Potencial de Membrana

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BCMOL I Citologia Lucas Silva 
 
 
 
 
 
▪ As membranas são capazes de gerar potencial 
de ação (corrente elétrica/química) e de 
transmitir esse potencial ao longo de sua 
membrana. 
▪ A bicamada lipídica é formada por fosfolipídios 
com proteínas integradas 
▪ As proteínas podem ser: 
o Integral: proteínas em que a cadeia 
polipeptídica atravessa completamente a 
bicamada lipídica (unipasso ou multipasso). 
o Periféricas: proteínas que não atravessam a 
membrana e estão acopladas a membrana 
na região extracelular ou intracelular. 
 
▪ Enzimática: catalisam reações na membrana 
plasmática, muitas das vezes para facilitar a 
entrada alguns metabolitos nas células. (ex. 
lactase) 
▪ Identificação: Proteínas do complexo MHC 
(histocompatibilidade) que funcionam como a 
identidade das células. Ou seja, auxilia no 
reconhecimento dos tipos celulares (muscular, 
epitelial, neuronal, etc.) e no agrupamento das 
células semelhantes. 
 
Obs.: Essas proteínas são diferentes em todos os 
seres humanos, logo, quando alguém recebe um 
órgão transplantado há sempre uma grande 
probabilidade de haver rejeição desse órgão devido 
ao não reconhecimento daquelas células, uma vez 
que o complexo MHC é diferente. A compatibilidade 
entre doador e receptor só demostra a similaridade 
entre essas proteínas, elas não são completamente 
iguais e o risco de rejeição sempre existe → uso de 
corticoides. 
▪ Estabilização: Auxiliam as células dando 
estabilidade e resistência a membrana 
plasmática (ex. distrofina, presente nas células 
musculares). 
▪ Receptor: proteínas que agem como receptores 
de membrana para determinadas moléculas, 
como hormônios e neurotransmissores. 
▪ Canal iônico: são proteínas integrais que 
auxiliam na passagem de íons pela membrana 
celular, porém essa passagem ocorre sem a 
necessidade de interação química entre os 
canais e os íons. Apenas íons básicos (Na+, Ca2+, 
K+) são capazes de atravessar esses canais. 
▪ Transportador: auxiliam funcionando como 
transportadores de membrana, auxiliando na 
passagem de diversas substancias entre os 
meios intra e extracelular. Esse mecanismo 
depende da substancia e para isso, é preciso que 
a proteína transportadora reaja quimicamente 
(interações fracas) com as moléculas a serem 
transportadas. 
 
Obs.: Nas membranas dos neurônios existem as 
proteínas príons, que a sua ausência provoca a 
degeneração da MP neuronal, ocasionando a morte 
rápida dos neurônios (Doença de Creutzfeldt-
Jakob). 
 
▪ Especifico: deixa passar apenas um tipo 
especifico de íon. 
 
 
▪ Inespecífico: deixa passar mais de um tipo de 
íon, porém íons com a mesma carga (negativos 
ou positivos, nunca negativo e positivo juntos). 
 
Atenção: Todas as células do corpo apresentam um 
canal iônico que possibilita a passagem simultânea 
de sódio, cálcio e potássio, mesmo existindo canais 
específicos para cada um deles. 
 
Obs.: Quem determina o fluxo direcional dos íons é 
o gradiente de concentração no meio extra e 
intracelular. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Potenciais 
 
Membrana 
 
de 
BCMOL I Citologia Lucas Silva 
▪ Vazamentos: permanece a maior parte do temo 
aberto. É o mesmo canal de passagem 
inespecífico de sódio, cálcio e potássio, porém 
esse canal de vazamento, apesar de permitir a 
passagem dos três íons é muito mais permeável 
ao íon potássio (K+), uma vez que, apesar do Na+ 
possui menor diâmetro ele atrai muito mais 
água do que o potássio (devido ao maior campo 
elétrico na borda do átomo, ao contrário de 
potássio – força elétrica é inversamente 
proporcional ao quadrado do raio). 
 
