POTENCIAL DE AÇÃO - BIOELETROGÊNESE

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ORGANIZAÇÃO E COMUNICAÇÃO NO 
SISTEMA NERVOSO - POTENCIAL DE 
AÇÃO 
BIOELETROGÊNESE 
 
- como o SN detecta alterações de temperatura, de 
pressão… 
- cél excitável - promove alterações de membrana → 
potenciais de ação - a bioeletrogênese está envolvida 
na geração desse PA 
 
SISTEMA NERVOSO 
- rede complexa que permite ao organismo se 
comunicar com seu ambiente (interno e externo) 
 
→ COMPONENTES: 
→ SENSORIAIS: detectores das variações na 
estimulação 
→ MOTORES: geradores de movimento - contração 
dos músculos (esquelético, cardíaco dos vasos 
sanguíneos…), secreções 
→ INTEGRATIVOS: recebem, armazenam e 
processam a informação sensorial 
 elaboram as respostas motoras apropriadas 
 
→ SISTEMA NERVOSO CENTRAL 
- encéfalo 
- medula espinhal 
 
→ SISTEMA NERVOSO PERIFÉRICO 
- receptores sensoriais 
- nervos sensoriais e motores 
- gânglios (aglomerados de céls do SN) fora do SNC 
 
- SNC e SNP comunicam-se extensamente 
 
Como o SN processa as informações sensoriais e 
gera comandos motores? 
- componentes sensoriais = órgãos dos sentidos → 
gerais e especiais, viscerais 
→ detectam as variações do meio ambiente e do 
meio interno 
→ essas percepções são enviadas ao SNC 
 entrada sensorial → integração (sensorial e 
motora) → saída motora 
 parte dessa informação vai ser armazenada 
como forma de aprendizado 
- órgãos efetuadores musculares - estriado, liso, 
cardíaco; glandulares 
 
COMPORTAMENTO DE PRESA E PREDADOR 
Que órgãos do corpo realizam o movimento? 
Que órgãos detectam os estímulos do ambiente? 
Quem controla o movimento e a postura dos animais? 
Como o comportamento é organizado? 
- sistemas envolvidos - olfato, movimentos 
musculares, SN autônomo… 
- necessidade de geração de PA 
 
CÉLULA NERVOSA - NEURÔNIO 
- corpo 
- prolongamentos do corpo = dendritos 
→ responsáveis por receber as informações de outras 
céls 
- contato entre céls através de neurotransmissores → 
sinapse 
- axônio 
→ mielinizado (facilita a condução da informação 
nervosa) ou não 
 
BIOELETROGÊNESE 
- formação de um potencial elétrico celular 
- não acontece só no SN, acontece em qualquer cél 
excitável - ex. músculo 
 
ORIGENS DO POTENCIAL DE REPOUSO 
- todas as céls apresentam uma diferença de 
potencial elétrico (voltagem) através da membrana 
→ potenciais elétricos que existem dentro e fora da 
cél 
- alterações na permeabilidade iônica da membrana 
levam a alterações do potencial da membrana (este é 
o potencial elétrico que está no interior da cél) 
 
- os estudos sobre a eletrofisiologia dos neurônios 
começaram com Hodgkin e Huxley (1930 - 1940) - 
Nobel 1963 - gigantes de lula 
- a lula (animal) foi selecionado para estudar esse 
assunto, devido ao fácil acesso ao seu SN 
→ axônios gigantes de lula 
→ EXPERIMENTO: 
- neurônio isolado colocado em uma solução 
(“banho”) que permitia a continuidade das “trocas” 
- eletrodos de referência e de registro ligados nessa 
solução com o neurônio e a um amplificador, o qual 
levava a informação a um voltímetro 
- verificação: não há diferença de potencial elétrico 
(DP = 0 mV) quando os eletrodos estão do lado de 
fora (mas ainda localizados no banho) 
- quando o eletrodo (vermelho) atravessa a 
membrana do axônio gigante de lula, o voltímetro 
acusa a existência de uma DP de -60 mV (potencial 
de repouso) sendo que a face interna da membrana 
citoplasmática é negativa em relação à externa 
 
→ OUTRO EXPERIMENTO: 
- ao estimular o neurônio (com uma corrente elétrica), 
o voltímetro acusa alteração transitória do potencial 
de membrana, seja em forma de ondas de 
despolarização (cél fica menos negativa - sai do 
potencial de repouso) de baixa amplitude ou na forma 
de um potencial de ação (variação muito grande do 
potencial de repouso; transitório), conforme a 
intensidade do estímulo 
→ PA: responsável pela ativação de qualquer cél 
excitável 
 
