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Fisiologia – 1º aula 8/7
Potencial de membrana em repouso e potencial de ação
As células vão ter a capacidade de mudar seu potencial elétrico nas suas membranas, por que antes disso, elas precisam estar sem passar sinalização nenhuma, ou seja, em repouso, para que no momento da mudança da ação então ela consiga se tornar excitável, e assim encaminhar essa condução elétrica e não mais espiritual como conhecida antigamente, para os demais neurônios ou então entre um neurônio e um musculo. 
Na aula de hoje estudaremos a geração desses potenciais e depois utilizaremos para os demais assuntos. Inicialmente , a natureza elétrica da condução nervosa que com os estudos de Galvani, que derrubou a era espiritual através de seus experimentos com animais, demonstrando que o musculo da rã contraia quando ele estimulava eletricamente essas células do musculo. E assim, portanto, é um processo natural do nosso organismo e que está envolvida na função especifica de certas células especiais, quer seja no cérebro, quer seja na musculatura estriada ou no musculo liso. Cada ação do corpo humano se traduz em impulsos elétricos, então algo que é mecânico tem que ser transformado em eletricidade para que o nosso sistema nervoso central consiga processar esta informação, exemplo, algo que envolva a luz, esta intensidade luminosa será também modificada para que seja então, processada. Este processamento vai ocorrer sob a forma de potenciais de ação que são gerados, então devem ser transformados, para que assim sejam processados, quantificados e tenham a resposta. 
Então falando de neurônio, CÉLULAS EXCITÁVEIS, esses neurônios vão receber uma informação, receber um estimulo, e desse estimulo então ele vai lançar essa corrente elétrica ao longo, principalmente, da via axonal. Então os dendritos, que são ramificações dos nossos neurônios eles são ótimas vias de captação, pois quanto maior for esta arvore dendrítica, maior será o contato para sinalização. Via de regra, o contato inicial entre os neurônios é entre, o terminal axonal de um neurônio, fazendo contato com o dendrito de outros neurônios, e esta comunicação é chamada de sinapse. Mas essa sinapse pode ocorrer também no terminal axonal de um neurônio com o corpo celular de um outro neurônio. O nosso SISTEMA NERVOSO CENTRAL acaba que os nossos dendritos tenha estas ramificações, ficam mais fácil o contato entre os neurônios, então é a via principal. Essa via será estimulada, então estava negativa inicialmente, e passou a estar positiva dentro dela, ou então menos negativa. O que acontece, esse sinal vai chegar até o axônio, este, por sua vez, terá a capacidade de alterar muito este potencial de membrana que estava extremamente negativo, passando a negativo. A positividade dentro da célula significa dizer: condução de sinal elétrico, por que os íons positivos vão entrar, e com isso transmitir até o terminal axonal. 
O que é esta transmissão? Temos dois tipos de Sinapses: Uma SINAPSE DE SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS, então em um terminal axonal a nossa função é liberar substancias químicas, mas para liberar precisamos de um sinal elétrico ou então a SINAPSES ELÉTRICA que é eletricamente deixa passar esse sinal para outra célula, então esses, são os dois sinais de sinapses. 
Falaremos hoje da geração de potencial de repouso e geração de potencial de ação, então retornaremos a todos esses conceitos de comunicação. 
Figura – essa figura mostra as células excitáveis que são nossos neurônios, e as fibras musculares. As fibras musculares, para se tornarem excitáveis e consequentemente para levar contração, ele necessita de um neurônio motor, esses neurônios motores tem de liberar uma substancia, então uma sinapse química nas fibras musculares nos terminais axonais, e ali a comunicação entre os neurônios formam uma rede neuronal de comunicação intensa. Então essa sinalização inicial do neurônio, um se estimular e passar para a cadeia de neurônio responsável para uma área especifica seja ela área motora, sensitiva, ou área da memória, estas sinalizações vão ocorrendo para liberar substancias no nosso cérebro para várias funções.
