Bioeletrogênese I (1)

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Bioeletrogênese 
Professor Wandilson Jr 
wandilson.neuro@gmail.com 
Universidade Salgado de Oliveira 
Bioeletrogênese – Parte I 
EXCITABILIDADE CELULAR 
1. BASES FISICOQUÍMICAS 
A. DIFUSÃO - FLUXO E GRADIENTE 
B. PERMEABILIDADE 
C. MOBILIDADE IÔNICA 
2. POTENCIAL DE MEMBRANA 
 A. SEPARAÇÃO DE CARGAS NA MP 
 B. REGISTRANDO O POTENCIAL DE MEMBRANA 
 C. O POTENCIAL DO REPOUSO É DETERMINADO PELOS CANAIS IÔNICOS DE 
REPOUSO 
 C.1. OS CANAIS IÔNICOS DO REPOUSO EM GLIA SÃO SELETIVOS AO 
POTÁSSIO 
 POTENCIAL DE EQUILÍBRIO PARA O ÍON POTÁSSIO 
 POTENCIAL DE EQUILÍBRIO PARA O ÍON SÓDIO 
 POTENCIAL DE EQUILÍBRIO PARA O ÍON CLORETO 
 C.2. SELETIVIDADE DE CANAIS IÔNICOS DE REPOUSO 
 D. EQUAÇÃO DE GOLDMAN 
 E. PAPEL DA BOMBA ATIVA DE SÓDIO-POTÁSSIO 
 F. O BALANÇO IÔNICO DO POTENCIAL DE REPOUSO É ABOLIDO DURANTE O 
POTENCIAL DE AÇÃO 
 G. CIRCUITO ELÉTRICO EQUIVALENTE 
3. SINALIZAÇÃO LOCAL: PROPRIEDADES ELÉTRICAS PASSIVAS DO NEURÔNIO 
A. ESTIMULAÇÃO ELÉTRICA DA MEMBRANA E SUA RESPOSTAS 
B. RESISTÊNCIA DA MEMBRANA AFETA A MAGNITUDE DO SINAL ELÉTRICO 
C. A CAPACITÂNCIA DA MEMBRANA PROLONGA O CURSO-TEMPORAL DO SINAL ELÉTRICO 
HISTÓRICO DO ESTUDO DA BIOELETROGÊNESE 
Século XVII – Luigi Galvani- cérebro e nervos são dotados de eletricidade- “eletricidade animal”. 
 
 
Doutrina neuronal- Santiago Rámon Y Cajal e Camillo Golgi- Nobel de 1906 
 
1870- Julius Bernstein- propõe a teoria de que a membrana do neurônio e da fibra muscular são 
polarizadas eletricamente mesmo quando inativas, com a superfície externa positiva em relação à 
interna, e o PA é uma despolarização auto-propagada da despolarização da membrana. 
 
Século XIX- grandes avanços na medida do curso temporal e das variações elétricas precisas durante 
os potenciais. 
 
O citosol e o meio extra celular 
-Subst. Hidrofílicas 
 
-Subst. Hidrofóbicas 
 
-  Átomos e Íons 
elétricamente 
carregados 
-  Cátions (Na+ , K+, Ca2+) 
-  Ânions (Cl-) 
Membrana Neuronal –Bicamada Fosfolipídica 
 
Proteínas são componentes constituíntes da 
membrana fosfolipídica 
 
Proteínas de membrana – Canais Iônicos 
 
Características: 
 
-  Seletividade iônica 
-  Canal "Portão” (Gate) 
-  Bombas iônicas. 
Entender o funcionamento dos canais iônicos na membrana neuronal 
é fundamental para a compreensão da neurofisiologia celular. 
Proteínas de membrana – 
Bomba Na+/K+ ATPase 
 
Funcionamento da 
Bomba Na+/K+ ATPase 
 
Passagem de solutos através da MP– 
Difusão 
Difusão é o movimento dos íons da região mais concentrada para a 
região de menor concentração, sendo diretamente influenciada pela 
temperatura. 
Os íons não se difundem “normalmente”através da MP. A difusão 
ocorre através dos canais. 
Passagem de solutos através da MP– 
Eletricidade 
Obs: Lembrem-se que o movimento de cargas elétricas é chamado de 
corrente elétrica (I). 
-Potencial elétrico também chamdo de voltagem: 
é a força exercida sobre uma partícula carregada. 
Diferença entre o anodo e o catodo. 
 
-Condutância elétrica (g): Facilidade que uma partícula 
se movimenta de um ponto ao outro. 
 
-Resistência elétrica : é a dificuldade que uma carga 
elétrica tem de migrar de um ponto ao outro. 
 
