2 Aula de Fisio Potencial de Membrana

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2ª aula – 15/08 – Potencial de Membrana e Potencial de Ação
A célula tem uma voltagem. O meio intracelular sempre tem uma voltagem diferente comparado ao meio extracelular, isso é muito importante para a célula desempenhar sua função. O potencial de ação, como já foi visto no ensino médio, é usado para levar a informação. Sempre o meio intracelular vai ser negativo quando comparado ao meio extracelular isso se dá devido aos íons. Considera-se que o meio extracelular é 0 e o intracelular é o -X em relação ao intracelular.
Os principais íons presentes são os íons sódio e potássio, o sódio é o principal íon extracelular, enquanto o potássio é o principal íon intracelular. Como a célula é negativa se o principal íon é positivo? É sempre a diferença de concentração do meio intracelular para o extracelular. O cloreto não vai ser usado tanto, mas ele é mais concentrado no meio extracelular do que no intracelular. O cálcio também é mais concentrado fora da célula. Esses íons transitam pela célula. 
Esses íons possuem uma diferença iônica devido à bicamada lipídica (membrana plasmática), que funciona como uma barreira, ela facilita essa diferença de concentração de um lado para o outro, ela também será importante para selecionar o que passa e o que não passa. Alguns íons não passam facilmente através dessa bicamada lipídica, pois precisam de canais que são proteínas que vão formar poros comunicando um lado com o outro, esse pode passar de um lado para o outro principalmente por diferença de concentração, chamado de gradiente químico.
Existem dois tipos de canais, os canais chamados de repouso e canais regulados. Os canais de repouso sempre estão abertos, também chamados de canais de vazamento, eles que vão determinar o potencial de membrana e o fato de a célula ser sempre mais negativa que o meio extracelular. Têm também os canais regulados, esses são controlados por ordenação do potencial de membrana, então vai chegar um momento que a célula vai ser perturbada e ela vai mudar seu potencial de membrana, isso é importante para a célula desempenhar uma certa atividade, pode ser através da presença de um ligante, Ex: um hormônio se liga a um receptor, este ao canal e ele se abre, regulando assim o canal; ou pode ser também através de um estiramento de membrana, Ex: barorreceptores arteriais presentes na aorta, sempre em toda sístole ele vai se distender, isso aumenta os níveis de regulação, vão sinalizar pro SNC que vai promover um efeito para que nossa pressão sempre se mantenha normal.
Os canais podem ser específicos para determinados íons ou pra determinada forma. Os canais iônicos são seletivos por 2 motivos: pelo tamanho do poro, moléculas muito grandes não conseguem passar em um determinado poro, menores sim; também pela composição (carga) do meio intracelular, se ele tiver carga negativa vai atrair carga positiva.
O que movimenta o íon de um lado pro outro é a diferença de concentração entre os 2 meios. 
Gradiente químico: é quando um determinado elemento está muito concentrado de um lado e menos concentrado do outro e vai passar do lado que tá mais concentrado pro que tá menos concentrado, para isso é necessário que a membrana seja permeável a esse íon. Quando tem diferença de concentração de um lado pro outro, há um gradiente químico que vai empurrar de onde tem mais íon pra onde tem menos. 
Outra situação é o gradiente elétrico, que é a diferença de potencial elétrico entre compartilhamento do íon. Primeiramente nós temos a diferença de concentração, por exemplo o sódio é muito concentrado dentro e pouco concentrado fora, esse Na+ tem permeabilidade, então à medida que esse sódio vai entrando na célula ela vai ficar mais positiva, a medida que ela vai ficando mais positiva é considerado que existe uma força elétrica contra a entrada deste íon.
RESUMINDO: Gradiente químico: força pela diferença de concentração, o íon vai entrando, até se igualarem as concentrações; Gradiente elétrico: a célula por ser mais negativa que o meio extracelular tem capacidade de captar íons positivos. Todas as células possuem força química e força elétrica. Força ou gradiente eletroquímico: diferença de potencial eletroquímico entre os compartimentos intra e extracelular.