Obs.: A camada de solvatação em torno do íon é que 
vai determinar a maior permeabilidade ou não ao 
canal iónico. 
 
o 90% de permeabilidade ao potássio 
o 8% de permeabilidade ao sódio 
o 2% de permeabilidade ao cálcio 
 
▪ Canal controlado: Passa a maior parte do tempo 
fechados e são abertos através de estímulos 
específicos de abertura. 
 
▪ Dependente de ligando: São estimulados pela 
ligação direta com uma substancia especifica em 
uma região de sítio ativo nas proteínas canais. 
Existe um local especifico no meio extracelular 
para a ligação dessa substância ativadora. 
Enquanto a substancia não está ligada ao canal 
este permanece fechado. 
Ex. Acetilcolina, que se liga a proteínas do sarcolema 
das fibras musculares para desencadear a contração 
muscular. 
 
 
Receptores nicotínicos: são canais iônicos 
presentes nas fibras musculares para poder manter 
o prolongamento da contração muscular, cuja 
abertura é acionada apenas por duas moléculas de 
acetilcolina. Se apenas uma acetilcolina se ligar ele 
não abre. 
 
Obs.: 95% dos casos o ligando (substância) é um 
neurotransmissor, mas também pode ser um 
hormônio. 
 
▪ Dependente de fosforilação: Ocorre quando, na 
parte interna (intracelular) das proteínas canais 
existem regiões de ligações para fosfato e os 
canais são abertos a partir da fosforilação 
desses canais. 
Ex. Uma substância (neurotransmissor ou 
hormônio) se liga ao receptor e ativa a proteína G. 
A proteína G ativa uma enzima que gera um 
segundo mensageiro (AMPc) que vai ativar outra 
enzima, uma quinase que tem a função de adicionar 
fosfato no canal, fazendo ele abrir. 
 
 
 
▪ Dependente de estiramento: Ocorre quando 
existem filamentos ligados aos canais de 
passagem, que ao sofrerem estímulos provocam 
o estiramento desses filamentos e a abertura 
dos canais iônicos. 
Ex. Esse mecanismo ocorre na cóclea (orelha) que 
possui células ciliadas receptoras da audição. 
 
 
 
ERRO NA FIGURA: OS FILAMENTOS DEVERIAM ESTAR 
NO MEIO EXTRACELULAR. 
 
 
 
BCMOL I Citologia Lucas Silva 
▪ Dependente de voltagem: Entre o meio interno 
e o meio externo existe uma diferença de 
voltagem especifica de -70mV (potencial de 
repouso) e a modificação nessa voltagem (por 
outros mecanismos de passagem para íons, 
como estiramento) provoca a abertura desses 
canais quando se atinge um valor limiar (valor 
mínimo para abrir os canais). 
▪ Em condições normais de repouso da 
membrana o meio interno é mais negativo que 
o meio externo (mais positivo). 
▪ O valor limiar de voltagem varia de acordo com 
as células e os tipos de canais de voltagem. 
 
Atenção: Não é qualquer variação que provoca essa 
abertura, a variação tem que ser suficiente para 
atingir o valor limiar. Quando atinge o limiar o canal 
se abre. 
 
 
 
Canal de sódio controlado por voltagem: 
▪ Podem ser encontrados em três estágios: 
Fechado, mas ativável; aberto; fechado, mas 
inativável. 
01. Estado fechado, porém, ativável: ocorre 
quando a membrana se encontra com a 
voltagem abaixo do valor limiar (-60mV). 
Quando estimulamos essa membrana se ela não 
chegar ao valor limiar ela retorno ao potencial 
de repouso, e quanto mais intensamente for o 
estimulo mais perto fica do valor limiar. Quando 
a célula chega ao um valor de -45mV 
(hipotético), o canal se abre, pois o limiar foi 
atingindo e ultrapassado. 
02. Estado aberto: Quando o potencial de 
membrana ultrapassa o valor limiar e os canais 
dependentes de voltagem são abertos, eles 
permanecem abertos durante 0,3ms e em 
seguida o canal se torna fechado e inevitável. 
03. Fechado e inativado: ocorre quando o tempo de 
abertura cessa e o canal é fechado de forma 
inativável. O canal só volta a ficar fechado e 
ativável quando o potencial de repouso vai 
sendo recuperado para o valor inicial e após 
ultrapassar o valor limiar (-60mV) ele volta ao 
estado fechado, mas ativável. 
Resumindo: Antes de atingir o limiar o canal está 
fechado, mas ativável, quando atinge ele 
permanece aberto por três milissegundos e depois 
fecha ficando fechado e inativável. Depois de fechar 
ele vai retornando ao valor inicial e nesse retorno, 
quando passar do valor limiar, ele volta a ser 
fechado, mas ativável. 
 
