Meio interno, Homeostasia e Potencial de Ação

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Introdução 
O meio interno 
“Milieu intérieur”, Claude Bernard. 
Caracterizado pelo líquido extracelular(LEC), 
onde estão os íons e nutrientes necessários para a 
vida. 
 
 LEC x LIC 
Na+, Cl-, HCO3-, O2, 
C6H12O6, 
Aminoácidos, CO2 
K+, Mg+, P+ 
 
Homeostase 
Manutenção de condições quase constantes no 
meio interno. Os órgãos e tecidos cumprem funções 
que auxiliam essa manutenção, ex: pulmão->O2, 
rins-> [ ] de íons, sistema gastrointestinal -> 
nutrientes. 
A doença pode ser considerada como um 
estado de ruptura da homeostasia, pois nessa ocasião 
o corpo cria diversas compensações para tentar 
mantê-la. Essas compensações são um compromisso 
para manter as funções vitais do organismo, todavia, 
em longo período de tempo pode comprometer 
tecidos e órgãos, ex: ↑[ ] de íons ↑pressão arterial. 
 
Sistemas importantes que mantém esse meio 
estável​: 
● Trato digestivo e fígado, absorção, síntese, 
metabolismo e distribuição de nutrientes 
● Pulmões, trocas gasosas 
● Fígado e rins, excreção de subs 
● Pele, liberação de calor 
 
Feedback negativo(ou retroalimentação negativa) 
A maioria dos sistemas de controle funcionam 
por feedback negativo, que consiste na transmissão de 
informações no organismo que diminua ou aumente 
algum fator contrário, por exemplo: se a pressão 
sanguínea estiver muito alta, haverá um sistema de 
controle com feedback negativo que diminuirá a 
pressão e, assim, vice-versa. 
Os componentes do ciclo regulatório são: 
● regulador(integrador): ao qual é informada a 
meta de informação(valor previsto) 
● órgão efetor: que efetua a correção dos 
parâmetros 
● receptores essenciais: medem constantemente 
o valor efetivo do parâmetro e entram em 
contato com o órgão 
regulador(retroalimentação negativa) 
Feedback positivo(“ciclo vicioso”) 
É aquele que o organismo potencializa alguma 
situação com o objetivo de regular a homeostase. 
Todavia, esse processo pode causar muitas vezes 
morte, ex: se uma pessoa perde muito sangue 
rapidamente, terá um volume insuficiente para o 
batimento cardíaco, logo, ↓pressão arterial, 
↓suprimento dos músculos do coração, deixando-os 
mais lentos, o que ↓↓pressão e assim continua o ciclo. 
Em outras situações, o feedback+ é benéfico, 
como na cascata de coagulação, pois a ação de 
enzimas na formação de coágulos age sobre outras 
para também formarem coágulos e, assim, continua o 
ciclo. 
 
Transportes 
Transportes intracelulares 
● exportação do RNA e a importação de 
proteínas através dos poros do envoltório 
nuclear. 
● transporte de proteínas do RER para o 
complexo golgi 
● transporte axônico em fibras 
nervosas(comunicação pelos 
quimiorreceptores entre os axônios) 
● lisossomas, mitocôndrias e etc 
 
Transportes entre duas células vizinhas 
● difusão do meio extracelular 
● comunicações intercelulares(gap junctions) 
 
Transporte através do sincício (transcelular) 
● transporte que atravessa toda uma célula ou 
uma camada de células, como ocorre em 
epitélios e músculos estratificados 
 
Difusão simples 
Transporte passivo de substâncias em virtude 
de movimentos térmicos aleatórios de suas moléculas 
e íons. O gradiente de [ ] e a energia cinética das 
substâncias são a força propulsora (+ [ ] => - [ ]). 
Gases lipossolúveis atravessam a membrana por 
difusão simples. 
Logo, a intensidade da difusão depende: [ ] de 
substâncias, velocidade do movimento cinético, pelo 
número e tamanho das aberturas da membrana. 
 
