Bioeletrogênese: Potenciais de Membrana

Prévia do material em texto

Bioeletrogênese 
 
A bioeletrogênese é o estudo da formação dos potenciais de membrana, ou seja, da diferença 
de potencial entre o interior e o exterior da célula em organismos vivos. 
Desmembrando a palavra podemos entender melhor esse conceito visto que 
BIO remete à ideia de seres vivos, 
ELETRO faz referência a produção de um gradiente elétrico na membrana e 
GÊNESE nos revela a ideia de origem, formação. 
 
Diferentes sinais elétricos 
 
As células nervosas geram uma multiplicidade de sinais elétricos que transmitem informação. 
Há equipamentos e técnicas utilizadas para observação desses sinais, a melhor delas é o 
uso de um micro eletrodo intracelular para registrar diretamente o potencial elétrico através 
da membrana plasmática neuronal. O micro eletrodo consiste em um tubo de vidro de ponta 
muito fina preenchido com um bom condutor elétrico e ele será ligado a um voltímetro, a partir 
desse método alguns fenômenos elétricos poderão ser observados, como o potencial de re-
pouso, potencial receptor, potencial sináptico e o potencial de ação. Nesta aula daremos foco 
o potencial de repouso e de ação, como esses potenciais de membrana são formados e suas 
funções. Potencial receptor e potencial sináptico que serão focos de outras aulas. 
 
O que é o potencial de repouso? 
 
O potencial de repouso é um potencial negativo em relação ao ambiente extracelular, gerado 
constantemente na membrana neuronal quando essa célula se encontra em repouso. 
Pode variar entre -40 e -90 microvolt dependendo do tipo neuronal examinado. 
Vale lembrar que o potencial de repouso é um fenômeno presente em todas as células do 
corpo, porém, em células excitáveis como os neurônios e as células musculares, a alteração 
do potencial de repouso é utilizada para sinalização. 
 
Como o potencial de repouso se origina? 
 
Esse potencial só pode ser gerado pois a membrana seletivamente permeável alguns íons o 
que gera diferenças de concentrações entre o meio intracelular e o meio extracelular. Essa 
afirmação nos leva a constatar a grande importância de dois diferentes tipos de proteínas 
presentes na membrana: 
- os transportadores ativos (bombas), que estabelecem os gradientes de concentração 
dos íons através dos transportes ativos dos mesmos contra seus gradientes de con-
centração 
- os canais iônicos, que permitem que apenas alguns íons cruzem a membrana a favor 
do gradiente de concentração. 
 
Agora vamos avaliar um sistema simples, para melhor entendermos a importância dessas 
características para a geração de um potencial de membrana. 
Imagine uma membrana que só é permeável ao potássio. Se a concentração de potássio nos 
dois lados da membrana for igual, então não haverá potencial elétrico através dela como está 
sendo indicada na figura A, entretanto, se a concentração de potássio não for a mesma nos 
dois lados então será gerado um potencial elétrico, como está sendo indicado na figura B. 
Essa diferença no potencial 
elétrico é gerado porque os 
íons de potássio flui a favor de 
seu gradiente de concentração 
e carregam consigo sua carga, 
ou seja, uma carga positiva 
para cada íon. Nesse caso hi-
potético rapidamente seria al-
cançado o equilíbrio eletroquí-
mico, que é um equilíbrio entre 
as duas forças opostas, o gra-
diente de concentração que 
causa o movimento do potás-
sio, do compartimento um ao 
compartimento dois, levando 
consigo a carga positiva, e um 
gradiente elétrico oposto que gradativamente tende parar o movimento de potássio através 
da membrana pois o excesso de cargas positivas do compartimento dois começa a repelir os 
cátions, como está sendo indicado na figura C. Nesse momento a membrana exibirá o poten-
cial de equilíbrio iônico do íon potássio. 
 
O que é potencial de equilíbrio iônico? 
 
Quando o equilíbrio iônico de um íon é alcançado significa que a sua força do gradiente de 
concentração se igualou a uma força oposta, que a força de gradiente elétrico, dessa forma 
o íon fica em equilíbrio, nesse momento a membrana da célula estará mostrando um potencial 
que é conhecido como potencial de equilíbrio iônico. Cada íon terá o seu próprio potencial de 
equilíbrio iônico, existe o potencial de equilíbrio iônico do potássio, do sólido, cloreto e assim 
por diante. 
Esse valor pode ser previsto pela equação de 
Nernst. Essa equação diz que o potencial de equi-
líbrio iônico de um certo íon é calculado pela: 
2,303 x [a constante dos gases (R) x a temperatura 
do soluto (T), dividido pela carga do íon (pode ser 
positiva ou negativa) x a constante de Faraday] x 
logaritmo da base 10 da concentração do íon fora 
da célula sobre a concentração do íon dentro da 
célula. 
Para ficar mais claro, 
um exemplo do cálculo 
do potencial de equilí-
brio do potássio, pode-
mos perceber que o li-
vro já traz calculado aquela primeira parte da fórmula que é mais 
complicada e mais cheia de constante e afirma para gente que 
esse cálculo vai dar 61,54 microvolt, o livro também afirma que a 
concentração do potássio fora da célula seria 1 e a concentração 
do potássio dentro da célula é 20 logo o log de 1 sobre 20 da -1,3, então, fazendo a multipli-
cação, o potencial de equilíbrio do potássio seria -80 microvolts. 
 
