Potenciais de membrana Cap 5

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

Cap 5
Potenciais de Membrana e Potenciais de Ação
>Existem potenciais elétricos através da membrana de todas as células
→ Células nervosas e musculares → Capazes de gerar impulsos eletroquímicos
→ Células Diversas → Ativam variadas funções celulares
Física Básica dos Potenciais de Membrana → Fig 5.1
>Diferença de concentração de íons dentro e fora da membrana que causa o potencial.
→ Muito potássio dentro, pouco fora → Tendência do Potássio(K+) de ir para o exterior, gerando carga positiva na parte externa e negativa na interna→ Uma hora, essa diferença de potencial se equivale à força da difusão, ai se tem o potencial de difusão e um bloqueio da difusão efetiva de K+→ O potencial é negativo (membrana interna fica negativa)
→ Ocorre o contrário com Sódio (Na+)→ Muito fora, pouco dentro→ Potencial positivo (Membrana interna fica positiva)
>O potencial é proporcional a proporção das concentrações dentro e fora (da membrana) de um íon
→ Tal potencial é denominado → Potencial de Nernst
Resumindo: Potencial seria a criação de uma ddp que por forças elétricas impediria os íons de seguir seu caminho “normal” → Criação de carga (-) dentro atrairia os potássios(+) mais fortemente do que a força de difusão
*Tudo isso é relacionado á membrana com permeabilidade para um único íon apenas
>Quando a Membrana é permeável a diferentes íons
>>Depende de 3 Fatores:
→Polaridade das Cargas Elétricas
→ Permeabilidade ds Membrana pra cada Íon: Grau de importância de cada íon para estabelecer o potencial da membrana é proporcional á sua permeabilidade pela membrana
→ Concentrações Internas e Externas dos Íons
*Cálculo pela EQUAÇÃO DE GOLDMAN
>Membrana Celular → Dipolo Elétrico
Potencial de Repouso das Membranas dos Nervos
>Potencial de Repouso é quando não são transmitidos sinais pela célula→ Potencial “normal”
→ Nas membranas das fibras nervosas → -90milivolts
>Todas as células do corpo possuem Bombas Sódio-Potássio(Transp. Ativo)→ Fig 5-4
>>Transporta continuamente:
→ Íons Sódio para fora
→ Íons Potássio para dentro
>>Bomba Eletrogênica→ Cria um potencial negativo no lado de dentro das membranas
→ 3 Na+ saem e 2 K+ entram → Saldo = 1 (+) sai
>>Produz Grande Gradiente de Concentração (diferença da Concentração ext. e int.)
→ Na(int.)/Na(ext.) = 0,1 /// K(int.)/K(ext.) = 35
>Vazamento de Potássio e Sódio pela Membrana→ Através de proteínas de canal (Canal de K)
→ Também permitem “vazamento” de Sódio, mas são muito mais permeáveis ao K
→ Esse diferencial de permeabilidade é um fator-chave para determinar o potencial de repouso normal da membrana
>Contribuições para o Potencial de Repouso
>>Difusão de Potássio → Deixaria o Potencial em -94milivolts → + importante
>>Difusão de Sódio→Somado ao Potássio deixa a membrana com potencial de -86milivolts
>>Bomba Na+/K+ → Corrigi o valor de -86 para -90milivolts→ Contribui com -4milivolts
Difusão de K é mais importante , e Bomba Na+/K+ Corrigi a difusão de sódio e tudo se mantem em -90milivolts
Potencial de Ação dos Nervos→ Fig 5-6
>São rápidas alterações nos potenciais da membrana → Se propagam com grande velocidade por toda a membrana
→ Inicia com uma mudança súbita de potencial negativo para positivo
→ Termina rapidamente com a volta ao potencial negativo
>Estágio de Repouso → Membrana sem alteração → Estado Polarizado da Membrana(-90milivolts)
>Estágio de Despolarização→ Membrana fica subitamente muito permeável aos Íons Sódio(+), que entram em grande quantidade alterando o potencial negativo da célula para positivo
→ Essa mudança no potencial da célula é denominada “Despolarização”
→ Em alguns casos o potencial chega a ficar próximo de 0 mas não positivo
>Estágio de Repolarização→ Logo após a membrana ter ficado muito permeável aos íons sódio
→ os canais de sódio começam a fechar
→ os canais de potássio se abrem mais que o normal
