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Potencial de membrana e de ação

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POTENCIAL DA MEMBRANA E DE AÇÃO
Lavínia Vasconcellos Patrus Pena 2019
2019
Potencial de membrana
· Causado pela diferença de cargas entre o interior e o exterior da membrana
· Energia da membrana celular 
· Potencial da membrana em repouso (normalmente): -90 mV -> valor negativo (cargas negativas 'sobrando', sem uma carga positiva para integrar com elas) 
· Positivo no LEC e menos positivo no LIC
· Ponto de estabilidade das membranas -> pode variar dependendo do tecido envolvido
· Valor determinado por:
· Potencial de difusão: formada pela diferença de [] dos íons, dentro e fora da célula -> sendo responsável, de acordo com as fórmulas de Goldman e de Nernst por um potencial de repouso de -86mV
· Canal passivo de potássio: principal mediador (-70mV)
· Potássio para fora da célula -> íon positivo
· + canais de potássio do que o de sódio e o gradiente do potássio é maior
· Proteína: parte interna da proteína = carga negativa (-5 mV)
· Canal passivo de sódio: difusão do sódio para dentro -> potencial de -70mV fica menos negativo -> -60mV
· Canal passivo de cloreto: gradiente = + fora da célula -> gradiente de difusão para dentro -> entra até certo ponto (carga negativa dentro)-> -70mV
· Bomba de sódio-potássio: maior negatividade da célula -> acréscimo de -4mV
· Fluxo de íon (muito pequeno para o totalidade de íons fora da célula) não afeta o meio extracelular de forma significativa (sódio, potássio e cloreto)
· Fluxo depende do gradiente químico, diferença de [] e permeabilidade (canais para a passagem do íon)
· Equação de Nernst: relação do potencial de difusão com a diferença de concentração de íons através de uma membrana
· Calcular a diferença de potencial de um só íon
· Potencial de Nernst: determinado pela proporção entre as concentrações de um certo íon nos dois lados da membrana
· Maior a proporção: maior a tendência para que o íon se difunda em uma direção: maior o potencial de Nernst necessário para evitar a difusão efetiva adicional 
· Da o valor do déficit para parar o fluxo de um determinado íon
· Validar o gradiente químico e o elétrico
· Equação de Goldman: para calcular o potencial de difusão quando a membrana é permeável a vários íons diferentes
· Membrana permeável a diferentes íon -> depende:
· Polaridade das cargas elétricas de cada íon
· Permeabilidade da membrana para cada íon
· [] de cada íon no lado interno e no lado externa da membrana
Potencial de ação
· Sinais nervosos transmitidos por potenciais de ação: rápidas alterações do potencial de membrana que se propagam em grande velocidade pela fibra nervosa
· Potencial de membrana negativo para positivo e depois para negativo de novo
· Transporte de cargas positivas para o interior da membrana e depois para fora
· Energia a ser vencida para provocar uma mudança de polaridade da membrana -> potencial de ação (tipo de comunicação, de sinalização -> 'impulso elétrico' -> tecido nervoso e tecido muscular)
· Estágio de repouso: potencial de repouso da membrana (-90mV) -> membrana polarizada
· Estágio de despolarização: influxo de sódio -> membrana subitamente permeável aos íons sódio -> potencial negativo neutralizado pelo influxo de íons sódio com carga positiva 
· Canais de sódio regulados por voltagem: duas comportas: uma de ativação (fechada a potencial de repouso) e uma de inativação para dentro da membrana
· Estímulo -> comporta de ativação abre
· Comporta de inativação interrompe influxo de sódio -> variação energética
· Estágio de repolarização: efluxo de potássio -> canais de sódio se fecham -> canais de potássio voltagem dependente se abrem (+ os canais de potássio passivo -> sempre ficam abertos) -> potencial de repouso negativo da membrana se restabelece
· Repouso: canal de potássio com comporta fechada
· Redução da entrada de sódio na célula e aumento da saída de potássio da célula -> repolarização rápida
· Pico (no gráfico): canais de sódio se fecham e ficam inativos e canais de potássio se abrem
· Período refratário absoluto: despolarização e repolarização
