Potenciais de membrana e potencial de ação

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PO TEN CI AI S D E 
MEMB R AN A E 
PO T EN CI AL D E AÇÃO
U N I V E R S I D A D E E S T A D U A L D O C E A R Á
C E N T R O D E C I Ê N C I A S D A S A Ú D E – C C S
C U R S O D E B A C H A R E L A D O E M E N F E R M A G E M
M O N I T O R I A D E F I S I O L O G I A E B I O F Í S I C A
P A U L O V I C T O R A V E L I N O M O N T E I R O
A MEMBRANA CELULAR
• A membrana plasmática das células excitáveis apresenta um potencial de membrana, 
denominado potencial de repouso da membrana
• Todas as células, incluindo os neurônios, têm potencial de repouso, tipicamente, em 
torno de –70 mV
• Transporte através da membrana 
Passivo X Ativo
CÁLCULO DO POTENCIAL DE 
MEMBRANA
EQUAÇÃO DE NERNST
• Calculo do potencial de membrana para 
um único íon
• Potássio = -90mV
EQUAÇÃO DE GHK
• Calculo do potencial de membrana com 
vários íons
• Potássio = -70mV
• O Ca²+ não faz parte da equação de GHK 
por a membrana não ser normalmente 
permeável a esse íon
O MOVIMENTOS DOS ÍONS GERA 
SINAIS ELÉTRICOS
• O potencial de membrana em repouso das células vivas é determinado primariamente pelo 
gradiente de concentração do k+
• Em repouso a membrana é pouco permeável a Na+
• A entrada de Na+ no LIC causa despolarização da membrana celular e gera um sinal elétrico
• Se a membrana se tornar mais permeável a K+ pode haver hiperpolarização
• Entrada de Cl- também causa hiperpolarização
• O fluxo de íons pela membrana é chamado de corrente
SINALIZAÇÃO ELÉTRICA
• Fibras musculares e neurônios
• Potenciais graduados
– Comunicação em curtas 
distancias
• Potenciais de ação
– Comunicação a grandes 
distâncias
• Potencial de ação muscular e 
potencial de ação nervoso 
(impulso nervoso)
SINALIZAÇÃO ELÉTRICA
• Depende de duas características básicas da 
membrana:
– A existência de um potencial de membrana de 
repouso
– A presença de tipos específicos de canais 
iônicos
• As membranas neuronais contêm diferentes 
tipos de canais iônicos que se abrem e fecham 
com estímulos específicos
Canais de 
vazamento
Canal ativado 
por ligante
Canal 
mecanoativado
Canal 
dependente de 
voltagem
CANAIS IÔNICOS
CANAIS DE VAZAMENTO
• Se alternam de modo aleatório entre as 
posições fechada e aberta
• Maior presença de canais de vazamento 
para o k+ que para o Na+
CANAIS ATIVADOS POR LIGANTE
• Se abrem e se fecham em resposta à ligação de 
um estímulo ligante (químico).
– Ex: neurotransmissores, hormônios e íons específicos
CANAIS MECANOATIVADOS
• Se abrem ou se fecham em resposta a um 
estímulo mecânico
– Vibração, toque, pressão ou estiramento
CANAIS DEPENDENTES DE 
VOLTAGEM
• Se abrem em resposta a uma mudança no 
potencial de membran
CANAIS IÔNICOS
CANAIS IÔNICOS
CANAIS IÔNICOS
POTENCIAL DE MEMBRANA EM REPOUSO
1. DISTRIBUIÇÃO 
HETEROGÊNEA DE ÍONS NO 
LEC E NO CITOSOL
• LEC
– Rico em Na+ e Cl -
• LIC
– Rico em K+, ânions fosfatos e aminoácidos
3. A NATUREZA ELETROGÊNICA
DAS NA + K + ATPASES
• Ajudam a manter o potencial de membrana por 
meio da retirada de Na+ tão logo ele entre na 
célula e captação K+
• As Na + K + ATPases retiram três Na + para 
cada dois K + captados
• Contribuem para a manutenção da negatividade 
do potencial de membrana
Depende de três fatores:
2. A INCAPACIDADE DA MAIORIA 
DOS ÂNIONS EM SAIR DA CÉLULA
• Estão ligados a moléculas que não se 
difundem, como o ATP e grandes proteínas
POTENCIAL DE MEMBRANA EM REPOUSO
POTENCIAIS GRADUADOS
POTENCIAL GRADUADO 
HIPERPOLARIZANTE
• Torna a membrana mais polarizada
• Inibitório
POTENCIAL GRADUADO 
DESPOLARIZANTE
• Torna a membrana menos polarizada
• Excitatório
é um pequeno desvio do potencial de membrana que torna a membrana mais polarizada (parte 
interna mais negativa) ou menos polarizada (parte interna menos negativa)
X
• Variam em amplitude (tamanho) de acordo com a intensidade do estímulo
• Depende de quantos canais ativados por ligantes ou mecanoativados se abriram (ou se 
fecharam) e de quanto tempo eles permanecem abertos
