Bioeletrogênese - Potencial de repouso

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1. Que características elétricas a célula apresenta em repouso?
Quando uma célula como um neurônio está em repouso, o interior do neurônio é negativo em relação ao exterior. Embora as concentrações dos diferentes íons tentem se equilibrar em ambos os lados da membrana, eles não podem, porque a membrana celular permite que apenas alguns íons passem pelos canais iônicos. Isso faz com que exista uma diferença de potencial (de repouso) eletroquímico. A maioria das células tem um potencial de repouso negativo em relação ao exterior, geralmente entre −80 e −50 mV.
2. O que é equilíbrio eletroquímico?
O gradiente de concentração, isto é, o gradiente químico, faz com que o íon se mova do compartimento com a concentração de íon mais alta para o compartimento com a concentração de íon mais baixa. A separação da carga através da membrana leva ao estabelecimento de um gradiente elétrico que cresce em magnitude até equilibrar exatamente o gradiente químico. Quando os gradientes químicos e elétricos são iguais em magnitude, diz-se que o íon está em equilíbrio eletroquímico.
3. Conceitue permeabilidade seletiva da membrana:
Permeabilidade seletiva é um processo fundamental para a manutenção de condições intracelulares adequadas para o funcionamento e consequentemente, para a vida da célula e sua composição interna. Atuando de maneira seletiva, determina quais são as substâncias que devem entrar e sair da célula.
4. O que são canais iônicos? Como eles contribuem para a formação e manutenção do equilíbrio eletroquímico?
Estes canais são proteínas de membrana integrais, isto é, atravessam a membrana de dentro a fora. Havendo uma mudança no potencial elétrico ao longo da membrana, ou mesmo quando da presença de um ligante ou estímulo mecânico, estes canais sofrem mudanças conformacionais, permitindo a passagem seletiva de íons através deles. A passagem de íons através dos canais iônicos se dá de forma passiva, isto é, sem gasto de energia, segundo o gradiente químico favorecido: onde há, por exemplo, menos potássio tende-se a receber mais potássio. Cada canal permite mais facilmente a passagem de determinados íons, enquanto que, por outro lado, dificulta a passagem de outros íons. O canal de potássio, por exemplo, é cem vezes mais permeável ao potássio que ao sódio. Esta seletividade contribui, consequentemente, para que o tráfego tenda em um único sentido e tenha, por fim, um saldo elétrico final mais ou menos estável (-65mV).
5. O que é potencial de repouso da célula?
Todas as células têm uma diferença de potencial em sua membrana plasmática. É referido como uma diferença de potencial porque o potencial dentro da célula é medido em relação ao potencial da solução fora da célula. Essa diferença de potencial é conhecida como potencial de membrana . O potencial de repouso se refere a uma situação em que a célula está em repouso e nenhuma perturbação foi feita para alterar o potencial, como um contato físico ou uma onda eletromagnética. Nas células, o potencial de membrana em repouso é negativo no interior, ou seja, o interior da célula é negativo em relação ao exterior, que serve como referência.
6. Descreva a equação de Nernst. Qual o seu significado? Por que ela é incapaz de descrever o potencial de repouso de uma célula?
A equação de Nernst nos permite calcular o potencial que será estabelecido através da membrana com base na valência e gradiente de concentração de um íon como o K+ (desde que apenas canais de K+ estejam presentes). Esse potencial também é conhecido como potencial de Nernst . O potencial de Nernst para qualquer espécie iônica é o potencial de membrana no qual a espécie iônica está em equilíbrio, ou seja, não há movimento líquido do íon através da membrana. Portanto, o potencial de Nernst para um íon é referido como o potencial de equilíbrio para esse íon. No potencial de equilíbrio, os gradientes químicos e elétricos são iguais e em direções opostas. Ela não é capaz de descrever o potencial de repouso de uma célula porque muitos íons estão contribuindo para esse potencial de repouso, e ele não aborda esses outros íons.
7. Por que o potencial de repouso da membrana não é o somatório das equações de Nernst para todos os íons permeantes?
Não é somatório porque o valor final do potencial de repouso dependerá dos gradientes de concentração e da permeabilidade de membrana relativas aos íons no sistema.
8. Qual é a utilidade da equação de Goldman-Hodgkin-Katz? Por que ela é suficiente para estabelecer o potencial de membrana, diferentemente da equação de Nernst?
Quando mais de um canal iônico está presente na membrana, o potencial da membrana pode ser calculado usando a equação de Goldman-Hodgkin-Katz. Essa equação é usada para determinar o potencial de membrana em repouso em células reais, nas quais K + , Na + e Cl - são os principais contribuintes para o potencial de membrana. Diferentemente da equação de Nernst, onde se considera apenas um íon, a de GHK aborda os íons que determinam o potencial de membrana da célula.
9. Quais os fatores contribuintes para a gênese do potencial de membrana? Qual é a contribuição de cada um deles?
Dois fatores são importantes para a geração do potencial de membrana. Na verdade, esses dois fatores são as características essenciais mínimas que devem estar presentes em um sistema antes que um potencial de membrana possa ser estabelecido. Os dois fatores são: Distribuição assimétrica de íons através da membrana plasmática (isto é, gradientes de concentração de íons); e Canais iônicos seletivos na membrana plasmática. Os canais de K +, Na+ e Cl- são os tipos de canais mais importantes para a maioria das células. Na maioria das condições fisiológicas, as concentrações intracelulares e extracelulares de íons permanecem as mesmas. Da mesma forma, a temperatura permanece constante. Portanto, os valores de permeabilidade tornam-se os fatores mais importantes que contribuem para o valor do potencial de membrana. A magnitude da permeabilidade (ou seja, quantos canais abertos) para cada íon determina a contribuição relativa desse íon para o potencial de membrana. Quanto maior a permeabilidade de um determinado íon, maior será a contribuição desse íon no ajuste do potencial.