→ os íons potássio saem
→ reestabelece-se o potencial negativo de repouso da membrana 
*Repolarização e Despolarização→Influência dos canais de sódio e potássio regulados por voltagem → Fig 5-7 e 5-9
>Canal de Sódio Regulado Por Voltagem→ Duas comportas→ de Ativação (Ext) de Inativação(Int)
>>Ativação → Voltagens superiores a -90milivolts(-50~-70) 
→ Causando mudanças conformacionais e abrindo totalmente o canal
>>Inativação → Mesmo aumento de voltagem que provoca a ativação também 
provoca a inativação
→ Mudanças conformacionais na comporta de inativação é mais lenta
→ Impede que os Íons Sódio atravessem→ Voltando ao potencial de repouso 
→ Comporta Inativada só reabri quando a membrana volta ao potencial de repouso
→ Canal de Sódio não irá abrir antes que a membrana seja repolarizada
>Canal de Potássio Regulado pela Voltagem→ Fig 5-7
→ Apenas uma comporta interna
→ Possibilita a saída de potássio quando aberta
→ Durante o estado de repouso a comporta fica fechada
→ Com o aumento do potencial ela se abre (-90~0milivolts)
→ Alterações conformacional de abertura → Lenta
→ Se abrem apenas quando os canais de Sódio estão se fechando
→ Diminuição de entra do Sódio + Saída de Potássio → Repolarização + rápida
> Fig 5-10
Papéis de Outros Íons no Potencial de Ação
>Ânions impermeantes com carga negativa→ Ânions das proteínas, molecular, compostos orgânicos de fosfato, de sulfato , etc…
→ Responsáveis pelas cargas negativas dentro da fibra quando existe défit de potássio
→ Não possuem permeabilidade para passar pelos canais de membranas
→ Não podem sair→ Déficit de íon positivos dentro cria excesso destes Ânions
>Cálcio 
>>Membrana de quase todas as células do corpo contém bomba de cálcio
>>Em algumas células é a maior responsável pelo potencial de ação
>>Presente em musculos lisos e cardíacos
>>Bomba de Cálcio → Transporta Íons Cálcio para fora da membrana celular 
→Gradiente Iônico cerca de 10mil vezes
>>Canais de Cálcio Regulados pela Voltagem
→ Devido a grande diferença de concentração (ext. e int.) existe um imenso gradiente de difusão para fluxo passivo de cálcio para dentro da célula
→ Ligeiramente permeáveis à Íons Sódio, porém 1000x menos
→ Permite que o Cálcio (Ca++) entre na célula
→ Canais Lentos→ Regulação cerca de 10~20x mais lenta que o de Sódio
→ Contribui na fase de Despolarização das membranas
→ Despolarização mais prolongada
>Permeabilidade Aumentada dos Canais de Sódio Quando Há Deficit de Cálcio
>>Quando a Concentração de Cálcio diminui em 50%
→ Canais de Sódio são ativados por pequeno aumento do potencial de membranas muito negativo ainda
→Fibra nervosa fica muito excitável , gerando tetania
→ Descargas espontâneas
>>Cálcio se liga a superfície externa dos canais de sódio
→ Sua carga positiva, altera o estado elétrico do canal, alterando o nível da voltagem necessária para abrir o canal
Início do Potencial de Ação
>Circulo Vicioso de Feedback Positivo nos Canais de sódio e Limiar para a Estimulação
→ Aumento repentino de 15~30milivolts no potencial de membrana é necessário para iniciar o processo
→ -65milivolts→ Limiar
→Após o aumento inicial do potencial a própria voltagem crescente abre mais canais, que gera aumento do potencial da membrana, que abre mais canais de sódio e assim em um Círculo Vicioso por Feedback Positivo, até todos os canais de abrirem
Propagação do Potencial de Ação→ Fig 5-11
>Direção → Em todas as direções, saindo da zona estimulada inicialmente → “Ola”
>Princípio do Tudo ou Nada→ Uma vez que o potencial de ação for gerado, a despolarização trafega por toda a membrana(se as condições forem adequadas), ou não se propaga(se as condições forem inadequadas)
→ Se o potencial de ação atinge uma região que não gera voltagem suficiente para estimular a área seguinte, a propagação é interrompida
Restabelecimento dos Gradientes Iônicos do Sódio e do Potássio→ Fig 5-12