Para que servem então, o potencial de ação? Uma célula vai sair de um estado que edita, em repouso, ela é negativa mais negativa dentro do que fora nesse instante do repouso ela não está passando eletricidade nenhuma, ou seja, não está tendo condução nervosa, nada está sendo estimulado, nada está sendo processado. Para que aja o processamento nos precisamos inverter, e a inserção é positiva dentro, e negativa fora, ou seja, fica mais positivo dentro do que fora. Este é o potencial de ação nesse momento de inversão é que temos o processamento dessa informação, condução e processamento, para que serve isso? Serve para estimularmos a contração muscular, ou seja, o músculo só vai se contrair se ter o sinal elétrico. O musculo em repouso, sem contração, dentro dele, está mais negativo do que o lado externo, no momento que ele recebe a sinalização do neurônio motor. Para a contração ele inverte, o potencial de ação se torna mais positivo dentro, em se comparado com o lado externo. Seve também para liberar neurotransmissores, dentre eles o que estimula o musculo, centralmente falando da sinalização elétrica no cérebro para liberação de vários neurotransmissores, estimula também a secreção de várias outras substancias por células neurais, e neuroendócrinas, adiantando temos neurônios que liberam substancias que caem na corrente sanguínea para atingir um órgão a uma certa distancia, diferente dos neurotransmissores que é liberado no órgão alvo em contato pelo terminal axonal, ou seja, o contato do terminal axonal com o órgão, quer seja outros neurônios, quer seja a fibra muscular. Neuroendócrino vem de neuro - endócrino quer dizer que percorreu uma certa distancia para atingir um órgão alvo, então o neurônio libera uma substancia q cai na circulação o e atingi um determinado órgão (será abordado depois). Um exemplo de ao se machucar com um prego esse agente mecanicamente na nossa pele, ele abre canais de sódio, é igual a dor mecânica (sentir dor ) receptores sensoriais. Receptores sensoriais são modificados em neurônios modificados, esses, são modificados para capturar algo mecânico, e o mecânico deforma o canal. Então ao deformar o canal estava em repouso, dispara o potencial de ação para que o nosso SISTEMA NERVOSO CENTRAL quantifique o que atingiu a pele, isso pela primeira vez depois disso, o indivíduo apende. Então o prego abre canais de Catíons, principalmente sódio, entra na célula agora e torna ela positiva. Nesse estágio o sódio não está entrando, e nesse estado ele começa a entrar (figura). 
Esta é a vida elétrica que vai processar o sinal. Um exemplo também é tocar um instrumento, isto é voluntário e temos uma área da nosso atividade voluntaria onde neurônios são ativados pelo simples fato de nós pensarmos querermos fazer alguma atividade. Nossa musculatura vai receber esta informação de ato voluntário. Então neurônios vao ser estimulados e passam do estado de repouso para o estado de ação, e ele dará o comando que você precisa para tocar um instrumento, como exemplo o piano. 
O que realmente acontece no repouso
Todas as células apresentam essa diferença de voltagens negativas dentro e positiva fora, isso em repouso. Elas não são todas excitáveis, as que são excitáveis são neurônios e fibras musculares, esta excitabilidade é que as células tem a capacidade de fazer essa inversão que no momento do estimulo vai inverter a polaridade antes que estava negativa, agora dentro dela, fica positivo, então o liquido intracelular e extracelular ou plasma intertício. Então alterações na permeabilidade iônica da membrana vai levar por tanto a alterações do potencial dessa membrana. Então nossa membrana tem permeabilidade, canais iônicos vão favorecer a passagem de determinados íons nesse estado, que no momento do estimulo da célula ele passa agora a favorecer a entrada de outros tipos de íons que neste estado não estava, então é isso que vai garantiresta diferença do repouso e da ação. 
Agora entenderemos como esses íons estão dentro e fora da célula, então veremos os principais: Sódio, potássio, cálcio e cloreto. O cálcio é muito importante quando falarmos de neurotransmissores e em cargas, mas agora falaremos principalmente de sódio potássio e cloreto.
