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Transporte de MembranaTransporte de Membrana
Potencial de açãoPotencial de ação
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Como oxigênio é carreado para dentro da
célula?
Este mecanismo é possível porque o oxigênio é uma molécula pequena,
não carregada e solúvel em gordura, o que permite que ele atravesse
livremente a dupla camada de lipídios da membrana plasmática sem a
necessidade de proteínas de transporte ou gasto de energia.
Como a glicose é carreada para dentro das
células?
A glicose, por ser uma molécula grande e solúvel em água, não consegue
atravessar a dupla camada de lipídios da membrana plasmática por difusão
simples. Para entrar nas células, ela depende de proteínas integrais de
membrana que atuam como transportadores específicos.
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Transporte primário
• Usa ATP diretamente
• Move substâncias contra o gradiente
• Envolve bombas iônicas
• Exemplo principal:
• 3𝑁𝑎 + 2𝐾 + 𝐴𝑇𝑃 → 3𝑁𝑎 + 2𝐾
• Sódio (Na+) – Principal Cátion no meio extra
celular
• Potássio (K+) – Principal cátion no meio
intra celular
Transporte ativo primário
• O transporte ativo primário ocorre quando:
• Íons ou moléculas são transportados de
uma região de menor concentração para
maior concentração
• Há gasto direto de ATP
• O processo é mediado por proteínas
transportadoras específicas (bombas) na
membrana plasmática
• Diferente do transporte passivo, aqui há
consumo energético direto
• A substância (íon) liga-se à proteína
transportadora
• O ATP é hidrolisado → libera energia
• A proteína sofre mudança conformacional
• O íon é transportado para o outro lado da
membrana
• A proteína retorna ao estado inicial
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Transporte Ativo Secundário
(Cotransporte)
Este mecanismo ocorre principalmente em
locais onde a glicose precisa ser absorvida
contra um gradiente de concentração, como no
epitélio intestinal e nos rins.
• Força Motriz: Utiliza o gradiente de sódio
(Na+) criado pela bomba de Na+, K+-ATPase.
O sódio está em alta concentração fora da
célula e tende a entrar nela ("morro abaixo").
• Funcionamento: Uma proteína de
cotransporte (simporte) possui sítios de ligação
para o sódio e para a glicose. Quando ambos
se ligam, a proteína muda sua configuração e
transporta a glicose para dentro da célula,
aproveitando a energia da entrada do sódio.
Comparativo do transporte
Transporte Ativo
Secundário
Transporte Ativo
PrimárioTransporte PassivoCaracterística
Usa energia
indiretamenteUsa ATP diretamenteNão utiliza ATPGasto de energia
Um contra + outro a favorContra o gradienteA favor do gradienteDireção do transporte
SempreSempreÀs vezes (difusão
facilitada)Proteína transportadora
Gradiente iônico (gerado
pelo primário)ATPEnergia cinética naturalTipo de energia
Cotransporte Na⁺-glicoseBomba Na⁺/K⁺Difusão de O₂ e CO₂Exemplo clássico
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Difusão Facilitada
Este é um processo passivo que move a glicose a favor do seu gradiente
de concentração (do meio mais concentrado para o menos concentrado).
•Funcionamento: Proteínas transportadoras ligam-se à glicose de
maneira "chave-fechadura" e facilitam sua passagem pela membrana
sem gasto direto de energia.
Qual a importância do transporte ativo
primário?
• Manutenção do potencial de membrana
• Controle do volume celular
• Transmissão de impulsos nervosos
• Contração muscular
• Criação de gradientes que serão usados no transporte ativo secundário
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Canais de vazamento de K+
• Os canais de vazamento de K⁺ são proteínas de membrana sempre abertas (não
dependentes de voltagem ou ligante) que permitem a difusão contínua de íons
potássio para fora da célula, seguindo seu gradiente de concentração.
Mecanismo de funcionamento
• A concentração de K⁺ é maior no interior da célula
• Esses canais permitem que o K⁺ saia espontaneamente
• Esse fluxo ocorre a favor do gradiente químico
• Resultado: saída de cargas positivas → interior da célula se torna mais negativo
Papel no potencial de membrana – Canais de
vazamento de K+
• Os canais de vazamento de K⁺ são os principais responsáveis pelo potencial de
repouso (~ -90 mV no músculo e ~ -70 mV em neurônios)
• A membrana é muito mais permeável ao K⁺ do que ao Na⁺ em repouso
• Pequenas entradas de Na⁺ são compensadas pela saída contínua de K⁺
Representação do gradiente
• 𝐾 ≫ 𝐾 ⇒ 𝑓𝑙𝑢𝑥𝑜 𝑑𝑒 𝐾 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑓𝑜𝑟𝑎
•
Relação com a bomba Na⁺/K⁺
• A bomba Na⁺/K⁺-ATPase mantém o gradiente (K⁺ alto dentro)
• Os canais de vazamento utilizam esse gradiente
• Juntos, eles estabilizam o potencial de repouso
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Importância fisiológica
• Os canais de vazamento de K⁺ são fundamentais para:
• Estabelecer o potencial de repouso
• Controlar a excitabilidade celular
• Permitir rápida resposta a estímulos (potencial de ação)
• Manter o equilíbrio iônico celular
Características canais de vazamento de k+
• Sempre abertos (não regulados diretamente)
• Altamente seletivos para K⁺
• Fluxo contínuo e passivo
• Determinam a negatividade intracelular
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O que é um potencial de ação?
• Fenômeno bioelétrico rápido e temporário que ocorre na
membranda plasmática de células excitáveis, como neurônios e
fibras musculares.