>Após o término do potencial de ação→ É necessário o restabelecimento dos gradientes
>Restabelecimento é feito pela Bomba de Sódio e Potássio→ Gasto de Energia
→ Processo
metabólico ativo
Platô em Alguns Potenciais de Ação→ Fig 5-13
>Quando a membrana estimulada não se repolariza imediatamente
→ O platô prolonga o período de despolarização
→ Canal de Cálcio-Sódio→ Canais Lentos
→ Abertura lenta dos Canais de Potássio
→ Células Cardíacas→ Principal exemplo de platô
Ritmicidade de Alguns Tecidos Excitáveis→ Fig 5-14
>Descargas repetitivas ocorrem espontâneamente no coração, músculos lisos e em neurônios
>Processo de Reexcitação Necessário para a Ritmicidade Espontânea
→ A Membrana deve ser suficientemente permeável aos íons Sódio→ para permitir a despolarização automática da membrana
→ Potencial de Repouso no centro cardíaco é -60~-70 milivolts → Não é negativa o suficiente para manter os canais de cálcio e sódio totalmente fechados
>>Como Ocorre:
→ Ca++ e Na+ → Entram pela membrana
→ Aumenta a voltagem da membrana positivamente→ Aumentando a permeabilidade
→ Mais íons fluem para dentro
→ Permeabilidade aumenta ainda mais , até que o potencial de ação seja alcançado
→ Ao final do potencial de ação a membrana se repolariza
→ Após curto período(quase 1 seg)→ a excitabilidade espontânea gera nova despolarização
→ E assim se fixa o ciclo autoinduzido
>Atraso na Despolarização Após uma Repolarização
→ Aumento da Condutância do Potássio → “Corrente de Potássio”, “vazão”
→ Membrana torna-se mais permeável aos Íons Potássio perto do fim do potencial de ação
→ Enorme quantidade de cargas positivas(K+) para fora da membrana
→ Desloca o potencial para mais perto do potencial de Nernst do potássio(hiperpolarização)→ Neste estado a autorreexcitação não irá ocorrer
→Esse aumento da condutância desaparece gradualmente, permitindo após cada potencial de ação terminar que a membrana aumente de novo seu potencial de ação
Características Especiais da Transmissão dos Sinais nos Troncos Nervosos
Fibras Nervosas→ Fig 5-15 e 5-16
>Mielinizadas → Mais Calibrosas
>Amielinizadas → Mais delgadas → Em maior quantidade
>Fibra Nervosa
>>Parte Central → Axônio → membrana do axônio que conduz o potencial de ação
>>Parte externa → Bainha de Mielina→ Depositada em torno do axônio pelas células de Schwann
→ As células de Schwann giram em torno do axônio, formando camadas múltiplas de membrana celular
→ Células de Schwann→ Contém em sua membrana o lipídeo → esfingomielina que é extremamente isolante→ Reduzindo fortemente o fluxo iônico
>>Nodo de Ranvier→Nas junções das células de Schwann →Comp. de 2 ou 3 micrômetros
→ Área não isolada→ Permite passagem dos Íons para a membrana axonial
Condução Saltatória→ Fig 5-17
>Potenciais de Ação só ocorrem nos Nodos de Ranvier→ Condução de Nodo á Nodo “saltatória”
>Corrente Elétrica → Flui externamente pelo líquido extracelular e pelo axoplasma do axônio
→ Excitando nodos sucessivos
→ Impulsos Nervosos Saltam
>Importância:
→ Faz com que o processo de despolarização pule longos trechos das fibras nervosas
→ Aumenta a velocidade de transmissão em até 50x
→ Conserva energia → pois não à grande despolarização, diminuindo a necessidade de um alto metabolismo para restabelecer as diferenças de concentração de Na, K
→ Repolarização com pequena quantidade de íons
*Velocidade nas Fibras Nervosas→ 0,25m/s(Amielinizadas)~100m/s(Mielinizadas)
Excitação – Processo de Geração do Potencial de Ação→ Fig 5-18
>Qualquer fator que promova a difusão de grande número de íons sódio para dentro da membrana
→ Distúrbios mecânicos→ Pressão na Pele
→Efeitos Químicos → Neurotransmissores nos Neurônios
→ Passagem de Eletricidade→ Sinais entre sucessivas células musculares
>Inibição da Excitabilidade
→ Altas Concentrações de Cálcio no líquido extracelular→ Diminui permeabilidade do Sódio
→ Anestésicos Locais→ Procaína e Tetracaína→ Dificultam a abertura das comportas de Sódio