OBS! interstício: pequeno espaço entre duas coisas 
contíguas. 
 
Difusão facilitada 
Proteínas transmembranas atuam como 
carreadoras, a ligação da molécula a ser transportada 
muda a conformação da proteína e a joga para o outro 
lado. Dependente do gradiente de [ ], transporte 
passivo. As substâncias que atravessam por difusão 
facilitada são aminoácidos, íons e glicose. 
As proteínas canais são altamente seletivas, 
devido ao seu diâmetro, forma e natureza eletrostática 
da sua superfície. 
Este tipo de transporte é saturável e pode ser 
inibido competitivamente. 
 
Osmose 
A difusão da água sempre está ocorrendo em 
todas as direções ao mesmo tempo, mantendo o 
volume celular. Todavia, a diferença de [ ] de H2O 
causa um transporte de água pelas aquaporinas 
chamado de osmose. 
Pressão osmótica é a pressão necessária para 
interromper a osmose. Nos capilares sanguíneos, a 
pressão osmótica da água nas células pode ser 
associada a pressão hidrostática do capilar. Quando a 
pressão hidrostática é maior, a água desloca para as 
células(filtração), já quando a osmótica é menor, a 
H2O sai das células para os capilares(reabsorção) 
 
Transporte ativo 
Transporte contra o gradiente de concentração 
da solução. Muitos íons que necessitam ser mais 
concentrados em um local são transportados por trans. 
ativo. 
São de dois tipos: o primário e o secundário. O 
primário deriva sua energia da degradação do ATP. Já 
o secundário, a energia utilizada é de um transporte 
passivo de um íon, que disponibiliza energia para o 
transporte ativo de outra substância. 
A bomba de sódio e potássio trata-se de um 
transporte ativo primário; bombeamento de Na+(3) 
para fora da célula e ao mesmo tempo K+(2) para 
dentro. Esse mecanismo é importante para evitar a lise 
celular, pois o grande número de substâncias e íons 
intracelulares iria promover a osmose em direção à 
célula, mas o sódio na parte exterior permite essa 
correção de [ ] de gradientes, evitando a osmose. 
Além do mais, é um transporte eletrogênico, deixa o 
exterior positivo e o interior negativo (potencial 
elétrico). 
O transporte de H+ para a secreção no 
estômago também é um tipo de transporte ativo 1º. 
Devido a bomba de Na/K, a [ ] e Na 
extracelular é grande, esse gradiente representa um 
reservatório de energia porque o Na está sempre 
tentando entrar na célula. Sob o auxílio de 
determinada proteína transmembrana, o Na entra na 
célula, mas a energia da sua difusão é utilizada para 
levar consigo outra substância, como a glicose. Esse 
caso é um tipo de transporte ativo secundário, 
chamado de cotransporte(ou simporte). Quando o Na 
está tentando entrar na célula e o outro composto 
utiliza dessa energia para sair da célula é chamado de 
contratransporte(ou antiporte), como ex: a bomba 
sódio-cálcio e sódio-hidrogênio. 
 
 
Organização e comunicação 
do Sistema Nervoso 
 
Potencial de difusão 
Devido à grande [íon] extracelular, a sua 
difusão pela membrana é barrada devido à força 
elétrica criada pelo sistema ao tentar evitar uma 
grande mudança nas cargas finais das faces da 
membrana 
Por exemplo, a [K+] na face externa é muito 
baixa comparada com a face interna da membrana. 
Em um certo momento, considera-se que a membrana 
é altamente permeável ao K, com isso, diante da 
difusão, a tendência é que uma enorme quantidade de 
K+ saia de fora da célula. Todavia, essa grande saída 
de íon K causa uma diferença nas cargas das faces 
membranosas, sendo que a interna fica (-) (está 
perdendo carga (+)) e a externa (+), dessa forma, essa 
diferença de potencial nesse milissegundo é o bastante 
para barrar a difusão do K pela membrana. 
Mesma situação ocorre com outro íons, mas 
depende da sua maior [ ] nos lados da membrana. 
 
