Aula 3 Bioeletricidade 2018

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Membrana Celular -
Bioeletricidade
Membrana Celular - Bioeletricidade
A diferença de potencial elétrico nas células é causado por uma 
distribuição de íons desigual entre os dois lados da célula (O interior 
é sempre mais negativo e o exterior sempre positivo.
Célula - Bioeletricidade
Em equilíbrio a diferença de potencial elétrico (DDP), através da 
membrana plasmática de células em repouso, é denominada 
POTENCIAL DE REPOUSO da membrana. 
POTENCIAL DE REPOUSO = FIXO.
Membrana Celular - Bioeletricidade
LEMBRE-SE:
• A maioria da células tem um potencial de repouso
inalterado, desde que não haja influência externa.
• Este potencial de repouso varia de célula para célula.
– Células musculares tem potencial mais negativo cerca de -90 mV,.
– Células epiteliais o potencial de repouso pode chegar a -20 mV.
– O potencial de repouso no neurônio oscila entre -70 e -80 mV.
Membrana Celular - Bioeletricidade
Células epiteliais Células musculares Neurônios
6
Como determinar o potencial elétrico das 
células teoricamente???
➢ Para calcular o Potencial de Repouso de uma célula usa a
equação desenvolvida por Goldman (1941) e Hodgkin & Katz
(1949).
➢ A análise da permeabilidade levou a uma equação mais
realística.
➢Nela considera na equação os termos PNa , PK e PCl que são as
permeabilidades dos íons de Na, K e Cl através da membrana.
➢ Como a permeabilidade para os outros íons é desprezível, os
termos referentes aos outros íons não são incluídos na equação.
Equação de Goldman-Hodgkin-Katz (GHK) 
Potencial de Ação - Repouso
Equação de Goldman-Hodgkin-Katz (GHK) 
Correção para a equação de Nernst











foraCldentroKdentroNa
dentroClforaKforaNa
s
ClPKPNaP
ClPKPNaP
Z
mV
V
][][][
][][][
log 
 58
PNa , PK e PCl são as permeabilidades dos íons de Na, K e 
Cl respectivamente.
Íon Concentração 
iônica intracelular 
[Íon]dentro (mM)
Concentração 
iônica extracelular 
[Íon]fora (mM)
Permeabilidade 
iônica (cm/s)
Cl- 5 120 1.10-8
K+ 150 4 5.10-7
Na+ 15 145 5.10-9
Fonte: Garcia, E. A. C. Biofísica. Editora Savier, 2000 (pg. 10)
Aplicando-se a equação GHK temos: VK  - 83,5 mV, bem próximo ao valor
determinado experimentalmente (de -85 a -95 mV).
Potencial de Ação - Repouso











foraCldentroKdentroNa
dentroClforaKforaNa
s
ClPKPNaP
ClPKPNaP
log 
z
mV 
V
][][][
][][][58
Exemplo de aplicação da GHK
http://www.physiologyweb.com/calculators/ghk_equation_calculator.html
Potencial de Ação
• A modificação do Potencial de Repouso em
determinaddas células,
• Fundamental para funções como:
– CONTRAÇÃO MUSCULAR
– DISTRIBUIÇÃO DE INFORMAÇÕES PELOS
NEURÔNIOS
– TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS NOS TUBOS
RENAIS E NA MUCOSA DO TRATO DIGESTIVO.
• Isso gerado um potencial de ação….
Potencial de Ação
Surge e se instaura entre as superfícies interna e externa da
membrana quando ocorre um aumento brusco da permeabilidade da
membrana ao sódio devido a algum estímulo (pressão,
químico, térmico...).
Potencial de Ação
O potencial de ação é um evento de natureza elétrica que se 
inicia no ponto em que a célula é estimulada, e se estende por 
toda a célula, podendo-se propagar também para células 
vizinhas.
Há células especiais, auto-excitáveis, que geram ritmicamente o 
potencial de ação - exemplos células que compõem tecidos com 
movimentos biológicos repetitivos : batimentos cardíacos.
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Potencial de Ação
Na+
K+ K+
Na+
K+
-70
0
+30 mv
-50
1.DESPOLARIZAÇÃO
REPOUSO
2.INATIVAÇÃO
3.REPOLARIZAÇÃO
K+ K+
REPOUSO
PL
I
ESTÍMULO
Na+ Na+ Na+
A
I
II
I
A
A
AA
A A
A
A
A
A
GATE ATIVAÇÃO CANAL Na+: RESPONDE RÁPIDO À DESPOLARIZAÇÃO
GATE INATIVAÇÃO CANAL Na+/ GATE ATIVAÇÃO CANAL K+: RESPONDE LENTAMENTE À DESPOLARIZAÇÃO 
Tempo (ms)
ESTADO DOS CANAIS (Na+/ K+)
DURANTE 
O POTENCIAL DE AÇÃO
* Animação
• Etapas do Potencial de Ação:
– Repouso: é o potencial de repouso da membrana que se
encontra polarizada.
