Potencial de membrana

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POTENCIAL DE MEMBRANA OU POTENCIAL DE 
REPOUSO 
DE UMA CÉLULA EXCITÁVEL
Giordano Gubert Viola
giorgviola@gmail.com
Aracaju, 2014
ELETRICIDADE BÁSICA
Estrutura da Aula
Retomada
Eletricidade
Bioeletricidade
Retomada
O fenômeno elétrico surge quando cargas de sinais opostos são
separadas ou quando podem mover-se de maneira independente.
Qualquer movimento de carga é chamado de corrente.
ELETRICIDADE BÁSICA 
ÍON [ i ]ext (mM) [ i ]int (mM) Eequilíbrio (mV)
K+ 4 150 -94
Na+ 145 15 + 60
Cl- 120 5 - 83
Ca++ 2 10-4 +129
Os cátions se moverão em direção ao eletrodo negativo (catodo) e os
ânions em direção ao eletrodo positivo (anodo), e uma corrente
elétrica flui através da solução do pólo positivo para o negativo.
ELETRICIDADE BÁSICA 
Corrente = E (diferença de potencial)/Resistência
Ou
Corrente = E (diferença de potencial) x Condutância
Canais condutores
- Além de conter muitos canais condutores, a camada lipídica
das membranas biológicas separa duas soluções salinas
condutoras: o líquido extracelular e o líquido intracelular
através de uma fina camada isolante. Esse arranjo de uma fenda
separando dois meios condutores forma necessariamente um
Capacitor Elétrico.
A MEMBRANA COMO UM CAPACITOR
CAPACITOR
A MEMBRANA COMO UM CAPACITOR
A membrana das células funciona como um capacitor com capacitância específica
(em relação a um cm2 de área) de 1 F/cm2. De acordo com a equação acima e
assumindo uma constante dielétrica de 2,1 para cadeias de carbono e hidrogênio,
a espessura da membrana é de apenas 2,3 nm. Portanto, a alta capacitância
das membranas biológicas é uma consequência direta de suas dimensões
moleculares.
A MEMBRANA COMO UM CAPACITOR
Em= Potencial de membrana
Resistencia ou Condutância
Capacitância
Objetivos
Assimetria iônica
Potencial de equilíbrio de um íon
Potencial de Repouso
ASSIMETRIA IÔNICA 
DISTRIBUIÇÃO DIFERENCIAL DE ÍONS DENTRO E FORA DA MEMBRANA DO 
NEURÔNIO
CONCENTRAÇÕES INTRA E EXTRA CELULAR DOS PRINCPAIS 
ÍONS ORGÂNICOS PARA O MÚSCULO CARDÍACO 
(SPERELAKIS, 1979)
ÍON [ i ]ext (mM) [ i ]int (mM) Eequilíbrio (mV)
K+ 4 150 -94
Na+ 145 15 + 60
Cl- 120 5 - 83
Ca++ 2 10-4 +129
O POTENCIAL DE EQUILÍBRIO É INFLUENCIADO PELO GRADIENTE 
DE CONCENTRAÇÃO E PELA DIFERENÇA DE POTENCIAL 
ATRAVÉS DA MEMBRANA
EQUAÇÃO DE NERST
Ei = RT/zF ln [ i ]o / [ i ]i (mV)
EQUAÇÃO DE NERST
Ei = RT/zF ln [ i ]e / [ i ]i (mV)
R é a constante dos gases perfeitos ( [8,314] K-1 mol-l)
T é temperatura absoluta (310K no corpo humano) 
F é a constante de Faraday (carga por mole = 9,65x104 A.s.mol-l) 
Z é o número de cargas do íon
ln -logaritmo natural 
[i] a concentração molar do íon no exterior (e) e no interior (i) da célula. 
Ex = (60/z) log ( [X]e / [X]i )
EQUAÇÃO DE NERST
Z é o número de cargas do ion
Log= logaritmo na base 10
CONCENTRAÇÕES INTRA E EXTRA CELULAR DOS PRINCPAIS 
ÍONS ORGÂNICOS PARA O MÚSCULO CARDÍACO 
(SPERELAKIS, 1979)
ÍON [ i ]ext (mM) [ i ]int (mM) Eequilíbrio (mV)
K+ 4 150 -94
Na+ 145 15 + 60
Cl- 120 5 - 83
Ca++ 2 10-4 +129
Potencial de membrana
Quais os íons mais prováveis?
Como testar?
Potencial de membrana
Quais os íons mais prováveis?
Como testar?
O que explica a resposta 
em baixas [K] 
extracelular?
A EQUAÇÃO DE GOLDMANN-HODGKIN-KATZ OU EQ. DO CAMPO CONSTANTE
- Essa equação dá a relação quantitativa entre o Em e concentrações iônicas +
permeabilidade da membrana aos diferentes íons. Para uma célula permeável ao K,
ela pode ser escrita:
Em= 58 x log [K]o + b[Na]o / [K]i + b[Na]i ; 
y = ax (equação linear, graficamente é uma reta)
onde b é a permeabilidade da membrana ao Na em relação ao K ou:
pNa / pK = 0,02
EXEMPLO: [K]o = 5 mM; [K]i = 125 mM; [Na]o = 120 mM; [Na]i = 12 mM; b=0,02; o Em
seria igual a -71 mV.
Qual seria Em se b=1 ou a permeabilidade da membrana pNa = pK?
Como variar b?
ESTADO DE EQUILÍBRIO
O Em está entre o EK e ENa , portanto nem o K
+ nem o Na+ estão em equilíbrio.
O que acontece com o K+?
O que acontece com o Na+?
Como a célula reverte isso?