 
 
Obs.: O retorno natural ao potencial de repouso é 
provocado pela bomba de sódio e potássio e o 
tempo em que o canal permanece aberto é sempre 
o mesmo, independente do valor de potencial 
atingido.O canal de cálcio voltagem dependente é exatamente 
igual ao de sódio. 
 
Canal de potássio voltagem dependente: 
▪ Apresenta dois estágios: 
▪ Repouso: O canal permanece fechado enquanto 
o potencial está abaixo do valor limiar (-60mV). 
Quando o potencial de membrana ultrapassa (e 
assim que atingir) o limiar o canal se abre. 
▪ Aberto: Quando o potencial de membrana está 
acima do limiar o canal permanece aberto 
enquanto o potencial estiver acima do seu 
limiar. Não há tempo de abertura. Só é fechado 
quando o potencial retorna a um valor abaixo do 
seu limiar. 
 
 
Atenção: O movimento de um íon independe de 
outro íon. O tempo de abertura do canal depende 
da sua estrutura e a concentração dos íons não 
interfere nisso. 
 
Obs.: Os canais dependentes de voltagem 
apresentam o mesmo limiar em uma célula. O valor 
pode variar entre as células, porem em cada uma 
delas o valor será o mesmo. 
 
BCMOL I Citologia Lucas Silva 
 A concentração de potássio é maior no meio 
intracelular. 
 A concentração de sódio é maior no meio 
extracelular. 
 A concentração de cálcio é maior no meio 
extracelular. 
 A concentração de cloro é maior no meio 
extracelular. 
 
Substancias que afetam a abertura do canal: 
 
 
 
▪ Passivo: não há gasto de energia (sem quebra de 
ATP) 
▪ Difusão simples: atravessa livremente a 
bicamada lipídica. 
▪ Difusão facilita: ocorre por auxilio de proteínas 
transportadoras ou canais. 
▪ Ativo: há gasto de energia (quebra ATP) 
 
 
Bomba de sódio-potássio 
▪ É fundamental na geração dos gradientes de 
concentração. 
▪ A proteína da bomba apresenta dois locais para 
ligação de potássio e três para ligação de sódio. 
 
▪ A bomba Na+-K+ (ATPase-Na+-K+) só é ativada a 
partir da presença de três sódios, após a entrada 
do terceiro sódio, a bomba, que também é uma 
enzima (ATPase), quebra o ATP e sofre 
autofosforilação. 
▪ Essa fosforilação provoca alteração na estrutura 
do canal que muda de conformação, essa nova 
conformação diminui a afinidade com o sódio, 
liberando-o no meio extracelular e aumenta a 
afinidade com o potássio. 
▪ A ligação dos dois potássios provoca a liberação 
do fosforo (desfosforilação) e a mudança 
conformacional da bomba, que retorno ao 
estado inicial e libera o potássio para o meio 
intracelular. 
▪ Esse mecanismo explica as diferenças de 
concentração desses íons nos meios intracelular 
e extracelular. 
 
Atenção: A presenta de canais de vazamento na 
membrana impede que essas concentrações 
apresentam uma diferença muito grande. Logo, há 
a liberação dessas substâncias se elas estiverem em 
excesso. Até chegar o momento do equilíbrio entre 
o que está sendo colocado para fora pela bomba e 
o que está vazando pelos canais de vazamento, 
assim, a célula para de expelir essas substâncias 
 
 
 
 
 
BCMOL I Citologia Lucas Silva 
▪ É a diferença de voltagem existente entre o 
meio interno e externo da célula que permanece 
inalterado se a célula não for perturbada. 
▪ No meio interno há excesso de cargas negativas 
e no meio externo há excesso de cargas 
positivas. 
▪ Efetivamente, a bomba de sódio-potássio não é 
o elemento que gera a maior parte do potencial 
de repouso. 
▪ Os íons podem se locomover através da 
membrana pela influência de duas forças: do 
gradiente químico e elétrico. 
 