· Período refratário relativo (ou depois quase da metade do período de pós-hiperpolarização): estímulo maior que o primeiro para gerar um potencial de ação -> canais de sódio ainda inativados
· Período de hiperpolarização: potencial da membrana fica mais negativo antes de voltar ao seu valor de repouso por causa do fechamento de forma lenta dos canais de potássio (canais lentos)
· 'Troca' de íons não é significantemente grande para causar uma mudança nas características do LIC e do LEC
· LIC continua tendo + potássio 
· LEC continua tendo + sódio
· Na+ difundidos para o interior da célula e K+ difundidos para o exterior -> retorno para seus estados originais pela bomba de Na+ -K+
· Bomba utiliza ATP para seu funcionamento -> 'recarga' da fibra nervosa = processo metabólico ativo
· Início do potencial de ação
· Ciclo vicioso de feedback positivo abre os canais de sódio -> aumento do potencial de membrana -> abertura de canais de sódio -> potencial aumenta ainda + -> + canais de sódio se abrem (até todos ficarem abertos)
· Limiar para a estimulação do potencial de ação -> -90mV (para começar o processo de feedback positivo)
· Limiar da célula não muda -> por causa de seus canais 
· Transmissão do processo de despolarização, por fibra nervosa ou muscular: impulso nervoso ou muscular
· Princípio de tudo ou nada: ou vai ter um estímulo para provocar um potencial de ação ou ele não vai acontecer
· O processo de despolarização acontece por toda a membrana se as condições forem adequadas
· Se o potencial de ação atinge uma região da membrana e não gera voltagem suficiente para estimular a área seguinte da membrana, a propagação da despolarização é interrompida
· Tipos de estímulos para provocar potencial de ação: físico (tapa no joelho), químico, elétrico (choque) e térmico
· Potencias subliminares agudos: estímulos abaixo do valor do limiar necessário para produzir um potencial de ação
· Estímulo sublimiar: não provoca espasmo muscular, sem força suficiente para atingir o limiar de repouso
· Estímulo limiar: mínimo necessário para uma resposta de contração muscular -> limiar: valor no qual o canal de sódio dependente abre (gradiente químico: entrar na célula)
· Estímulo máximo: contração máxima -> 100% das fibras contraídas
· Estímulo supramáximo: não passa da contração do estímulo máximo
· Somação: junção de dois (alguns) potencias de ação -> estímulos próximos sem dar tempo de recuperação do músculo, separados por um curto intervalo de tempo
· Cérebro interpreta como um só estímulo
· Tetania incompleta: estímulos próximos não sustentados -> várias somações juntas
· Tempo menor que o da somação
· Tetania completa: estímulos sustentados -> intervalos menores -> contração muscular 4x maior que a da tetania incompleta
· Medicamento de KCl
· Diabetes: glicose alta e potássio em grande quantidade fora da célula -> hiperpotassemia -> repolarização demora a acontecer ou não acontece
· Insulina: tratar a glicose vai tratar o potássio também
· Cetoacidose diabética
· Hidratar com soro
· O que pode atrapalhar o potencial de ação: diferença de [], lesão
· Anestésicos locais: atuam diretamente nas comportas de ativação dos canais de sódio, dificultando a abertura desses canais -> diminuir a excitabilidade da membrana
Potencial de ação da célula cardíaca
· Fibras musculares do coração: membrana estimulada não se despolariza imediatamente após a despolarização
· Entra sódio pelo canal de sódio voltagem dependente -> abriu canal de potássio voltagem dependente -> abriu canal de cálcio (sódio-cálcio) voltagem dependente (mais ou menos estável) -> fecha canal de sódio-cálcio (passa muito mais cálcio do que sódio -> + cálcio fora da célula -> gradiente vai fazer o cálcio entrar) -> repolarização
· Abertura dos canais de potássio regulados pela voltagem é + lenta do que a usual -> platô (aumento do período refratário absoluto do coração secundário a abertura dos canais de sódio-cálcio dependentes) termina quando se fecham os canais de cálcio-sódio e aumenta a permeabilidade aos íons potássio· Período refratário absoluto -> não dá para gerar um potencial de ação
· Tempo do coração encher de sangue -> tempo de relaxar
· Coração relaxa -> célula estimulada chega na última e para porque essa está ainda no período refratário absoluto