O sódio (NA+) > sódio no fluido extracelular, no plasma repare que ele está em torno de 142mV, temos no nosso plasma para medida do sódio e dentro da célula 10mV equivalentes. Olha o potássio, então uma vez que você lembrar do sódio como ele é dentro do plasma, o potássio é o inverso. O potássio é maior dentro da célula 140mV do que fora da célula (potássio é um íon extremamente regulado pois quando o potássio tem grandes variações ou para mais ou para menos, pode levar ao indivíduo até a morte, pois pode causar arritmia, pois altera a sinalização para o coração. Isso pois o potássio é um íon que fora da célula é baixo, quando isso altera no plasma a sinalização elétrica é modificada muito rapidamente). Então o cálcio é maior fora do que dentro, também é uma carga positiva veremos se ele vai interferir ou não no potencial. O cloreto é maior fora do que dentro e é de carga negativa.
 É preciso dizer qual Íon está contribuindo, se o mesmo está saindo ou entrando da célula. Aqui temos um aparelho que vai medir chamado de Voltímetro, então os estudos iniciais nesta área demonstraram que as células ao receberem eletrodos dentro delas e eletrodos fora eles quantificavam então aqui uma negatividade dentro da célula, ou seja, mais negativa comparado ao meio externo, que é mais positiva, consequentemente.
O neurônio tem uma negatividade interna de -70MV medidos no axônio, o musculo esquelético tem uma voltagem de menos -90MV, o musculo é um pouco menos negativo que o neurônio. Então as células musculares o voltímetro registra menor negatividade. 
Figura > quando olhamos a figura dentro da célula, proteínas carregadas negativamente, mas a proteína em se, não justifica esta negatividade, tem que existir outra coisa que leve a negatividade da célula no repouso, temos a presença de íons como potássio sendo que a concentração de potássio é maior dentro da célula do que fora, temos sódio com concentração menor dentro da célula do que fora. Tempos cloreto de com concentração menor dentro da célula do que fora.
 Qual é o íon que leva a negatividade da célula? Se eu abri canais de potássio ele vai sair pelo gradiente de concentração, sódio é maior fora do que dentro, se eu colocar canais de sódio, o sódio entrará pelo gradiente. Cloreto é maior fora que dentro, se colocar um canal ele entrará pelo gradiente. Então isso significa que a permeabilidade a certos íons é que vão conduzir por tanto o estado de repouso. Por meio estudos feitos através de equações foi possível perceber que quando canais de sódio abertos, ele por ser positivo anula a negatividade. Quando fizeram estudos para o potássio o potássio leva a uma negatividade de -100MV ao contrário do sódio de +65MV, ou seja, o potássio pode ser determinante para a negatividade. O potássio, por ser positivo, leva consigo a negatividade. O cloreto na equação leva a célula a uma voltagem negativa de -90MV. Então, percebeu-se que o sódio não levava a negatividade. Cloreto, apesar de ser um bom candidato, até entra na célula, porem seus canais estão mais fechados, verificou-se assim que os canais estavam fechados na membrana. E que as células em repouso se têm muitos canais de potássio abertos que são chamados de canais de vazamento, na qual o potássio sai da célula. Nesse sentido o íon que leva a negatividade é o potássio.
Por que a concentração de potássio é sempre maior na célula?
Se sais são potássio temos deve-se ter um equilíbrio. Como o potássio é sempre maior dentro da célula, ele sai pelo gradiente de concentração. 
Figura - o neurônio, ao fazer-se um registro tem uma negatividade -70MV. Aqui temos uma situação em que a membrana não deixa passar nada, se a membrana não fosse permeável a determinados íons, não teria um desequilíbrio dentro e fora de célula. Se abrirmos canais perceberemos que tem permeabilidade e no repouso o canal que está aberto deixando passar muito íon, é o canal específico característico mais para o potássio, e o mesmo sai pelo gradiente de concentração, visto que todas células se têm uma maior concentração de potássio dentro da célula. Mesmo que este potássio saia da célula, temos que ter mecanismos para que o potássio retorne para dentro da célula. 