Entendendo o potencial de repouso 
As bombas criam um gradiente de concentra-
ção dos íons, por exemplo, encontramos muito 
mais íons de potássio dentro da célula do que 
fora e muito mais íons sódio fora do que dentro. 
Isso é gerado pelo funcionamento da bomba de 
sódio e potássio. 
O fluxo desses íons através de canais vazantes 
quando o neurônio está em repouso, gera seu 
potencial de repouso, que é aproximadamente 
de -65 microvolt, bem próximo do potencial de 
equilíbrio do potássio. Isso é explicado pelo fato de a membrana em repouso ser muito mais 
permeável ao potássio do que a outros íons. 
 
Equilíbrio eletroquímico com membrana permeável a mais de um íon 
Agora vamos ver o modelo matemático criado para tentar calcular o potencial da membrana 
em equilíbrio e iremos entender como os vários íons interferem no potencial de repouso da 
membrana. Podemos prever qual será o potencial de repouso de uma membrana através da 
equação de Goldman, que mostra a dependência do potencial de membrana em relação à 
permeabilidade e concentração iônica levando em consideração os íons potássio, sódio e 
cloreto, dessa maneira podemos entender o porquê o potássio influencia tanto o potencial 
uma vez que a membrana é muito mais permeável a esse íon. 
Na equação mostrada acima podemos perceber que ela utiliza os fatores que já foram expli-
cados na equação de Nernst, mas a diferença é que a equação de Goldman permite um 
cálculo de mais de um íon, leva em consideração mais de um íon, e também, um fator muito 
importante é esse PK, PNa, PCl que significa uma permeabilidade seletiva desses íons, mos-
trando a importância de levarmos em consideração o quanto a membrana é permeável a cada 
um deles. 
Obs: o número de íons que 
precisam fluir para gerar um 
potencial elétrico é muito pe-
queno, por isso não é preciso 
perturbar a eletroneutrali-
dade química das soluções 
presentes em cada lado da 
membrana. Isso significa que 
a separação de cargas res-
ponsável pela diferença de potencial é restrita a vizinhança imediata da membrana. 
 
 
O que é o potencial de ação? 
 
Os sinais nervosos são transmitidos por potenciais 
de ação, que são rápidas alterações despolarizan-
tes do potencial da membrana que se propaga com 
grande velocidade por toda membrana e fibra ner-
vosa. Cada potencial de ação começa com altera-
ções súbitas do potencial de repouso da membrana 
(que é negativo) para um potencial mais positivo, 
terminando um retorno ao potencial de repouso. 
 
Entendendo potencial de ação 
 
Antes de entrarmos no processo do potencial precisamos estudar os canais que estão envol-
vidos: o canal de sódio dependentede voltagem e o canal de potássio dependentes de vol-
tagem. Como o nome desses canais já dei-
xam a entender, eles dependem de altera-
ções despolarizantes do potencial da mem-
brana para serem ativados. 
Os canais de sódio dependentes de voltagem 
possuem duas comportas, uma de ativação e 
outra de inativação. As comportas de ativa-
ção realizam abertura e fechamento do canal 
e são rápidas, já as de inativação são mais 
lentas e mantém o canal inativado por um certo tempo. Esses canais possibilitam a entrada 
de sódio no neurônio. 
É importante lembrarmos que fechamento e inativação são fenômenos diferentes, em ambos 
os estados o canal não é capaz de permitir o fluxo de sódio, canais fechados podem ser 
reabertos por novas despolarizações e canais inati-
vadas não podem ser abertos, isso trará conse-
quências importantes para o potencial de ação e sua 
propagação. 
Os canais de potássio dependentes de voltagem 
são de ativação mais lenta e permitem a saída de 
potássio no neurônio. 
O processo do potencial se inicia com o estí-
mulo despolarizantes que pode ser um poten-
cial receptor ou um potencial sináptico, que 
gera uma despolarização local na membrana. 
Esse estímulo, se for capaz de atingir o limiar 
de excitabilidade (que é despolarização mí-
nima necessária para deflagração de um po-
tencial de ação), irá abrir canais de sódio de-
pendentes de voltagem. O aumento inicial na 
permeabilidade de sódio gera rápida fase as-
cendente do potencial de ação ou fase de despolarização, que pode ser observado no grá-
fico e laranja. Esse aumento da permeabilidade ao sódio causa a entrada de sódio no neurô-
nio, desse modo despolarizando o potencial de membrana que se aproxima do potencial de 
equilíbrio iônico do sódio. A velocidade de despolarização diminui depois disso, porque a 
força eletroquímica de impulsão sobre o sódio diminui e também porque os canais dependen-
tes de voltagem de sódio são inativados. Ao mesmo tempo a despolarização ativa canais de 
potássio dependentes de voltagem que se abrem lentamente, levando o potássio deixar a 
célula e repolarizando o potencial de membrana próximo ao potencial de equilíbrio do potás-
sio, que a fase de repolarização que pode ser observado no gráfico na cor roxa. Já que a 
permeabilidade do potássio se torna temporariamente mais alta do que na condição de re-
pouso, o potencial de membrana torna-se de fato, por pouco tempo, mais negativo do que o 
potencial de repouso normal, que é a fase de hiperpolarização, que pode ser observado no 
gráfico na cor vermelha. Após essa fase os canais de potássio dependentes de voltagem e 
os canais de sódio, que antes se apresentavam inativadas, se fecham permitindo que o po-
tencial de membrana retorne ao seu nível de repouso. Ao final de um potencial de ação há 
um período em que a membrana fica resistente a uma excitação subsequente, conhecida 
como período refratário. 
 
