MEMBRANA PLASMÁTICA

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MEMBRANA PLASMÁTICA, BIOPOTENCIAIS E 
BIOELETROGÊNESE 
 
A membrana plasmática é uma barreira física e uma barreira química que 
delimita o meio extracelular do meio intracelular. Essa barreira tem como 
característica uma permeabilidade seletiva, que seria a capacidade de se 
estar permeável só a alguns compostos e alguns íons em determinado 
momento. Basicamente é a capacidade de selecionar o que entra e sai em 
determinado momento. 
Uma das coisas que vai interferir nesse fenômeno é a própria composição da 
membrana plasmática. A membrana tem sua composição estrutural principal 
vários lipídios e eles possuem a propriedade de serem anfipáticos, ou seja, são 
polares e apolares ao mesmo tempo: parte da sua estrutura é polar e tem 
afinidade hidrofílica e a outra estrutura é uma cauda apolar, ou seja, 
hidrofóbica. Por causa dessa propriedade, a parte apolar de um fosfolipídio 
tente a entrar em contato com a parte apolar de outro fosfolipídio, formando a 
estrutura básica da membrana, a camada lipídica, onde o meio interno é 
completamente apolar e o meio externo é composto pelas cabeças polares dos 
lipídios. 
 
Em 1972 Singer e Nicolson propuseram o modelo do “moisaco fluido” que 
seria dizer que a membrana plasmática dos seres vivos é uma bicamada 
lipídica, mas também há proteínas que podem estar associadas aos dois lados 
da membrana ou transpassar essa membrana, há carboidratos associados a 
membranas ou as proteínas (glicocálix) e esse mosaico não é estatístico e sim 
pode se movimentar (fluidez). 
O que determina se um composto consegue ou não atravessar a membrana? 
A bioeletricidade tem a ver com a passagem dos ións – estruturas 
eletricamente carregadas – através da membrana. 
Existem três fatores que impedem/permitem a passagem de um composto pela 
membrana: 
• Tamanho: quanto maior a molécula, mais dificuldade e quanto menor a 
molécula, mais fácil a passagem; 
• Polaridade: por causa da disposição dos lipídios em formar uma 
camada interna totalmente apolar, estruturas polares não passam a 
membrana com facilidade. Já estruturas apolares conseguem transpor a 
membrana com mais facilidade; 
• Carga: moléculas podem estar eletricamente carregados e nenhum 
elemento com essas características consegue atravessar a membrana 
por causa da diferença de potencial entre o meio externo e o meio 
interno. 
 
Todos esses compostos que não conseguem atravessar a membrana 
naturalmente, só conseguem ser transpor a membrana através da ação de 
proteínas transportadoras, que são aquelas proteínas que transpassam a 
membrana de uma extremidade a outra. 
Existem dois tipos de proteínas transportadoras principais: as carreadoras e 
as canais. Ambas as proteínas não estão abertas e funcionando o tempo 
inteiro. Elas precisam de um sinal intracelular que indique a elas o transporte 
do soluto e elas são altamente especificas, ou seja, existe uma proteína 
especifica para um soluto especifico. 
No caso das proteínas carreadoras, elas têm sítios de ligações que possuem 
alta afinidade pelo soluto alvo do transporte. Quando algo se liga a esse sitio, a 
proteína sofre uma modificação conformacional que permite o transporte do 
soluto de um lado para o outro. 
As proteínas carreadoras e canais podem ser ativadas por estímulos 
químicos ou por voltagem, ou seja, uma corrente elétrica. E existe o 
transporte ativo, que transporta sempre com gasto de energia – já que 
transporta contra o gradiente de concentração – e o transporte passivo, que é 
um transporte a favor do gradiente. 
 
