Potencial de ação do axonio e fixação de voltagem

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Giordano Gubert Viola
giorgviola@gmail.com
Aracaju, 2014
Potencial de ação do axônio e Fixação de Voltagem
Estrutura da Aula
Retomada
Assimetria iônica
Potencial de ação do axônio
Fixação de Voltagem
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
Ex = (60/z) log ( [X]e / [X]i )
EQUAÇÃO DE NERST
Z é o número de cargas do ion
Log= logaritmo na base 10
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]ext+ b[Na]ext / [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?
Potencial de Repouso
Polaridade da célula
Despolarização da célula
Hiperpolarização da célula
CORRENTES IÔNICAS QUE ATRAVESSAM A MEMBRANA
- O equilíbrio do Em é alcançado quando o influxo de Na+ é exatamente contrabalançado
pelo efluxo de K+ ou no equilíbrio:
INa + IK = 0
- Se essa equação não for verdadeira, o Em não pode manter-se constante.
FATORES QUE AFETAM AS CORRENTES DE MEMBRANA
1) A diferença entre Em - Eion ou a FORÇA ELETROMOTRIZ para o fluxo de corrente.
2) A permeabilidade da membrana para os diferentes íons (Na+, K+, Cl-, Ca++).
DIFERENÇA ENTRE PERMEABILIDADE E CONDUTÂNCIA
POTENCIAL AÇÃO AXONIO
IMPORTÂNCIA DO SÓDIO
IMPORTÂNCIA DO POTÁSSIO
OBJETIVOS
O POTENCIAL DE AÇÃO DO 
AXÔNIO
O REFLEXO PATELAR
O REFLEXO PATELAR
REGISTRO INTRACELULAR DO POTENCIAL DE MEMBRANA E 
DO POTENCIAL DE AÇÃO NO AXÔNIO GIGANTE DE LULA
CARACTERÍSTICAS DO POTENCIAL DE AÇÃO (PA) NERVOSO
CARACTERÍSTICAS DO POTENCIAL DE AÇÃO (PA) 
NERVOSO
O PA apresenta várias características importantes que podem ser explicadas com base nas
mudanças de permeabilidade iônica:
O PA É DISPARADO POR UMA DESPOLARIZAÇÃO: O estímulo que inicia um PA em um neurônio
é uma redução do potencial de membrana, isto é, uma despolarização. Normalmente essa
despolarização é produzida por um estímulo externo, como o estiramento de um músculo no caso
do reflexo patelar ou pela ação de outro neurônio, como na excitação do neurônio sensorial sobre o
neurônio motor da medula espinhal.
CARACTERÍSTICAS DO POTENCIAL DE AÇÃO (PA) NERVOSO
CARACTERÍSTICAS DO POTENCIAL DE AÇÃO (PA) NERVOSO
O PA apresenta várias características importantes que podem ser explicadas com base nas mudanças de
permeabilidade iônica:
UM LIMIAR DE DESPOLARIZAÇÃO DEVE SER ATINGIDO PARA QUE UM PA SEJA DISPARADO: Uma
pequena despolarização da membrana não é suficiente para deflagar um PA. Na maioria dos neurônios é
necessário uma despolarização de 10 a 20 mV. Se o neurônio possui um Em=-70 mV, esse potencial deve
ser reduzido até aproximadamente -50 mV para disparar o PA.
CARACTERÍSTICAS DO POTENCIAL DE AÇÃO (PA) NERVOSO
CARACTERÍSTICAS DO POTENCIAL DE AÇÃO (PA) NERVOSO
O PA apresenta várias características importantes que podem ser explicadas com base nas mudanças de
permeabilidade iônica:
O PA É UMA RESPOSTA DO TIPO "TUDO OU NADA": Se o estímulo for supralimiar, a amplitude do PA
independe da magnitude do estímulo, isto é, a amplitude e a forma do PA mantém-se sempre constante.
Se avexe não
Amanhã pode acontecer tudo
Inclusive nada
Se avexe não
Toda caminhada começa
No primeiro passo
A natureza não tem pressa
Segue seu compasso
Inexoravelmente chega lá
Qual o primeiro passo?
CARACTERÍSTICAS DO POTENCIAL DE AÇÃO (PA) NERVOSO
CARACTERÍSTICAS DO POTENCIAL DE AÇÃO (PA) NERVOSO
NO PICO DO PA, O POTENCIAL DE MEMBRANA REVERTE O SEU SINAL, TORNANDO-SE 
POSITIVO NA FACE INTERNA: Esse evento é chamado “overshoot". Quando o PA se repolariza em 
direção ao Em normal, a membrana torna-se ligeiramente mais negativa do que no repouso. Essa faz é 
chamada hiperpolarização do PA.
CARACTERÍSTICAS DO POTENCIAL DE AÇÃO (PA) NERVOSO
CARACTERÍSTICAS DO POTENCIAL DE AÇÃO (PA) NERVOSO
O PA PROPAGA-SE AO LONGO DO AXÔNIO COM A MESMA AMPLITUDE E DURAÇÃO, EMBORA COM 
VELOCIDADE BEM MENOR DO QUE A ELETRICIDADE EM UM FIO ELÉTRICO: A velocidade de 
condução em uma fibra nervosa de mamífero é aproximadamente 10-20 m/s, podendo atingir até 100 m/s.
CARACTERÍSTICAS DO POTENCIAL DE AÇÃO (PA) NERVOSO
CARACTERÍSTICAS DO POTENCIAL DE AÇÃO (PA) NERVOSO
PROPAGAÇÃO DO POTENCIAL DE AÇÃO EM FIBRAS 
MIELINIZADAS E NÃO MIELINIZADAS
CARACTERÍSTICAS DO POTENCIAL DE AÇÃO (PA) NERVOSO
DEPOIS DE UM NEURÔNIO DISPARAR UM PA EXISTE UM PERÍODO CHAMADO PERÍODO REFRATÁRIO
ABSOLUTO DURANTE O QUAL É IMPOSSÍVEL GERAR UM SEGUNDO PA: O período refratário absoluto
varia de neurônio para neurônio mas geralmente é de 1 ms. Essa restrição limita o número de PA que podem
ser disparados por segundo em 1000 (frequência de disparo).
** TODAS ESSAS CARACTERÍSTICAS FORAM ENTENDIDAS COM BASE NO
MODELO FÍSICO-MATEMÁTICO PROPOSTO POR HODGKIN E HUXLEY NOS
ANOS 50. POR ESSA TEORIA ELES FORAM LAUREADOS COM O PRÊMIO
NOBEL DE MEDICINA E FISIOLOGIA DE 1963
NEURÔNIOS NO CÉREBRO DOS MAMÍFEROS EXIBEM UMA 
GRANDE VARIEDADE DE PROPRIEDADES 
ELETROFISIOLÓGICAS
A TÉCNICA DE FIXAÇÃO DE VOLTAGEM
(Curtis e Cole)
O QUE OCORRE EM A?
O QUE OCORRE EM B?
O QUE OCORRE EM C?
AS CORRENTES IÔNICAS QUE SURGEM EM RESPOSTA A UM 
ESTÍMULO SUPRALIMIAR
A GERAÇÃO DO POTENCIAL DE AÇÃO É ASSOCIADA A UM 
AUMENTO DA CONDUTÂNCIA AOS ÍONS SÓDIO E EM SEGUIDA 
AOS ÍONS POTÁSSIO
O que ocorre no overshoot?