– Despolarização: aumento da permeabilidade da membrana
ao íon sódio através da abertura dos canais de sódio e o
influxo de sódio para dentro da célula.
– Repolarização: diminuição da permeabilidade da membrana
ao íon sódio e aumento da permeabilidade ao íon potássio
– Hiperpolarização: não ocorre em todas as células, ocorrendo
quando os canais de potássio ficam abertos mais tempo que
o normal.
Fase do Potencial de Ação
Animação do funcionamento dos canais durante as fases de despolarização e repolarização.
Os canais de Na+, dependentes de voltagem abrem-se, permitindo a elevação do potencial,
gráfico ao lado. Vemos claramente os íons do Na+ (cargas positivas) entrando na célula, e o
potencial de membrana respondendo a essa entrada no gráfico Nessa fase vemos a
repolarização, onde as cargas positivas (indicadas em verde), devido aos íons de K+, saem da
célula, concomitantemente temos a queda do potencial de membrana no gráfico ao lado. O
canal de K+ também é indicado em verde. Esse canal fica aberto durante toda a fase de
repolarização.
V
o
lt
a
g
e
m
 (
m
V
)
Tempo(ms)
Potencial de repouso
Hiper-polarização
Fonte: http://psych.hanover.edu/Krantz/neurotut.html
Potencial de Ação
Estímulos que podem deflagrar o potencial de ação
Para você imaginar como acontece o impulso nervoso.
A percepção da dor aguda quando um objeto pontiagudo entra em seu pé é causada
pela geração de certos potenciais de ação em certas fibras nervosas na pele.
Acredita-se que a membrana destas fibras possui canais de sódio que se abrem
quando o terminal nervoso da célula é esticado. A cadeia inicial de eventos é
assim:
1. Objeto pontiagudo entra na pele;
2. A membrana das fibras nervosas na pele é esticada;
3. Os canais permeáveis ao sódio (Na+) se abrem.
4. Surge o potencial de ação e ele se propaga.
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Potencial de Ação
Anestésicos locais: A anestesia local é resultado do bloqueio da
transmissão sensitiva de uma área do corpo.
Sabemos que a transmissão dessa informação se passa através do
potencial de ação das células.
Para impedir a formação do potencial de ação alguns anestésicos locais,
tais como lidocaína ou benzocaína, bloqueiam os canais de Sódio (Na).
Assim esses anestésicos bloqueiam ou reduzem a permeabilidade da
membrana aos íons de sódio, suspendendo temporariamente o
desenvolvimento dos potenciais de ação.
Fase Potencial de Ação
https://www.youtube.com/watch?v=sOSdF_xS-2Y
https://www.youtube.com/watch?v=iC2AlRZvQnE
Sinapse Nervosa/ 
Eletrocardiograma 
Eletrocardiograma 
ELETROCARDIOGRAMA
É o registro elétrico cardíaco e é efetuado pelo equipamento chamado de
eletrocardiógrafo, que possui um equipamento capaz de registar a diferença
de potencial elétrico entre duas regiões onde foram aplicados eletrodos, isso
possibilita o registo dos fenômenos elétricos cardíacos.
ELETROCARDIOGRAMA
ESTRUTURA DO CORAÇÃO E SEU FUNCIONAMENTO:
1 – Átrio Direito
2 – Átrio Esquerdo
3 – Ventrículo Direito
4 – Ventrículo Esquerdo
ELETROCARDIOGRAMA
PROPAGAÇÃO DO POTENCIAL DE AÇÃO NO MÚSCULO DO
CORAÇÃO (MIÓCITOS CARDIÁCOS):
ELETROCARDIOGRAMA
PROPAGAÇÃO DO POTENCIAL DE AÇÃO NO MÚSCULO DO
CORAÇÃO (MIÓCITOS CARDIÁCOS):
Nó atrioventricular(AV)
Nó sinoatrial (SA) ou marcapasso
Fibras de condução atrial 
Feixe de His
Ramo direito e esquerdo 
do Feixe de His
Fibras de Purkinje
Fase do Potencial de Ação – Músculo cardíaco
4 – Potencial de repouso.
