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Potenciais de membrana e de ação

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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