5 - Gradiente Quimico e Gradiente Elétrico

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AULA 5: FORÇAS PARA DESLOCAMENTO DE ÍONS - GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO E GRADIENTE ELÉTRICO
Princípio de eletroneutralidade: dentro e fora da célula, para cada elemento com carga positiva, há um par com carga negativa; exceto próximo à membrana plasmática, onde sobram mais cargas negativas dentro, e do lado de fora cargas positivas. Por isso a diferença de voltagem da célula só se dá na membrana, há um desequilíbrio no princípio da eletroneutralidade, essa situação é criada pelos íons e mantida pelo deslocamento deles.
O íon tem um gradiente de concentração, mas se ele não tiver um canal iônico, não pode atravessar a membrana, mesmo tendo potencial para atravessá-la. Se houver um canal para ele fluir, ele se desloca, do mais concentrado para o menos. Acontece que se o íon de carga positiva está se deslocando, ele modifica a distribuição de cargas, pois antes ele fazia par com cargas negativas, como ele se deslocou através de um canal seletivo, as cargas negativas ficaram para trás, surgindo um gradiente na membrana, uma diferença de voltagem pois as cargas negativas que ficaram para trás se acumulam, esse é o gradiente elétrico, que tem impacto sobre o mesmo íon, uma vez que cargas opostas se atraem, o gradiente elétrico é uma força que interfere no deslocamento, pois tenta puxar o íon de volta, já que positivo atrai negativo. Os dois gradientes atuam como forças conjuntas e opostas; o gradiente de concentração impulsiona o íon em uma direção, o gradiente elétrico empurra o íon na direção oposta, atuam ao mesmo tempo, quando estão equilibrados em questão de força, o íon atinge o equilíbrio eletroquímico e para de fluir. Todo íon que flui pela membrana, tem o objetivo de atingir seu equilíbrio eletroquímico, se ele flui é porque está fora do seu equilíbrio, um gradiente está mais forte que o outro. Tendo como exemplo os neurônios: três eventos explicam a origem da diferença de cargas pela membrana:
1- Deslocamento de íons: canais iônicos e bomba de sódio e potássio atpásica. Dentro da célula há muito potássio, que faz par com cargas negativas. Pela presença dos canais vazantes de potássio, ele sai da célula devido ao gradiente de concentração (efluxo). Ao sair, ele deixa para trás as cargas negativas ligadas a ele, deixando o interior com um gradiente mais negativo, criando o gradiente elétrico, que tenta puxar o K+ de volta, se os gradientes se igualarem ele ir atingir o equilíbrio, o K+ para de fluir e atinge um estágio estacionário. O K+ está muito próximo de atingir esse equilíbrio, se atingisse, o K+ não iria mais vazar, não haveria distribuição diferente de cargas na célula, sendo portanto o K+ o íon mais importante para originar o potencial de ação. 
2- A bomba de sódio e potássio atpásica: o K+ não atinge o seu equilíbrio porque sempre a bomba estará jogando -o para dentro da célula, então sempre haverá gradiente de concentração enquanto a bomba funcionar, é um processo contínuo de movimento iônico, isso se sustenta na condição de repouso da célula, onde a célula mantém a diferença de voltagem causada pelo movimento de íons. 
3- Canais vazantes de Na+: o sódio sempre está mais concentração fora da célula, possui gradiente químico e se desloca pelos canais. Os dois gradientes estão a favor do sódio, pois o interior da célula é mais negativo e atrai cargas positivas, facilitando a entrada de Na+, porém o número de canais de sódio é bem menor do que os de K+, então as cargas não se equilibram, além disso, todo sódio que entra é jogado para fora pela bomba de sódio e potássio. O papel da bomba nos potenciais de membrana é preservar os gradientes químicos (mais K+ dentro, mais Na+ fora), ela é eletrogênica, gera diferenças de cargas pela membrana pois joga mais coisas positivas para fora, deixando o interior mais negativo.