 
 
Passagem de solutos através da MP 
– Eletricidade 
Para se mover um íon eletricamente 
através da membrana, precisa-se: 
 
1) Da presença de canais permeáveis 
aquele íon; 
 
2) Diferença de potencial elétrico 
através da MP. 
Lei de Ohm: I=g.V, ou seja a quantidade de corrente elétrica é igual ao 
produto da condutância e da diferença de potencial 
Passagem de solutos através da MP 
– Eletricidade 
Passagem de solutos através da MP 
POTENCIAL	DE	DIFUSÃO	
-	
-	
-	
-	
-	
	
	
-	
-	
-	
-	
	
+	
+	
+	
+	
	
	
+	
+	
+	
+	
+	
Força difusional 
Força elétrica 
+
+
+
+
+
+
+
+
-	
-	
-	
Lei	de	Fick	
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Registro do Potencial de Membrana (Vm) 
 
Potencial de membrana (Vm): é a voltagem (V) através da membrana. 
Geração do Potencial de Repouso (PR) – 
separação de cargas na membrana celular 
Potencial de Repouso de um típico neurônio gira em torno de -65mV e é mantido 
sempre que um neurônio não está gerando um impulso nervoso. 
Potencial de Equilíbrio 
Potencial de Equilíbrio: É o estado em que a força de difusão e a força elétrica se 
tornam equivalentes, ou seja, se igualam.Porém possuem direções opostas. . 
Pontos importantes: 
a)  Pequenas alterações na concentração iônica podem gerar grande mudanças no Vm. 
b)  A diferença na carga elética afeta ambos os lados da membrana neuronal 
c)  Os íns se movem através da membrana de maneira proporcional a diferença entre o 
Vm e o potencial de equilíbrio dos íons 
d) Se a diferença de concentração através da membrana é conhecido, podemos calcular o 
potencial de equilíbrio para aquele íon. 
 
Distribuição iônica através da Membrana 
Calculando o equilíbrio iônico 
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R= constante dos gases- 8,315mol 
T= temperatura (Kelvin) 
Z= valência do íon 
F= constante de Faraday- 96500C 
EK+= 2,3x 8,31x 291/ 96500 x log 20/400= -75 mv 
 
ENa+= 2,3x 8,31x 291/ 96500 x log 440/50= +55 mv 
 
ECl-= 2,3x 8,31x 291/ 96500 x log 40/560= -66 mv 
Equação de Nernst 
Potencial de Repouso Neuronal 
Calculando o Potencial de 
 Repouso Neuronal 
R=	constante	dos	gases-	8,315mol	
T=	temperatura	em	Kelvin	
Z=	valência	do	íon	
F=	constante	de	Faraday-	96500C	
Equação de Goldman 
Equação	de	Goldman-	Hodgkin-	Katz	
	
Vm=	RT		ln	Pk	[K+]e	+	PNa	[Na+]e	+	PCl	[Cl-]i		
										z.F							Pk[K+]i	+	PNa	[Na+]i	+	PCl	[Cl-]e	
	
					1:0,004:0,45	
		PK+:PNa+:PCl-	
+ + + 
+ + + 
- - - - - - 
-70 mv 
3Na+ 
2K+ Na+	
Na+ 
K+ 
K+	
A-	
Em = -70 mv 
Ek = -90 MV 
Ena = +55 MV 
No Repouso: Potencial K+ > Potencial Na+ 
Fd 
Fe 
Calculando o Potencial de 
 Repouso Neuronal 
A Membrana Neuronal é mais permeável 
ao K+ 
Fluxo de corrente é regulada por 2 
tipos de canais: passivos e regulados 
FATORES DETERMINANTES DO FLUXO 
IÔNICO ATRAVÉS DOS CANAIS: 
 
-  GRADIENTES DE CONCENTRAÇÃO, 
-  PERMEABILIDADE SELETIVA DO CANAL 
 Carga do íon 
 Tamanho do íon 
 PERMEABILIDADE SELETIVA 
DO CANAL 
A Glia é permeável apenas ao K+ 
Gradiente	de	
concentração	
	do	K+move	
K+	para	fora	
	da	célula	
Diferença	de	
potencial	elétrico	
move	K+	para	dentro	
da	célula	
Gradiente	de	
concentração	
	do	K+move	K+	
para	fora	
	da	célula	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Meio		
extracelular	
Membrana		
semi-
permeável	
Meio		
intracelular	
Glia e o potencial de equilíbrio iônico 
Potencial de Equilíbrio da cél Glial 
PR Glia = EK+= -75 mv 
Fluxo resultante = 0 
Em = Potencial de equilíbrio do íon 
Tamponamento espacial do K+ 
A Importância da manutenção do EK+