	Temos que imaginar este processo de maneira dinâmica, imagine que tenha movimentos desta permeabilidade. Um componente muito importante é a bomba NA+/K+ que manterá estas concentrações de potássio dentro da célula e mantem as concentrações de sódio fora da célula, se ela não funcionar, perde-se o gradiente da célula, e o sinal elétrico não acontece. O desequilíbrio é causado por esta bomba de NA+/K+ onde essa tira mais sódio de dentro da célula e põe potássio para dentro da mesma, vendo-se que põe menos potássio. Ao fazer isso contribui para a negatividade, pois coloca menos carga positiva para dentro, em contrapartida, a bomba mantem o potássio elevado dentro da célula. Por isso devemos pensar que o processo acontece de forma dinâmica. Ao mesmo tempo que o potássio está saindo, a bomba está trabalhando para traze-lo para dentro. Mas na hora do balanço dessas cargas a célula fica negativa pois o potássio sai (os canais de vazamento de potássio são abertos com o intuito de levar a negatividade e não de levar potássio para o meio extracelular, senão, morreríamos. Se canais de sódio estivessem abertos no repouso, não teria repouso. Pois o sódio entra pelo gradiente de concentração. Cálcio é maior fora do que dentro. Se canais de cálcio estivessem abertos no repouso também não teria repouso. Diante disso, conclui-se que, o cálcio não contribui para a negatividade.
QUESTÃO DE PROVA
Quais os fatores que contribuem para a negatividade da célula em repouso?
 A membrana celular possui proteínas que formam canais condutores de corrente elétrica na forma de íons que será quantificado pelo nosso sistema, sendo que cada canal é especifico para cada íon, pois possuem poros seletivos para permeabilidade de cada íon, que deixam passar a depender do tamanho e pela carga. Os fatores que contribuem para a saída de potássio, pois está carregando carga negativa. E a bomba de NA+/ K+ que mantém o gradiente e no balanço dessas forças acaba que coloca menos potássio dentro da célula e retira mais sódio. Ou seja, repõe o potássio que precisamos para dentro da célula, levando à negatividade celular.
Consequências do potássio no plasma: Como o potássio no plasma está em concentrações baixas, e ele contribui para o repouso, qualquer alteração no plasma de potássio pode levar a alteração da excitabilidade. 
É isso, as concentrações ideais de reposição, com o rim funcionando e tendo tempo de fazer o ajuste, não é um problema. O excesso de potássio, que é a hipertalemia e a falta, que é a hipocalemia, podem gerar diversos quadros clínicos, entre eles o quadro da anorexia, em que o indivíduo altera muito sua dieta, podendo levar a problemas cardíacos porque haverá alteração na quantidade de potássio. Injeção com doses elevadas de potássio também devem ser utilizadas com cautela. É bom lembrar que o potássio é importantíssimo para nosso organismo, porém, é necessário um cuidado para que essas alterações (excesso e falta) não fiquem constantes. Caso essas alterações fiquem constantes, afetará o coração. É válido ressaltar que pequenas reposições diárias são importantes também, principalmente para esportistas e pessoas que praticam alguma atividade física, evitando câimbras. Geralmente, o problema é se estabelecer um quadro de aumento de potássio, indivíduos com problemas renais devem ter cuidado, porque essas pessoas não conseguem fazer o ajuste.
O potássio é maior dentro do que fora, então temos um gradiente de concentração que estimula sua saída, porém há um outro gradiente de concentração queé o de sódio. O potássio, devido a sua carga, ele tem a tendência de retornar a célula, só que a saída pelo gradiente de concentração é muito maior. É no ponto em que o potássio sai pelo gradiente e tem a tendência a voltar que se chega ao equilíbrio do íon. Quando se chega no equilíbrio do movimento do íon, é onde se chega ao equilíbrio de negatividade que é -90 e -100. Isso não é estático, não é só isso que acontece em nossa membrana. Nós temos a presença da bomba. O que a bomba faz? A bomba retira o sódio e coloca o potássio. No ponto em que há um equilíbrio devido a carga elétrica, é o ponto de equilíbrio do potássio, a mesma coisa é válida para o sódio, o sódio entra e fica negativo, o meio extracelular fica mais negativo do que dentro, aí o sódio também tem a tendência para sair devido a essa carga elétrica. A membrana possui a bomba que está sempre ativa, permitindo que a concentração de potássio dentro da célula esteja sempre alta.