• Normalmente a condução é decrescente, mas pode haver somação
CARACTERÍSTICAS DOS POTENCIAIS GRADUADOS
POTENCIAIS GRADUADOS
POTENCIAIS GRADUADOS
Zona de gatilho
SOMAÇÃO
GERAÇÃO DOS POTENCIAIS DE AÇÃO
Um potencial de ação ocorre no axolema quando a despolarização atinge um certo nível, 
conhecido como limiar (acima de −55 mV na maioria dos neurônios)
Estímulo 
sublimiar
Estímulo 
limiar
Estímulo 
supralimiar
Princípio do Tudo ou Nada
P O T E N C I A L D E A Ç Ã O
GERAÇÃO DOS POTENCIAIS DE AÇÃO
Um potencial de ação ou impulso é uma sequência rápida de eventos que diminui e reverte o 
potencial de membrana e posteriormente o leva novamente para seu estado de repouso
• Possui duas fases principais:
– a fase de despolarização e a fase de 
hiperpolarização 
• Fase de despolarização
– o potencial de membrana se torna menos 
negativo, atinge o zero, e então se torna 
positivo
• Fase de repolarização
– o potencial de membrana volta ao padrão 
de repouso de −70 mV
• Pode acontecer uma fase de 
hiperpolarização
FASE DE DESPOLARIZAÇÃO
1) Um estímulo gera despolarização da 
membrana aten o limiar (-55mV)
2) Abertura dos canais de Na+ dependentes 
de voltagem rapidamente 
3) Influxo de Na+ muda o potencial de 
membrana de -55mV para +30mV
• Os canais de sódio dependentes de 
voltagem possuem duas comportas
– Comporta de ativação
– Comporta de inativação
• Sistema de feedback positivo
FASE DE DESPOLARIZAÇÃO
FASE DE REPOLARIZAÇÃO
1) Inativação dos canais de Na+
2) Abertura lenta dos canais de K+
3) Efluxo de K+ para o exterior da célula
4) Potencial de membrana passa de +30mV 
para −70 mV
5) Ao fim da repolarização os canais de 
Na+ voltam ao estado de repouso
FASE DE REPOLARIZAÇÃO
FASE DE HIPERPOLARIZAÇÃO
1) Os canais de K+ são mais lentos e 
ocorre a saída excessiva de K+ para o 
meio extracelular
2) O potencial de membrana variará ate 
cerca de -90mV
3) Ao fim desta fase, os canais de K+ se 
fecham e o potencial de membrana de 
-70mV é restaurado
FASE DE HIPERPOLARIZAÇÃO
PERÍODO REFRATÁRIO
PERÍODO REFRATÁRIO 
ABSOLUTO
• Mesmo um estímulo muito intenso não 
conseguirá gerar um segundo potencial de 
ação
• É impossível gerar um novo PA
• Coincide com o período de ativação e 
inativação do canal de Na + dependentes 
de voltagem 
PERÍODO REFRATÁRIO 
RELATIVO
• Um segundo potencial de ação pode ser 
gerado, mas apenas por um estímulo 
maior que o usual
• É mais difícil gerar um novo PA
• Coincide com o período no qual os canais 
de K + dependentes de voltagem ainda 
estão abertos, após a volta dos canais de 
Na + inativos para o repouso
O período de tempo após o início do potencial de ação durante o qual uma célula excitável não consegue gerar 
outro potencial de ação em resposta a um estímulo limiar normal é chamado período refratário
PERÍODO REFRATÁRIO
Excitabilidade é a capacidade de um 
neurônio responder rapidamente a u 
estímulo e disparar um potencial de ação
POTENCIAL DE AÇÃO - REVISANDO
POTENCIAL DE AÇÃO - REVISANDO
C O N D U Ç Ã O D O 
P OT E N C I A L D E A Ç Ã O
O período refratário evita a condução 
retrógrada, ou seja, o potencial de ação é 
unidirecional
CONDUÇÃO DO POTENCIAL DE AÇÃO
CONDUÇÃO CONTÍNUA
• Envolve despolarização e repolarização 
graduais de cada segmento da membrana 
plasmática
• Propaga apenas por uma distância 
relativamente curta em poucos 
milissegundo
• Ocorre em axônios não mielinizados e nas 
fibras musculares
CONDUÇÃO SALTATÓRIA
• Ocorre nos axônios mielinizados
• Distribuição heterogênea dos canais 
dependentes de voltagem
• Nós de Ranvier apresentam muitos canais 
dependentes de voltagem
• Propagação mais rápida do PA
• Condução mais eficiente do ponto de 
vista energético
X
CONDUÇÃO DO POTENCIAL DE AÇÃO
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DA 
PROPAGAÇÃO
A velocidade de propagação de um potencial de ação é afetada 
por trêsfatores principais:
1) Mielinização, 
2) Diâmetro do axônio 
3) Temperatura
COMPARAÇÃO DOS SINAIS ELÉTRICOS 
PRODUZIDOS PELAS CÉLULAS EXCITÁVEIS
D Ú V I D A S ?
E M A I L : P A U L O V I C T O R . M O N T E I R O @ A L U N O . U E C E . B R