Membrana Potencial de Ação

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POTENCIAIS DE MEMBRANA E 
POTENCIAIS DE AÇÃO
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Objetivos
- Descrever o comportamento dos canais voltagem-dependente de Na + e K + nas membranas excitáveis;
- Compreender como é gerado um potencial de ação;
- Compreender o funcionamento da mielina como isolador e caracterizar a condução saltatória.
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Potencial elétrico de membranas existe em todas as células;
Potencial de membranas – gradientes de energia elétrica potencial.
As células neurais e musculares são excitáveis – capazes de autogeração de impulsos eletroquímicos na membrana que serão usados na transmissão de sinais.
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MENSURAÇÃO DO POTENCIAL DE MEMBRANA
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POTENCIAL DE MEMBRANA RESULTANTES DA DIFUSÃO
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POTENCIAL DE NERNST
É O VALOR DE POTENCIAL QUE IMPEDE A DIFUSÃO EFETIVA DE ÍONS EM QUALQUER DIREÇÃO DA MEMBRANA.
Potencial de equilíbrio – não ocorre qualquer movimento efetivo de cargas. 
Pode ser aplicado a qualquer íon que esteja em equilíbrio através de uma membrana.
 EK = C log10 ([K+]direita/[K+]esquerda)
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POTENCIAL DE NERNST
O POTENCIAL DE NERNST É CALCULADO DENTRO DA MEMBRANA – SINAL + SE O ÍON FOR NEGATIVO E – SE O ÍON FOR POSITIVO. 
K+ - 94 mV
Na+ + 61 mV
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POTENCIAL DEPENDE:
1- da polaridade da carga elétrica de cada íon;
2- da permeabilidade da membrana;
3- da concentrações dos íons dentro e fora da membrana.
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PRINCÍPIO DA NEUTRALIDADE ELÉTRICA
Para cada íon positivo existe um íon negativo próximo que o neutraliza
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Potencial de membrana nas fibras nervosas grossas é de - 90 mV.
Bomba Na+-K+ - bomba eletrogênica – maior nº de carga + são bombeadas para fora do que - para dentro (3 Na+ p/ 2 K+);
A bomba produz gradiente de concentração:
 Na+ (ext.) 142 mEq/l K+ (ext.) 4 mEq/l
 Na+ (int.) 14 mEq/l K+ (int.) 140 mEq/l
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BOMBA DE SÓDIO-POTÁSSIO
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Vazamento de Na+ e K+ é realizado pelas proteínas de canal na membrana, onde a mesma é mais permeável ao K+ que ao Na+ (100 vezes mais).
 
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ESTABELECIMENTO DO POTENCIAL DE REPOUSO
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POTENCIAL DE AÇÃO
Mecanismos usados para sinalização por longas distâncias, tanto no sistema nervoso quanto no músculo.
São fenômenos tudo-ou-nada;
Não sofrem variação com a distância.
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ETAPAS DO POTENCIAL DE AÇÃO
Estado de repouso – célula polarizada;
Etapa da despolarização – membrana permeável aos íons sódio – interior tende a positividade. Nas fibras grossas o PM ultrapassa o valor zero. Nas fibras delgadas chega próximo a zero;
Etapa da repolarização – em milésimos de segundo os canais de sódio se fecham, abrem os canais de potássio. Repolarização da membrana.
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POTENCIAL DE AÇÃO TÍPICO
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O agente responsável pela produção da despolarização e da repolarização é o canal de Na+ voltagem dependente (canal rápido). 
O canal de K+ voltagem dependente tb participa no aumento da velocidade da repolarização da membrana (canais lentos) – atua junto com a bomba de Na+ – K+ e com os canais de vazamento Na+ – K+. 
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ATIVAÇÃO E INATIVAÇÃO DOS CANAIS VOLTAGEM-DEPENDENTES DE SÓDIO E DE POTÁSSIO
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PAPEL DE OUTROS ÍONS DURANTE O POTENCIAL DE AÇÃO
Dentro do axônio existem íons com carga negativa – ânions da molécula de proteína, compostos orgânicos fosforados, compostos sulfatados – são responsáveis pela carga negativa no interior da fibra quando existe déficit de íons K+ e outros íons positivos.
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PAPEL DE OUTROS ÍONS DURANTE O POTENCIAL DE AÇÃO
Íons cálcio – todas as células apresentam bomba de cálcio semelhante a bomba Na+ – K+, o cálcio atua junto ou no lugar de Na+ para gerar o PA.
A bomba bombeia Ca++ de dentro p/ fora da célula ou p/ dentro do retículo endoplasmático. 