A figura mostra potássio saindo e a entrada de sódio. Até entra sódio no repouso, mas a bomba tira 3 de sódio para fora e coloca 2 de potássio, deixando a concentração de potássio alta (150 dentro da célula). O íon potássio sai da célula porque existem canais de vazamento sempre abertos e eis que entra o papel da bomba, para manter a diferença de gradiente. Nesse balanço de forças, a célula fica mais negativa comparada ao meio externo. Na prática, a maioria das células em estado de repouso tem uma permeabilidade insignificante para o sódio e para o cálcio, entretanto, as células têm uma boa condutância de saída para com o potássio. O potencial de membrana geralmente permanece mais próximo ao potencial de equilíbrio do potássio, porque ele leva uma negatividade de -90. E por que? São os canais de potássio que estão abertos.
O canal de vazamento: potássio saindo mais a entrada de uma pequena quantidade de sódio. A permeabilidade ao sódio é baixíssima, devido a maior atração dos canais pelo potássio. A bomba então vai gastar energia, porque ela trabalha contra o gradiente, carregando sódio de dentro para fora. O potássio está menor fora, ela também carrega para dentro contra o gradiente, e para fazer tudo isso ela precisa gastar energia. Como nossa membrana é fluída, essa proteína ao carregar o sódio, a proteína vira, inverte para o outro lado externo e libera o sódio. Pega o potássio, inverte novamente e leva o mesmo para dentro da célula.
Resuminho do repouso: Nós temos proteínas, temos muito potássio dentro da célula, muita carga positiva dentro da célula, mas como temos movimentação intensa de potássio, essa movimentação, permite que a célula fique mais negativa comparado ao meio externo. Quem contribui? Canais de vazamento para potássio.
Agora o potencial de ação. Neste momento, a célula receberá um estímulo x (estímulos que serão ditos nas outras aulas) e esse estímulo fará com que haja inversão de polaridade, quando a célula está negativa dentro, ela está polarizada, ao inverter, muda a polaridade, e aí, a positividade agora reside dentro da célula (meio intracelular) e é o que vai levar ao que conhecemos como potencial de ação. 
Células excitáveis são aquelas capazes de alterar esse potencial da membrana. Os principais tipos, são: neurônios e fibras musculares. A diferença de carga elétrica entre o lado externo e o interno é o que é chamado de potencial de membrana. O potencial de ação é a inversão do potencial de membrana, tornando-se mais positivo. Potencial de ação e a alteração rápida do potencial de membrana, é a base da capacidade de transmissão dos sinais de nossas células nervosas. Sem o potencial de ação, nós não teríamos a capacidade de processar informação, quer seja vinda periférica, sensorial ou interna, para que se tenha os ajustes, as correções e as respostas. 
Quando o potencial de ação é estabelecido, ou seja, a célula se torna muito positiva, o axônio, ela se propaga com mesma forma e tamanho ao longo de todo comprimento de um nervo ou de uma célula muscular, ou seja, o exemplo do prego, atingiu seu dedo do pé, ele vai chegar com a mesma forma, tamanho e intensidade ao seu sistema nervoso central. Por que? Porque nós precisamos processar a mínima informação, principalmente sensorial. Por que esse potencial tem que ser rápido? Porque há uma necessidade de que as informações cheguem ao sistema nervoso central o mais rápido possível. O neurônio deve estar sempre pronto para uma próxima sinalização. O indivíduo que perde a parte sensorial, ele perde o contato com o ambiente e aí acaba perdendo as informações do meio. 
O tipo de canal para potássio era de vazamento, e estava sempre aberto, no potencial de repouso. Na ação são outros tipos de canais, são canais sensíveis a alteração na voltagem da membrana. O principal íon desse meio é o sódio, então, são canais de voltagem para o sódio que vão se abrir na ação. Eles não são abertos na voltagem de -70, -90, é necessário que os estímulos levem a célula a uma voltagem menos negativa, até que ela se torne positiva. Existem potenciais que não são potenciais de ação, mas potenciais graduados. Onde acontecem? No dendrito e no corpo celular. Nesses locais existem poucos canais para sódio, assim, esses potenciais apenas diminuem a negatividade, não conseguem chegar na positividade de um potencial de ação. Esses potenciais graduados levam a célula a um estágio de menos negatividade e quando chegam no axônio, o axônio tem muitos canais para o sódio, onde esses canais vão se abrir e a célula se tornará extremamente positiva.