Potencialeletroquímico (E) de um íon 
O potencial eletroquímico (é o mesmo do 
potencial de difusão) é o potencial elétrico criado 
devido a diferenças entre a [íons] extra e intracelular. 
O potencial de equilíbrio é o potencial criado pelo íon 
depois do seu equilíbrio extra e intramembranoso, ou 
seja, após as suas [ ] fora e dentro da célula se 
manterem (há íons que têm maior [ ] extracelular e 
outros, mais intracelular) 
A Equação de Nernst descobre o potencial de 
equilíbrio criado por determinado íon. 
logEi = z
−61mV C i
C0
 
= potencial de equilíbrio ou potencial de difusão Ei 
= valência do íonz 
Ci = concentração interna do íon 
C0 = concentração externa do íon 
 
Para determinar o potencial final da célula 
com o potencial de difusão de vários íons, utilizamos 
a Equação de Hodgkins-Katz-Goldman 
EM (mV ) − 1 ogF = 6 • l C P +C P ...Na+i Na+ K+i K+C P +C P ...Na+e Na+ K+e K+ 
P = permeabilidade da membrana para aquele íon 
Ce/Ci = concentrações externa e interna do íon 
Os íons são segregados por transportadores 
presentes na membrana que realizam transporte ativo, 
criando esse gradiente eletroquímico e a diferença de 
potencial entremembrana, essas bombas de íons são 
denominadas bombas eletrogênicas. 
 
Potencial de membrana 
Todas as células apresentam uma diferença de 
potencial elétrico (V) através da membrana, que pode 
ser causado pelo potencial de difusão e por 
transportes ativos de proteínas transmembranas. 
Todavia, alterações na permeabilidade iônica da 
membrana levam a alterações do potencial de 
membrana. 
 
OBS! Os neurônios utilizados para o estudo da 
eletrofisiologia são utilizados os neurônios gigante de 
lula (por Hodgkin e Huxley). 
 
Experimentos e descobertas 
● Quando um eletrodo é introduzido na 
membrana de uma célula, percebe-se que a 
face interna apresenta um potencial de -60mV. 
● Com uma corrente elétrica baixa (15mV) 
estimulando o neurônio, a voltagem interna da 
membrana aumenta um pouco (-50mV). 
Todavia, com um estímulo mais forte (25mV), 
a voltagem interna mudava muito, chegando a 
despolarizar por um certo período e depois 
voltar a polarização normal. Essa 
despolarização foi denominada potencial de 
ação. 
 
 
Bomba de Sódio e Potássio 
Em uma proteína transmembrana (Na/K 
ATPase), há 3 sítios de ligação para o Na+ e 2 sítios 
de ligação para o K+, bem como um sítio para a 
ligação de ATP. A bomba pega 3 Na+ intracelulares e 
os joga para região extracelular, já com o K+, ela 
pega 2 extrac. e insere dentro da célula, tudo isso 
mediante ao gasto de ATP. Assim, essa bomba é 
eletrogênica. 
Funções: 
● Manutenção do potencial de membrana. A 
inibição da Na/K ATPase por digitálicos 
cardíacos despolariza a célula por poucos 
milivolts (2-16 mV). Essa proteína aumenta o 
seu funcionamento de acordo com o grau de 
[Na/K] dentro e fora da célula. 
● Controle do volume celular, pois, com a 
grande quantidade de proteínas e moléculas 
orgânicas (-) intracelulares que não saem da 
célula, elas atraem muitos compostos (+) para 
a célula; assim, a bomba mantém uma 
quantidade de compostos (+) dentro da célula 
“estável”, o que evita uma grande osmose de 
água para dentro de célula, a qual acarretaria 
na lise celular. 
 
