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Existem potenciais elétricos através das membranas de praticamente todas as células Células nervosas e as dos músculos Essas células são capazes de produzir impulsos eletroquímicos Transmite sinais por toda a membrana dos nervos e músculos Potenciais de membrana Gerados durante o repouso (potencial de repouso ou de membrana) Durante a atividade das células nervosas e musculares (potencial de ação) Física dos potenciais de membrana Potencial de difusão: causado pela diferença entre as concentrações iônicas nas duas faces da membrana (interna e externa) Lembrando as concentrações de Na+ e K+ Quando a membrana está permeável aos íons potássio (Figura A) Somente permeável a potássio Por conta do alto gradiente de concentração do potássio (dentro para fora), o íon tende a difundir para fora Levam cargas elétricas positivas para o exterior A camada externa da membrana passa a ser positiva eletricamente, enquanto o interior está negativo Em questão de um milissegundo o potencial de difusão bloqueia a difusão do potássio para o exterior Nas fibras nervosas normais de mamíferos: a diferença de potencial é de 94 mV e a face interna está negativa Quando a membrana está permeável ao íon sódio (Figura B) Somente permeável ao sódio A difusão dos íons sódio para a parte interna Torna a face externa negativa e a interna em positiva Em questão de um milissegundo o potencial de difusão bloqueia a difusão do sódio para o interior Nas fibras nervosas normais de mamíferos: a diferença de potencial é de 61 mV e a face interna está positiva Potencial de Nernst É o valor do potencial de difusão que se opõe ao da difusão efetiva de um íon Permite que seja calculado o potencial de equilíbrio de um íon Quanto maior o potencial de Nernst, maior será a tendência para que o íon se difunda Maior o potencial de Nernst necessário para evitar a difusão efetiva Quando o íon que está difundindo de dentro para fora é negativo, o potencial será positivo Quando o íon que está difundindo de dentro para fora é positivo, o potencial será negativo Equação de Goldman Membrana permeável a vários íons diferentes Depende: Da polaridade da carga elétrica de cada íon Da permealidade (P) da membrana a cada íon Das concentrações dos íons dentro (i) e fora (e) da membrana Potencial de repouso Quando não estão transmitindo sinais nervosos – em repouso - o potencial de repouso das membranas é de cerca de -90mV Diz-se que o potencial no interior é 90mV mais negativo que no LEC Canais de sódio desativadas Canais de potássio abertos Fatores importantes para o estabelecimento do potencial de repouso normal (-90mV) Contribuição do potencial de difusão do potássio Contribuição da difusão do sódio através da membrana nervosa Contribuição da bomba de Na+ – K+ Bomba de Sódio-Potássio Bomba eletrogenica As cargas positivas são mais bombeadas para fora do que para dentro Déficit real de íons positivos no LIC, gerando potencial negativo Produz grande gradiente de concentração para o sódio e para o potássio Vazamento do potássio e do sódio Proteína canal conhecida por: “domínio de duplo poro”, canal de potássio ou canal de “vazamento” de potássio O potássio pode vazar por essa proteína mesmo na célula em repouso Também pode vazar quantidade mínimas de íons sódio Potencial de ação neural Principio do tudo ou nada Rápidas alterações do potencial de membrana Se propagam com grande velocidade por toda a membrana da fibra nervosa Se desloca ao longo da fibra nervos ate sua extremidade final Etapas Estado de repouso O potencial de repouso da membrana Antes do inicio do potencial de ação A membrana está “polarizada”, em razão do potencial de membrana de - 90mV Estado de despolarização Após um estimulo A membrana fica muito permeável aos íons sódio Feedback positivo – a tendência da quantidade de sódio a entrar na célula só aumenta (quanto mais canais de sódio se abrem, mais canais tendem a abrir) Ativação dos canais de sódio dependente de voltagem (difusão facilitada) Limiar de disparo: todos os canais já foram abertos Grande número de cátions sódio se difundem para o interior do axônio O potencial aumenta rapidamente para valor positivo Dentro: positivo Fora: negativo Estado de repolarização Após a despolarização, os canais de sódio começam a se fechar Os canais de potássio se abrem mais que o normal Rápida difusão dos íons potássio para o exterior Reestabelece o potencial de repouso negativo da membrana Feedback negativo: movimento contrário ao estimulo – bloqueio do estimulo Dentro: negativo Fora: positivo A célula pode hiperpolarizar antes de voltar ao estado de repouso Hiperpolarização Fechamento tardio dos canais de potássio Atinge voltagens mais negativas do que o PR inicial Grande permeabilidade aos íons potássio Canais regulados pela voltagem Dois canais regulados pela voltagem que atuam de forma adicional com a bomba de Na+ - K+ e com os canais de vazamento de K+ - Na+ Canal de sódio Ativação do canal: quando o potencial de membrana se torna menos negativo que durante o estado de repouso Aumentando de -90mV até 0 Alteração conformacional da comporta de ativação – canal fica totalmente aberto Íons sódio podem entrar pelo canal Inativação do canal: a comporta é desativada após ter sido ativada (cerca de poucos décimos de milésimos de segundo) Processo mais lento que a ativação Os íons sódio não podem atravessar a membrana por esses canais O potencial de membrana começa a retornar ou se aproximar de seu estado de repouso A comporta fechada só vai reabrir quando o potencial de membrana retornar ao potencial de repouso Não é possível que abra sem que a fibra nervosa seja primeiro repolarizada Canal de potássio Dois estados: durante o estado de repouso e durante o final de um potencial de ação Estado de repouso: a comporta do canal está fechada Íons potássio impedidos de passar por esse canal para o exterior A abertura ocorre quando o potencial de membrana aumenta de - 90mV para 0 Aumento da difusão do potássio para fora Pequeno retardo na abertura Só abrem exatamente no mesmo momento em que canais de sódio estão fechando Processo de repolarização é acelerado levando à recuperação do potencial de repouso Propagação Um potencial de ação provocado em qualquer parte da membrana excitável, excita as porções adjacentes Não tem direção fixa, mas afasta-se da região estimulada Ate que toda a membrana tenha sido despolarizada Transmissão do sinal nos troncos nervosos Fibras nervosas mielínicas e amielinicas Condução “saltatoria” na fibra mielínica, de nodo a nodo A condução saltatoria é muito importante Aumenta a velocidade da despolarização em 5 a 50 vezes Conserva energia para o axônio Permitem que a repolarização ocorra com transferência muito pequena de íons Período refratário É o tempo que a célula necessita antes de disparar um próximo potencial de ação Impede que o nervo entre em curto circuito após o potencial de ação Período refratário absoluto Não depende da intensidade do estimulo A célula é incapaz de gerar um segundo potencial de ação Grande parte dos canais de Na+ não pode reabrir antes da repolarização Período refratário relativo Depende da intensidade do estimulo A célula é capaz de gerar um novo potencial de ação Canais de Na+ ainda inativados, condutância de K+ contrapondo a despolarização Inibição da excitabilidade Anestésico local Importante estabilizador da membrana Diminuição da excitabilidade Bloqueia canais de Na+ ao longo da fibra, impedindo a propagação do potencial de ação Ex. procaína e tetracaína
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