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Potencial_eletrico

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alvaro.unespbauru@hotmail.com
POTENCIAL ELÉTRICO
Potenciais elétricos
• Potencial de membrana: é a diferença de potencial elétrico, em 
Volts (V), gerada a partir de um gradiente eletroquímico 
através de uma membrana semi-permeável. 
• Potencial de ação: são variações rápidas do potencial de 
membrana de células excitáveis que vão de potenciais de 
repouso negativos a potenciais positivos e em seguida volta a 
potenciais negativos.
 Todas as células do corpo: potenciais elétricos através das 
membranas;
 Células neurais e células musculares: “excitáveis” capazes 
de autogeração de impulsos eletroquímicos em suas 
membranas (transmissão de sinais);
 Células glandulares, nos macrófagos e nas células ciliadas: 
participação no controle das funções celulares;
Composição dos 
líquidos extra e 
intracelular
A física básica dos potenciais de membrana
Potenciais de membrana resultantes da difusão
Na figura 5.1 A (Potássio)
• Carregam cargas positivas para o exterior, criando:
– Eletropositividade no exterior da membrana
– Eletronegatividade no interior da membrana
• Essa nova diferença de potencial (ddp) repele os íons 
potássio que estão de difundindo para fora de volta, na 
direção oposta (do exterior para o interior)
• Em 1ms, qualquer difusão efetiva para o exterior é 
bloqueada.
• Na fibra nervosa mais calibrosa e normal de mamífero: a ddp 
necessária é de cerca de 94mV, com a negatividade no interior da 
membrana.
Na figura 5.1 B (Sódio)
 Carregam cargas positivas para o interior, criando:
 Eletropositividade no interior da membrana
 Eletronegatividade no exterior da membrana
 O potencial de membrana aumenta, e em milissegundos, 
atinge valor suficiente para bloquear qualquer difusão efetiva 
adicional para o interior;
 Para a fibra nervosa mais calibrosa de mamífero, o potencial é 
de cerca de 61mV, com a positividade no interior da fibra.
Potencial de Nernst
O valor do potencial, entre as duas faces da membrana, que 
impede a difusão efetiva de um íon em qualquer direção 
através dessa membrana.
Equação de Goldman
Membrana permeável a vários íons diferentes.
Depende:
1. Da polaridade da carga elétrica de cada íon;
2. Da permeabilidade (P) da membrana a cada íon;
3. Das concentrações dos íons dentro (i) e fora (e) da membrana.
Medida do Potencial de Membrana
A membrana celular como capacitador elétrico
• Princípio da neutralidade elétrica: para cada íon positivo, existe 
um íon negativo próximo que o neutraliza;
• Camada de dipolos: formada por cargas positivas e negativas 
entre o exterior e o interior da membrana.
• Importância de a membrana neural funcionar como um capacitor: 
para criar um potencial negativo dentro da membrana, só 
precisam ser transportados para fora íons positivos em 
número suficiente para desenvolver a camada do dipolo 
elétrico na própria membrana.
O potencial de repouso da membrana dos 
nervos
 O potencial de membrana das fibras nervosas grossas, 
quando elas não estão transmitindo sinais nervosos 
(REPOUSO), é de cerca de -90mV;
 Ou seja: o potencial no interior da fibra é 90mV mais negativo que 
o potencial no líquido extracelular por fora da fibra.
Propriedades de transporte da membrana neural em repouso 
para o sódio e o potássio
• Bomba de Sódio-Potássio
Na+ (externo): 142 mEq/l
Na+ (interno): 14 mEq/l
K+ (externo): 4 mEq/l
K+ (interno): 140 mEq/l
• Vazamento de Potássio e Sódio através da membrana neural
– 100 vezes mais permeável ao potássio.