• Base física para transmissão de informações no sistema nervoso
e contração muscular, caracterizando-se por uma inversão
rápida da polaridade da membrana (despolarização e
repolarização)
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Potencial de Ação
• 1. Potencial de repouso
• Valor típico: cerca de -70 mV
(neurônios) ou -90 mV (músculo)
• Mantido por:
• Bomba Na⁺/K⁺
• Canais de vazamento de K⁺
DESPOLARIZAÇÃO=entrada de
sódio
REPOLARIZAÇÃO=saída de
potássio
Despolarização
Ocorre quando a membrana atinge o
limiar:
• Abertura de canais de Na⁺
dependentes de voltagem
• Entrada rápida de Na⁺, deixando o
interior menos negativo
• Potencial sobe até cerca de +30 mV
• Interior da célula torna-se positivo
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Repolarização
• Fechamento dos canais de Na⁺
• Abertura dos canais de K⁺, e os íons de k+ se movimentam para fora da célula
• Saída de K⁺
• Retorno ao potencial negativo
• Restauração do potencial de repouso
• Permite que a célula volte ao seu estado inicial
• Mantém a homeostase elétrica
• Sem repolarização, a células permaneceriam despolarizada o que impediria a geração
de novos impulsos
• Vm :+30mV→−70mV
Hiperpolarização
• Saída excessiva de K⁺
• Canais de Na+ fechados
• Potencial fica mais negativo que o
repouso
• Depois, retorna ao normal.
• Os canais de K⁺ ainda permanecem
abertos por mais tempo
• Continua a saída de K⁺
• O interior da célula torna-se mais
negativo que o normal
• Depois, retorna ao potencial de repouso
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Qual a importância da
hiperpolarização?
• 1. Controla a excitabilidade celular
• Torna mais difícil gerar um novo potencial de ação
• Evita estímulos excessivos
• Atua como um “freio” fisiológico
• 2. Relaciona-se ao período refratário relativo
• Durante a hiperpolarização, é possível gerar novo impulso
• Porém, exige estímulo mais forte que o normal
• Regula a frequência dos impulsos
Qual a importância da hiperpolarização?
• 3. Garante a direção do impulso
• Ajuda a impedir que o potencial de ação volte para trás
• Contribui para a condução unidirecional
• 4. Estabiliza a membrana
• Evita descargas elétricas descontroladas
• Mantém o equilíbrio funcional da célula
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Qual importância da hiperpolarização?
• No músculo → ajuda no relaxamento e controle do ritmo de contração
• Nos neurônios → regula a frequência de disparo
• Se não existe hiperpolarização a célula seria excitada repetidamente, poderia ocorrer
hiperexcitabilidade, estaria propensa a riscos de distúrbios neurológicos ou
musculares.
• Vm :−70mV→−90mV→−70mV
Potencial de ação
• Vm :−70mV→+30mV→−70mV (célula nervosa)
• Refratário absoluto: não é possível gerar outro potencial
• Refratário relativo: possível, mas exige estímulomaior
• Garantem a propagação unidirecional do impulso
• Potássio: sua concentração é 30 a 50 vezes maior no interior da célula em
repouso.
• Sódio: sua concentração é 10 vezes maior fora da célula
• Cálcio: a concentração é maior fora da célula
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Potencial de ação no
músculo cardíaco
• A fase de despolarização, ou fase 0
(zero), consiste na entrada rápida de
ions de sódio elevando o potencial
elétrico da célula de —90 mV para +20
mV. A repolarização inclui a fase 1
(saída de ions de potássio), a fase 2
(saída de potássio e entrada de ions de
cálcio) e a fase 3 (saída de potássio). A
saída de potássio cessa quando o
potencial elétrico cai para —90 mV e
assim permanece (fase 4 ou repouso)
até o próximo potencial de ação.
Plateau
• Esta sobrecarga de cálcio para o
interior da célula também é
responsável pelo mecanismo de
contração da célula
muscular. Durante toda fase 2 a
célula permanece em estado de
contração. Durante esta fase a
célula permanece em período
refratário absoluto, isto é, não pode
ser despolarizada por estímulo
externo.
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Repolarização rápida
• Durante esta fase, o potencial
elétrico se torna cada vez mais
negativo, até atingir –90 mV. Isto
ocorre porque os canais de cálcio se
fecham (cessa a entrada de Ca++) e
se mantem a saída de potássio para
o espaço extracelular.
Período refratário
• Período Refratário Absoluto: a célula está
totalmente despolarizada e por isso não
pode responder a nenhum tipo de estímulo.
Corresponde as fases 1 e 2.
• Período Refratário Efetivo: A célula pode
gerar um potencial, porém muito fraco para
ser propagado; corresponde a pequena
parte da fase 3.
• Período Refratário Relativo: a célula se
encontra parcialmente repolarizada e pode
responder a um estímulo, desde que este
seja forte o suficiente. Corresponde a parte
da fase 3 e se estende até ao limiar de
despolarização (– 70 mV).
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Potencial de ação cardíaco
• Entrada rápida de Na⁺ → despolarização
• Entrada prolongada de Ca²⁺ → platô
• Saída de K⁺ → repolarização
• 𝑉 :−90 𝑚𝑉 → +20 𝑚𝑉 → plato
ˆ
→ −90 𝑚𝑉
• O platô prolonga a contração
• O Ca²⁺ entra de fora da célula pelos túbulos T
• Esse Ca²⁺ estimula o retículo sarcoplasmático
• Fenômeno chamado “liberação de Ca²⁺ induzida por Ca²⁺”
Potencial de ação cardíaco
• Período refratário prolongado – não entra em tetania
• O músculo cardíaco tem período refratário longo
• Impede contrações contínuas (tétano)
• Essencial para o funcionamento do coração
• É automática e rítmica
• Depende de entrada extracelular de Ca²+
• Potencial de ação com platô
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