Células excitáveis 
São células capazes de alterar o potencial de 
membrana, os principais tipos são: os neurônios e as 
fibras musculares. 
A membrana dessas células excitáveis 
responde ativamente aos estímulos, a resposta típica é 
o potencial de ação, 
 
Potencial de ação 
O potencial é a súbita e rápida despolarização 
“tudo-ou-nada” da membrana, a qual viaja ao longo 
da célula. O potencial é por etapas 
1. Estágio de Repouso; ​é o potencial de repouso 
da membrana, antes do início do potencial de 
ação, a membrana encontra-se polarizada 
(-90mV) 
2. A célula recebe um estímulo que começa uma 
pequena despolarização, até atingir o limiar de 
estabilidade 
3. Despolarização ​da membrana, chegando a 
deixar o potencial (V) da célula (+). Esse 
processo ocorre, pois há um aumento da 
condutância do sódio para dentro da célula 
(abertura dos canais de Na+ dependentes de 
variação voltagem), ou seja, a célula começa a 
ganhar cargas (+). A despolarização chega até 
um certo pico 
4. Repolarização​, fazendo com que o seu V 
torne-se (-) novamente, até chegar aos valore 
de V de repouso novamente. Nesse período, os 
canais de Na+ dependentes de voltagem 
começam a se fechar, bem como, há a abertura 
total dos canais lentos de K+, que os levam da 
região intra para a extracelular, ou seja, 
perdendo cargas (+) e deixando a célula (-). 
5. Hiperpolarização​, ocorre devido a 
permanência dos canais lentos de K+ ainda 
abertos. 
6. Canais lentos de K fecham e a célula volta ao 
seu V de repouso. 
Pra que serve o potencial de ação: 
● contração muscular 
● liberação de neurotransmissores 
● secreção de outras substâncias por células 
neurais e neuroendócrinas 
 
O limiar de estabilidade 
Para atingir o potencial de ação, o estímulo 
deve aumentar a permeabilidade da membrana com 
Na+ até determinado valor para, então, começar o 
potencial de ação sozinho. Esse sistema caracteriza-se 
como um feedback positivo, pois com o aumento da 
voltagem de membrana (até o ponto do limiar de 
estabilidade), ativa os canais de Na e potencializa-se 
esse aumento. 
 
Canais de sódio dependentes de voltagem 
O PA se origina com a abertura desses canais. 
Essa proteína apresenta 2 comportas, uma de ativação 
(extracelular) e uma de inativação (intracelular); a 
primeira, a -90mV, encontra-se fechada, enquanto a 
voltagens de -90 a +35V, essa comporta se abre 
abruptamente, deixando os íons Na+ passarem; depois 
de alguns milésimos de segundo, a comporta de 
inativação se fecha. 
Após certo período, a de inativação se abre, 
dando espaço para a de ativação se fechar novamente 
(período refratário relativo). 
 
 
Canais de potássio dependente de voltagem 
lentas 
São proteínas com apenas uma comporta, que 
se mantém fechada à voltagens de -90mV e se abre 
lentamente entre -90 a +35mV, depois de um tempo, 
o canal se fecha lentamente. Geralmente, eles só se 
abrem no momento em que o canal de Na se fecha. 
Assim, a saída de K da célula auxilia na sua 
repolarização (perda de carga (+)). 
 
OBS! ​Todas as voltagens colocadas no resumo são 
apenas exemplos, diferentes células apresentam 
voltagens diferentes para os diversos processos. 
 
