Aula 3 Potencial de mebrana e potencial de ação

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Potenciais de Membrana
Professoras Michele Mendes 
Contagem, 2018
Potencial de Membrana
Todas as membranas de todas as células do corpo tem potenciais elétricos
Por definição, Potencial de membrana: é a diferença de potencial elétrico, em Volts (V), gerada a partir de um gradiente eletroquímico através de uma membrana semi-permeável 
-70 mV
Potencial de Membrana das Células Excitáveis
Células musculares e nervosas são capazes de gerar impulsos eletroquímicos
Tais impulsos transmitem sinais por toda a membrana dos nervos e músculos, sendo o mecanismo usado para a transmissão da informação nos sistemas nervoso e muscular
Nestas células são reconhecidos 2 potenciais de membrana: Potencial de Repouso e Potencial de Ação
Células nervosas e musculares são capazes de autogerar impulsos eletroquímicos 
Potencial de Repouso
Potencial quando as células não estão transmitindo sinais nervosos (REPOUSO), é de cerca de -70mV a -80mV
Por convenção, o potencial de membrana refere-se ao potencial intracelular em relação ao potencial extracelular
-70 mV
Ou seja: o potencial no interior da fibra é 70mV mais negativo que o potencial no líquido extracelular por fora da fibra.
Potencial de repouso da membrana resulta da difusão de íons através desta
Potencial de repouso se deve principalmente à difusão do K+ e Cl- do que Na+ e Ca2+
Potencial de Repouso
Todas as membranas das células apresentam bomba Na+-K+ ATPase:
3 íons Na+ são lançados para fora a cada 2 íons K+ para o interior da célula
Isso produz um potencial negativo no interior da célula
Bomba Na+-K+ ATPase
[K+] maior no citosol K+ se difunde de dentro para fora da célula
[Na+] maior no LEC Na+ se difunde de fora para dentro da célula
a bomba de Na-K ATPase é uma bomba eletrogenica porque lança mais cargas positivas para fora da celula criando um deficit positivo no interior da celula e gera um potencial negativo
Potencial de Repouso
Potencial de repouso da membrana resulta da difusão de íons através desta
Em repouso, a membrana é mais permeável ao K+ ; por isso a difusão deste íon é a principal responsável pelo potencial de repouso da membrana
O gradiente de K+ dentro da celula cria uma corrente de k+ para fora da célula, como a celula passa a perder cargas positivas e o anions permanecem do lado interno, há a geração de eletropositividade no lado externo da membrana
O mesmo fenomeno ocorre com o Na, no entanto, no sentido contrário
As correntes de difusão ocorrem até que o potencial da menbrana se torne positio em relação ao sentid da corrente de difusão e isso interrompa a difuão dos íons
Figura A (Difusão do Potássio)
Carregam cargas positivas para o exterior, criando:
–Eletropositividade no exterior da membrana
–Eletronegatividade no interior da membrana
•Essa nova diferença de potencial (ddp) repele os íons potássio que estão se difundindo para fora de volta, na direção oposta (do exterior para o interior)
•Em 1ms, qualquer difusão efetiva para o exterior é bloqueada.
Carregam cargas positivas para o interior, criando:
-Eletropositividade no interior da membrana
-Eletronegatividade no exterior da membrana
-O potencial de membrana aumenta, e em milissegundos, atinge valor suficiente para bloquear qualquer difusão efetiva adicional para o interior;
Figura B (Difusão do Sódio)
Potencial de Ação
Fenômeno que ocorre em células excitáveis- neurônios e músculos
Alteração rápida do potencial de membrana que se propaga por toda a membrana da fibra nervosa
Mecanismo básico para transmissão da informação
Terminologia
Terminologia
Fluxo de carga positiva para fora da célula. São responsáveis pela hiperpolarização do potencial de membrana
Estágios do Potencial de Ação
Estágio de Repouso
Estágios do Potencial de Ação
-Período que antecede o potencial de ação, é o potencial de repouso da membrana (– 70mV)
- A membrana está “polarizada”, devido à presença de grande potencial negativo da membrana
-Canais de K+ quase totalmente abertos, grande corrente de efluxo de K+
Estágio de Despolarização
-Corrente de influxo em locais vizinhos causa despolarização da membrana em direção ao limiar (~-60 mV)
-Abertura dos canais de Na+ tornando a membrana permeável aos íons sódio corrente de influxo de Na+
-O estado “polarizado” normal de -70mV desaparece, e o potencial tende para a positividade (despolarização);
-Nas fibras nervosas mais grossas, o potencial de membrana “ultrapassa” (overshoots) o potencial zero.
-Em fibras mais delgadas, bem como em neurônios do SNC, o potencial chega apenas próximo de zero
Estágios do Potencial de Ação
Estágio de Repolarização
-Dentro de poucos milésimos de segundo, os canais de Na+ começam a se fechar, enquanto os canais de K+ se abrem mais do que o fazem normalmente grande corrente de efluxo de K+
-Isso permite a rápida difusão de íons K+ para o exterior da fibra, o que restabelece o potencial negativo de repouso da membrana (repolarização).
Pós Potencial Hiperpolarizante
-Período no qual o potencial de membrana se torna mais polarizado (negativo) que o potencial de repouso devido a alta condutância de K+
-Neste período a membrana não pode ser excitada, sendo menos provável que ocorra novo potencial de ação
-A condutância do K+ retorna a níveis normais e o potencial de membrana de repouso é restabelecido, ficando a membrana pronta para ser novamente estimulada e gerar outro potencial de ação.