Características do potencial de ação 
 
Ele é regenerativo. A ativação de canais de sódio dependentes de vol-
tagem gera um influxo de íons sódio no neurônio, o que despolariza o 
potencial de membrana e leva a abertura de ainda mais canais de sódio 
dependente de voltagem, essa alça de retroalimentação positiva é man-
tida pela característica intrínseca dos neurônios de variação de perme-
abilidade a íons dependentes de voltagem, gerada por esses canais de-
pendentes de voltagem. Por isso o potencial de ação é considerado re-
generativo ou autossustentável, essa característica é de suma impor-
tância, visto que o potencial de ação tem a função de levar informações 
adiante por isso caso potencial se propagasse com decaimento a infor-
mação ao chegar ao seu alvo teria sido alterada. 
 
Outra característica do potencial de ação é 
que ele é tudo ou nada. Para entendermos 
esta característica precisamos de relembrara 
um conceito já citado anteriormente: o limiar 
de excitabilidade. O limiar de excitabilidade é 
a despolarização mínima necessária para a 
abertura de canais de sódio dependentes de 
voltagem e a consequente deflagração de um 
potencial de ação. Esse limiar, normalmente, 
gira em torno de 15 microvolts mais positivo 
que o potencial de repouso da membrana. É 
necessário que o estímulo despolarizante inicial atinja o limiar de excitabilidade para abrir os 
canais de sódio e deflagraram o potencial de ação. Caso o limiar seja atingido, o potencial irá 
ocorrer, caso não tenha sido atingido, o potencial não ocorre, não há meio termo. 
 
 
 
 
 
 
A duração do potencial é uma característica in-
trínseca a célula, cada célula possui seu poten-
cial de ação com uma duração específica, essa 
grandeza irá variar proporcionalmente ao 
tempo de abertura ou fechamento de canais de 
sódio e potássio dependentes de voltagem. 
 
 
A amplitude é também uma característica 
intrínseca a célula, cada célula irá possuir 
seu potencial de ação com amplitude espe-
cífica, essa grandeza varia proporcional-
mente com a superfície de membrana da-
quela célula, pois quanto maior a superfície 
de membrana maior o número de canais 
envolvidos no potencial, logo maior será a 
sua amplitude. 
 
Outra característica importante do potencial de 
ação é o tipo de estímulo que o gerou. O poten-
cial de ação carrega consigo a informação de 
qual o tipo de estímulo o gerou, se foi químico, se 
foi mecânico, se foi eletromagnético por exemplo, 
visto que esse potencial irá excitar somente neu-
rônios que fazem parte da via do tipo de estímulo 
gerador, levando informação ao local correto do 
encéfalo para ser interpretada. Um exemplo seria 
um estímulo tátil (mecânico) que irá deflagrar potenciais de ação somente em neurônios da 
via do tato, que levarão a informação a área somatossensorial do encéfalo onde aqueles 
potenciais serão interpretados como um estímulo tátil. 
 
A frequência é outra característica 
do potencial de ação de grande im-
portância. Como dito anteriormente, o 
potencial de ação carrega consigo in-
formações sobre o estímulo que o de-
flagrou, a frequência do potencial tem 
a função de informar qual foi a inten-
sidade do estímulo recebido, quanto 
mais intenso o estímulo maior será a 
frequência dos potenciais deflagra-
dos por ele. Podemos perceber isso no gráfico acima, onde vemos que estímulos pequenos 
deflagraram potenciais distantes um do outro e conforme o estímulo vai aumentando a sua 
intensidade nos vemos potenciais mais próximas sendo deflagradas no gráfico de baixo. 
 
O período refratário é uma característica do potencial 
de ação que eu já havia conversado com vocês no mo-
mento que eu falava sobre o processo de formação 
desse potencial. Como dito anteriormente o período re-
fratário é um período em que a membrana fica resistente 
a uma estação subsequente, esse fenômeno garante 
que o potencial de ação seja unidirecional, uma vez que 
uma parte da membrana que acabou de ter um potencial deflagrado não pode ser excitada 
novamente. O período refratário pode ser um período refratário absoluto onde os canais de 
sódio estão inativados, esses canais não vão poder ser abertos novamente e outro potencial 
de ação não pode ser gerado até que o potencial de membrana esteja suficientemente nega-
tivo para fechar os canais e torná-los aptos a serem ativados novamente. Já o período refra-
tário relativo é um período que é até possível deflagrar novo potencial pois os canais de 
sódio já podem ser abertos novamente, ou seja, estão fechados e não inativadas, porém a 
membrana se encontra hiperpolarizada com os canais de potássio aberto, por isso para de-
flagrar um novo potencial de ação é preciso de um estímulo excitatório muito mais forte que 
o anterior. 
 
Propagação do potencial de ação 
 
Agora ficou fácil de entender os mecanismos de propagação do potencial de ação. Um estí-
mulo despolarizante supra limiar despolariza localmente o axônio, abrindo assim canais de 
sódiosensíveis a voltagem nessa região. A abertura de canais de sódio causa entrada de 
sódio e a consequente despolarização do potencial de membrana gera um potencial de ação 
naquele lugar. Parte da corrente local, gerada pelo potencial de ação, fluirá passivamente 
pelo axônio, como está sendo mostrado na parte da figura identificada como T = 1. Esse fluxo 
de corrente passiva despolariza o potencial da membrana na região adjacente do axónio 
abrindo assim canais de sódio na membrana próxima. A despolarização local dispara um 
potencial de ação nessa região, que então espalha-se de novo em um ciclo continuo até 
alcançar o final do axônio, como podemos ver na parte da figura que está identificada como 
T = 2 e t = 3. 
 