0 – Inicio do Potencial de 
ação
Canais de Na+ são abertos 
(entraNa).
1 – Fechamento dos Canais 
de Na+ e abertura dos 
canais de K+(sai K+) .
2 – Canais de K+ são 
abertos (sai K) e abre os 
canais de Ca++ (entra 
Ca++).
3 – Canais de Ca++ se 
fecham e K+ continuam 
aberto.
4 – Potencial de repouso.
Eletrocardiograma
O eletrocardiograma (ECG) é um exame de saúde empregado na área
de cardiologia no qual é feito o registro da variação dos potenciais elétricos gerados
pela atividade elétrica do coração em estado de repouso.
Composto por 3 elementos principais:
Onda P (traduz a ativação elétrica dos
átrios, câmaras menores e superiores do
coração), despolarização dos átrios direito e
esquerdo.
Complexo QRS (traduz a despolarização
dos ventrículos, câmaras maiores e
inferiores do coração) e despolarização
sequencial das fibras do miocárdio ventricular
Onda T (traduz a repolarização dos
ventrículos).
Ocasionalmente, uma onda u poderá ser
visualizada num ECG normal.
https://www.youtube.com/watch?v=PIyfkR7RNa4
Eletrocardiograma
ELETROCARDIOGRAMA
Normal
Intervalo de P-R 
(3 a 5 quadrado)
Intervalo QRS 
(menos de 3 
quadrado)
Intervalo de Q-T (8 
a 10 quadrado)
30
Sinapse nervosa
31
Sinapse nervosa
https://www.youtube.com/watch?v=fHRC8SlLcH0&t=53s
Sinapses nervosas são os pontos onde as extremidades de neurônios
vizinhos se encontram e o estímulo passa de um neurônio para o
seguinte por meio de mediadores químicos, os neurotransmissores.
As sinapses ocorrem no "contato" das terminações nervosas chamadas
axônios, com os dendritos de outro neurônio.
Onde ocorre a troca de informações entre duas células e assim os
neurônios se comunicam com a célula alvo.
Sinapse nervosa
Neurônios – Como funcionam
O neurônio é constituído por: corpo celular (onde se encontra o núcleo celular), 
Dendrites, Axônio.
Célula do sistema nervoso responsável pela condução do impulso nervoso. Há 
cerca de 86 bilhões de neurônios no sistema nervoso humano.
Sinapses Nervosa- Tipos
Fonte: http://psych.hanover.edu/Krantz/neurotut.html
Sequência de abertura de canais de Na+(em
vermelho), seu fechamento e abertura dos canais
de K+(em verde).
O resultado é o aumento da concentração dos íons
de Na+ no interior do axônio, o que aumenta o
potencial de membrana promovendo a abertura de
mais canais de Na+, o potencial de ação irá
propagar-se ao longo do axônio, na direção do
terminal devido a difusão interna.
Propagação do Potencial de Ação - Sinapse
Sequência de abertura de canais de
Na+(em vermelho), seu fechamento
e abertura dos canais de K+(em
verde).
O resultado é o aumento da
concentração dos íons de Na+ no
interior do axônio, o que aumenta o
potencial de membrana
promovendo a abertura de mais
canais de Na+, o potencial de ação
irá propagar-se ao longo do axônio,
na direção do terminal devido a
difusão interna.
Propagação do Potencial de Ação - Sinapse
https://www.youtube.com/watch?v=4p4GBvtl7X0
Potencial de Ação
1 2
3
4
5
6
7 8
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1: Potencial em repouso
2: Estímulo para despolarização
3: A membrana despolariza até o limiar
(Os canais de Na+ voltagem dependente
se abrem)
4: A entrada de Na+ despolariza a célula
5: Os canais de Na+ se fecham e abrem
os canais de K+
6: O K+ move-se da célula para o fluido
extracelular
7: Os canais continuam abertos e mais
K+ sai, hiperpolarizando a célula
8: os canais de K+ voltagem dependente
se fecham e um pouco de K+ entra na
célula
9: As células retornam a permeabilidade
iônica de repouso (PMR)
Garcia, E. A. C. Biofísica. Editora Savier, 2000.
Purves, W. K., Sadava, D., Orians, G. H., Heller, H. G. Vida. A Ciência da Biologia. 6a 
ed. Artmed editora. 2002.
Okuno E., Caldas, I.L.; Chow, C. – Física para Ciências Biológicas e Biomédicas – Ed.
Habra
Guyton e Hall - Fisiologia Médica - 9ª Edição Cap. 1-13
Referências