Potencial de membrana

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POTENCIAIS BIOELÉTRICOS - BIOELETROGÊNESE
Os seres vivos são máquinas elétricas, portanto é natural que seus elementos
produzam e usem eletricidade.
Existem potenciais elétricos através das membranas de praticamente todas
as células do corpo.
Células nervosas e musculares –impulsos elétricos transmitem os sinais
Células glandulares, macrófagos , células ciliadas, alterações locais dos
potenciais de membrana -> ativam muitas funções celulares.
BIOELETROGÊNESE
As membranas celulares apresentam diferenças de concentração entre o
meio interno e externo. 
Essa diferença de concentração constitui a física básica dos potenciais de 
membrana.
Composição
Iônica das 
Células nos LIC e 
LEC
•Líquido Intracelular
Na+ = 12 mEq/l
K+ = 120 mEq/l
Ca++ = 0,001 mEq/l
Cl- = 30 mEq/l
A- = muitas
•Líquido Extracelular:
Na+ = 145 mEq/l
K+ = 4 mEq/l
Ca++ = 2,5 mEq/l
Cl- 105 mEq/l
A- = poucas
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BIOELETROGÊNESE
Porém, essas diferenças de concentração geram cargas em suas faces o que
gera uma polaridade entre essas.
Positiva (+)
Negativa (-)
A origem desses potenciais é uma distribuição assimétrica de íons,
especialmente Na+, K+.
B
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Logo, podemos afirmar que existe um
ELETROPOSITIVIDADE no meio externo e
uma ELETRONEGATIVIDADE.
B
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Teoricamente esse íons deveriam sofrer
ação do gradiente de concentração e
consequentemente se difundirem.
Canais Iônicos.
Canais de Vazamento;
Canais mecânicos
Canais dependente de ligante;
Canais dependentes de voltagem;
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Através dos canais os íons podem entrar
e sair mantendo o equilíbrio.
A molécula sai devido um gradiente de
concentração e retorna devido a sua
força elétrica.
Homeostasia, Potencial de Nernst
O que são canais iônicos?
São proteínas integrais de membrana, que permeiam íons através da 
membrana celular
Pode ser entendido como um condutor elétrico
Tipos de Canais Iônicos
Os canais iônicos são denominados de acordo com o íon
ao qual são permeáveis:
Canais de Na+
Canais de K+
Canais de Cl-
Canais de Ca2+
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Tipos de Canais Iônicos
Alguns canais estão sempre abertos, outros
geralmente permanecem fechados.
Os canais abertos são chamados: Canais de
Vazamento
Os canais fechados podem se abrir
dependendo de um estímulo externo.
Temos 3 possibilidades:
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Tipos de Canais Iônicos
Canais iônicos controlados mecanicamente
Se abrem em resposta a uma força física (pressão ou estiramento) 
São mais encontrados em neurônios sensoriais (Tato). 
Detecção de estiramento celular. Detecção de calor/frio
Transdução do sinal acústico na cóclea
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Tipos de Canais Iônicos
•Canais iônicos controlados por ligante
•A maioria dos neurônios responde a uma grande variedade de 
ligantes, como neurotransmissores e neuromoduladores.
• Pode ser encontrado : Neurotransmissão excitatória; sinalizção de 
dor
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Tipos de Canais Iônicos
Canais iônicos controlados por voltagem
Respondem as mudanças no Potencial de Membrana.
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DIFERENÇA DE POTENCIAL 
(ddp)
TODAS as células do organismo apresentam uma 
DIFERENÇA DE POTENCIAL ELÉTRICO através da 
membrana plasmática. 
Quem garante essa diferença de potencial elétrico são os 
íons presentes
A propagação do sinal depende da passagem de íons por 
meio de canais na membrana da célula.
A Bomba de Sódio é ELETROGÊNICA
- gera UMA CONCENTRAÇÃO ALTA DE K+ E BAIXA DE NA+ 
no citoplasma
O potencial de membrana corresponde à diferença de 
potencial elétrico entre as faces externa e interna da 
membrana de um neurônio. 
O potencial de repouso corresponde a esse valor em um 
neurônio que não está transmitindo nenhum impulso 
nervoso.
E quando sofremos estimulação?
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 Corrente iônica despolarizante que não 
se perde ao longo da membrana.
 E como ocorre ?
Potencial de ação
Potencial de ação
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Axônio possui grande quantidade de canais 
voltagem dependentes (bombas de NA/K);
Serão diversas despolarizações.
Ex.