Determinantes do potencial de repouso: 
1. Deve existir um gradiente de concentração 
(químico) para pelo menos um determinado íon, 
entre os dois lados da membrana. Dentro da 
célula deve haver uma determinada 
concentração e fora deve haver outra 
concentração. 
2. A membrana deve ser bastante permeável para 
o íon no qual existe o gradiente de 
concentração. (potássio é o mais permeável) 
 
▪ O potencial de repouso surge e fica estável 
quando as forças geradas pelo gradiente 
químico (de concentração) e o gradiente elétrico 
se igualam. 
 
A MEMBRANA É IMPERMEAVEL A ÍONS, A PASSAGEM 
DESSES OCORRE SOMENTE COM PROTEÍNAS CANAIS. 
 
▪ É uma pequena variação na voltagem da 
membrana que nunca chega a inverter a sua 
polaridade. 
 
 
NUNCA OCORRE INVERSÃO DA POLARIDADE 
 
▪ O estimulo pode ser despolarizante, quando a 
diferença entre o meio interno e externo 
diminui ou hiperpolarizante, quando a 
diferença entre o meio interno e externo 
aumenta. 
 
Características do potencial local: 
▪ É graduado, ou seja, a sua voltagem depende da 
intensidade do estimulo. Essa variação pode ser 
tanto para mais quanto para menos. 
▪ Se propaga de forma decremental 
(decrescente), ou seja, o potencial ao longo que 
caminha pela membrana diminui sua voltagem. 
 
 
 
▪ Esse potencial é utilizado para gerar o potencial 
de ação, isso porque para chegar ao potencial de 
ação é preciso chegar ao valor limiar primeiro. 
▪ É uma grande alteração na voltagem da 
membrana que provoca a inversão da sua 
polaridade. 
o Repouso: meio interno negativo e meio 
externo positivo. 
o Potencial de ação: meio interno positivo 
e meio externo negativo. 
▪ O potencial de ação apresenta duas 
características: 
o É um fenômeno tudo ou nada 
o Uma vez gerado o PA, ele se propaga por 
toda a membrana com a mesma 
voltagem. 
▪ Para uma célula gerar PA a célula precisa ter, 
pelo menos dois dos canais: 
o Sódio dependente de voltagem 
o Potássio dependente de voltagem 
o Calcio dependente de voltagem 
BCMOL I Citologia Lucas Silva 
▪ O potencial de ação só é gerado quando o 
potencial local, causado por algum estimulo 
(estiramento ou ligando), ultrapassa o valor 
limiar. Após o valor limiar é PA. 
 
▪ É a fase na qual ocorre a inversão da polaridade. 
▪ Quando atinge o limiar abrem-se rapidamente 
os canais de sódio, que levam 0,3ms aberto, e 
lentamente, os canais de potássio que duram 
mais tempo abertos. 
▪ A fase de despolarização é provocada pele 
entrada excessiva de sódio na célula através dos 
canais de sódio voltagem dependentes. Isso 
começa a inverter a polaridade entre os meios 
intra e extracelular. O intervalo de tempo entre 
o limiar e o pico da despolarização dura 
exatamente 0,3ms. 
▪ O sódio é o responsável pela despolarização a 
partir da entrada dele na célula – sódio 
dependente de voltagem. 
 
▪ É a fase na qual a polaridade da membrana está 
voltando ao repouso (estado inicial) com o meio 
intra negativo e o meio extra positivo. É 
provocado pelo fechamento dos canais de sódio 
e a completa abertura dos canais de potássio 
voltagem dependentes. 
▪ A fase de repolarização só termina quando a 
voltagem da membrana retorna ao potencial de 
repouso. 
▪ A fase de repolarização é provocada pela saída 
massiva de potássio através dos canais de 
potássio voltagem dependente. 
 