Outros íons que participam no potencial de ação 
● Ânions impermeantes com carga (-) no 
interior do axônio: esses íons fazem com que o 
interior celular se mantenha com potencial (-) 
● Íons Ca+2: esse íon têm a mesma atuação do 
Na; ele apresenta uma bomba de Ca+2, que 
joga essa substância para a região extracelular 
(deixando a mais (+)), aumentando o potencial 
de membrana. Além disso, esse íon apresenta 
canais de cálcio dependente de voltagem lento, 
que tem a mesma função dos canais de Na, só 
que, nesse caso, por eles demorarem mais para 
abrir, a sua função é mais manter a 
despolarização por mais tempo, já que quando 
os canais de Na estiverem fechados, ainda 
haverá influxo de Ca por um período, criando 
um efeito “platô”; essa proteínas são 
numerosas em músculo cardíaco e liso. 
 
Períodosrefratários 
Após o disparo de um potencial de ação (PA), 
a célula necessita de um tempo para poder fazer outro 
PA, esse tempo é chamado período refratário. É 
dividido em 2: 
● Absoluto: não ocorre novo PA, independente 
da intensidade do estímulo, o canal de 
inativação do canal dependente de voltagem 
do Na está ativo. 
● Relativo: pode disparar novo PA, depende da 
intensidade do estímulo. Esse novo PA pode 
ocorrer, pois nesse momento, a comporta de 
inativação do canal de Na se abre e a de 
ativação se fecha, a partir de então, a comporta 
de ativação pode se abrir novamente, mas, 
para isso, o estímulo deve ser mais forte que o 
primeiro para que o efluxo de K que está 
ocorrendo seja menor que o influxo de Na que 
ocorrerá (assim, ganhar mais cargas (+) e se 
despolarizar) 
O período refratário impede que o nervo entre 
em curto circuito após o potencial de ação. 
Propagação do potencial de ação 
Quando uma área da membrana 
repentinamente é estimulada, ela torna-se permeável 
aos íons Na+; esses íons, ao entrarem na célula, se 
deslocam por todas as direções por um certo espaço; 
esse deslocamento faz com que outras regiões 
intramembranosas mudem o seu V e também atinjam 
o limiar de estabilidade, abrindo, assim, seus canais 
de Na. Dessa maneira, o potencial de ação vai se 
propagando. 
 
Processo de criação de ritmicidade espontânea no 
potencial de ação 
Algumas células necessitam apresentar 
ritmicidade na sua despolarização e repolarização, 
como nas células do músculo cardíaco. Para isso 
ocorrer, a membrana, mesmo em seu estado natural, 
deve ser suficientemente permeável aos íons Na/Ca, 
fato feito a partir do aumento do potencial de 
membrana em repouso, para -60 a -70mV (situação 
em que os canais não estão totalmente fechados). 
Sendo assim, o caso se dá da seguinte maneira 
1. Alguns Na+ e Ca+2 fluem para a célula 
(alguns canais não estão totalmente fechados) 
2. Essa atividade aumenta a voltagem da 
membrana, o que acarreta ainda mais na 
abertura dos canais de Na+ e Ca+2 
3. Ainda mais íons fluem para dentro 
4. Limiar de estabilidade é atingido e o potencial 
de ação se inicia 
5. Ao final do potencial, a membrana se 
repolariza até -60 a -70 mV, dando 
continuidade ao ciclo após alguns 
milissegundos. 
 
Excitação da geração do potencial de ação 
Qualquer fator que leve ao aumento da 
permeabilidade de íons Na para dentro da célula leva 
ao potencial de ação. Esses estímulos iniciais podem 
ser: 
● Distúrbio mecânico da membrana 
(terminações nervosas na pele) 
● Efeitos químicos na membrana 
(Neurotransmissores químicos) 
● Passagem de eletricidade através da membrana 
(células musculares do coração e do intestino) 
 
OBS! ​Os nódulos de Ranvier concentra os canais de 
Na+2 e K+, onde irá ocorrer as despolarizações, 
diminuindo o espaço da despolarização e 
caracterizando uma condução saltatória. 
OBS! ​O potencial de ação é unidirecional, sempre 
começará do cone axonal e termina nas junções 
sinápticas.