Em um exemplo temos o íon potássio e uma célula sem carga, a membrana tem permeabilidade pra K+, esse K+ vai sair da célula pois fora dela não tem nada de potássio e dentro tem (ou seja, por diferença de concentração) a medida que ele sai da célula, o meio intracelular vai ficando positivo, então vai gerar uma força contrária a saída de novos íons K+. Porque o potássio vai continuar saindo?  Porque a força química é maior que a força elétrica, e o K+ vai continuar saindo até o momento que a força química for igual a força elétrica. Quando não acontece nada consideramos que a célula está em um potencial de equilíbrio, que tem uma equação para calcular: 
(Novamente) Temos o potássio, o potássio por diferença de concentração vai vir para fora da célula (movimento químico), a medida que o potássio (carga positiva) vai saindo o meio extracelular vai ficando positivo, se sai uma carga positiva a célula vai ficar negativa, então nós temos duas forças elétricas aí. E de onde surgiu essa voltagem negativa de dentro da célula? Se deu pela saída de potássio, com essa saída a célula sofre um déficit de carga positiva e vai ficando negativa, esse negativo vai atrair cargas positivas, então ele vai dificultar esse potássio a sair da célula. Tem também a força elétrica, no qual positivo com positivo tende a segurar esse potássio dentro da célula, isso é a carga elétrica segurando, mas essa carga elétrica não é forte, a medida que vão saindo mais íons essa carga elétrica vai ficando mais forte, mas a diferença de concentração é tão forte ainda que o potássio vai continuar saindo, vai chegar uma hora que essa força vai diminuindo, tendendo a se equilibrar, devido a força elétrica ir aumentando a cada íon que sai, no momento de equilíbrio os íons nem saem nem entram. 
O íon em equilíbrio não vai transitar de um lado pro outro, quando o potencial químico for igual ao potencial elétrico. 
Exemplo: Nós temos 2 recipientes que estão sendo divididos por uma membrana que é permeável somente ao potássio, de um lado nós temos cloreto de potássio a 0,1 mol, de outro lado nós também temos cloreto de potássio a 0,01 mol, 10 vezes menos que o outro lado, essa membrana permite a passagem somente do potássio o cloreto não consegue passar, então nós temos o lado 1 e o lado 2 que estão sendo divididos por uma membrana semipermeável (somente para potássio, cloreto não). Esse potássio vai tender a passar do lado mais concentrado para o menos concentrado, já o cloreto não consegue passar. Tem diferença química (de concentração) entre os dois lados, então o potássio vai começar a passar, antes os lados não tinham voltagem, a medida que o potássio começa a passar começa a surgir a força elétrica, vai chegar um momento que esse íon vai se equilibrar.
A força elétrica depende da química? Sim e não. Sim, ela depende da química no momento que a célula não tem carga, a medida que passa um íon, surge a corrente elétrica. E não, se a célula já tiver uma certa voltagem, aí ela não vai depender da química.
Como calculamos em que voltagem o íon (cloreto de potássio, no caso) vai se equilibrar? Existe uma fórmula pra calcular o potencial, essa fórmula vai depender do gradiente de concentração, gradiente elétrico. Nós temos na fórmula a voltagem que sempre vai se referir ao meio intracelular. Como se calcula? Nós temos aqui a constante de gases, a temperatura em kelvin, a valência, tudo isso é basicamente constante, com exceção da valência, a temperatura é basicamente sempre considerada a mesma temperatura, a constante de gases é a mesma, vai mudar a concentração intracelular e extracelular. 
Qual a importância da equação de Nerst? Com a equação de Nerst você vai poder saber, em qual voltagem que aquele meio (célula) vai está em equilíbrio, essa equação ela só vale quando somente um íoné permeável na célula (meio), isso fisiologicamente falando não tem tanta importância porque a célula não é permeável a somente 1 íon. Pra calcular, como é somente 1 íon (Por exemplo elemento X, cloreto de potássio, só o potássio passa de um lado pro outro aí usa-se a equação de Nerst) dá pra identificar em qual voltagem essa célula vai entrar em equilíbrio (quando a força química for igual a força elétrica, não vai ter movimento de íon), mas por exemplo nós temos uma célula muscular cardíaca que é permeável a 4 íon, cálcio, cloreto, sódio e ao potássio, esses são os mais permeáveis existem alguns outros íons que são menos permeáveis, se formos usar a equação de Nerst para cada íon eu tenho a concentração extracelular e intracelular a gente consegue:
	Íon
	Equação de Nerst
	Cálcio
	124
	Cloreto
	80
	Potássio
	-91
	Sódio
	77
Se somar isso tudo a voltagem da célula é mais de 170 milivolts.
A célula sempre é negativa em relação ao meio extracelular, a equação de Nerst não vai ser utilizada para essa grande quantidade de elementos pois ela não considera a permeabilidade de cada íon, quem tiver uma boa permeabilidade vai influenciar mais no potencial de equilíbrio, quem tiver menor permeabilidade vai ter menos influência no potencial de equilíbrio. Então basicamente temos 2 fórmulas, uma para calcular quando a célula é permeável a somente 1 íon, precisa saber somente a concentração de um lado pro outro, e na outra precisa saber a diferença de concentração de um lado pro outro e a permeabilidade de cada íon, o quanto essa membrana é permeável pra cada íon, quem for mais permeável vai ditar em qual voltagem essa célula vai ficar quando atingir o equilíbrio, a formula vai dá um valor exato isso é importante para verificar várias situações. 
