2 - Bioeletrogênese

Prévia do material em texto

Bioeletrogênese
Prof: Ademir Cassiano da Rosa
BIOELETROGÊNESE
(Excitabilidade)
Capacidade de gerar e propagar sinais elétricos 
através da membrana
Propriedade exclusiva de algumas células
- Neurônios
- Células musculares
esqueléticas
lisas
cardíacas
Estrutura da membrana plasmática
• Proteínas de membrana
Proteínas de canal - hidrófilas
Proteínas carreadoras
Potencial de membrana
• Diferença em energia potencial elétrica (voltagem) 
através da membrana
• Importante para muitos fenômenos biológicos
- fundamental para células excitáveis
• Gerado por bombas de íons e pela difusão destes 
através da membrana
POTENCIAL ELETRO-QUÍMICO
Potencial eletro-químico de membrana
• Formado através da membrana plasmática
• Depende da diferença de concentrações de íons
• Depende da permeabilidade seletiva da membrana 
Potencial de membrana
• Potencial de repouso
• Despolarização Potencial de 
ação
• Repolarização - hiperpolarização
Potencial de repouso
Determinado:
- Por [ ] estáveis de íons dentro e fora da célula
- Pela natureza semi-permeável da membrana
- Pelas permeabilidades relativas dos íons
- -70 a -90 mV
• O interior da célula 
é negativo em 
relação ao exterior
Equilíbrio iônico
• Duas forças atuam através da membrana
– Equilíbrio Elétrico
• Devido às cargas negativas internas
• Citoplasma mais negativo devido as proteínas
– Equilíbrio da concentração de soluto
• Devido à manutenção de gradiente diferente
– Dentro e fora da célula
O RESULTADO DAS DUAS FORÇAS ELÉTRICAS E A CONCENTRAÇÃO IÔNICA
POTENCIAL ELETRO-QUÍMICO
Energia/mol
Equilíbrio Eletro-químico
Equação de Nernst –
Relaciona o gradiente de [ ] ao tamanho do potencial elétrico
Medida do potencial de membrana
• Simples (teoricamente)
• Dificuldade – separar 1 único neurônio
Não há diferença de potencial elétrico (DP=0mv) quando os eletrodos 
está do lado de fora.
Eletrodo de 
registro
Eletrodo de 
referência
Quando o eletrodo (vermelho) atravessa a membrana, o voltímetro 
acusa a existência de uma DP de - 60mV sendo que a face interna da 
membrana citoplasmática é negativa em relação à externa.
Posição dos eletrodos
• Os dois fora da célula – DDP = 0 mV
• Dentro da célula – DDP = -60 mV
• Potencial de repouso celular
– Estado de repouso celular em que o potencial interno é 60 
mV mais negativo que o meio externo.
Potencial de ação do nervo
• Usado para conduzir informações nas fibras nervosas
• São mudanças rápidas no potencial de repouso
• O potencial se aproxima de “0” ou fica positivo.
• Retorno ao potencial negativo rapidamente.
Potencial de ação do nervo
• O impulso se propaga até o final do neurônio
• Ocorre em 10.000 partes de 1 segundo
• Ocorre uma inversão de cargas na membrana
Potencial de membrana
• Membrana plasmática em resposta a um estímulo:
1. Potencial de repouso
2. Despolarização Potencial de ação
3. Repolarização
• Todo potencial elétrico (excitabilidade) é causado 
por movimentos de íons através de canais 
iônicos situados na membrana plasmática.
Despolarização
• Potencial de membrana sai de -70 a -90mV até 0 ou 
valores positivos
• Alteração da conformação dos canais de sódio com 
comporta – abertura de canais rápidos
• Alta permeabilidade ao sódio
• Fluxo de carga positiva ao interior da célula
Canais de Na voltagem dependente
Canais com 2 portões – um na parte interna e outro na parte externa
Inativação dos canais de Na
• O mesmo estímulo que abre fecha os canais
• O fechamento ocorre em 10.000 partes de s
Os canais de Na obedecem a regras
São dependente de voltagem para abertura (-65 mV) 
- Caso não atinja não inicia a despolarização. Uma
vez começada despolariza total –
LEI DO TUDO OU NADA
O canal só volta a se abrir após a repolarização
completa da célula
Repolarização
• Alteração da conformação dos canais de sódio –
mudam para o estado fechado
• Fechamento dos canais de sódio
• Abertura de canais de K+ lentos
• Diminui o influxo de sódio para o interior da célula, 
Aumento do efluxo de potássio para fora da célula -repolarização
BOMBA DE Na e K ATPase
Canais de K voltagem dependente 
• São dependente de voltagem para abertura (~0 mV)
• Abrem-se após os canais de Na
• Tendência de repolarizar a membrana (-90 mV)
• A hiperpolarização é causada pela saída do K
• Inversão de Na e K
• Bomba de Na e K – inverte e mantém o potencial
• Célula pronta para nova despolarização
Canais de K
Canais de Na+ e K+
Bomba de Na e K
A bomba: 3 Na para fora
2 K para dentro
Causa um gradiente
• Na (dentro) 14 mEq/L – 142 mEq/L 
• K (dentro) 140 mEq/L – 4 mEq/L 
Eletronegatividade dentro
Nem todo inicio de despolarização 
resulta em potencial de ação
-65 mV – despolarização – potencial de ação 
Se não atinge o limiar – não ocorre a 
formação do potencial de ação 
Limiar de disparo
Platô do potencial de ação
• A repolarização pode não ocorrer prontamente e 
pode haver um platô após a despolarização
Platô do potencial de ação
• Gera atraso na repolarização
– Importante para sistemas cíclicos
• Músculo cardíaco
– Causa atrasos – frequência cardíaca
• Causa do Platô
– Fibras cardíacas
• 2 tipos de canais
– Canais de Na voltagem dependente
– Canais de Ca voltagem dependente
– Lentidão na abertura dos canais de K
Episódio de condução do impulso
Canais de 
Na
Fechament
o dos de Na 
Abertura 
dos de Ca
Abertura 
dos canais 
de K
Excesso de 
saída de K
Despolarizações rítmicas
• Músculo cardíaco
– Ritmo cardíaco
• Músculo liso
– Contração do intestino
• Neurônios do SNC
– Controle respiratório
Propagação do Potencial de ação
• Sequência de 
despolarizações
• Direção
– Todas as direções
Fibras mielínicas e não mielínicas
• Membrana amielínica
– Velocidade: 0,25 m/s
• Membrana mielínica
– Velocidade: 100 m/s 
– Axônios cobertos pela bainha de mielina
– Células de Schwann
– Gera espaços entre células de Schwann
• Nódulos de Ranvier
Benefícios da mielinização
• Despolarização em pontos ao longo do axônio
• Aumenta a velocidade de 5 a 50 vezes
• Despolariza somente no nódulo
– Menor influxo total de íons
– Rápida repolarização
Período refratário
• Entre despolarização e repolarização
– Não é possível impulso, não há DDP
– Não é efetivo
– Deve haver retorno completo do sistema 
• (-90mV)
– Fibras longas mielínicas 1/2500 s
• 2500 despolarizações por segundo