Potencial de Membrana em Células Excitáveis

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Bioeletrogênese 
o Propriedade que as células vivas possuem de gerar e alterar 
diferença de potencial elétrico através da membrana. 
 
o Essa característica está exclusivamente presente em apenas 
algumas células: 
 
 
NEURÔNIOS CÉLULAS MUSCULARES 
A atividade elétrica dos tecidos excitáveis 
se deve ... 
Ao FLUXO IÔNICO DIFERENCIADO 
ATRAVÉS DA MEMBRANA CELULAR. 
VAMOS OLHAR 
O ÁTOMO 
MAIS DE 
PERTO? 
ÁTOMOS 
Íons são átomos que perderam ou ganharam 
elétrons ficando carregados negativamente ou 
positivamente. Exemplos: Cl-, Ca2+, Na+, K+. 
Partícula fundamental da matéria. 
COMO ESSES ÍONS ESTÃO DISTRIBUÍDOS NOS 
COMPARTIMENTOS LÍQUIDOS DO CORPO? 
A membrana plasmática permite a separação de cargas 
elétricas no corpo 
Há um desequilíbrio químico e 
elétrico. 
 
Homeostase ≠ equilíbrio. 
DIFERENÇA DE 
POTENCIAL DA 
MEMBRANA 
DIFERENÇA DE POTENCIAL DA MEMBRANA 
Por convenção adotou-se que o LEC tem voltagem= 0 
DIFERENÇA DE POTENCIAL DA MEMBRANA 
Em condição de repouso as células tem uma Diferença de 
Potencial entre os lados da membrana plasmática, com o lado 
interno negativamente carregado em relação ao exterior. 
A polaridade positiva ou 
negativa da membrana é 
estabelecida de acordo com 
o sinal do excesso de cargas 
do lado INTERNO da célula. 
DISTRIBUIÇÃO DAS CARGAS NO LIC E LEC 
Devido a essa diferença na concentração de íons no meio extracelular e 
intracelular, podemos concluir que: 
 
1) Ambos os compartimentos não estão em equilíbrio elétrico; 
 
2) Esta diferença elétrica é chamada de diferença de potencial (DDP) ou simplesmente 
voltagem elétrica entre os lados da membrana, pois é medida em volts. 
DIFERENÇA DE POTENCIAL DA MEMBRANA 
HÁ MOVIMENTO ENTRE OS 
COMPARTIMENTOS!!! 
 
 
- GRADIENTE QUÍMICO 
- GRADIENTE ELÉTRICO 
- PERMEABILIDADE 
O QUE DETERMINA O MOVIMENTO DOS ÍONS PRA GERAR O 
POTENCIAL DE MEMBRANA? 
Canais e bombas iônicas 
 
• Canais iônicos (ou de vazamento) → proteínas que atravessam a 
membrana possuindo uma luz (túnel), por onde trafegam íons de dentro 
para fora da célula e vice-versa. Por possuir carga elétrica, os íons não 
conseguiriam passar pela membrana se não existissem os canais. 
 
• Estes canais podem estar fechados ou abertos e a passagem de íons e 
podem ser controladas por substâncias químicas (ligante-dependentes), 
por mudanças na voltagem (canais dependentes de voltagem), ou 
estímulos mecânicos. 
 
MOVIMENTO ATRAVÉS DOS CANAIS IÔNICOS 
Os canais abrem e fecham em resposta a estímulos específicos. 
Os canais iônicos permitem 
que íons específicos se 
movimentem pela membrana 
plasmática, ao longo de seus 
GRADIENTES 
ELETROQUÍMICOS. 
MOVIMENTO ATRAVÉS DOS CANAIS IÔNICOS 
GRADIENTE QUÍMICO 
É o movimento dos íons das áreas de maior concentração 
para as áreas de menor concentração, por difusão. 
MOVIMENTO ATRAVÉS DOS CANAIS IÔNICOS 
GRADIENTE ELÉTRICO 
Íons carregados positivamente movem-se em direção a uma área 
carregada negativamente. Íons carregados negativamente movem-
se em direção a uma área carregada positivamente. 
AS CARGAS ELÉTRICAS 
CRIAM EM TORNO DE SI 
UM CAMPO ELÉTRICO. 
POTENCIAL DE REPOUSO 
 Diferença de potencial entre as faces interna e externa de um neurônio que não 
está transmitindo impulsos elétricos. 
 