Bioeletricidade 
A passagem de íons pela membrana, geram uma corrente que produz o que 
conhecemos por bioeletricidade. 
A bioeletricidade é proveniente da abertura e do fechamento coordenado 
de proteínas canais – que nesse caso são chamadas de canais iônicos pois 
são especificas para essas partículas eletricamente carregadas – que vão 
permitir a entrada e saída desses íons da célula em determinado 
momento. Esse fluxo de íons coordenado com essa abertura e fechamento de 
canais vai transferir um impulso elétrico através da membrana, que é 
responsável por exemplo, pelas comunicações do nosso sistema nervoso 
(interpretação dos estímulos que o corpo recebe, tanto físico quanto químicos). 
Na figura abaixo, a bola azul está representado uma celula neuronal que se 
encontra em potencial de repouso e no qual possui vários compostos em 
concentrações diferentes no meio extracelular e no meio intracelular. As 
moleculas de K+ e Na+ são responsaveis pelo potencial ação da celula 
(estimulo eletrico) e como são íons elas só conseguem ser transportadas para 
dentro ou para fora da celula por meio de proteinas canais. Apesar das duas 
moleculas responsaveis pelo estimulo eletrico da celula terem carga positiva, o 
interior da celula é negativo por causa de outros componentes que tem carga 
negativa e se encontram em maior quantidade dentro da celula, como 
proteinas, ácidos nucleicos e aminoácidos. Essas particulas negativas, por 
força eletrica de atração, atraem as particulas as particulas positivas do lado 
exterior e esse fenomeno causa o que chamamos de potencial de membrana: 
que é a diferença de potencial do meio externo para o meio interno. 
 
Existem duas forças envolvidas na passagem de moleculas do meio externo 
para o interno e vice-versa: o gradiente de concentração e o gradiente 
eltroquímico – caso seja uma particula eletricamente carregada. 
No caso do gradiente de concentração, os solutos tendem a se transferir de um 
gradiente mais concentrado para o menos concentrado para entrar em 
equilibrio. No caso do gradiente eletroquimico, o positivo tende a ir para o 
negativo e o negativo para o positivo (força de atração). Porém como a 
membrana é instrasponivel para essas cargas, elas ficam em torno da 
membrana, criando a diferença de potencial (potencial de membrana). 
Como eu sei qual é a força que tá realmente influenciando na passagem de um 
íon de um lado para o outro? No caso do sódio – que é um cation, ou seja, uma 
particula positiva – a força eletroquimica dele vai tentar trazer o sodio para 
dentro da celula que é mais negativa. Porém a concentração de sodio é muito 
maior do lado de fora do que do lado de dentro, então a força do gradiente de 
concentração também vai tentar levar esse Na+ para dentro da celula, ou seja, 
as duas forças convergem pro mesmo objetivo. 
No caso do K+ - que também é uma particula positiva – o interior da celula, que 
é onde ele se encontra em maior quantidade, é negativo, então ele não terá 
atração elétrica pelo exterior, ou seja, o gradiente eletroquimico irá tentar 
manter ele dentro da celula. Porém há muito potássio dentro do que do lado de 
fora, então o gradiente de concentração irá tentar expulsar o potássio para fora 
da celula. Nessa caso, qual a força que ganha? A força do gradiente de 
concentração ou a força do gradiente eletroquimico? Para isso existe a 
Equação de Nerst. 
No caso do K+ o gradiente de concentração é muito mais forte que o gradiente 
eletroquimico, então a tendencia do potassio sair é muito maior do que ele se 
manter dentro da celula. Isso ocorre porque dentro da celula esse potássio já 
está muito proximo do potencial de equilibrio dele que é -100mV. Então se ele 
estivesse mais distante desse potencial de equilibrio, a força eletroquimica 
seria maior para mantê-lo dentro da celula. 
Potencial de Ação 
No eixo y está o potencial interno da membrana ao longo do tempo, que é o 
eixo x. Então a membrana que estava a -60mV se encontrava no estado de 
repouso, que é o estado polarizado – é um estagio como se estivesse 
aguardando o estimulo. Quando o potencial começa a mudarde negativo para 
positivo, é a fase que chamamos de despolarização e isso acontece pela 
entrada de Na+ na célula. No momento que entra Na+ na celula, esse Na+ 
tende a modificar o potencial de equilibrio da membrana para o mais proximo 
possivel do potencial de equilibrio do proprio sódio, que é +65Mv. Depois dessa 
fase, ocorre a repolarização, que é o reestabelecimento da voltagem para o 
mais proximo do potencial de repouso e isso ocorre pela saída de K+ da celula 
e já não está mais acontecendo a entrada de Na+. Então, nessa fase, quem irá 
“ditar” o potencial de equilibrio será o K+, no qual seu potencial de equilibro é 
em torno de -100Mv. 
Por causa desse potencial de equilibrio de -100Mv que costuma ser mais baixo 
do que o proprio potencial de repouso de muita das celulas excitáveis, pode 
ocorrer uma hiperpolarização, que é quando a diferença de potencial interna 
está ainda mais baixa que o potencial de repouso. 
Depois de todas essas fases – em que K+ saiu da celula e Na+ entrou na 
celula – é preciso a ação de um mecanismo que reestabelça a concentração 
desses íons na celula para que seja possivel realizar um novo potencial de 
ação e para isso existe a Bomba de Na+/K+ ATPase. 
Nos casos citados anteriormente, tanto a entrada de Na+ na celula quanto a 
saída de K+ da celula estão ocorrendo a favor do gradiente de concentração, já 
que existe pouco Na+ dentro da celula e pouco K+ fora da celula e estão 
ocorrendo atraves das proteinas canais. Já para reestabelecer o gradiente 
anterior, será preciso transportar esses solutos contra o gradiente de 
concentração e por isso a bomba de Na+/K+ gasta ATP. 
Canais de Sódio e Potássio 
Existem dois tipos de canais de sódio: os quimio-dependentes e os voltagem-
dependentes e já para os canais de potássio só existem os voltagem-
dependente. Isso significa a forma pela qual esses canais são ativados e se 
abrem para permitir a entrada do íon. 
 