Origem do potencial de repouso normal da membrana
 Contribuição do potencial de difusão do potássio
 Contribuição da difusão do sódio através da membrana 
neural
 Contribuição da bomba de Sódio-Potássio
O potencial de ação neural
• Os sinais nervosos são transmitidos por potenciais de ação,
que são variações rápidas do potencial de membrana;
• Início do potencial: rápida alteração do potencial de 
repouso, normalmente negativo, para um potencial de 
membrana positivo, terminando por retorno igualmente 
rápido ao potencial negativo;
• Para conduzir um sinal neural, um potencial de ação se 
desloca, ao longo da fibra nervosa, até atingir sua 
extremidade. 
Etapas do potencial de ação:
1. Estado de repouso:
• Corresponde ao potencial de repouso da membrana antes 
que comece o potencial de ação;
• A membrana está “polarizada”, devido à presença de 
grande potencial negativo da membrana.
2. Etapa de despolarização
• Membrana fica permeável aos íons sódio;
• O estado “polarizado” normal de -90mV desaparece, com o 
potencial variando para a positividade (despolarização);
• Nas fibras nervosas mais grossas, o potencial de membrana 
“ultrapassa” (overshoots) o potencial zero.
• Em fibras mais delgadas, bem como em neurônios do SNC, 
o potencial chega apenas próximo de zero.
3. Etapa de repolarização
 Dentro de pouco décimos milésimos de segundo, os canais 
de sódio começam a se fechar, enquanto os canais de 
potássio se abrem mais do que o fazem normalmente;
 Isso permite a rápida difusão de íons potássio para o exterior 
da fibra, o que restabelece o potencial normal negativo de 
repouso da membrana (repolarização).
-90
+35
Canais de Sódio e de Potássio voltagem-dependentes
 Despolarização: canal de sódio voltagem-dependente
 Repolarização: canal de potássio voltagem-dependente
 Os dois canais atuam junto com a bomba de Na+-K+ e com 
os canais de vazamento Na+-K+
O canal de sódio voltagem-dependente : ativação e inativação 
do canal
Os canais de potássio voltagem-dependentes e sua ativação
Resumo dos eventos que 
produzem o potencial de 
ação
Pós-potencial “Positivo”
 Fica mais negativo que o potencial normal de repouso (então 
por que pós-potencial “positivo”?)
 Causa do pós-potencial positivo: muitos canais de potássio 
permanecem abertos por vários milissegundos após a 
repolarização da membrana ter se completado.
Papel dos outros íons durante o potencial de ação
 Íons impermeantes com carga negativa (ânions) no interior do 
axônio - responsáveis pela carga negativa dentro das fibras, 
quando ocorre déficit de íons positivos.
Ex: ânions das moléculas de proteínas, compostos orgânicos fosforados, 
compostos sulfatados, etc.
 Íons cálcio:
 Bomba de cálcio (semelhante ao sódio)
Canais de cálcio voltagem-dependentes (canais de Ca2+-
Na+).
Permeabilidade aumentada dos canais de sódio quando 
existe déficit de íons cálcio
 Os íons cálcio ligam-se às superfícies externas da molécula 
protéica do canal de sódio;
 As cargas positivas desses íons alteram o estado elétrico da 
própria proteína do canal;
 Assim, aumenta o valor da voltagem exigida para a abertura 
da comporta.
Iniciação do potencial de ação
 Ciclo vicioso de feedback positivo abre os canais de sódio
variação do potencial de membrana de -90mV em direção a 
zero fará com que muitos canais de sódio voltagem-
dependentes se abram.
 Rápido influxo de íons sódio, provocando abertura de maior 
número de canais;
 Continuará até que todos os canais estejam ativados.
 Em fração de milissegundo, começa o fechamento dos canais de 
Na+ e abertura dos canais de K+
Limiar para a iniciação do potencial de ação
 Ocorre quando o número de íons Na+ que entram na fibra 
for maior que o dos íons K+;
 Variação do potencial de 15 a 30mV, geralmente é 
necessária;
 Fibra nervosa calibrosa, variação de -90mV para – 65mV, 
gera potencial de ação
 Portanto: -65mV  limiar para a estimulação!
Propagação do potencial de ação