Potencial graduado x potencial de ação 
 
O potencial graduado é um evento despolarizante ou hi-
perpolarizante que pode produzir uma diminuta mudança 
no potencial de membrana, vale ressaltar que essa mu-
dança de potencial é tão diminuta que ela infralimiar, ou 
seja, não é capaz de alcançar o limiar de excitabilidade 
necessário para deflagrar um potencial de ação. O gráfico 
à esquerda mostra um potencial graduado, percebemos 
que a mudança do potencial de repouso da membrana, 
que é uma despolarização, é muito diminuta comparado com um gráfico de potencial de ação. 
Além disso percebemos que não há aquela fase de hiperpolarização do potencial de ação, 
logo podemos concluir que o potencial graduado seria um fenômeno bem menos complexo 
que o potencial de ação. 
 
Uma das diferenças do potencial gradu-
ado para o potencial de ação é que sua 
amplitude é proporcional ao tamanho do 
estímulo, diferente do potencial de ação 
que sempre se apresenta sempre no 
único tamanho em respeito ao princípio 
do tudo ou nada. Podemos perceber isso 
facilmente através do gráfico à direita, te-
mos um estímulo (em laranja) que foi ca-
paz de gerar um potencial de ação e ge-
rou o pico e todo o processo de ascendên-
cia e descendência do potencial de ação, 
porém em amarelo podemos ver estímulos sublimiares ou infralimiares que não foram capaz 
de deflagrar o potencial, e cada um tem uma amplitude diferente de curva. 
 
Outra diferença que podemos perceber é que o potencial graduado só se propaga por fluxo 
passivo de corrente, ele não é autorregenerativo como acontece no caso do potencial de 
ação. Podemos perceber através da imagem acima que, conforme o fluxo passivo vai se 
propagando, ele vai sendo perdido para o meio extracelular através dos canais de vazamento 
da membrana e, por isso, ele vai se propagando em um decaimento exponencial, enquanto 
potencial de ação ele vai se propagando sendo sempre regenerado e por isso ele não decai 
ao longo da fibra. 
 
Mielinização 
 
Como vimos até aqui, a condução 
do potencial de ação requer fluxo 
de corrente passiva e ativa. 
Uma maneira de aumentar a velo-
cidade do potencial de ação é au-
mentando o fluxo de corrente pas-
siva, isso pode ser realizada pelo 
aumento do diâmetro de um axô-
nio, o que efetivamente diminui a 
resistência interna ao fluxo de cor-
rente passiva, porém há um limite 
para que esse aumento de diâme-
tro não inviabilize anatomicamente 
aquele neurônio, por isso houve 
uma adaptação evolutiva. O surgimento da bainha de mielinização dos axônios é um pro-
cesso mediante o qual o oligodendrócitos (no sistema nervoso central) e células de schwann 
(do sistema nervoso periférico) envolvem o axônio em mielina, que consiste em múltiplas 
camadas de membranas de gliais intimamente justapostas. 
A mielina atua como isolante elétrico reduzindo a possibilidade de corrente vazar do axónio. 
Na imagem acima, a esquerda podemos ver um neurônio do sistema nervoso periférico tendo 
a sua bainha de mielina formada pelas células de schwann. Uma célula de schwann forma 
uma bainha de mielina. 
Na direita conseguimos ver um neurônio do sistema nervoso central tendo a sua bainha for-
mada por oligodendrócitos. Os oligodendrócitos realizam ramificações em uma mesma cé-
lula, ou seja, o mesmo oligodendrócito pode formar várias bolinhas, além disso podemos 
perceber diferentes nomes para as partes das fibras, parte do axônio. Podemos ver os inter-
nodos, que são a parte que é recoberto pela bainha de mielina e os nodos de Ranvier, que 
concentram os canais de sódio e potássio dependentes de voltagem e são muito importantes 
para a propagação do potencial de ação nessa fibra. 
 
Além disso, a mielina aumenta a velocidade de propagação do potencial de ação porque o 
processo complexo de geração do potencial de ação ocorre apenas em pontos específicos 
ao longo do axônio denominados nodos de Ranvier, onde eu já havia dito que não há mielina 
enrolada. 
Por que não enrolar toda a superfície do axônio? Qual a importância de deixar esses nodos 
de Ranvier? 
Esses nodos de Ranvier irão concentrar os canais de sódio dependentes de voltagem neces-
sárias para regeneração do potencial de ação. Um potencial de ação gerado em um nodo de 
Ranvier produz uma corrente que flui passivamente no interior dos segmentos mielinizado 
até que o próximo nodo seja atingido. Esse fluxo de corrente local gera então um potencial 
de ação no segmento vizinho, sendo ciclo repetido ao longo da extensão do axônio. Esse tipo 
de propagação é chamada de saltatória e podemos vê-la na imagem acima. Primeiro temos 
um potencial sendo deflagrado em T1, no nodo de Ranvier. A corrente passiva se difunde por 
toda a região recoberta pela bainha de mielina e depois um novo potencial de ação é defla-
grado no nodo de Ranvier seguinte em T2 e T3. 
 
