Excitabilidade celular e potencial de ação

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Excitabilidade celular e
potencial de ação
Permeabilidade da membrana: passam
gases, moléculas hidrofóbicas e
moléculas polares pequenas; não passam
moléculas polares grandes e moléculas
carregadas
UNIPORTE: um único soluto passando
através da membrana
COTRANSPORTE: dois solutos passando
através da membrana
→ Simporte: dois solutos passando no
mesmo sentido
→ Antiporte: dois solutos passando em
sentidos opostos
CANAIS IÔNICOS
A membrana celular possui proteínas que
formam canais que passam íons que
podem ser seletivos para cátions ou íons
→ Podem estar sempre abertos, ou
abrirem em resposta a algum estímulo
→ Podem ser visto como condutores
porque passam corrente elétrica na forma
de íons
A membrana possui uma permeabilidade
seletiva e uma permeabilidade
diferenciada (aqueles que passam,
passam em quantidades diferentes)
No meio EXTRACELULAR, existe
predominância de sódio e cloreto; no meio
INTRACELULAR, existe predominância
de potássio e fosfato
1. Potencial de equilíbrio do sódio
→ Cátion predominante no meio
extracelular
→ A tendência é que ele passa para o
meio intracelular para que se atinja o
equilíbrio eletroquímico
2. Potencial de equilíbrio do
potássio
→ Cátion predominante no meio
intracelular
→ A tendência é que ele passe para o
meio extracelular para que se atinja o
equilíbrio eletroquímico
BOMBA DE SÓDIO E POTÁSSIO
Atua a todo momento contra o gradiente
de concentração, enviando três sódios
para o meio extracelular e dois potássios
para o meio intracelular, utilizando como
fonte de energia a molécula de ATP
A relação entre o potencial de difusão
desses íons e o gradiente de
concentração pode ser definida pela
equação de Nernst
z → carga do íon
F → constante de Faraday
POTENCIAL DE REPOUSO
→ A diferença de potencial elétrico
através da membrana é denominado
potencial de repouso ou potencial da
membrana em repouso
→ Alterações na permeabilidade iônica da
membrana levam a alterações do
potencial da membrana em repouso
→ Cada tipo celular tem um potencial de
repouso diferente
K+ é cerca de 100x mais permeável que
o Na+
Modelo difusional
Cálculo do potencial de difusão quando a
membrana é permeável a vários íons
diferentes
Equação de Goldman-Hodgkin-Katz
(GHK)
P = permeabilidade
Outra forma de avaliarmos o potencial de
repouso das células é através de um
circuito elétrico equivalente
Excitabilidade celular
Na ausência de perturbações externas, os
potenciais de membrana VM das células
permanecem constantes e são
denominadas potenciais de repouso V0.
Entretanto, um estímulo externo às
células podem produzir uma variação V
em seus potenciais de membrana
VM = V0 + V
A células podem sofrer estímulos:
→ Hiperpolarizante: aquele que
determina aumento da negatividade do
meio celular
→ Despolarizante: aquele que determina
diminuição da negatividade do meio
celular
Célula excitável x não excitável
→ Uma célula é dita excitável porque em
resposta a um estímulo despolarizante
igual ou acima do limiar de excitabilidade,
desenvolve sempre um potencial de ação
→ Uma célula é dita não excitável
porque em resposta a um estímulo
despolarizante de qualquer intensidade
desenvolve sempre um potencial
eletrotônico
Potencial Eletrotônico: caracterizado por
uma variação do potencial de membrana
em resposta a um estímulo
hiperpolarizante ou despolarizante abaixo
do limiar de excitabilidade em células
excitáveis → existem alguns canais que já
estão abertos (não são voltagem
dependentes)
obs. potencial de ação ocorre quando o
estímulo é suficiente para atingir o limiar
de excitabilidade e dessa forma gerar a
despolarização
1. Fatores que determinam a
excitabilidade celular
Presença de canais dependentes de
voltagem e de ligantes
→ Responde a um estímulo que faz com
que ela abra esses canais dependente de
voltagens e ligantes
→ Os principais tipos de células excitáveis
são os neurônios e as musculares, além
das endoteliais e renais
2. Potencial de ação
A membrana das células 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
ETAPAS DO POTENCIAL DE AÇÃO
→ Despolarização: grande aumento da
permeabilidade ao sódio;
→ Repolarização: sódio deixa de entrar
na célula e aumenta permeabilidade de
potássio (inativação dos canais de sódio e
abertura dos canais de potássio)
→ Hiperpolarização: VM abaixo do
potencial de repouso (porque o potássio é
muito mais permeável)
→ Retorno a condição de repouso
conduzida pela bomba de sódio e
potássio
O período refratário impede que o nervo
entre em curto circuito após o potencial de
ação (intervalo que eu tenho entre dois
potenciais de ação). Após o disparo de
um potencial de ação, a célula necessita
de um tempo antes de disparar um
próximo potencial de ação. Esse tempo
chama-se PERÍODO REFRATÁRIO
→ O período refratário ABSOLUTO não
depende da intensidade do estímulo
(desde o início até o final da
repolarização)
→ O período refratário RELATIVO
depende da intensidade do estímulo (final
da repolarização até o repouso)
obs. em crises convulsivas, existe uma
super excitabilidade dos neurônios, sem
ter o período refratário.
→ Medicamentos que inibem a abertura
de canais de sódio
FUNÇÃO DO POTENCIAL DE AÇÃO
→ Estimular a contração muscular
→ Estimular a liberação de
neurotransmissores
→ Estimular a secreção de substâncias
por células neurais e neuro endócrinas