No caso dos canais de voltagem-dependente, a voltagem com o qual cada 
canal se abre é especifica de cada canal e isso se chama de potencial de 
excitabilidade ou limiar de excitabilidade. 
Na fase de despolarização da membrana plasmática, a mudança do potencial 
interno é gradativa, primeiro pela abertura dos canais quimio-dependentes – 
que estão em menor quantidade na membrana – e depois pela abertura dos 
canais voltagem-dependentes – a mudança de voltagem pela abertura dos 
canais quimio-dependentes que serve de gatilho para a ativação dos canais 
voltagem-dependentes. Essa mudança se dá no sentido do potencial de 
equilíbrio do Na+. 
Aguardando estimulo 
Estimulado 
 
No pico do potencial de ação duas coisas começam a acontecer: os canais de 
Na+ começam a se inativar e os canais voltagem-dependente de K+ começam 
a se ativar, pois atingem seu potencial de excitabilidade. Então ao mesmo 
tempo que o fluxo de Na+ para dentro da célula vai diminuindo, o fluxo de K+ 
para fora da célula vai aumentando. 
 
A inativação dos canais de Na+ impede que depois de um tempo eles sejam 
reativados durante um tempo, o que causa o período refratário, que é um 
período onde não é possível que ocorra um potencial de ação em cima do 
outro. Então o potencial de ação so será produzido nas células que estão em 
potencial de repouso aguardando o estimulo e as que estão inativadas não, já 
que elas acabaram de receber um estimulo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A condutância significa o quanto do Na+ está entrando na célula ao longo do 
tempo (condutância do Na+ ) e o quanto de potássio está saindo da célula ao 
longo do tempo (condutância do K+). Enquanto está ocorrendo a 
despolarização, o fluxo de Na+ está aumentando gradativamente para dentro 
da célula. Em um certo potencial, os canais de Na+ são inativados e no mesmo 
potencial antes do pico de Na+ já começa a sair K+ da célula, em quantidades 
menores. O pico da saída de potássio só se dá quando o sódio já começa a 
parar de entrar na célula, ocorrendo então a repolarização. 
 
 
 
GNa+ e GK+ se refere ao quanto 
desses íons é conduzido pelos seus 
Respectivos canais (o quão 
permeável a membrana está). 
ENa+ e EK+ são os potenciais de 
equilíbrio dos íons sódio e potássio 
respectivamente. O potencial da 
célula se move para o potencial de 
equilíbrio daquele íon que a célula 
está permeável em cada momento. 
 
Período Refratário 
É o período onde não é possível produzir um novo potencial de ação ou pelo 
menos não um tão intenso ou tão perfeito quanto o anterior. Existem dois tipos 
de período refratário: o absoluto e o relativo. 
No período refratário absoluto não é possível ter outro potencial de ação em 
cima dele porque os canais ou já estão abertos ou já estão fechados e não irão 
se modificar enquanto o estimulo não acabar. 
Ele só poderá receber um novo estimulo no período refratário relativo, desde 
que esse estimulo seja maior do que o anterior, mas ainda sim o potencial de 
ação será menor do que o anterior, pois nem todos os canais de entrada de 
Na+ serão reativados. 
Potencial de ação do coração x potencial de ação da contração muscular: os 
potenciais de ação diferem em cada tecido.