 
 
 
▪ É aquela na qual a voltagem da membrana fica 
além do valor de repouso. Ou seja, a voltagem 
da membrana ultrapassou o potencial de 
repouso e aumentou a diferença entre o meio 
intra e extracelular. 
▪ É provocado pelo potássio, uma vez que os 
canais de potássio voltagem dependente 
demoram tanto para abrir quanto para fechar. 
Os canais ficam abertos enquanto a voltagem 
não estiver abaixo do valor limiar. 
 o potencial de 
ação sempre tem o mesmo aspecto, independe dos 
estímulos iniciais gerando pelo potencial local. 
 
 
▪ Mecanicamente: Através de um canal 
dependente de estiramento. 
▪ Quimicamente: Através de um canal 
dependente de ligando. 
▪ Eletricamente: Através da submissão a uma 
corrente elétrica. 
o Corrente catódica: corrente formada por 
íons negativos (se dirigem ao catodo 
positivo). 
o Corrente anódica: corrente formada por 
íons positivos (se dirigem ao ânodo 
negativo). 
 
Atenção: Externamente, a aplicação de uma 
corrente catódica provoca despolarização, uma vez 
que a corrente é formada por íons negativos e a 
parte externa da membrana é positiva. Porém a 
aplicação de uma corrente anódica, formada por 
íons positivos, na parte externa da membrana, que 
também é positiva, ocorre hiperpolarização. 
Internamente, aplicando-se uma carente catódica 
provoca hiperpolarização e a aplicação deuma 
corrente anódica provoca despolarização. 
 
BCMOL I Citologia Lucas Silva 
▪ Membrana externa (+): 
o Corrente anódica (+) → hiperpolarização 
o Corrente catódica (-) → despolarização 
 
▪ Membrana interna (-): 
o Corrente anódica (+) → despolarização 
o Corrente catódica (-) → hiperpolarização 
Condução contínua: Ocorre na ausência de 
bainha de mielina. 
▪ Mecanismo: A geração do primeiro potencial de 
ação, através de uma corrente catódica, 
externamente, provoca a despolarização da 
membrana a partir da abertura dos canais de 
sódio dependentes de voltagem. Logo, a 
entrada de sódio no meio intracelular funciona 
como uma corrente anódica, gerando a 
despolarização do meio intracelular, 
provocando a abertura de novos canais de sódio 
dependentes de voltagem. A entrada desses 
íons sódio ao longo da célula a cada novo 
potencial vai provocando novos potenciais de 
ações, que vão se propagando continuamente 
sobre a membrana do neurônio. 
ESSA PROPAGAÇÃO OCORRE EM BLOCOS. 
 
 
 
 
 
 
 
Condução saltatória: Ocorre na presença de 
bainha de mielina. 
▪ Sob a mielina não existem canais de sódio e 
potássio dependentes de voltagem. 
▪ Ocorre no mesmo mecanismo da condução 
continua com a diferença de que o sódio que 
entra na célula não consegue sair nas regiões de 
mielina, eles saem apenas nos nódulos de 
ranvier, que é onde ocorre a despolarização, e 
quando ele sai gera um novo potencial com a 
abertura de novos canais de sódio dependentes 
de voltagem. Dessa forma, a despolarização e a 
condução do potencial ocorrem de nódulo em 
nódulo e isso acelera o processo de condução. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BCMOL I Citologia Lucas Silva 
Atenção: O sódio caminha nos dois sentidos do 
axônio, mas isso não gera potencial de ação quando 
volta porque quando a corrente volta encontra os 
canais de sódio no estado fechado e inativado. A 
corrente só vai ativar nos locais onde os canais de 
sódio estão fechados, mas ativável. 
 
Obs.: Em todas células do corpo, exceto nos 
neurônios, a condução ocorre de forma contínua. 
 
Atenção: Quem isola os axônios nos nervos são as 
células de schwann e quem isola os axônios no 
sistema nervoso central são os oligodendrócitos. 
 
▪ Esclerose múltipla: doença autoimune em que o 
individuo produz anticorpos que destroem a 
mielina e isso prejudica a condução do potencial 
de ação. 
▪ Síndrome de Guillain-Barré: ocorre destruição 
da mielina do SNP produzido pelas células de 
schwann.