REGISTRO DO POTENCIAL DE REPOUSO 
- eletrodo no meio extracelular - 0 mV 
- eletrodo no meio intracelular - diferença de potencial 
elétrico entre as faces da membrana 
 
RELEMBRANDO A MEMBRANA CELULAR 
(sua função no potencial de repouso e ação) 
- bicamada lipídica com proteínas associadas 
- resistência à passagem livre de algumas 
substâncias (íons…) 
- proteínas que formam canais que passam íons 
→ canais possuem cargas elétricas - podem ser 
seletivos para cátions ou ânions 
- os canais podem estar sempre abertos ou abrirem 
em resposta a algum estímulo (ex. ligação de um 
neurotransmissor no sítio de ativação de alguma 
proteína) 
 
CONCENTRAÇÕES IÔNICAS DENTRO E FORA DA 
CÉLULA - gradiente de concentração 
→ MAIS CONCENTRADOS 
EXTRACELULARMENTE 
- Na+ 
- Cl- 
- Ca++ 
 
→ MAIS CONCENTRADOS INTRACELULARMENTE 
- K+ 
 
POTENCIAL DE EQUILÍBRIO ELETROQUÍMICO (E) 
DE UM ÍON (J/MOL) 
- diferença de energia potencial do íon entre dois 
compartimentos (E) 
 
 
→ equilíbrio dinâmico entre as concentrações dos 
lados - membrana permeável aos dois íons 
 
POTENCIAL DE EQUILÍBRIO IÔNICO 
 
 
→ membrana semipermeável - permeável somente 
ao K+, que, em virtude da diferença de concentração 
química entre os lados, tende a passar para o lado 2 
→ como tem valência positiva, o lado 2 fica mais 
positivo e o 1 mais negativo 
 diferença de potencial elétrico entre a 
membrana 
→ se a membrana fosse permeável apenas ao 
cloreto, a situação seria invertida → lado 1 positivo e 
lado 2 negativo 
 
- membrana permeável a cátions e a ânions (caso de 
K+ e Cl-) - ambos os íons se difundem igualmente = 
ambos potenciais de equilíbrio se anulam → não há 
diferença de potencial elétrico entre as faces da 
membrana 
 
→ tanto o gradiente químico quanto o elétrico 
influenciam no transporte das substâncias 
 
→ EQUAÇÃO DE NERNST 
 
 
→ Ei = potencial de equilíbrio 
→ z = valência do íon 
→ Ci = concentração interna do íon 
→ Co = concentração externa do íon 
- equação para calcular o equilíbrio de determinado 
íon 
→ saber quanto vale o potencial elétrico adequado 
para anular a saída e a entrada de determinado íon 
 
POTENCIAIS DE NERNST PARA OS PRINCIPAIS 
ÍONS DE IMPORTÂNCIA FISIOLÓGICA 
 
 
→ E Na = -61mV/1 log 15/145 = +60mV → valor de 
equilíbrio dinâmico 
→ E Cl = -61mV/-1 log 5/100 = +80mV 
→ E K = -61mV/1 log 150/4,5 = -94mV → quando a 
membrana celular atinge -94mV, o K+ está em 
equilíbrio dinâmico - o transporte de K+ para o meio 
extracelular “não está acontecendo” 
→ E Ca = -61mV/2 log 0,0001/1,8 = +130mV 
 
- o potencial de repouso (potencial de membrana) é 
determinado pela grande permeabilidade da 
membrana ao potássio 
→ pq é o mais parecido com o potencial de 
membrana encontrado em grandes neurônios, como 
os de lula - aproximadamente -90mV 
- potencial de repouso de alguns tipos celulares: 
 
 
→ essas voltagens acontecem devido à 
permeabilidade da membrana em relação ao potássio 
 
EQUAÇÃO DE HODGKINS-KATZ-GOLDMAN 
 
 
→ determinação do equilíbrio de vários íons (nos 
meios intra e extracelular) 
 
- os íons são segregados por transportadores 
presentes na membrana que realizam transporte ativo 
1. Na/K ATPase - eletrogênica (gera gradiente 
elétrico) 
2. trocador Na/Ca - 3 Na+ para o interior e 1 Ca+2 
para o meio extracelular 
3. Ca-ATPase reticular 
 