Onde acontece o potencial de ação? Nos axônios. No axônio que você terá a condução, é a região de condução. O neurônio tem que ficar livre para vários estímulos. O axônio quando ele vai ficando positivo, ele vai negativando os locais da passagem dele, devido a abertura e fechamento dos canais de sódio. Temos um influxo de sódio, ou seja, sódio entra na célula e o potássio continua saindo, devido a abertura do canal de vazamento. Após entrar muito sódio, a membrana despolariza, se tornando positiva. 
Quando o sódio entra no musculo nervoso, quando chega em determinado ponto, há uma negativação.
Fases: Inicia com o repouso. Íon potássio que está saindo e a ação da bomba que mantém o fluxo! Quando a célula recebe estímulos, ela tem que abrir canais de sódio para sair da negatividade. No neurônio a maior negatividade é -70, quando estimulada, fica -55, ou seja, menos negativa. Para cima, a partir do 0, fica positiva. Quando ela está menos negativa, ela atinge o limiar, estímulo forte o suficiente para abrir uma determinada quantidade de canais tornando ela menos negativa. Quando chega no limiar lá no axônio, ela abre rapidamente canais de sódio, por isso uma subida abrupta e rápida (gráfico). Os vários canais de sódio ao longo do axônio serão abertos rapidamente e logo após, fechados também. Na voltagem negativa não se abrem canais de sódio, por isso o sódio não entra no repouso. Voltando, ao receber o estímulo (mecânico, luminoso, químico), houve uma abertura de canais de sódio, levando ao limiar (-55) para abertura de todos os canais de sódio abruptamente. O pico é chamado de despolarização. Polarizado é o repouso, negativo dentro. Despolarizado é a inversão, positivo dentro. Rapidamente a voltagem positiva abre um outro tipo de canal, que é o de potássio com voltagem dependente. Esse canal de voltagem dependente do potássio não está aberto no repouso, no repouso só está aberto o de vazamento. A entrada de sódio é tão grande, que ultrapassa a saída de potássio e aí a bomba trabalha para expulsar os sódios que entraram. Os canais de sódio se fecham, porque a despolarização abre canais de sódios e fecham imediatamente, ao longo do axônio, vai abrindo e fechando sucessivamente esses canais de sódio. Ao chegar no terminal axônal, os canais de sódio já estarão todos fechados. Os canais de voltagem dependente se abrem quando o neurônio recebe um estímulo, mas nem toda vez que tem um estímulo esses canais são abertos. Só quando atinge o limiar, se ficar abaixo do limiar, não haveránecessidade de interpretação do cérebro. 
Chegou no pico, canais de sódio se fecharam e os de potássio de voltagem dependente são abertos. Se fosse só canais de vazamento, não seria rápido o processo. Abaixo do pico cai de novo. Há uma fase que pode ocorrer em algumas células, porque canais de potássio podem ficar aberto, vazando potássio. Há uma hiperpolarização na célula. Após os canais de voltagem dependente se fechar, volta a fase do repouso, que é a saída de potássio. 
Em síntese, são 4 fases: repouso, com canais de extravasamento que deixa vazar mais potássio, despolarização, com ativação e fechamento de canais de sódio, repolarização, com canais de potássio e hiperpolarização, com canis de potássio com voltagem dependentes. O íon da despolarização é o sódio devido os canais de voltagem dependente, da repolarização é o potássio devido canais de voltagem dependente. Repouso é potássio pelo canal de vazamento. Limiar não é uma fase, é um estado que precisa ser alcançado. Hiperpolarização, mais negativa que o repouso, ou seja, existem canais de potássio voltagem dependentes ainda abertos. A hiperpolarização não é obrigatória, acontece em algumas células. 
Relembrando: Repouso - potássio, ação - sódio entrando, repolarização - potássio com canais de voltagem dependentes. A bomba sempre faz o balanço, mantendo mais potássio dentro do que fora. Os canais de sódio são fechados rapidamente, pois eles têm duas comportas, uma para o meio extracelular e outra para o intracelular. O estímulo chega e abre as duas comportas, o sódio entra e para passar o sinal, vai fechando e abrindo o mesmo sucessivamente.

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