Fibras nervosas mielínicas ou amíelinicas 
 
Vale ressaltar que em nosso sistema 
nervoso encontramos fibras nervosas 
mielínicas (com a presença da bainha) 
e fibras amíelinicas (sem bainha de 
mielina). Alguns exemplos de fibras 
mielínicas são as presentes em neurô-
nios da via do tato e da dor primário. 
Já exemplos de fibras amíelinicas são 
encontradas em neurônios que trans-
mitem informações de temperatura e 
dor secundário. 
Na imagem ao lado podemos ver três 
tipos de fibras mielínicas, que variam 
pelo diâmetro da fibra, e uma fibra 
amielínica, também vemos os exem-
plos citados. 
 
Curiosidade: venenos 
 
Trouxe como curiosidade alguns venenos que vão interferir no potencial de ação. 
O primeiro veneno é a tetrodoxina, que é uma neurotoxina encon-
trada em peixes fogo (como baiacu), em rãs tropicais e em sala-
mandras. Eles bloqueiam o canal de sódio sem afetar a corrente 
de potássio, através da inativação dos canais de sódio depen-
dente de voltagem, assim esse veneno impossibilita a fase de 
despolarização do potencial de ação, bloqueando a contração 
muscular, importante para respiração e o coração, matando a ví-
tima por parada cardiorrespiratória. 
Podemos perceber através do gráfico que está na imagem que há 
um bloqueio do potencial de ação que após a injeção do veneno 
não a deflagração de potenciais. 
 
Outro veneno são íons tetraetilamônio, que é uma toxina 
que bloqueia correntes de potássio sem afetar as correntes 
de sódio, através do fechamento de canais de potássio de-
pendentes de voltagem. Esse veneno impede a fase de re-
polarização da membrana no potencial de ação, o que im-
possibilita a deflagração de novos potenciais levando a ví-
tima a morte. Podemos perceber no gráfico que acontece a 
despolarização da membrana, ela tem o potencial de mem-
brana positivado e depois não tem o retorno para o poten-
cial de repouso. 
Um fato interessante sobre esses venenos é que eles foram largamente utilizados nas pes-
quisas e através deles os pesquisadores foram capazes de avaliar a corrente de sódio e a 
corrente de potássio separadamente no potencial de ação. 
 
Curiosidade: esclerose múltipla 
 
A esclerose múltipla é uma doença do 
sistema nervoso central caracterizada 
por uma série de problemas clínicos que 
surgem em virtude da desmielinizaçãoe 
da inflamação de fibras nervosas em 
múltiplas regiões. 
Os sinais e sintomas são determinadas 
pela localização das regiões afetadas, 
especialmente comuns são: a cegueira 
monocular, fraqueza motora ou parali-
sia, sensações somáticas anormais, visão dupla e tontura. Mesmo com controle da doença e 
a constante remielinização das fibras, ainda a perda da velocidade de propagação, uma vez 
que a mielina recém-formada é menos extensa, ou seja, dá menos voltas ao redor do axónio 
e cobre menos espaço intenodular, o que gera uma maior perda de corrente para o meio 
extracelular e alterações na taxa de velocidade da chegada do estímulo, alterando a informa-
ção que está sendo carregada e reduzindo a liberação de acetilcolina na junção neuromus-
cular. Além disso, a desmielinização gera um processo inflamatório que promove degenera-
ção axonal secundária promovendo ainda mais perdas funcionais. 
 
Socrative 
 
1. Podemos dizer que todos os tipos de células possuem potencial de membrana 
de repouso. 
a. Verdadeiro 
b. Falso 
 
Potencial de membrana de repouso é a carga elétrica registrada através da passagem dos 
íons pela membrana. Cada vez que um íon se difunde de fora para dentro ou de dentro para 
fora, ele estabelece um gradiente de concentração e estabelece uma carga. Se toda célula 
tem gradiente eletroquímico estabelecido e usa esse gradiente para facilitar o transporte pas-
sivo dos íons através da membrana, a passagem desses íons através da membrana vai gerar 
um valor em carga – já que todo íon é associado a carga (cátions são carregados positiva-
mente e ânions são carregados negativamente), geram a diferença de carga dentro e fora e 
as membranas se polarizam com as cargas negativas nas monocamadas intracelular e com 
as cargas positivas nas monocamadas extracelular, e isso gera a polarização da membrana. 
Então, se toda membrana plasmática tem essa característica, consequentemente toda célula 
tem potencial de membrana. 
 
2. Tendo em mente o gradiente eletroquímico da célula podemos afirmar que: 
a. É estabelecido pela bomba de Na+/K+ 
b. Apresenta maior concentração de íons Na+ fora da célula 
c. Apresenta maior concentração de íons K+ dentro da célula 
d. Todas as respostas acima 
e. Nenhuma das respostas acima 
 
No caso de sódio e potássio, esse gradiente é estabelecido 
pela bomba Na+/K+, sódio muito concentrado fora e pouco 
concentrado dentro, e potássio muito concentrado dentro e 
pouco concentrado fora. Essa diferença, que originalmente foi 
estabelecida no axônio gigante da lula (vive num ambiente de 
alta concentração se sódio) e pode ser extrapolado para o 
mamífero que, apesar de viver num ambiente em baixa con-
centração de sódio, viu-se que a proporção da razão era a 
mesma. 
 
 
3. Em relação ao potencial de membrana de repouso (PMR) podemos dizer que as 
proteínas de membranas que estão envolvidas na sua geração e manutenção 
são as bombas de Na+/K+ e os canais vazantes de K+. 
a. Verdadeiro 
b. Falso 
 
O canal iônico da questão é o canal iônico aberto. 
 
