aula3 potencial de acao

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Potencial de membrana e potencial de ação
Disciplina: Fisiologia humana
Profa: Ana Beatriz Graça Duarte
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Potencial de repouso da membrana
Potencial de repouso:
diferenças entre as concentrações iônicas nos dois lados da membrana seletivamente permeável criam potencial de membrana ou repouso
Determinado por:
Diferentes concentrações iônicas específicas dos fluídos intra e extracelular; 
Diferenças na permeabilidade da membrana para os diferentes íons 
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as diferenças entre as concentrações iônicas nos dois lados de membrana seletivamente permeável podem, ob condições apropriadas, criar potencial de membrana.
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Potencial de repouso da membrana
Células do corpo
Potencial elétrico 
 diferença de cargas entre os 2 lados da membrana celular
Geração de impulso eletroquímico
Neurônios e céls musculares
 Transmissão de sinais
Céls glandulares, macrófagos, céls ciliadas
Ativação de funções através de alterações do potencial de membrana 
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Todas as membranas de todas as células do corpo possuem potenciais elétricos Células nervosas e musculares geram impulsos eletroquímicos que se modificam com rapidez em suas membranas . Esses impulsos são usados para transmitir sinais por toda a membrana dos nervos e músculos
Ainda, em outros tipos de células,
como por exemplo as células glandulares, os macrófagos
e as células ciliadas, alterações locais dos potenciais
de membrana também ativam muitas funções celulares
Todas as células em condições de repouso têm uma diferença de cargas elétricas entre os dois lados da membrana celular, sendo o interior da célula negativo. Este potencial denomina-se potencial membranar de repouso ou, simplesmente, potencial de repouso 
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Potencial de repouso da membrana
Bombas de Na+-K+ na membrana
Transportador ativo
Na+  meio extracelular e K+  meio intracelular
Mantém [Na+] [K+] no citosol
Eletrogênica
Produz uma carga final positiva na face externa da membrana celular
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Uma das mais importantes funções da bomba de Na+K|-1(+ é controlar o volume de cada célula.
Sem a função dessa bomba, a maioria das células do corpo incharia até estourar. O mecanismo para controlar o volume
celular é o seguinte: dentro da célula, existe grande número de proteínas e de outras moléculas orgânicas que não podem sair das células. Em sua maioria tem carga negativa, atraindo grande número de potássio, sódio e outros íons positivos
Todas essas moléculas e íons vão provocar a osmose de água para o interior da célula. A menos que essa osmose seja interrompida, a célula irá inchar até estourar. O mecanismo normal para impedir que isso ocorra é o da bomba de Na+-K+. esse mecanismo bombeia três íons Na+ para fora da célula a cada dois íons de 1(+ que são bombeados para o interior da célula. A membrana também é bem menos permeável aos íons e sódio do que aos íons potássio; desse modo, uma vez que os íons sódio estão do lado de fora, eles apresentam forte tendência a permanecerem ali. Portanto, isso representa perda real de íons para fora da célula, o que inicia a osmose da água para fora da célula.
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Potencial de repouso
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Contribuição do potencial de repouso
Fatores importantes:
A membrana celular permite a separação de cargas elétricas no corpo
Canais abertos e proteínas transportadoras permitem livre passagem de íons
Proteínas transportadoras transportam ativamente íons e outras substâncias para dentro e fora das células contra o gradiente de concentração 
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proteína de canal, algumas vezes conhecida por ((domínio de duplo poro': canal de potássio ou canal de ((vazamento" de potássio (K•), na fibra nervosa, por onde
o potássio pode vazar mesmo na célula em repouso
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Potencial de repouso da membrana
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O Na é mais concentrado fora da célula e tende a se mover para o citoplasma. Quando isso ocorre, o líquido extracelular fica mais eletronegativo criando um gradiente elétrico que atrai de volta o sódio para fora. O gradiente de concentração do sódio se contrapõe ao potencial positivo de +60mV
A maioria das células é 40 x mais permeável ao potássio (K+) do que aos outros íons. O Na+ que passa para dentro da célula é ativamente bombeado para fora pela bomba de Na-K ATPase
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Potencial de membrana em repouso de uma célula. A maioria das células é cerca de 40 vezes mais permeável ao K+ do que ao Na+, e o potencial de membrana é cerca de -70mV
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Contribuição do potencial de repouso
Fatores importantes:
Gradiente de concentração da bomba Na+-K+
Na  abundante meio extracelular
K  abundante meio intracelular
Canais de “vazamento” de Na e K permitem a difusão de Na e K na célula em repouso
Difusão do Na e K na membrana também contribuem para o potencial de repouso
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proteína de canal, algumas vezes conhecida por ((domínio de duplo poro': canal de potássio ou canal de ((vazamento" de potássio (K•), na fibra nervosa, por onde
o potássio pode vazar mesmo na célula em repouso
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Potencial de ação
Potencial de ação  Alterações rápidas do potencial de membrana
Como ocorre a mudança no potencial de repouso na membrana?
