canal de Na+ apresenta duas 
comportas, uma denominada COMPORTA DE 
ATIVAÇÃO e outra chamada COMPORTA DE 
INATIVAÇÃO. 
Quando o potencial de membrana fica 
menos negativo (Obs.: Um estímulo externo 
pode causar a abertura de somente alguns canais 
de Na+ tornando a célula menos negativa. Essa 
entrada inicial de Na+ pode ser causada por 
estímulos elétricos, químicos ou mecânicos), 
tendendo a zero e atinge uma voltagem em torno 
de -70 ou -50mV, provoca alterações 
conformacionais na COMPORTA do canal de Na+, 
abrindo-a. Este é o ESTADO ATIVO do canal. O 
mesmo aumento da voltagem que abre as 
comportas de ATIVAÇÃO fecha as de 
INATIVAÇÃO, mas essa só se fecha alguns 
décimos milésimos de segundo depois das 
comportas de ativação abrirem. Portanto, a 
alteração conformacional que abre as comportas 
de ativação é rápida enquanto o fechamento das 
comportas de inativação é lento. 
Quando as comportas de INATIVAÇÃO se 
fecham o potencial de membrana começa a voltar 
ao repouso - a comporta de inativação se abrirá 
novamente quando o potencial de repouso estiver 
restabelecido, portanto, não é possível que os 
canais de Na+ voltem a abrir sem que a fibra seja 
repolarizada. 
 
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CANAIS DE K+ VOLTAGEM DEPENDENTE (CANAIS LENTOS DE K+) 
 
O canal de K+ possui uma única comporta, 
próxima a abertura interna do canal protéico. 
Durante o REPOUSO a comporta do canal de K+ 
está fechada. Quando o potencial varia de -90mV 
em direção a zero essa alteração de voltagem 
produz uma alteração conformacional que abre a 
comporta do canal permitindo a difusão de K+ 
para fora da célula. 
Quando o potencial da célula retorna ao 
repouso as comportas dos canais de K+ fecham-
se novamente
 
 
 
O que inicia o POTENCIAL de AÇÃO? 
 
Enquanto a membrana plasmática da fibra 
nervosa permanece imperturbável não ocorre 
POTENCIAL de AÇÃO. Porém, se algum evento 
causar variação do POTENCIAL de REPOUSO (-
90mV) em direção à zero, a própria variação de 
voltagem fará muitos canais de Na+ VOLTAGEM 
DEPENDENTE se abrirem. 
Isso permite a entrada de Na+ que torna o 
potencial mais POSITIVO e abre mais canais, 
gerando um CICLO VICIOSO de entrada de Na+ 
(quanto mais Na+ entra, mais canais se abrem e 
quanto mais canais se abrem, mais Na+ entra). 
Não ocorrerá um POTENCIAL de AÇÃO até 
que a variação inicial do potencial seja 
suficientementegrande para produzir o ciclo 
vicioso. Assim, existe um valor mínimo a ser 
atingido e só após isso o potencial será 
desencadeado. Esse VALOR MÍNIMO necessário 
é chamado de LIMIAR de AÇÃO e fica em torno 
de -65mV para a maioria das células nervosas. 
Qualquer fator que faça com que íons Na+ 
comecem a se difundir para o interior da célula 
irá desencadear a abertura dos canais rápidos de 
Na+ - essa abertura inicial pode ocorrer por 
perturbação mecânica da membrana, efeitos 
químicos ou passagem de eletricidade pela 
membrana. 
 
PROPAGAÇÃO DO POTENCIAL DE AÇÃO: 
 
O POTENCIAL de AÇÃO produzido num ponto 
qualquer de uma membrana excitável em geral, 
excita as regiões vizinhas da membrana, 
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resultando na propagação desse potencial de 
ação. 
A DESPOLARIZAÇÃO trafega toda a extensão 
da fibra - a transmissão do processo de 
despolarização ao longo da fibra nervosa ou 
muscular é chamado de IMPULSO NERVOSO ou 
MUSCULAR. 
Uma vez produzido, o POT. de AÇÃO em 
qualquer ponto de uma fibra normal, o processo 
de despolarização vai trafegar por toda a 
membrana, caso as condições sejam adequadas, 
ou não o fará, se forem inadequadas  esse é o 
PRINCÍPIO do TUDO-OU-NADA (aplica-se a todos 
os tecidos excitáveis). 
 
A transmissão de cada impulso ao longo da 
fibra nervosa REDUZ as diferenças de 
concentração de Na+ e K+ entre o interior e o 
exterior da membrana (despolarização = entrada 
de Na+, repolarização = saída de K+) 
Torna-se necessário o restabelecimento do 
gradiente de concentração - papel da BOMBA de 
Na+/K+ 
- a Bomba necessita de ATP para seu 
funcionamento, portanto o processo de 
"recarga" da fibra nervosa é 
metabolicamente ativo 
- uma característica da ATPase da Bomba de 
Na+/K+ é que sua atividade fica estimulada 
quando há excesso de Na+ no interior da 
membrana 
- se a concentração de Na+ aumenta de 10 
para 20mEq/l a atividade da Bomba aumenta 
cerca de 8 vezes, portanto, o processo de 
"recarga" ocorre rapidamente 
 
VELOCIDADE DE CONDUÇÃO DO IMPULSO: 
 
A velocidade de condução varia de 
0,25m/s (nas fibras sem mielina mais delgadas) 
até 100m/s (nas fibras mielínicas mais 
calibrosas). 
 
 
GUYTON, A. C.; HALL, J. E. Tratado de fisiologia médica. Capítulo 5. 
LENT, R. 100 Bilhões de neurônios: Conceitos fundamentais de neurociência. Capítulo 3.