4. A equação de Nernst leva em consideração a concentração de um único íon 
dentro e fora da célula a fim de estimar o potencial de equilíbrio daquele íon. 
a. Verdadeiro 
b. Falso 
 
O estado de equilíbrio de um íon é o 
momento em que o gradiente de con-
centração e o gradiente elétrico da-
quele íon, que geram forças difusio-
nais, se equilibram e tem a redução da 
força de difusão, então segue estável 
o fluxo daquele íon. A partir do mo-
mento que alcança o ponto de equilí-
brio de um íon, ele passa a estar está-
vel naquela célula, vai continuar po-
dendo atravessar, mas ocorre uma troca (se entra um sódio, sai um sódio). Isso ocorre em 
membranas sintéticas permeáveis a apenas um íon, não é o que ocorre em membranas bio-
lógicas. 
Esses estudos iniciaram na termodinâmica a partir de modelagens matemáticas, depois fo-
ram para estudos de membranas sintéticas permeáveis a um íon, e a partir daí começou os 
estudos em membranas biológicas que tem uma multiplicidade de íons que podem permea-
bilizar sua membrana através dos canais. 
Quando se olha para uma 
variação elétrica de um 
potencial de ação, tem 
condições bastante inte-
ressantes porque a célula 
chega, quando os canais 
de sódio se abrem, no 
ponto do limiar (15 a 
20mV acima do valor de 
repouso dessa célula), no 
evento tudo ou nada, 
esse canal vai levar 1 milissegundo até sua ativação. Então, em geral entre +30mV~+40mV, 
esse canal de sódio regulado por voltagem é inativado, a comporta de inativação presente no 
citoplasma é fechada e, por mais que o poro esteja aberto, o sódio não entra no citoplasma. 
Vimos que o potencial de equilíbrio do sódio é +60mV, então o canal inativa antes de atingir 
o potencial de equilíbrio do sódio. 
A medida de os canais de sódio se inativa, os canais lentos de potássio se abrem, mais ou 
menos no mesmo tempo de cinética. Sódio inativando, potássio abrindo deixa essa carga 
positiva associada a esse potássio sair da célula. Um dos fatores que o mantinha dentro da 
célula era a intensa carga negativa durante o repouso (-70mV~-40mV). Quando a célula está 
despolarizada pelo influxo de sódio, essa atração por carga sobre o potássio inexiste, então 
o potássio tem uma taxa de difusão para fora da célula muito acelerada porque ele está muito 
concentrado dentro em relação a fora e, além disso, não tem mais carga alguma negativa 
mantendo-o aqui. A medida que o potássio sai essa célula é repolarizada (retorna a condição 
de membrana de repouso) só que tem o potássio continua saindo, porque os canais de po-
tássio regulados por voltagem são lentos para abrir e para fechar, isso torna a célula mais 
negativa (-75mV). É alcançado o ponto de equilíbrio de potássio nesse estado de hiperpola-
rização (interior mais negativo que seu valor de membrana – referência sempre será o valor 
de repouso dela). A partir do momento que se atinge o equilíbrio, começa a perder a força 
para a saída do potássio e começa a ter uma força de atração mais intensa devido a carga 
negativa. Vai então haver um influxo (pra dentro da célula) que vai permitir a entrada de carga 
positiva na célula, que traz gradativamente a repolarização em direção ao seu potencial de 
repouso. 
Repolarização de membrana está relacionado ao influxo de potássio através dessa mem-
brana, seja saindo (quando está repolarizando a partir da despolarização) ou entrando 
(quando está vindo da hiperpolarização para voltar para o repouso). 
 
 
5. Potenciais graduados (PG) e potenciais de ação (PA) são utilizados para sinali-
zação celular para a própria célula e para suas células-alvo, respectivamente. 
a. Verdadeiro 
b. Falso 
PG é a sinalização local, tem uma pe-
quena variação elétrica nessa célula. 
O potencial graduado só pode ser 
conduzido por uma pequena distân-
cia, sofrendo atenuação ao longo do 
caminho. 
→ Então tem o estímulo dado, tem o 
registro, a medida que ele se afasta 
do ponto onde o estímulo foi dado, vai 
sendo atenuado até desaparecer. 
Essa propagação passiva da 
despolarização faz com que o PG só 
possa ser usado para aquela célula 
ter a sua área de membrana, as suas 
mudanças citoplasmáticas 
registradas, e isso influencia seu 
comportamento mas não comunica a outra célula. 
Esse PG pode ser tanto despolarizante como hiperpolarizante. Pode ter um pequeno influxo 
que torna essa célula mais positiva e despolarize, mude o padrão de carga negativa dentro e 
carga positiva na monocamada extracelular. Ou pode ser um influxo de carga negativa, ou 
saída de carga positiva, que deixa essa célula mais negativa, ou seja, que aumente essa 
carga negativa desse lado citoplasmático da monocamada. 
PA é o que comunica ao vizinho, é o impulso nervoso que chega a sinapse e a sinapse 
contacta o vizinho que faz com que o músculo contraia etc. Como o potencial de ação é o 
potencial propagado, eleque atua sobre as células alvos. 
 