2 fatores influenciam no potencial de repouso
1) gradientes de concentração dos diferentes íons 
2) Permeabilidade da membrana para estes íons
Alterações na permeabilidade da membrana a um íon mudam o potencial de repouso
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Os sinais nervosos são transmitidos por potenciais de ação, que são rápidas alterações do potencial de membrana, as quais se propagam com grande velocidade por toda a membrana da fibra nervosa.
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Se o potencial de membrana torna-se menos negativo, a célula DESPOLARIZA. Se o potencial de membrana torna-se mais negativo que o potencial de repouso, a célula HIPERPOLARIZA
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Potencial de ação – o que muda no potencial de membrana (repouso) ?
Mudanças na permeabilidade da membrana
Principais íons: Na, Ca, Cl e K
 [Na, Ca e Cl]  líquido extracelular e baixa permeabilidade
 Permeabilidade a esses íons  entram na célula
Entrada de Na ou Ca no citosol  despolarização
torna potencial de membrana mais eletropositivo
Entrada de Cl- no citosol  hiperpolarização 
torna potencial mais eletronegativo
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O que causa as modificações no potencial de membrana? Na maior parte dos casos o potencial de membrana muda em resposta ao movimento de qualquer 1 destes quatro íons: Na, Ca, Cl e K. os 3 primeiros são mais concentrados no líquido extracelular que no citosol e a célula em repouso é mínimamente permeavel a eles. Se a célula repentinamente se torna mais permeável a qualquer um destes íons, então eles irão se mover através da membrana para dentro da célula. A entrada de Ca ou Na despolariza a célula (torna o potencial mais positivo. A entrada do Cl- hiperpolariza a célula (torna o potencial de membrana mais negativo. 
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Potencial de ação
Mudanças na permeabilidade da membrana
Célula em repouso   Permeabilidade ao K
Se a permeabilidade ao K aumenta ainda mais
   vazamento de K no meio extracelular
  hiperpolarização
Se a permeabilidade ao K diminui
   vazamento de K no meio extracelular
  despolarização
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A maioria das células em repouso é bastante permeável ao K mas se elas se tornam mais permeáveis ainda ao K, permitem que mais K vaze pra fora. A célula hiperpolariza até chegar ao potencial de equilíbio do K. já a celula qu se torna menos permeavel ao K permite que menos K vaze pra fora. Quando a célula retém K, se torna mais positiiva e despolariza. Uma mudança significativa no potencial de membrana requer o movimento de muito poucos íons. O gradiente de concentração não precisa reverter para mudar o potencial de membrana
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A 
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A insulina das células beta do pancreas é armazenada em vesículas secretoras no citoplasma. Quando a glicose no sangue aumenta após uma refeição a insulina é liberada por exocitose. A insulina aumenta a captação de glicose por outras céls. 
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O aumento da glicose na célula estimula a glicólise e a síntese de atp. O atp se liga ao canal de K dependente de atp O PORTAO DO CANal se fecha e impede o vazamento
de K pra meio extracelular. A retenção de K despolariza a célula e causa abertura dos canais de Ca controlados por voltagem. Os íons calcio entram na célula a partir do líquido extracelular se movendo a favor do gradiente eletroquimico. O ca se liga as proteínas que iniciam a exocitose das vesiculas que contém insulina e a insulina é liberada no meio extracelular
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Potencial de ação
Feedback positivo
Alteração do potencial de membrana - Despolarização 
Mais canais de Na dependentes de voltagem se abrem – influxo de Na pro citosol e  potencial de membrana
Aumento entre 15 a 30 mV é necessário para potencial de ação iniciar
Fibra nervosa:
Quando Na que entra> K que sai do citosol 
atingir -65mV desencadeia potencial de ação nas fibras 
 limiar para o potencial de ação
Como se inicia o potencial de ação?
