A maior rede de estudos do Brasil

Grátis
7 pág.
Potencial de membrana

Pré-visualização | Página 1 de 2

Potencial de Membrana
Diversos solutos do corpo, incluindo componentes orgânicos, como o piruvato e o lactato, são íons e, portanto, carregam uma carga elétrica líquida. O potássio (K+) é o principal cátion no interior das células, e o sódio (Na+) domina o líquido extracelular. Entre os ânions, íons cloreto (Cl–) na maior parte permanecem com Na+ no líquido extracelular, e íons fosfato e as proteínas negativamente carregadas são os principais ânions do líquido intracelular. Em geral, o corpo é eletricamente neutro: para todos os cátions, há um ânion correspondente. No entanto, os íons não são distribuídos uniformemente entre o liquido extracelular (LEC) e o líquido intracelular (LIC) de células vivas, o que cria uma diferença de potencial elétrico, chamado de diferença de potencial de membrana (Vm), ou potencial de membrana. A diferença de concentração de íons entre as duas faces de uma membrana seletivamente permeável pode, sob condições apropriadas, produzir um potencial de membrana. 
Todas as células vivas possuem potencial de membrana, ou seja, estão em desequilíbrios químico e elétrico com o seu ambiente. Este desequilíbrio elétrico, ou um gradiente elétrico entre os líquidos extracelular e intracelular, é chamado de diferença de potencial em repouso da membrana, ou, para abreviar, potencial de membrana.
O valor do potencial, entre as duas faces da membrana, que impede a difusão de determinado íon, através dessa membrana, é chamado de potencial de Nerst para esse íon. 
Quando se usa essa fórmula, normalmente admite-se que o potencial no LEC permanece exatamente em valor zero, e o potencial de Nerst é o potencial no interior da membrana. Por outro lado, o sinal do potencial é positivo (+) se o íon considerado é um íon negativo, e negativo (-) se for um íon positivo.
O potencial efetivo de membrana advém majoritariamente da difusão de íons e é acrescido pelas bombas de íons, como por exemplo, a de Sódio-Potássio.
O equipamento que mede o potencial de membrana é o voltímetro. Para células nervosas e musculares em repouso, o voltímetro geralmente grava um potencial de membrana entre – 40 e – 90 mV, o que indica que o líquido intracelular é negativo em relação ao líquido extracelular (0 mV). O corpo como um todo permanece sempre eletricamente neutro.
O potencial da membrana pode variar com o tempo, podendo sofrer hiperpolarização ou despolarização.
Na maior parte dos casos, o potencial de membrana muda em resposta ao movimento de qualquer um destes quatro íons: Na+, Ca2+, Cl- e K+. Os três primeiros são mais concentrados no líquido extracelular do que no citosol, e a célula em repouso é minimamente permeável a eles. Se uma célula se torna subitamente mais permeável para qualquer um desses íons, em seguida, os íons se moverão a favor do seu gradiente eletroquímico para dentro da célula. A entrada de Ca2+ ou de Na+ despolariza a célula (o potencial de membrana se torna mais positivo). A entrada de Cl– hiperpolariza a célula (faz o potencial de membrana ser mais negativo). A maioria das células em repouso é bastante permeável ao K+, mas torna-las ainda mais permeáveis permite o vazamento de ainda mais K+. A célula hiperpolariza até que atinja o potencial de equilíbrio para K+. Tornar a célula menos permeável ao K+ permite a saída de menos íons K+ para fora da célula. Quando a célula retém o K+, ela torna-se mais positiva e despolariza.
Potencial de Ação
Os Potenciais de Ação consistem em rápidas variações do potencial de membrana, e é através deles que são transmitidos os impulsos nervosos. Cada potencial de ação começa com variação brusca a partir do potencial de repouso negativo normal para um potencial positivo, que termina com uma variação, quase que igualmente rápida, de volta ao potencial negativo.
As etapas sucessivas do potencial de ação neural são as seguintes:
· Etapa de Repouso:
É o potencial de repouso da membrana, antes do início do potencial de ação. Diz-se que a membrana está “polarizada”, durante esta etapa (-90 mV).
