Bioeletrogenese

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 Faculdade Maurício de Nassau 
Departamento de Biofísica
BIOELETROGÊNESE E BIOFISICA DOS 
TECIDOS EXCITÁVEIS
 PROF.LUCIANA TEIXEIRA
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Seres vivos: máquinas elétricas
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Peixes elétricos
Gênero Apteronotus
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Luigi Galvani (1737 - 1798 )
e a eletricidade animal
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GALVANI, 1956
Contração muscular da pata da rã em contato com metal;
Contração muscular com aplicação de choque elétrico;
Contração muscular pelo contato com nervo lombar estimulado por um par bimetálico;
Contração muscular em contato com nervo ciático.
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		“Provou que os elementos geradores de corrente elétrica estavam no animal”
		“Nos músculos se reúne o fluido elétrico que logo se difunde pelo corpo mediante a rede de nervos”
		
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 Em metais é transportada por elétrons
 Em soluções aquosas é transportada por íons carregados positivamente ou negativamente
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Células realizam trocas iônicas
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Trocas iônicas através da membrana
CORRENTE ELÉTRICA
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Potencial de membrana
Eletrodo de vidro (Ling e Gerard, 1949)
Diferença de potencial elétrico (ddp)
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Potencial de membrana
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Como registrar o potencial de membrana ?
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Corrente de membrana:
 Capacitância 
 Resistência
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Capacitância da membrana 
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Resistência 
106 a 109 Ωcm2
103 a 8 x 103 Ωcm2
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 Correntes de membrana
C  CAPACITOR
	(Dielétrico lipídico)
 
R  RESISTOR
	(Canais iônicos)
 
CIRCUITO RC em paralelo
Іm = Ii + Ic
 A membrana apresenta duas vias para passagem de corrente elétrica 
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POTENCIAL DE REPOUSO (PR)
 (CÉLULA LIVRE DE ESTÍMULOS = ESTADO ESTACIONÁRIO)
FLUXO PRECISAMENTE EQUILIBRADO
POTENCIAL DE DIFUSÃO
A membrana carrega-se e descarrega-se dependendo da cinética dos íons
1. Assimetria na distribuição iônica
2. Permeabilidade seletiva aos diversos íons
3. Bomba de sódio/potássio
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1. Assimetria na distribuição 
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Desidratação 
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Permeabilidade seletiva 
	Difusão:
 
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Energia Potencial Eletroquímica 

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Permeabilidade seletiva
+
Energia Potencial Eletroquímica
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Permeabilidade seletiva
Diferença de energia potencial eletroquímica 
 
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Permeabilidade seletiva
Potencial de equilíbrio 
(potencial de membrana constante)
Fluxo resultante nulo
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Permeabilidade seletiva
Potencial de equilíbrio de um íon e a Equação de NERNST
* Músculo cardíaco
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Permeabilidade seletiva
DEAN (1941)
Mesmo durante o repouso a membrana é permeável a diversos íons
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Permeabilidade seletiva
Contribuição do K+ para o PR das células excitáveis
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Permeabilidade seletiva
Experimentos Hodgkin e Horowicz (1959)
 
Efeito da variação da concentração extracelular de Cl sobre PR
Efeito da variação da concentração extracelular de K sobre PR
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Permeabilidade seletiva
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 Bomba de sódio/potássio
Dean (1941)
Sugeriu que deveria existir algum tipo de bomba no sentido do gradiente eletroquímico do Na e K.
Processo inverso da difusão
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 Bomba de
 sódio/potássio
Hodgkin e Keynes (1955) e os fluxos de íons
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Bomba de sódio/potássio
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 Bomba de sódio/potássio
Afinidade da Bomba
Na+ no lado citoplasmático 3x
K+ no lado extracelular 100x
Ouabaína 
(cardiotônico)
TTX
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POTENCIAL DE AÇÃO 
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Potencial de ação (PA)
Registro de um PA por Erlanger e Gasser (1937)
	(POTENCIAL DE INJÚRIA)
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Potencial de ação
Primeiro eletrodo intracelular (1939)
(O potencial sofria inversão de polaridade)
Registro intracelular do pa do axônio gigante de lula
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Potencial de ação 
A teoria do sódio e do potássio
Efeito da concentração extracelular do Na+ sobre o PA do axônio de lula
 (1 e 3. Concentração normal de Na+, 2. redução do Na+)
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Potencial de ação 
A técnica de fixação de voltagem – cole, 1949
 Um ou mais eletrodos podem ser fixados no interior
 A corrente é controlada
 Potencial de membrana é constante e desejado
 A cinética pode ser acompanhada
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Potencial de ação
Variação da condutância (G) durante o pulso despolarizante de longa duração
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Potencial de ação 
 HODGKIN E HUXLEY, 1952
“ O PA do axonio é formado por uma corrente de entrada de na e outra de saída do k”
“A fase de despolarização do pa ocorre devido ao aumento da G da membrana ao Na”
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Potencial de ação 
O modelo de Hodgkin & Huxley para o comportamento elétrico (passivo e ativo – axônio gigante da lula) 
Partículas negativas do tipos M, H e N
Partículas movem-se entre as faces da membrana
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Potencial de ação
Excitação da membrana do axônio
(VL – Voltagem limiar; PA – Potencial de ação; EEL – estado excitatório local)
Resposta passiva (ausência de variação na resistência)
Resposta ativa (20 mV acima do repouso com queda acentuada da resistência)
Limiar de excitação (início entrada de Na)
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Potencial de ação 
PA Cardíaco
Etapas de um registro intracelular do miocárdio
(A- microeletrodo no meio extracelular; B, C e D - no meio intracelular
B e D – Potencial de Repouso; C – Potencial de Ação )
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Canalopatias
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Sugestões bibliográficas
FRUMENTO, A. S., BIOFÍSICA , 3ª EDIÇÃO, EDITORA MOSBY/DOYMA
BERNE E LEVI, FISIOLOGIA, 5ª EDIÇÃO EDITORA ELSEVIER, 2004.
ALBERTS, LEWIS E ROBERT, BIOLOGIA MOLECULAR DA CÉLULA, 4ª EDIÇÃO, EDITORA ARTMED, 2004.
IBRAHIN, F. H., BIOFÍSICA BÁSICA, RIO DE JANEIRO, EDITORA ATENEU, 2002
DURAM, J. E. R., BIOFÍSICA – FUNDAMENTOS E APLICAÇÕES, RIO DE JANEIRO, PRENTICE HALL, 2002.
GARCIA E. A.C. BIOFÍSICA, SÃO PAULO, EDITORA SAVIER, 1998
OKUNO E. FÍSICA PARA CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E BIOMÉDICAS, SÃO PAULO, EDITORA HARBRO, 1996.
TIPLER P. A. FÍSICA, RIO DE JANEIRO, GUANABARAA KOOGAN, 1995.