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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 3 lAVÍNIA VASCONCELLOS PATRUS pena
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