6. Sobre o PG é INCORRETO afirmar que: 
a. Acontece de forma “tudo ou nada” 
b. Seu potencial é propagado ao longo da MP com decaimento da sua amplitude 
c. Os estímulos que os provocam são sempre subliminares 
d. Pode ser hiperpolarizante ou despolarizante 
PG é sublimiar, não gera potencial de ação. Pode ser somado que aí sim atinge o limiar e 
gera potencial de ação. 
Um estímulo despolarizante que seja sublimiar gera PG, já um estímulo despolarizante que 
seja supralimiar gera um PA. 
Frase pegadinha: Todo potencial graduado somado vai gerar potencial de ação. 
Mentira, porque o potencial graduado pode ser hiperpolarizante. Então se somar vários PG 
hiperpolarizantes, não chega nunca a PA. 
a. PA que acontece de forma “tudo ou nada”. 
b. PG é sinalização no local, não é sinalização propagada. É verdade que é conduzido 
de forma eletrotônica e tem decaimento da amplitude. Mas não é propagado (que é 
quando é conduzido ao longo do axônio para célula-alvo). 
c. Se levar em consideração PG despolarizante, isso é uma verdade. Mas foge do PG 
hiperpolarizante porque é um estímulo que não é chamado de sublimiar porque é para 
negativar ainda mais essa célula. 
d. Correta 
 
7. O PG despolarizante e hiperpolarizante pode sofrer somação espacial e tempo-
ral, e são utilizados para sinalização local. 
a. Verdadeiro 
b. Falso 
Todo influxo de cargas na cé-
lula, que vai gerar uma varia-
ção elétrica nessa célula, 
pode ser combinada para ob-
ter uma única resposta. Exis-
tem 2 tipos de somação: espacial e temporal. Por exemplo, tem num dendrito 3 sinapses 
excitatórias, todas estão despolarizando numa determinada região desse dendrito. A infor-
mação do dendrito é conduzida por corpo celular, para o corpo celular fazer a matemática: 
despolarizei x = cheguei ou não ao limiar. Se chegou ao limiar gera PA, se não chegou ao 
limiar continua sem contar o motivo dessa mudança e como se adaptou para suas células-
alvo. Então, entrou x cargas positivas, vai ser propagada para o corpo celular. Na imagem, 
na somação espacial, entrou 3x de cargas positivas. Por mais que essas cargas se atenuem 
durante essa condução até o corpo celular, se atingiu o limiar gera o PA. 
Na somação temporal tem o mesmo evento sendo estimulados numa frequência de alta in-
tensidade. Então tem disparos de PA chegando no terminal pré-sináptico e 3x de cargas po-
sitivas chegando num tempo muito curto. Se todas chegaram num tempo muito curto, a me-
dida que que elas são conduzidas no corpo celular, vão ser conduzidas como um pool (3x de 
sódio e não 1x+1x+1x), isso significa que a combinação desse influxo de carga positiva pode 
fazer essa célula chegar ao limiar e gerar o PA que vai ser propagado pelo seu axônio. 
Somação espacial: na mesma região daquela célula recebe vários estímulos. 
Essas informações de integração, de quanto de carga + e quanto de carga – entrou numa 
determinada região daquela sinapse, é chamada de integração sináptica. 
Um único neurônio pequeno possui mais de 300 
contatos sinápticos, vários excitatórios e vários 
inibitórios. Eventualmente, a célula vai receber 
estimulação de alguns números de contatos ape-
nas excitatórios, a resposta dela vai ser despola-
rizar essa célula e, se atingir o limiar, gerar o PA 
que vai ser propagado. O que acontece normal-
mente é que existem na mesma região que 
aquela célula, vários contatos excitatórios e vá-
rios contatos inibitórios, que se estiverem ambos 
gerando estímulos nessa célula, o que pode acontecer é que os sinais excitatórios sejam 
compensados pela quantidade de estímulos inibitórios naquela mesma célula e, a própria 
célula, não percebe que foi estimulada e inibida ao mesmo tempo porque o corpo celular não 
tem mudanças. Então a integração sináptica, a integração desses vários contatos sinápticos, 
é que vai determinar a resposta dessa célula. 
 
8. O PA (impulso nervoso) é definido como rápidas variações despolarizantes do 
potencial de membrana, gerado pela abertura de canais de Na+ dependentes de 
voltagem, em um evento tudo-ou-nada, após atingir o limiar de excitabilidade da 
célula. 
a. Verdadeiro 
b. Falso 
 
9. Em relação ao PA é INCORRETO afirmar que todos os PAs gerados por uma 
célula são similares, em amplitude e duração, e não atenuam à medida que são 
conduzidos ao longo do axônio. Enquanto a frequência e o padrão do PA podem 
variar, pois determinam a informação que está sendo conduzida. 
a. Verdadeiro 
b. Falso 
 
PA não atenua, vai passando a mesma informação. Se atenuar muda essa informação, o que 
não pode ocorrer porque da informação de contrair o pé com x de intensidade de força para 
uma bailarina ficar na ponta do pé, por exemplo, chega à informação para contrair um pouco 
só ela não consegue ficar na posição. A ordem dada é a ordem que deve ser executada, para 
isso acontecer a ordem tem que ser a mesma. Então o potencial de ação gerado no corpo 
celular chega no terminal axonal no músculo, contando a mesma ordem. 
A amplitude da onda registra 
o quanto de sódio entrou, por 
exemplo, naquela célula du-
rante a abertura dos canais de 
sódio. Registro do fluxo do íon 
através da membrana. Essa 
quantidade de íon que estrou 
tem a ver com a dinâmica dos 
canais de sódio e potássio re-
gulados por voltagem pre-
sente naquela membrana, e tem a ver com a quantidade desses canais que estão presentes 
ali. Então quantidade e tipo de canal determina não só a amplitude quanto a duração, porque 
um canal tem a cinética x que abre imediatamente após o estímulo e inativa em milissegundos 
e está novamente disponível para ser aberto, ou seja, está fechado até 3 milissegundos, isso 
significa que a cada 3 milissegundos e meio, posso estimular ele a abrir de novo, então esse 
é o tempo de duração de um PA, entre atingir o limiar de forma “tudo ou nada” e poder gerar 
um novo potencial de ação, porque a membrana vai estar em repouso e esse canal vai estar 
fechado. Essa cinética de sódio e potássio é combinada, então determina a duração e o 
quanto tempo o íon vai poder entrar. O gradiente eletroquímico determina a velocidade e o 
fluxo desse íon. 
A frequência e a intensidade desse po-
tencial de ação pode mudar. 
→ Registro da corrente elétrica, tem di-
ferentes amplitudes de correntes. De 
acordo com a intensidade do estímulo 
dado pode ter, na célula, diferentes pa-
drões de resposta. A intensidade do es-
tímulo tem a ver com frequência de dis-
paro de potencial de ação. Então a fre-
quência de disparo de PA não vai ser a 
mesma sempre para aquele neurônio, porque ele não traduz particularidades do neurônio, 
ele traduz particularidades do estímulo um estímulo mais intenso ou menos intenso determina 
uma resposta sublimiar ou com vários picos de PA. 
 