 Nas células nervosas em repouso a concentração de K+ é maior dentro da célula 
e de Na+ maior fora da célula. 
 
 Movimento de K+ para fora da célula a favor do seu gradiente de concentração 
(difusão) através dos canais permeáveis ao K+. 
 
 A membrana possui o lado interno negativo em relação ao lado externo 
 
 A bomba Na+/ K+ ATPase mantém as concentrações desses íons 
estáveis, fazendo com o que interior da membrana fique mais 
negativo caso só houvesse a difusão. 
POTENCIAL DE REPOUSO 
POTENCIAL DE REPOUSO 
Assim, é fácil entender que o 
neurônio, quando em repouso 
(potencial de repouso), está 
no estado polarizado (com 
dois polos elétricos 
definidos). 
POTENCIAL DE REPOUSO 
 A membrana tem permeabilidade distinta aos íons: 
Na+: Praticamente impermeável, mas um pequeno número de canais está 
aberto. 
 
K+ : A membrana é altamente permeável ao potássio. 
 
Cl- : A membrana é altamente permeável ao íon cloreto. 
Moléculas orgânicas 
negativamente 
carregadas como 
proteínas e grupos 
fosfato também 
estão presentes no 
interior da célula. 
Potenciais de Repouso 
Equação de Nerst 
Na+: 61mV 
K+: -94mV 
Cl-: -68mV 
Equação de Goldman-Hodgkin-Katz 
Maioria das células: -70mV 
Células nervosas: -90mV 
Se o neurônio for estimulado serão registradas alterações do potencial de 
repouso da membrana, através de ondas de despolarização, na forma de um 
potencial de ação ou potenciais graduais, conforme a intensidade do 
estimulo. 
POTENCIAIS GRADUAIS 
 
OU 
 
POTECIAL DE AÇÃO 
As alterações transitórias 
no potencial de repouso 
(sinais) podem ocorrer de 
duas formas 
Dependendo do estímulo os potenciais podem ocorrer em 
direção à despolarização, repolarização e hiperpolarização 
POTENCIAL DE AÇÃO 
São alterações (despolarizações) uniformes e significativas que passam ao longo 
de grandes distâncias pelo neurônio sem perder a força podendo variar de -70mv 
a +30mv. 
POTENCIAL DE AÇÃO 
Potencial de repouso x Potencial de Ação 
• Potencial de repouso (PR)  o neurônio está em repouso, polarizado, não 
transmitindo o impulso nervoso. Canais de Na+ estão fechados. 
 
• Potencial de ação (PA)  o neurônio inicia o processo de transmissão do 
impulso nervoso. 
 
• Três fases sequenciais do PA: 
2 
Polarização 
Invertida 
3 
Repolarização 
1 
Despolarização 
Fases do PA 
1 – Despolarização 
 
• Dependendo da intensidade do estímulo recebido, a membrana do neurônio pode 
despolarizar. 
 
• Neste caso, abrem-se os canais de Na+ voltagem-dependentes que, por difusão, 
entram na célula. Como são positivos, vão anulando (despolarizando) as cargas 
negativas no MIC, tornando gradativamente o interior da célula menos negativo com 
relação ao meio externo. 
Para fins didáticos, a fase de despolarização acaba 
quando as cargas elétricas entre os lados interno e 
externo da membrana acusa zero (DDP = 0V). 
 
Esta despolarização propaga-se como uma onda 
despolarizante que percorre o axônio do neurônio a 
partir do ponto que foi gerada, ou seja, ela é o 
próprio impulso nervoso. 
 
 
 
 
 
 
Fases do PA 
2 – Polarização invertida 
 
 
• Continuação do processo anterior, ou seja, a abertura dos canais de Na+ 
voltagem dependentes. 
 
• A continua entrada de íons Na+ para o interior inverte a polaridade 
entre os meios interno e externo da célula (polarização invertida): o 
interior da célula fica ligeiramente mais positivo que o exterior. 
 
 
Fases do PA 
3 – Repolarização 
 
• Abrem-se os canais de K+ (não-dependentes de voltagem, lentos) e ativam-se as 
bombas Na+K+ATPase, que expulsam ativamente Na+ e promovem o influxo de K+, 
reestabelecendo o estado de polarização original – retorna-se ao PR, com o 
interior da célula mais negativo que o exterior. 
 
• O processo de formação do PA dura apenas alguns milissegundos e o impulso 
formado propaga-se para a célula seguinte com rapidez. 
 
