Biofísica Médica - Aula Bioeletricidade 2013

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BIOELETRICIDADE (ESTUDO
DOS FENÔMENOS ELÉTRICOS QUE
OCORREM NAS CÉLULAS)
PROFESSORA DRA ANA ELIZA ANDREAZZI
MEMBRANA CELULAR
FOSFOLIPÍDIOS - BICAMADA
MEMBRANA CELULAR - PROTEÍNAS
CONCENTRAÇÃO IÔNICA
 Como são geradas e mantidas essas
diferenças nas concentrações de íons
dentro e fora da célula???
Por mecanismos de transporte nas
membranas celulares.
 A membrana celular é a barreira que separa
o compartimento intracelular do
extracelular.
TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA
PROTEÍNAS CANAIS
TRANSPORTE ATIVO - PRIMÁRIO
TRANSPORTE ATIVO - SECUNDÁRIO
POTENCIAIS DE REPOUSO DAS MEMBRANAS
 A maioria das células animais mantém uma diferença
de potencial elétrico (DDP - voltagem) através de suas
membranas plasmáticas;
 O citoplasma em geral é eletricamente negativo em
relação ao fluido extracelular.
 Essa diferença de potencial elétrico da membrana em
uma célula em repouso é denominada potencial de
repouso da membrana, importante na excitabilidade
de células neuronais e musculares.
POTENCIAL DE REPOUSO EM ALGUMAS CÉLULAS
TIPO CELULAR Em (mV)
Neurônio -70
Músculo esquelético -80
Músculo cardíaco (atrial e ventricular) -80
Músculo liso -55
POTENCIAIS DE REPOUSO DAS MEMBRANAS
 Uma das causas da negatividade interna da célula em
repouso é a presença, em seu interior, de ânions
impermeáveis à membrana celular: proteínas e fosfatos
( compõem as moléculas de ATP, DNA, RNA);
 A inibição da Na/K ATPase por digitálicos cardiácos
(ouabaína) despolariza a célula por poucos milivolts (2-16), 
em média.
Músculo esquelético: 6-8 mV.
Músculo cardíaco: 12-16 mV.
A NA/K ATPASE É ELETROGÊNICA, A ATIVIDADE
DA BOMBA CONTRIBUI PARA A GÊNESE DO
POTENCIAL DE REPOUSO.
POTENCIAIS DE REPOUSO DAS MEMBRANAS
 Porém, o fator causal mais importante para a
gênese do potencial de repouso é a alta
permeabilidade da membrana ao potássio,
durante o repouso;
 Se a célula não tivesse uma alta concentração de
K+ em seu interior, a DDP da célula seria bem
mais negativa (-200 a -250mV).
POTENCIAIS ELETROQUÍMICOS DOS ÍONS
Gradiente de concentração
Gradiente elétrico
EQUILÍBRIO ELETROQUÍMICO E EQUAÇÃO
DE NERNST
 Quando não há força resultante sobre o íon (as forças do gradiente de concentração e
elétrico são iguais e opostas) , nenhum movimento líquido do íon ocorre, e diz-se que
o íon está em equilíbrio eletroquímico através da membrana.
 A equação de Nernst determina o valor do potencial de equilíbrio (Ei) de um íon
qualquer para o qual a membrana é permeável:
 Esse potencial seria o potencial de repouso da
membrana caso ela fosse permeável apenas ao íon
considerado.

E i 
RT
zF
ln
Ci
Co
Ei = potencial de equilíbrio
R = constante dos gases
T = temperatura em K
z = valência do íon
F = constante de Faraday
Ci= concentração interna do 
íon
Co= concentração externa do 
íon
POTENCIAL DE EQUILÍBRIO
Figure 2-7 Approximate concentrations of Na+, K+, and Cl- in the cytoplasm of a human skeletal muscle cell and in 
the surrounding extracellular fluid. The equilibrium potentials of the ions are indicated. The concentration forces on 
the ions are indicated by black arrows and the electrical forces by red arrows.
 A tendência natural de qualquer íon que possa se
mover através da membrana e a de procurar o
equilíbrio (até que sua diferença de potencial de
equilíbrio seja estabelecida);
 Quanto maior a permeabilidade da membrana ao
íon, maior é sua habilidade de forçar a diferença
de potencial elétrico da membrana em direção ao
seu potencial de equilíbrio.
 Durante o repouso, a membrana é muito mais
permeável ao K+ que ao Na+; por isso, o potencial
de repouso da célula está muito mais próximo do
potencial de equilíbrio do K+.
 O interior da célula tem baixa concentração de
sódio, cálcio e cloreto; esses íons não conseguem
entrar na célula em repouso pois os canais de
membrana estão fechados;
 Será que esses íons são importantes para gerar o
potencial de repouso da membrana????
EQUAÇÃO DE CONDUTÂNCIA DE CORDA
 Especifica que o potencial da membrana (Em) é
uma média ponderada dos potenciais de
equilíbrio de todos os íons para os quais a
membrana é permeável (K+, Na+, Cl-):
 Quanto mais permeável a membrana é a um íon
particular, maior é a condutância da membrana
para aquele íon.

Em 
gk
gk  gNa
Ek 
gNa
gk  gNa
ENa
EQUAÇÃO DE CONDUTÂNCIA DE CORDA
 A equação de condutância de corda mostra que
quanto maior a condutância da membrana a um
dado íon, maior é a influência daquele íon no
sentido de trazer o potencial da membrana
próximo ao valor do seu potencial de equilíbrio.
POTENCIAL DE AÇÃO
 O PA é uma alteração rápida no potencial da
membrana seguida de um retorno ao potencial de
repouso da membrana.
POTENCIAL DE AÇÃO
 É a base da capacidade de transmissão de sinais
das células nervosas;
 Nas células musculares, o PA permite a
contração muscular;
 Desencadeia a secreção de hormônios em
algumas células endócrinas;
 As proteínas dos canais para íons dependentes de
voltagem e de ligante são as responsáveis pelos
Pas.
MECANISMOS IÔNICOS DOS PA
 O Na+ entra indefinidamente na célula quando a 
condutância a esse íon aumenta???
CANAIS IÔNICOS
POTENCIAL DE AÇÃO NO MÚSCULO ESQUELÉTICO
POTENCIAL DE AÇÃO NO MÚSCULO
CARDÍACO
Canais rápidos
Platô, abertura de canais de Ca2+ lentos