FUNCIONAMENTO DA Na+2/K+ ATPase 
- 3 sítios de ligação Na 
- 2 sítios de ligação K 
- sítio para atividade ATPase 
- 1 molécula de ATP fosforila essa bomba → 
mudança conformacional → transporte de 3 Na+ 
- desfosforilação → volta à conformação original → 
transporte de 2 K+ 
- essa bomba é eletrogênica (bombeia 3 cargas 
positivas para fora e apenas 2 para dentro - cria um 
potencial elétrico através da membrana celular), 
porém sua contribuição direta para o PM é pequena 
- a inibição da Na/K ATPase (bloquear o transporte) 
por digitálicos cardíacos (oubaína) despolariza a cél 
por poucos milivolts (2-16), em média 
→ músc esquelético: 6-8 mV 
→ músc cardíaco: 12-16 mV 
- funções: 
→ controle de volume 
 dentro da cél existe um grande número de 
proteínas e outras moléculas orgânicas, 
carregadas negativamente, que não saem do 
interiorcelular 
 atraem um grande número de sódio, potássio 
e outros íons positivos 
 todas estas moléculas e íons fazem com que 
haja osmose da água para o interior da cél → 
aumento do tamanho da célula 
 para que não haja lise, a bomba controla esse 
volume e o aumento de tamanho 
→ manutenção do PM - contribuição pequena 
 
CÉLULAS EXCITÁVEIS 
- são capazes de alterar ativamente o potencial da 
membrana → geração do potencial de ação 
- os principais tipos de céls excitáveis são neurônios e 
fibras musculares 
- a membrana das céls excitáveis responde 
ativamente a estímulos 
- a resposta mais típica é o potencial de ação - súbita 
e rápida despolarização “tudo-ou-nada” da 
membrana, que viaja ao longo da célula 
 
POTENCIAL DE AÇÃO - FASES 
 
 
→ cél nervosa 
 
- estímulo → cél despolariza 
 
 
1. DESPOLARIZAÇÃO - influxo de sódio 
 pode ou não gerar um PA → para 
gerar, precisam atingir o limiar de 
excitabilidade - em torno de aprox. 15 a 
30 mV do potencial de membrana em 
repouso 
 se não gerar PA (não atingir o limiar de 
excitabilidade) - ocorre despolarização 
mas não gera um PA → cél volta ao 
potencial de repouso 
 deixa a cél mais positiva (potencial de 
membrana cima de 0 mV) 
2. PICO - alcance máximo do PA 
3. REPOLARIZAÇÃO - efluxo de potássio 
 cél sai de um potencial de membrana 
positivo e se torna mais negativa 
4. HIPERPOLARIZAÇÃO - permanência da 
abertura dos canais lentos de potássio 
 fenômeno no qual a cél fica mais 
negativa (até que volte ao potencial de 
repouso) 
 
- o potencial de ação é composto de duas 
condutâncias (g) - sódio (gNa) e potássio (gK) 
 
 
→ durante a despolarização, ocorre a abertura de 
canais de sódio (como ele é mais concentrado 
extracelularmente, a tendência é que ele vá para o 
interior da cél - deixa a membrana (potencial) mais 
positiva) → aumento da condutância do sódio - sódio 
está sendo conduzido rapidamente pela célula até 
atingir o limiar de excitabilidade 
→ quando o limiar é atingido → repolarização 
→ canais de sódio dependentes de voltagem/canais 
de sódio voltagem-dependentes - quanto maior a 
alteração de voltagem para valores menos negativos, 
maior é a abertura dos canais de sódio (até atingir o 
pico do PA) 
→ quando chega no pico, menor é a quantidade de 
sódio que passa para dentro da cél (menor é o 
influxo) 
 canais de sódio se fecham nesse momento 
 diminuição da condutância do sódio 
→ na repolarização, maior é a condutância do 
potássio (meio intra para o extracelular → efluxo) 
→ cél se torna cada vez mais negativa - está 
perdendo cargas positivas 
 gK > gNa 
→ canais lentos de potássio - demoram a se abrir e a 
se fechar - por isso existe a hiperpolarização (devido 
à permanência de canais de potássio ainda abertos, 
mesmo depois que já ocorreu a repolarização) 
→ quando a condutância de potássio termina e os 
canais se fecham, a cél volta ao potencial de repouso 
(aprox. -90 mV) 
 
- o potencial de ação possui um limiar de disparo 
- o potencial de ação possui um PERÍODO 
REFRATÁRIO logo após o seu disparo 
→ após o disparo de um PA, a cél necessita de um 
tempo antes de disparar um próximo PA → esse 
tempo chama-se período refratário 
a. ABSOLUTO - não ocorre novo PA, pois 
independe da intensidade do estímulo 
b. RELATIVO - depende da intensidade do 
estímulo 
 pode ocorrer novo PA