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Maior quantidade de 
canais
Maior propagação
Maior propagação Maior a quantidade de 
canais que se abrem
Física Básica dos Potenciais de Membrana
Potenciais de Membrana Causados pela Difusão
"Potencial de Difusão" Causado pela Diferença entre as Concentrações Iônicas 
nas Duas Faces da Membrana
A concentração de K+ é maior na face interna da membrana da fibra
nervosa, mas bastante baixa na sua face externa.
Membrana nesse instante é permeável aos íons potássio e a mais
nenhum outro íon.
Por causa do ↑ [K+], de dentro para fora, existe forte tendência para que
maior número de íons K+ se difunda para fora através da membrana
Quando os K+ saem, eles levam cargas elétricas positivas para o exterior,
criando assim eletropositividade da face externa da membrana e
eletronegatividade na interna, por causa dos ânions negativos que
permanecem no interior, não se difundindo para fora com o K+
Em cerca de 1mseg, a ddp entre as partes interna e externa, chamada
potencial de difusão, passa a ser suficientemente grande para bloquear a
difusão efetiva do potássio para o exterior, apesar da ↑ [K+]
Nas fibras nervosas normais
de mamíferos, a diferença
necessária de potencial é de
cerca de 94 milivolts, com
negatividade na face interna
da membrana.
Física Básica dos Potenciais de Membrana
Potenciais de Membrana Causados pela Difusão
"Potencial de Difusão" Causado pela Diferença entre as Concentrações Iônicas 
nas Duas Faces da Membrana
Alta [Na+] fora da membrana e baixa dentro
Membrana nesse instante é permeável aos íons Na+ e a mais 
nenhum outro íon. A difusão dos íons Na+ positivamente 
carregados para a parte interna cria potencial de membrana 
com polaridade com negatividade externa e positividade
interna. 
Novamente, o potencial de membrana aumenta o
suficiente, dentro de milissegundos, para bloquear a
difusão efetiva dos íons sódio para dentro; entretanto a
esse tempo nas fibras nervosas de mamíferos, o potencial
fica em torno de 61 milivolts, positivo dentro da fibra.
Medida do Potencial de Membrana
A rápida alternância de íons, causa os sinais nervosos
Potencial de Repouso das Membranas
dos Nervos
O potencial de repouso das membranas das fibras nervosas mais
calibrosas, quando não estão transmitindo sinais nervosos, é de cerca
de -90 milivolts.
Isto é, o potencial dentro da fibra é 90 milivolts mais negativo do que o
potencial no líquido extracelular, do lado de fora da fibra (-70mv
neurônios)
Fatores que determinam esse 
nível do potencial de 
repouso...
Transporte Ativo dos Íons Sódio e Potássio 
Através da Membrana A Bomba de Sódio-
Potássio [Na+-K+].
Primeiro, vale lembrar que todas as membranas celulares do corpo
contêm potente bomba de Na+K+
Bomba eletrogênica pq mais cargas positivas são bombeadas para fora
que para dentro deixando déficit real de íons positivos na parte de
dentro; isso gera o potencial negativo, no lado de dentro das
membranas celulares
3Na+
2K+
Canais iônicos de Sódio e 
Potássio
Quando os canais dependentes de Voltagem se abrem, permitem a passagem de 
seus íons correspondentes. 
Potencial de Ação dos Nervos
Os sinais nervosos são transmitidos por potenciais de ação que são rápidas
alterações do potencial de membrana que se propagam com grande
velocidade por toda a membrana da fibra nervosa
Cada potencial de ação começa por alteração súbita do potencial de
membrana normal negativo para um potencial positivo, terminando então
com retorno quase tão rápido para o potencial negativo.
Para conduzir o sinal nervoso, 
o potencial de ação se desloca 
ao longo da fibra nervosa até 
sua extremidade final.
Etapas do Potencial de Ação
Estágio de repouso: 
É o potencial de repouso da membrana, antes do início do
potencial de ação. Diz-se que a membrana está "polarizada" durante
esse estágio, em razão do potencial de membrana de -90 milivolts
negativoexistente.
Estágio de despolarização:
Estágio de repolarização:
Estágio de Hiperpolarização:
Estágios do Potencial de Ação
Estágio de Despolarização. 
É a primeira fase do potencial de ação. Durante esta fase ocorre um
significativo aumento na permeabilidade dos íons sódio na membrana
celular.
Grande fluxo sódio p/ dentro da célula pelos canais
O estado normal de "polarização" de -90 milivolts é, de imediato,
neutralizado pelo influxo dos íons sódio com carga positiva, com o
potencial aumentando rapidamente para valor positivo (+35) ->
despolarização.