 
 
 
 
• OBS: Hiperpolarização  as células pós-
sinápticas das chamadas sinapses 
inibitórias apresentam canais de Cl- (cloro) 
ligante-dependentes. Quando esses canais 
são ativados por um neurotransmissor, 
ocorre um influxo de Cl- (negativo) para o 
MIC, tornando o DDP da membrana pós-
sináptica ainda maior (hiperpolarização). 
Assim há uma probabilidademenor de 
geração de um potencial de ação pela célula 
pós-sináptica. 
 
 
 
FECHAMENTO DOS 
CANAIS DE SÓDIO/ 
ABERTURA DOS 
CANAIS DE POTÁSSIO 
POTENCIAL DE AÇÃO 
POTENCIAL DE AÇÃO 
DESPOLARIZAÇÃO/ REPOLARIZAÇÃO 
PA no gráfico 
À medida que íons Na+ entram na célula, ela vai se tornando mais 
despolarizada até que o seu LIMIAR seja atingido e o p.a. seja 
deflagrado!!! (Potencial Limiar) 
 
Assim que o limiar é atingido mais canais de Na+ se abrem e o 
potencial da membrana ultrapassa a voltagem zero (0) revertendo o 
potencial negativo em positivo: o lado interno da membrana que era 
negativo agora torna-se positivo e o lado externo agora é menos 
positivo.. 
+60 mV 
Potencial 
sublimiar 
• Há entrada de uma pequena quantidade de íons Na+ que não 
conseguem deflagrar o potencial de ação e a membrana retorna ao 
seu nível de repouso. 
 
 
• Ou o potencial de ação é deflagrado a partir do seu limiar, ou não 
são gerados!!! Uma vez que o limiar tenha sido atingido os eventos 
não mais dependem do estímulo- PRINCÍPIO DO TUDO O 
NADA!!! 
 
 
 
 
TUDO OU 
NADA 
• Estímulo abaixo do limiar: os canais dependentes de voltagem 
continuam FECHADOS. (NADA) 
 
 
• Estímulo atinge o limiar: são produzidas alterações do potencial de 
membrana. (TUDO) 
 
 
 
 
-65 m V 
• A amplitude do P.A. INDEPENDE da força do estímulo!!! 
 
• Percepção do estímulo está relacionada com a frequência do P.A. 
(n P.A./ tempo) 
 
Durante o P.A. um segundo estímulo não importa o quão forte for, não 
consegue produzir um segundo P.A. e nesse momento dizemos que a 
membrana está em seu PERÍODO REFRATÁRIO ABSOLUTO. 
 
 
 
 
 
 
Período 
refratário 
Período 
refratário 
 
Após o período refratário absoluto há um intervalo de tempo durante 
o qual um segundo potencial de ação pode ser produzido, desde que o 
estímulo seja maior: PERÍODO REFRATÁRIO RELATIVO. 
 
 
Importância: permite que os sinais individuais percorram todo o 
axônio 
• Céls nervosas: 100 pot/seg 
 
 
 
 
Iniciação dos Potenciais de Ação - Um ciclo vicioso de 
feedback positivo abre os canais de sódio 
 Variação do potencial de 
membrana: de -90 m V  zero; 
 
Canais de Na+ voltagem-
dependentes começam a se abrir; 
 
Rápido influxo de íons Na+ 
 
Após o aumento crescente 
potencial de membrana  
fechamento dos canais Na+; 
 
Abertura dos canais de K+; 
 
Repolarização 
 
 
 
 
 
 
 
 
Impulso nervoso 
(onda despolarizante) 
POTENCIAIS GRADUAIS 
 
 São alterações transitórias no potencial de 
repouso, em locais específicos da membrana. 
 
 Essa corrente pode desaparecer quase 
completamente em poucos milímetros e por 
isso essas correntes locais são chamadas de 
decrementais. 
 
 Os sinais graduais podem funcionar como 
sinais só a distâncias curtas, entretanto, se 
ocorrem estímulos adicionais eles podem ser 
adicionados (SOMAÇÃO). 
 
AÇÃO DE ANESTÉSICOS 
 
Agem bloqueando canais de Na+ voltagem-dependentes 
e assim o P.A. fica impedido de ocorrer. 
 
Sem o P.A. esses sinais gerados em resposta à lesão não 
conseguem atingir o encéfalo e originar a sensação de 
dor. 
DESCANSEM E ... 
 
BONS ESTUDOS!!