· Etapa de Despolarização:
A membrana, subitamente torna-se muito permeável aos íons sódio, o que aumenta a concentração destes no interior do axônio. O estado “polarizado” normal é imediatamente neutralizado, e rapidamente deslocado no sentido da positividade. Isso é chamado de despolarização.
· Etapa de Repolarização:
Poucos décimos de milésimos de segundos após a membrana ter ficado muito permeável aos íons sódio, os canais de sódio começam a se fechar, e os canais de potássio se abrem mais que o normal. Então, a rápida difusão dos íons potássio para o exterior restabelece o potencial de repouso negativo da membrana. Isso é referido como repolarização da membrana.
É importante saber que uma mudança significativa no potencial de membrana requer o movimento de poucos íons. O gradiente de concentração não precisa reverter para mudar o potencial de membrana. Por exemplo, para alterar o potencial de membrana por 100 mV (do tamanho de um sinal elétrico típico passando para baixo por um neurônio), apenas um de cada 100 mil K+ deve entrar ou sair da célula. Isso é uma pequena fração do número total de íons K+ na célula. O gradiente de concentração de K+ permanece, portanto, essencialmente inalterado.
O agente necessário para provocar a depolarização e a repolarização da membrana nervosa durante o potencial de ação é o canal de sódio regulado pela voltagem. O canal de potássio regulado pela voltagem também tem participação importante por aumentar a rapidez da repolarização da membrana. Esses dois canais regulados pela voltagem atuam de forma adicional com a bomba de Na+-K+ e com os canais de vazamento de K+-Na+.
Ativação do Canal de Sódio
Quando o potencial de membrana se torna menos negativo que durante o estado de repouso, aumentando de —90 milivolts até zero, ele atinge a voltagem — em geral, de cerca de -70 a -50 mV, o que provoca alteração conformacional abrupta da comporta de ativação, fazendo com que o canal fique totalmente aberto. Essa condição é referida como estado ativado; durante esse estado, os íons sódio podem entrar pelo canal, aumentando a permeabilidade da membrana ao sódio por 500 a 5.000 vezes.
Inativação do Canal de Sódio 
O mesmo aumento da voltagem que abre as comportas de ativação, também faz com que essa comporta seja inativada. A alteração conformacional que provoca o fechamento da comporta de ativação é processo mais lento que a alteração conformacional que abre a comporta de ativação.
Assim, após o canal de sódio ter permanecido aberto por alguns décimos de milésimos de segundo, o canal é inativado e se fecha, e os íons sódio não podem atravessar a membrana. Nesse momento, o potencial de membrana começa a retornar ou se aproximar de seu estado normal de repouso, que é o processo de repolarização.
Outra característica importante do processo de inativação do canal de sódio é que a comporta inativada só vai reabrir quando o potencial de membrana retornar ou se aproximar do potencial de repouso na condição original. Por essa razão, usualmente não é possível para o canal de sódio voltar a abrir sem que a fibra nervosa seja primeiro repolarizada.
O Canal de Potássio Regulado pela Voltagem e sua Ativação
Durante o estado de repouso, a comporta do canal de potássio está fechada, e os íons potássio são impedidos de passar por esse canal para o exterior.
Quando o potencial de membrana aumenta de -90 milivolts para zero essa variação da voltagem provoca a abertura conformacional da comporta, permitindo aumento da difusão de potássio para fora, por meio desses canais.
Entretanto, devido ao pequeno retardo na abertura dos canais de potássio, em sua maioria eles só abrem exatamente no mesmo momento em que os canais de sódio estão começando a se fechar em função de sua inativação. Assim, a redução da entrada de sódio na célula e o aumento simultâneo da saída de potássio da célula fazem com que o processo de repolarização seja acelerado, levando à completa recuperação do potencial de repouso da membrana dentro de poucos décimos de milésimos de segundo.