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caso ocorra qualquer evento capaz de provocar o aumento inicial do potencial de membrana de -90 milivolts para o nível zero, a própria voltagem crescente causa a abertura de vários canais de sódio regulados pela voltagem. Isso permite o influxo rápido de íons sódio, resultando em maior aumento do potencial de membrana e, consequentemente, abrindo mais canais regulados pela voltagem e permitindo fluxo mais intenso de íons sódio para o interior da fibra.
quando o número de íons Na+ que entram na
fibra fica maior que o número de íons I(+ que sai da fibra.
O aumento repentino do potencial de membrana, entre 15 e 30 milivolts em geral, é necessário. Assim, qualquer aumento abrupto do potencial de membrana de fibra
nervosa calibrosa de -90 milivolts para cerca de -65 milivolts
usualmente provoca o explosivo desenvolvimento
do potencial de ação.
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Intensidade da despolarização da membrana
2 tipos básicos de sinais elétricos são gerados:
Potencial graduado
Força variável
Percorrem distâncias curtas
Perde força a medida que percorrem a célula
Pode iniciar um potencial de ação
Potencial de ação
Grandes despolarizações 
Percorrem longas distâncias sem perder a intensidade
Sinalização rápida a longa distancia
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A força da despolarização do potencial graduado é determinada pela quantidade de carga que entra na célula.
Se mais canais abrem, mais Na entra e aumenta a amplitude local
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Potencial de ação
Potencial graduado
Despolarização ou hiperpolarização que ocorrem nos dendritos ou corpo celular
Diretamente proporcional a força do evento que deu início
Podem atingir a zona de disparo do neurônio
Neurônios do SNC
Sinais químicos de outros neurônios
Abertura de canais dependentes de ligantes
Estímulos mecânicos (estiramento)
Fechamento de canais que reduz movimento iônico (K+)
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Propagação do potencial de ação
Fenômenos “tudo ou nada”
Ocorrem  Despolarização máxima  limiar
Não ocorrem  abaixo do limiar
Mesma amplitude desde a zona de disparo até extremidade distal do axônio
Transmissão de sinais por longas distâncias
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Os potenciais de ação são chamados de fenomenos tudo ou nada, ocorrem como despolarização máxima (limiar) ou não ocorrem (abaixo do limiar). Um potencial de ação mensurado na extremidade distal de um axônio é idêntico ao potencial de ação que iniciou na zona de disparo.essa a propriedade é essencial para a transmissão de sinais por longas distâncias
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Propagação do potencial de ação
Pode ser dividido em 3 fases
Fase ascendente 
Aumento súbito da permeabilidade ao Na
Entrada de Na na célula reverte a polarização da membrana 
Canais de Na fecham e permeabilidade cai
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A fase ascendente do potencial de ação ocorre devido ao aumento subito da permeabilidade ao sódio. Os canais de sódio controlados por votlagem se abrem e o gradiente eletroquimico atrai o Na pro citoplasma. Adição de carga positiva despolariza a membrana, tornando a mais positiva (fase ascendente) a célula reverte sua polaridade. Mais positiva dentro e negativa fora no gráfico o potencial de ação está acima de 0 mV
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Propagação do potencial de ação
Fase descendente 
Abertura dos Canais de K controlados por voltagem por causa da despolarização
Canais lentos – pico de permeabilidade ocorre depois do pico pro Na
K sai da célula e o potencial vai se tornando mais negativo 
Descendente
Célula em direção ao repouso
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Nos canais de Na dependente de voltagem há 2 portões:
Portão de ativação que se abre quando inicia a despolarização
Portão de inativação no lado interno que se fecha quando a célula se torna despolarizada
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Potencial de ação
Período refratário
Tempo necessário para que os portões dos canais de Na+ voltem ás posições de repouso.
Um segundo potencial de ação não vai ocorrer antes do primeiro ter terminado
O potencial de ação não podem se sobrepor e se propagar pra trás
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Propagação do potencial de ação
Potencial de ação  se propaga para as porções adjacentes ao ponto onde iniciou a despolarização da membrana
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um potencial de ação, provocado em qualquer parte da membrana excitável em geral excita as porções adjacentes da membrana, resultando na propagação do potencial de ação por toda a membrana 
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Propagação do potencial de ação
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Propagação do potencial de ação
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Restabelecimento do potencial de repouso
Ação da bomba de sódio-potássio
restabelecimento das diferenças de concentração iônica, para recuperar o potencial de repouso
as concentrações de sódio e potássio dentro e fora da fibra são muito pouco diferentes
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