Aula 4 Citologia

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02/03/2015
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BIOLOGIA - AULA 4 
Prof. Me. Mario Tsutsui
Universidade Paulista - UNIP
Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
• Um íon é uma espécie química eletricamente carregada, geralmente 
um átomo ou molécula que perdeu ou ganhou elétrons.
• Íons carregados negativamente são conhecidos como ânions ou até 
mesmo como íon negativo, enquanto íons com carga positiva são 
denominados cátions ou íon positivo.
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Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
• Para um átomo ser eletricamente neutro ele precisa ter a mesma 
quantidade de prótons e elétrons, mas como nem sempre isso 
ocorre, surge então os compostos denominados de íons. Íons são 
átomos que perderam ou ganharam elétrons em razão de reações, 
eles se classificam em ânions e cátions:
• Ânion: átomo que recebe elétrons e fica carregado negativamente. 
Exemplos: N-3, Cl-, F-1, O-2.
• Cátion: átomo que perde elétrons e adquire carga positiva. 
Exemplos: Al+3, Na+, Mg+2, Pb+4. NA+
• Para entendermos a origem do potencial de repouso, precisamos 
entender o conceito de equilíbrio eletroquímico.
• A- = representação de algumas espécies aniônicas (ânions, 
proteínas com carga negativa). Podemos perceber que existe um 
gradiente, uma diferença química entre um lado e outro, mas por 
enquanto, não existe diferença elétrica. 
• Imagina que no meio intracelular eu tenha 100 moléculas de K+ e 
100 moléculas de A- (100 positivo com 100 negativo = zero). O 
mesmo se aplica ao meio extracelular: se eu tiver 10 K+ e 10 A-, 
também dá zero. 
• Portanto, zero de um lado e zero do outro lado: não tem diferença 
(não tem gradiente elétrico) entre os dois lados, embora haja um 
gradiente químico muito grande, como é possível perceber
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• Neste caso, o potássio vai seguir o gradiente químico natural e, por 
difusão, ele vai passar do meio mais concentrado para o menos 
concentrado, ou seja, vai começar a se difundir do interior da célula 
para o exterior. No entanto, o K+ possui carga elétrica. Ele é um 
cátion, ou seja, tem uma carga positiva. Dá para percebermos na 
figura que para cada K+ que passa para o outro lado, cargas 
positivas vão se acumulando do lado de fora da membrana. 
• O que significa isto? Se eu tinha 100 K+ no meio interno e 3 
passaram para o meio externo, a nossa conta ficou: 97 K+ e 100 A-
no meio interno (ficaram sobrando 3 moléculas de ânions) e 13 K+ e 
10 A- no meio externo. Então dá para perceber que, para cada 
molécula de potássio que passa para o meio externo, sobra uma 
carga negativa no meio interno. Também dá para perceber que foi 
gerado um gradiente elétrico (além do gradiente químico que já 
existia, agora temos também um gradiente elétrico).
• Se a gente lembrar da difusão, até quando uma molécula se difunde? 
Até haver um equilíbrio químico, ou seja, até que as concentrações se 
igualem. Mas será que isto vai acontecer aqui neste modelo? A resposta 
é NÃO. Por que não? É porque, à medida que o potássio vai 
atravessando de um lado para outro impulsionado pelo gradiente 
químico (gradiente de concentração ou gradiente osmótico), mais cargas 
positivas são se acumulando do lado de fora (meio extracelular) e, como 
o K+ tem carga positiva, é repelido por carga positiva (positivo repele 
positivo). Assim, vai chegar um momento em que vão existir duas forças 
no sistema: uma força química (gradiente de concentração), que 
direciona o potássio a favor do gradiente de concentração químico, e 
uma força elétrica (gradiente elétrico), que atua no sentido contrário. 
• Assim, a força elétrica joga o potássio de volta, pois o lado interno está 
negativo e o potássio é positivo (cargas diferentes se atraem, e o 
potássio é atraído pelas moléculas negativas e repelido pelas positivas). 
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• Vai chegar um momento em que estas duas forças vão se igualar, ou 
seja, a força química vai ter a mesma intensidade da força elétrica. 
Nesse momento vai parar o movimento de K+, ou seja, o K+ vai parar 
de atravessar a membrana? NÃO!
• Quimicamente ele vai ser movido para fora e eletricamente para 
dentro. No entanto, esses dois fluxos são iguais. Logo, o fluxo 
resultante vai ser zero. Assim, na prática, não vai haver fluxo de K+ 
para lado nenhum. Nesse momento, dizemos que o K+ atingiu seu 
equilíbrio eletroquímico. Logo, o equilíbrio eletroquímico é 
conseguido por meio de dois “desequilíbrios”: um químico e o outro 
elétrico, ou um gradiente químico e o outro elétrico que somados se 
anulam e o sistema entra em equilíbrio. 
• Se medirmos o potencial do lado de dentro da membrana, veremos 
que quando o K+ atinge o seu potencial de equilíbrio, serão 
registrados valores negativos: o potencial de equilíbrio do K+ é em 
torno de �80 mV.
Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
• As células humanas mantêm uma concentração interna de íons 
potássio (K+) cerca de 20 a 40 vezes maior que a concentração 
existente no meio extracelular. 
• Por outro lado, a concentração de íons sódio (Na+) se mantém, no 
interior das nossas células, cerca de 8 a 12 vezes menor que a do 
exterior.
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Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
• A diferença da concentração intracelular e extracelular de 
substâncias e íons através da membrana plasmática pode ser 
mantida por transporte passivo (sem gasto de energia sendo o caso 
da difusão e da osmose) ou por transporte ativo (com gasto de 
energia, caso da bomba de sódio e potássio).
Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
• As forças de difusão elétrica fazem com que os íons positivos se 
desloquem para regiões cujo potencial é predominantemente 
negativo, enquanto que os íons negativos se deslocam para regiões 
cujo potencial é predominantemente positivo. 
• Quando as cargas positivas e negativas se igualam há um equilíbrio 
da energia potencial, não ocorrendo, portanto, nenhuma 
movimentação de íons. 
•
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Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
• Despolarização de um neuronio
• Quando o neurônio é estimulado, sofre algumas alterações. 
Inicialmente, é importante notar que estímulos de diversas naturezas 
podem excitar os neurônios, etc
• Na região despolarizada, a ddp entre as faces interna e externa da 
membrana do neurônio passa de - 70 mV para + 40 mV. Há, portanto, 
uma oscilação transitória, cuja amplitude é de 110 mV. Essa 
oscilação da ddp é o potencial de ação.
Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
• Como o potencial de ação se inicia?
• A percepção de uma dor aguda é causada pela geração de 
potenciais de ação em certas fibras nervosas da pele.
• A membrana dessas fibras possui um tipo de canal de sodio que é 
ativado pela distensão do terminal nervoso.
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Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
• Despolarização de um neuronio
• Portanto a cadeia de eventos é:
• Estimulo doloroso
• Distensão membrana das fibras nervosas
• Abertura dos canais de Na+
• Despolarização da membrana
• Se esta depolarização alcançar um ponto critico, ocorre o potencial 
de ação
Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
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Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
• Fusos Musculares
• Fuso muscular é um receptor sensorial proprioceptivo em forma 
de fuso composta por feixes de fibras musculares modificadas 
contidas dentro de uma cápsula fibrosa.
• Estão dispostos paralelamente às fibras musculares e respondem às 
variações no comprimento (estiramento ou contração) das fibras 
musculares. 
Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
• Fusos Musculares
• Os fusos musculares captam informações sensoriais e as transmitem 
através de axônios os quais penetram na raiz dorsal da medula 
espinhal, formando sinapses excitatórias com os interneurônios e 
com os neurônios motores alfa do corno ventral. Informam a 
distensão muscular.
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Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
• Fusos MuscularesBomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
• Os orgãos tendinosos
são muito sensíveis a alterações na tensão do músculo, ao contrário 
dos Fusos Musculares que são mais sensíveis a alterações do 
comprimento muscular.
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Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
Características da Bomba
Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
• A entrada ou a saída de uma substância da célula esta determinada 
pelas quantidades de íons em questão. 
• Normalmente o sentido é da maior quantidade para a menor 
quantidade. Na bomba de Na+ K+ isso funciona ao contrário e assim 
a bomba utiliza energia (ATP) pra fazer a célula voltar ao repouso
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Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
• Quando não há condução de impulsos elétricos o potencial de 
repouso da membrana é de cerca de – 70mVolt (milivolts) em relação 
ao líquido extracelular (polarizado).
• Esse valor se modifica devido a uma excitação externa, quando 
ocorre uma tendência de inversão do potencial de membrana. 
• Por exemplo, com a entrada maciça de íons sódio (Na+) na célula, 
essa começa a se despolarizar, isto é, o potencial negativo no 
interior da célula desaparece, tornando-se positivo no interior da fibra 
e negativo no exterior.
Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
• A despolarização de uma célula se refere à saída de repouso (que é 
de -90mV na célula de músculo estriado, por exemplo) pela entrada 
de íons de Na+ na célula. Isso faz com que a célula fique mais 
positiva e chegue ao umbral (+40mV na célula de músculo estriado).
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Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
• Este é o momentos em que as ações ocorrem: acontece a contração 
muscular, um neurônio envia um sinal elétrico a uma parte do corpo, 
etc. Em seguida se fecham os canais de Na+. 
• O sódio para de entrar na célula. Se abrem os canais de K+ e este, 
que tem carga positiva, começa a sair da célula fazendo com que a 
mesma fique novamente negativa, até chegar ao repouso (no final, 
com uma ajuda da bomba de Na+ K+).
Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
• Em termos de funções fisiológicas, a bomba de sódio-potássio está 
ligada diretamente a processos de contração muscular e condução 
dos impulsos nervosos. Além disso, através desse tipo de transporte, 
a célula controla a entrada e saída de íons sódio e potássio, 
provocando, assim, a estabilidade do volume celular e a 
concentração de água no interior da célula.
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Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
• Esse processo é possível graças à presença de certas proteínas na 
membrana plasmática que, com o gasto de energia, são capazes de 
se combinar com a substância ou íon e transportá-lo para a região 
em que está mais concentrado. Para que isso ocorra, a proteína 
sofre uma mudança em sua forma para receber a substância ou o 
íon.
Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
• A bomba de sódio e potássio é um exemplo de transporte ativo. A 
concentração do sódio é maior no meio extracelular enquanto a 
de potássio é maior no meio intracelular. A manutenção dessas 
concentrações é realizada pelas proteínas transportadoras que 
capturam íons sódio (Na+) no citoplasma e bombeia-os para fora da 
célula.
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Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
• No meio extracelular, capturam os íons potássio (K+) e os bombeiam 
para o meio interno. Se não houvesse um transporte ativo eficiente, a 
concentração destes íons iria se igualar.
Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+) 
• Desse modo, a bomba de sódio e potássio é importante uma vez que 
estabelece a diferença de carga elétrica entre os dois lados da 
membrana que é fundamental para as células musculares e nervosas 
e promove a facilitação da penetração de aminoácidos e açúcares. 
Além disso, a manutenção de alta concentração de potássio dentro 
da célula é importante para síntese de proteína e respiração e o 
bombeamento de sódio para o meio extracelular permite a 
manutenção do equilíbrio osmótico.
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Bomba de Sódio (Na+) e Potássio (K+)