Os canais de Ca++ voltagem dependente são permeáveis aos íons Na+ e ao íon Ca++. Tb são chamados de canais Ca++-Na+ – tem ativação lenta.
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Quando existe déficit de Ca++, os canais de Na+ se abrem com variação muito pequena do P. de membrana – a fibra nervosa fica muito excitável – descarga repetitivamente ao invés de ficar no estado de repouso. Queda de 50% abaixo do normal p/ gerar cargas espontâneas.
Tetania muscular – pode ser letal devido a contração tetânica dos músculos respiratórios.
O que dá início ao PA é o ciclo vicioso de feedback positivo que abre os canais de Na+, acaba o PA com fechamento dos canais Na+ e abertura dos canais de K+.
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PROPAGAÇÃO DO PA NAS DUAS DIREÇÕES AO LONGO DA FIBRA CONDUTORA 
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Em alguns casos a membrana excitável não repolariza imediatamente após sua despolarização o potencial permanece em um platô antes de começar a repolarização.
Causa:
- Processo de despolarização
1- canais rápidos (Na+ voltagem-dependente);
2- canais lentos (Ca+ voltagem-dependente);
Processo de repolarização
1- canais lentos (K+ voltagem-dependente), abertura após o fechamento dos canais lentos.
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PA DE UMA FIBRA DE PURKING DO CORAÇÃO MOSTRANDO UM PLATÔ
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Ritmicidade – descargas repetitivas auto-induzidas – coração, na maioria dos músculos lisos e em muitos neurônios do SNC. A membrana deve ser suficientemente permeável ao Na+ ou aos íons Na + e Ca++ pelos canais lentos de Ca++.
A membrana apresenta PA de -60 a -70 mV, que não é suficiente para manter os canais de Na+ e Ca++ fechados. 
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1- os íons Na+ e Ca++ fluem para o interior;
2- isso aumenta a permeabilidade da membrana;
3- quantidade ainda maior de íons flui para o interior;
4- aumenta mais a permeabilidade até que seja gerado um PA. Ao término do PA a membrana repolariza.
A membrana não repolariza imediatamente porque se torna excessivamente permeável ao K+ – hiperpolarização (PM se torna intensamente mais negativo). Esse estado desaparece gradualmente. 
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POTENCIAL DE AÇÃO RÍTMICOS
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ATUAÇÃO DAS CÉLULAS DE SCHWANN PARA PRODUZIR ISOLAMENTO ELÉTRICO DAS FIBRAS NERVOSAS
ASPECTOS ESPECIAIS DA TRANSMISSÃO DO SINAL NOS TRONCOS NERVOSOS
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ASPECTOS ESPECIAIS DA TRANSMISSÃO DO SINAL NOS TRONCOS NERVOSOS
Condução Saltatória - importância 
1- faz com que o processo de despolarização salte por sobre longos trechos ao longo da fibra nerrvosa – aumenta a velocidade de transmissão neural em até 50 X;
2- conserva energia p/ o axônio, visto que apenas os nodos despolarizam, perde cerca de 100 x menos energia.
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CONDUÇÃO SALTATÓRIA AO LONGO DO AXÔNIO MIELINIZADO
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LIMIAR – valor mínimo do potencial de membrana em que vai ocorre um potencial de ação 50% das vezes.
PA subliminares – valores de potencial de membrana inferiores ao valor necessário para a produção de um PA.
Não pode ocorrer novo PA em fibra excitável enquanto a membrana ainda estiver despolarizada pelo PA precedente.
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Período refratário absoluto – período durante o qual nenhum PA pode ser produzido, mesmo com estímulo intenso.
É o intervalo de tempo entre o desencadeamento de um PA até o momento em que a maioria das comportas de Na+ deixaram de ficar inativadas pela repolarização da membrana.
Período refratário relativo – nesse período estímulos mais intenso que o normal podem excitar a fibra.
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POTENCIAIS SUBLIMINARES AGUDO QUANDO OS ESTÍMULOS SÃO MENOS INTENSO QUE O VALOR LIMIAR NECESSÁRIO PARA PRODUÇÃO DE PA
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ESTABILIZADORES E ANESTÉSICOS LOCAIS
Estabilizadores – diminui a excitabilidade neural.
Ex.: alta concentração de íons cálcio no líquido extracelular diminui a permeabilidade da membrana pelos íons sódio.
Anestésicos locais – agem sobre as comportas de ativação dos canais de sódio, fazendo com que a abertura fique dificultada - reduz a excitabilidade da membrana – até não passar nenhum PA. 
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