1 íon = equação de Nerst, 
Vários íons = equação de Rootman. 
Precisa saber o valor de permeabilidade de cada íon, calculando isso se consegue chegar a voltagem da célula quando ela vai entrar em equilíbrio.
O que é uma célula em estado de repouso? Como a célula é negativa em relação ao meio extracelular? Por que toda célula é eletricamente carregada em relação ao meio extracelular? A 1ª justificativa pra célula ser negativa é a alta condutância ao potássio (ele é mais concentrado dentro de que fora da célula), se o íon passa de um lado pro outro ele deixa um déficit de carga positiva, isso contribui pra célula ser negativamente carregada, a célula em repouso é muito permeável ao potássio. A célula por ser negativa dificulta a saída de potássio, mas a força química é mais forte então o potássio sai, ele saindo é um déficit de carga positiva, consequentemente a célula fica negativa.
Permeabilidade X Condutância
Permeabilidade: a célula tem canal pra determinado íon, ou seja, a membrana permite a passagem desse íon (não necessariamente ele está passando).
Condutância: na condutância tem que está ocorrendo a transição desse íon de um lado pro outro da membrana. 
A justificativa 2, é a baixa condutância ao sódio, a célula possui um canal X que é um canal pra íon sódio, o sódio é mais concentrado fora do que dentro, se tem canal quer dizer que é permeável, se tá passando quer dizer que tem condutância, no repouso nós temos alta condutância do potássio e baixa para o sódio, o sódio é um íon positivo, se passa pouco sódio contribui para a célula ser negativa.
A justificativa 3 é a bomba de Sódio/Potássio, alguns livros relatam que essa é a principal justificativa. Ela é um transporte ativo primário, uma bomba eletrogênica, ela pega 3 íons sódio e 2 íons potássio, do extra pro intra e do intra pro extra, focando somente nas cargas nós temos 3 cargas + e 2 cargas +, se tira 3+ e coloca 2+, ela gera uma descarga elétrica, contribuindo assim pra célula ser negativa.
A última justificativa é que existem proteínas carregadas negativamente no citoplasma da célula, contribuindo pra sua negatividade.
Peguei um eletrodo e vou medir a voltagem de diferentes tecidos, o neurônio tem uma voltagem de -70 mv, o músculo estriado esquelético -80 mv, o músculo cardíaco (célula atrial e ventricular) -80mv, marcapasso cardíaco -55mv, todas aquelas 4 justificativas da negatividade servem para essas células. Por que o valor da voltagem é diferente? Por causa da estrutura da membrana que influencia na condutância. Exemplo: a condutância do neurônio tem uma permeabilidade maior pra potássio, isso que dizer que sai mais K+ e a célula vai ficar mais negativa; a célula do marcapasso, que nós iremos estudar, tem uma permeabilidade maior pro cálcio deixando a célula menos negativa. Então a permeabilidade, consequentemente a condutância é diferente em tecidos específicos, isso é importante para o desempenho das diferentes funções dos tecidos. 
POTENCIAL DE AÇÃO
A célula vai gerar um potencial de ação, imagine a mão mandando informação para o cérebro, essa informação é descarga elétrica via neurônio. A célula (seu axônio, do neurônio no caso) é carregado negativamente, SEMPRE O INTRACELULAR VAI SER MENOR EM RELAÇÃO AO EXTRACELULAR, como essa informação vai se propagar? Essa informação é levada através de potenciais de ações, ou seja, descargas elétricas. Existem células que podem alterar seu potencial de membrana através de uma perturbação. Essa perturbação é quando a célula sai rapidamente do negativo e muda pra positivo, é essa mudança de polaridade devido ao estímulo recebido e que deve ser transmitido para o SNC. Essa mudança de polaridade vai levar informação que pode ser do corpo celular para o dendrito ou do dendrito para o corpo celular. O mesmo neurônio pode trazer informações do pé para o SNC e do SNC para o pé, mas não as duas ao mesmo tempo. 
O que é bastante estudado é o que acontece ao longo do axônio, então nós temos o meio intracelular (alta concentração de K+, carregado negativamente), a membrana (permite a passagem entre os meios) e o meio extracelular (alta concentração de Na+). Os canais de repouso vão permitir os potenciais de membrana da célula em repouso, os canais regulados são importantes no potencial de ação, eles só podem se abrir quando a célula sofrer uma certa perturbação, aí eles se abrem proporcionando o potencial de ação.