10. As fases de PA, são descritos como despolarização (curva ascendente), repola-
rização (curva descendente), hiperpolarização e retorno ao PMR. 
a. Verdadeiro 
b. Falso 
 
11. Em relação do Período Refratário absoluto podemos afirmar que nesta etapa 
não é possível gerar um segundo PA, mesmo com estímulo supra-limiar, pois 
os canais de Na+ dependente de voltagem encontram-se inativados. 
a. Verdadeiro 
b. Falso 
Período refratário absoluto vai do ponto que se atingiu 
o limiar de excitabilidade até o início do retorno dos va-
lores mais próximos do potencial de membrana. Neste 
período refratário absoluto, nenhum potencial de ação 
pode ser gerado porque se o PA é um evento “tudo ou 
nada” então todos dos canais de sódio naquela região 
foram abertos e todos eles inativam, de forma cinética, 
1 milissegundo depois. Se estão inativos não tem quem 
ser aberto para deixar sódio entrar, então não tem como 
gerar outro PA. Por isso é absoluto, não tem canal biodisponível para que um potencial de 
ação seja gerado. 
Já no período refratário relativo, tem 
uma área de membrana original que foi 
inicialmenteexcitada, ela despolariza 
(a onda de sódio trafega despolari-
zando as áreas próximas). Então, essa 
área próxima se torna área ativa, em 
que está tendo influxo de sódio, en-
quanto essa área originalmente esti-
mulada está com todos os seus canais 
de sódio inativados e que só vão ficar 
em condições de serem abertos, se a 
membrana voltar ao repouso. Se não tem canal de sódio, não gera potencial de ação. Quando 
essa região ativa tiver em período refratário, a região refratária já está voltando ao repouso, 
ou seja, se tiver um estímulo supra limiar, de preferência mais intenso do que o estímulo 
inicial, pode, recrutando essa região antes refratária da membrana, gerar um novo PA. 
12. É correto afirmar que fibras nervosas mielínicas apresentam propagação de 
forma contínua, regenerando o PA ao longo do axônio, enquanto nas fibras ner-
vosas amielínicas o PA é propagado de forma saltatória. 
a. Verdadeiro 
b. Falso 
As fibras sem mielina conduzem 
trocando íons com o meio extra-
celular, ou seja, permitindo in-
fluxo de sódio ao longo de todo o 
axônio, de forma contínua. En-
quanto a propagação nas fibras 
nervosas com mielina se dá de 
forma saltatória, porque as fibras 
nervosas mielínicas, durante o 
desenvolvimento da mielina, a 
mielina induz uma reorganização 
das proteínas presentes na membrana desse axônio de forma a estar na região paranodal 
(região final do internodo – área coberta por mielina) ou na região de nodo de Ranvier (área 
sem cobertura de mielina). 
 Na região de in-
ternodo, tem 
pouco canal; não 
tem distribuição 
de proteína canal 
na membrana do 
axônio; e quando chega na região paranodal 
tem as concentrações dos canais de sódio e 
potássio regulados por voltagem. O estímulo 
que trafega primeiro excita a despolarização do 
canal de potássio, que responde de forma 
lenta, para depois estimular a abertura dos ca-
nais rápidos de sódio e deixar o influxo de sódio 
entrar no nodo de Ranvier. 
Numa fibra amielínica tem distribuição de canais de sódio e potássio regulados por voltagem 
ao longo de todo o axônio e, à medida que a corrente despolarizante trafega, ela induz a 
abertura desses canais, e vai sendo propagada lentamente porque ela vai abrindo e fechando 
canal. 
Na fibra mielínica tem uma área grande coberta com mielina, são áreas que não tem canal, 
logo, não terá troca. Os canais estão concentrados nos nodos de Ranvier, que é uma área 
muito pequena. Então o PA trafega de forma passiva no internodo e quando chega na região 
paranodo, nodo de Ranvier, ativa a abertura dos canais regulados por voltagem, isso gera 
um influxo de sódio e um evento chamado de regeneração do potencial de ação. Isso poten-
cializa, faz com que seja muito mais rápido, a condução elétrica no mielínico do que no ami-
elínico. Até porque os axônios mielínicos têm maior calibre do que os amielínicos. 
Mielínicos: mais rápida e saltatória. 
 
13. Os fatores que interferem na velocidade de propagação do PA é a presença de 
mielina e o calibre axonal. 
a. Verdadeiro 
b. Falso