Estágios do Potencial de Ação
Períodos Refratários
Períodos nos quais as células excitáveis são incapazes de produzir potenciais de ação normais
Período Refratário Absoluto
Um novo potencial de ação não pode ocorrer enquanto a células estiver despolarizada. Ocorre durante o fechamento das comportas dos canais de Na+
Período Refratário Relativo
Ocorre durante o pós potencial hiperpolarizante, neste período só haverá potencial de ação caso seja aplicada uma corrente de despolarização maior que a normal
Célula em Potencial de Ação
Potencial de repouso: Canais de Na+ fechados e K+ abertos
Papel dos outros íons durante o potencial de ação
Íons impermeantes com carga negativa (ânions) no interior do axônio:
responsáveis pela carga negativa dentro das fibras, quando ocorre déficit de íons positivos. Ex: ânions das moléculas de proteínas, compostos orgânicos fosforados, compostos sulfatados, etc.
Íons cálcio:
Bomba de cálcio (semelhante ao sódio)
Canais de cálcio voltagem-dependentes (canais de Ca2+-Na+).
Propagação dos Potenciais de Ação
Princípio do tudo-ou-nada: um potencial de ação ocorre ou não ocorre. Se uma célula excitável é despolarizada até o limiar de modo normal, a ocorrência do potencial de ação é inevitável. Se a membrana não é despolarizada até o limiar não ocorre potencial de ação.
Direção da propagação: o potencial trafegará nas duas direções a partir do ponto estimulado, até que toda membrana seja despolarizada.
No coração, na maioria dos músculos lisos e em muitos neurônios do SNC ocorrem descargas repetitivas as quais são responsáveis:
Batimentos ritmados do coração
Peristaltismo rítmico dos intestinos
Controle ritmado da respiração
Platô de alguns potenciais de ação
O pico do potencial de membrana permanece por alguns milissegundos
A despolarização se estende por 0,2 a 0,3 segundos
Comum nas fibras musculares cardíacas
O plato faz com que a conração do musculo cardiaco dure aproximadamente 0,2 a 0,3 segundos
O plato ocorre pq no musculo cardiaco 2 tipos de canais participam da despolarização: canais de sodio regulados por voltagem (canais rapidos)e canais de calcio-sodio (canais lentos
A abertura dos canais lentos promove o influxo de Ca para a fibra e produz o plato
Tipos de condução do Potencial de Ação
Condução do Potencial de Ação na Célula Nervosa
Os axônios dos neurônios são envolvidos pela bainha de mielina
Nestas células a condução do potencial de ação é saltatória:
50 x mais rápida
Menorperda de íons
Isso ocorre porque a despolarização ocorre apenas nos nos neurofibrosos
Esclerose Múltipla
A esclerose múltipla é a doença neurológica desmielinizante de caráter inflamatório e neurodegenerativo mais comum do sistema nervoso central, afetando cerca de 2,5 milhões de pessoas no mundo (dados da OMS). Causa incapacidade significativa e progressiva na maioria dos indivíduos afetados, sendo a causa mais comum de incapacidade neurológica adquirida em adultos jovens. Estudos de história natural demonstram que 20 a 25 anos após o diagnóstico quase 90% dos pacientes com EM terão incapacidade grave, precisando de algum apoio para andar.
Esclerose Múltipla (EM) é uma doença desmielinizante, ou seja, está relacionada com à destruição da bainha de mielina (membrana que envolve e isola os axônios – fibras nervosas responsáveis pela condução dos impulsos elétricos – no cérebro, medula espinhal e nervos ópticos). A perda da mielina pode dificultar e, até mesmo, interromper a transmissão de impulsos provocando contínua dificuldade de andar, do equilíbrio e visual. A doença recebe essa denominação por que nos locais em que há desmielinização formam-se placas, tecidos endurecidos, semelhantes a cicatrizes (Esclerose). Essas placas podem aparecer em distintas áreas do cérebro e medula espinhal (Múltipla).
Curiosidade
Anestésicos locais como xilocaína, lidocaína e outros são usados clinicamente como estabilizadores da excitabilidade neuronal. 
Eles atuam sobre as comportas de ativação dos canais de Na+ dificultando acentuadamente sua abertura; fazendo com que os impulsos nervosos deixem de passar pelos nervos anestesiados.
Atividade
Mulher de 50 anos de idade, hipertensa e com diabetes mellitus, relatou ao seu clínico que vinha sofrendo de grave fraqueza muscular. A mesma relatou fazer uso de propranolol, um agente b-bloqueador adrenérgico usado para tratar a hipertensão e de insulina. O clínico solicitou exames laboratoriais os quais revelaram:
[K+] = 6,5 mEq/L (VR: 4,5 mEq/L) hipercalemia
BUN (nitrogênio uréico) elevado, o que sugere insuficiência renal.
Acerca do caso, responda:
A- Explique a relação entre o sintoma de fraqueza muscular e hipercalemia.
insulina promove a captação do K para dentro da celula, o propanolol desvia o K para fora da celul, por isso a [K] está alta no sangue.
A hipercalemia promove torna o potencial de repouso menos negativo o que fecha compostas dos canais de Na, por isso um potencial de ação fica impedido de ocorrer; se nao há PA, nao há contração msucula e por isso a fraquez