Estágios do Potencial de Ação
Estágio de Repolarização
Fechamento dos canais de íons sódio;
Abertura de canais de íons potássio em maior número que o normal; 
Rápida difusão de íons potássio para o exterior restabelece o potencial 
negativo da membrana.
Estágios do Potencial de Ação
Estágio de Hiperpolarização
A abertura dos canais de potássio 
permite o efluxo do íon e rápida 
repolarização da membrana, no 
entanto, ocorre uma 
hiperpolarização.
A bomba de sódio e potássio 
restaura as concentrações iônicas 
iniciais.
Guyton e Hall 13ed.
Estágios do Potencial de Ação
Cada potencial de ação começa por alteração súbita do potencial de 
membrana
Os 4 eventos do PA e a 
condutância dos íons Na+ e K+
Guyton e Hall 13ed.
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“ Corrente iônica despolarizante que não se 
perde ao longo da membrana”
(Guyton, 2008)
Fenômeno do TUDO ou NADA!!!
POTENCIAL DE AÇÃO
Todo o processo anteriormente mencionado dura, aproximadamente, 2 a 3
milésimos de segundo na grande maioria das células excitáveis
encontradas em nosso corpo. Mas algumas células apresentam um
potencial bem mais longo do que o descrito.
Células musculares cardíacas, por exemplo, apresentam potenciais de ação
que chegam a durar 0,15 a 0,3 segundos (e não milésimos de segundo,
como nas outras).
Tais potenciais, mais longos, apresentam um período durante o qual a
membrana celular permanece despolarizada, bastante prolongado. Estes
potenciais são denominados Potenciais em Platô.
Potencial em platô
A membrana estimulada não se repolariza imediatamente após a
despolarização; ao contrário, o potencial permanece como platô
perto do pico do potencial em ponta, por vários milissegundos e
somente então é que se inicia a repolarização.
Esse tipo de potencial de ação ocorre nas fibras musculares do
coração, onde o platô dura por período de 0,2 a 0,3 segundo e faz
com que a contração dos músculos do coração dure por esse
mesmo período de tempo
Período refratário
Chama-se de período refratário o
intervalo de tempo no qual a
membrana permanece inexcitável.
Isso deve-se ao fato de que após
se abrirem os canais iônicos
passam ao estado inativo.
Potencial de Ação
Período Refratário Absoluto – uma vez que se 
inicia um PA outro PA só acontece ao final do 
primeiro, não importa a intensidade do 
estímulo. PAs não podem se sobrepor. 
Período Refratário Relativo – Quando os canais 
de K+ ainda estão abertos, para que aconteça 
um PA, o estímulo vai ter que ser mais forte e 
vencer uma caminho de despolarização maior.
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VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DO 
POTENCIAL DE AÇÃO
A velocidade da condução eletrônica, na fibra nervosa ou muscular, 
é determinada pelas propriedades elétricas do citoplasma e da 
membrana plasmática que reveste a fibra.
Diâmetro da fibra – as fibras com maior diâmetro têm maior 
velocidade de propagação. 
Mielinização – as fibras mielínicas têm a velocidade de condução 
aumentada.
” Um axônio mielinizado tem maior velocidade de condução que 
uma fibra amielínica com diâmetro 100 vezes maior.” 
	
Condução Saltatória
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Nós de Ranvier região de realização de 
PA, a bainha de mielina é um isolante!
*Esclerose Múltipla – doença 
desmielinizante (hereditária ou auto 
imune).
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Nos nódulos existem canais de Na+;
 Bainha é um isolante tanto para entrada de 
Na+ quanto para saída de K+;
 Condução saltatória;
 Canal de Na+ 1mseg.
EXCITAÇÃO DA FIBRA NERVOSA
Existem normalmente 2 tipos de estímulos para as fibras 
nervosas:
Estímulos Físicos:
-Pressão (distensão da membrana, abrindo os poros de Na+);
-Frio e calor (alterações na membrana);
-Lesão dos tecidos como corte ou distensão demasiada.
Estímulos Químicos:
-Toxinas produzidas por insetos (ex.: escorpião, vespas, abelhas).
-Toxinas produzidas por plantas (ex.: crisântemo).
1. geração do potencial de ação
(receptor sensorial)
2. propagação do potencial de ação
(axônio do neurônio sensorial)
3. transmissão sináptica 
(de um neurônio para outro, que passa a gerar 
seu próprio potencial de ação)
4. A transmissão sináptica do neurônio motor para 
a célula muscular resulta na CONTRAÇÃO 
MUSCULAR
EXEMPLO DE FUNÇÃO DO SISTEMA NERVOSO
– reflexo de retirada (ou reflexo flexor ou reflexo doloroso)