· Tem hiperpolarização pequena -> não tão evidente
· Bloqueio de ramo cardíaco -> arritmia 
· Aumento do limiar do coração: frequência diminui -> + tempo para ter os estímulos -> bradicardia
· Sistema marca-passo: alta excitabilidade -> célula atinge o limiar sozinha de tempos em tempos (+ canais passivos para sódio -> célula sempre ficando positiva até atingir o potencial de ação)
· Adrenalina -> frequência aumenta
· Descargas rítmicas causam batimento ritmado do coração, peristaltismo rítmico dos intestinos e controle ritmado da respiração
· Se o limiar de excitabilidade dos tecidos celulares for suficientemente reduzido
· Desfibrilação: regular as fibras -> regular o potencial de ação -> recomeço na atividade cardíaca
Potencial de ação dos neurônios
· Potencial de repouso do neurônio: -70 mV
· Botão sináptico: liberam neurotransmissores
· Potencial de ação em uma parte da fibra nervosa excita as porções adjacentes da membrana 
· Estímulo pode ser supra ou infra-limiar
· Neurotransmissor inibitório (hiperpolariza a célula) ou excitatório (gera um potencial de ação)
· Para acontecer o potencial de ação: fazer uma somação = potencial elétrico somado para chegar na zona ativa do neurônio para desencadear um potencial de ação
· Somação temporal: neurotransmissores no mesmo tempo -> dois neurônios se despolarizam juntos
· Somação espacial: receptores no mesmo lugar
· Propagação na fibra amielinizada: abertura de canal por canal
· Fibra mielinizada típica:
· + grossa que a fibra amielínica
· Parte central da fibra: axônio -> cheio por axoplasma
· Membrana do axônio conduz o potencial de ação
· Em volta do axônio pelas células de Schwann: bainha de mielina
· Camadas múltiplas de células de Schwann que contêm uma substância líquida, esfingomielina (isolante elétrico)
· Nodo de Ranvier: passagem livre de íons
· Potenciais de ação só ocorrem nos nodos de Ranvier -> condução saltatória (impulsos nervosos saltam ao longo da fibra nervosa -> unidirecional -> receptores somente no começo)
· 'Buraco' cheio de canais de sódio -> campo elétrico maior -> muitos canais juntos -> potencial maior naquele ponto
· Entre os nodos: velocidade do campo elétrico -> velocidade da luz -> não precisa ficar esperando muito tempo para cada canal abrir
· Aumento da velocidade de transmissão nervosa na fibra mielinizada
· Doenças degenerativas do sistema nervoso (esclerose múltipla, lateral amiotrófica) -> destroem a mielina
· Conservação de energia: somente os nodos se despolarizam -> menos gasto de energia para restabelecer as diferenças de [] de sódio e potássio através da membrana
· Íons (ânions) impermeantes com carga negativa no interior do axônio -> responsáveis pela carga negativa dentro da fibra
· Permeabilidade aumentada dos canais de sódio quando ocorre déficit de íons cálcio
· Fibra nervosa muito excitável
Sinapse
· Sinapse: ponto de interação entre um neurônio e outro neurônio, entre neurônio e células musculares ou entre neurônio e células glandulares
· Funções:
· Transmitir potencial de ação entre as células
· Bloquear a passagem do potencial de ação
· Transformar potencial de ação único em impulsos repetitivos
Sinapse química
· 1º neurônio: neurotransmissor (neurônio pré-sináptico) -> sem receptores para gerar potencial de ação
· 2º neurônio: receptores (neurônio pós-sináptico)
· Excitação, inibição, modulação da interação entre as duas células, unidirecional
· Receptores:
· Ionotrópico: receptor é o canal -> + rápido -> mudança de conformação da proteína
· Visão: estímulo muda muito rapidamente
· Metabotrópico: receptor produz um proteína que ativa uma enzima que produz vários peptídeos que ativam o canal
· Uma molécula de neurotransmissor consegue ativar vários canais 
· Olfato -> evolução
Sinapse elétrica
· Junções comunicantes entre um neurônio pré-sináptico e um pós-sináptico -> tubos que ligam um ao outro -> + rápido -> sem neurotransmissor
· Movimentação iônica bidirecional
· Típicas na musculatura lisa e na musculatura cardíaca (para contrair todas as células)
· Sem modulação
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lAVÍNIA VASCONCELLOS PATRUS pena

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