O potencial de ação é uma inversão de polaridade, vai chegar um momento que a célula vai sofrer uma perturbação, essa perturbação sempre vem dos receptores, eles percebem algum estímulo vão estimular o neurônio, esse neurônio após sofrer uma certa perturbação sofre aumento na sua voltagem devido ao aumento do íon sódio no meio extracelular e uma pequena queda do íon potássio no meio extracelular, essas perturbações fazem com que a célula saia do seu estado de repouso, sempre essa célula vai ter aumento na sua polaridade, vai sair de por exemplo -70 e atingir -55, isso via canais de repouso ou canais de vazamento, a partir do limiar vai abrir uma classe de canais sensíveis a voltagem, esses canais estão fechados a -70 eles são regulados por alteração de voltagem, sempre que a célula é perturbada e atinge o limiar ele sai do seu modo fechado e vai se abrir, quando atinge o 1° limiar se abrem os canais de sódio voltagem dependente, esses canais são assim chamados porque eles precisam atingir uma certa voltagem (limiar) para poder se abrir. 
RECAPTULANDO: A célula tá em repouso, o Na+ mais concentrado fora que dentro da célula, em repouso os canais estão fechados, a célula sofreu uma perturbação, começa a despolarizar, atinge o limiar, abrem-se os canais de sódio voltagem dependente e este íon entra na célula rapidamente por força eletroquímica, a célula inverte sua polaridade, esse processo é chamado de despolarização. Vai chegar a um novo patamar onde vai atingir o 2º limiar, esse responsável pela abertura dos canais de potássio voltagem dependente, neste momento a célula está positiva, e com a abertura desses canais o K+ tende a sair da célula, vai chegar o momento que a célula vai voltar a ser negativa, esse processo agora é chamado de repolarização. 
Como propriedade dos próprios canais, no caso do canal de sódioele se abre e fecha rapidamente (daí o motivo de a despolarização ser representada quase reta no gráfico) a repolarização é mais demorada. Por que o sódio não entra, entra, entra? (ele falou assim, tá kk) Porque uma hora o canal vai se fechar e para de entrar. O canal de potássio se abre, mas não começa a sair logo porque ainda tem muito sódio entrando, então o canal de potássio se abre mais devagar e fecha mais devagar, seu efeito é um pouco mais tardio, esse efeito tardio é o causador da hiperpolarização. A hiperpolarização ocorre porque o canal de K+ vai se fechar mais lentamente então sair maior quantidade de K+ da célula, quando todos os canais de K+ fecharem, a célula volta ao seu estado de repouso com o auxílio dos canais de vazamento. Todas as células possuem as fases de despolarização e repolarização. 
Por que somente o potássio sai da célula? O sódio não? Apesar de isso acontecer as concentrações praticamente não se alteram devido a bomba de sódio e potássio estar sempre lançando 3 Na+ para fora e 2K+ pra dentro, ela é importante para manter sempre o sódio mais concentrado fora e o potássio dentro.
DE NOVO: Tem um receptor que faz a perturbação no neurônio e o potencial de ação vai trafegando ao longo do neurônio até chegar ao SNC, uma atividade elétrica vai enviar informação, essa informação é em torno de milissegundos, um exemplo é quando se coloca a mão na panela quente e retira rapidamente, nós retiramos a mão depois temos consciência, isso é a via de reflexo, e essa informação é transmitida por descarga elétrica, por esse processo de despolarização.
O processo de despolarização sempre tem um único sentido, ele se dá pela entrada de sódio (despolarização) e saída de potássio (repolarização) e quem deixa o gradiente normal é a bomba de sódio potássio conforme essa informação vai se propagando vai sendo o estímulo da parte seguinte do axônio. 
Porque só despolariza em um sentido da célula? Devido ao período refratário, nós temos o absoluto e o relativo. As células que acabaram de sofrer o potencial de ação entram em período refratário absoluto e elas nesta condição podem sofrer qualquer estímulo que não vai ocorrer nada com elas, diferente das que não sofreram, daí o sentido da propagação do estímulo ser unidirecional. (Essa parte é o que eu entendi do que ele tentou explicar, não sei se tá certo).
Todo estímulo vai gerar um potencial de ação? Não, só vai ser produzido potencial de ação se o limiar for atingido.
Aqui teve potencial de ação
Aqui não teve potencial de ação, pois o limiar (-55) não foi atingido.
O axônio possui bainha de mielina, em todo nódulo de Ranvier existem canais de Na+ voltagem dependente, ou seja, esse potencial de ação está sempre se renovando (em cada nódulo), a bainha de mielina é o local de reduzir a resistência, quanto maior a espessura da bainha maior a velocidade da propagação porque reduz ainda mais a resistência, isso é a justificativa da condução saltatória porque na bainha não tem potencial de ação, é como se a informação saltasse pelos nódulos. Nos neurônios sem bainha de mielina a condução é mais lenta, quanto maior a quantidade de nódulos mais o potencial de ação é renovado e ele nunca diminui a sua força, isso tudo faz a condução ser mais rápida.