Bioeletricidade (Sistema de membrana)

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Bioeletricidade: Potencial de Repouso e equação de Nernst
Observar a célula como uma pilha:
· Toda célula pode ser observada como uma verdadeira pilha
· São observados por vários observadores há muito tempo sobre a relação da eletricidade com a célula. Relação entre o estímulo elétrico de uma rã morta, ele contraia 
· Pilha: um dispositivo capaz de produzir corrente a partir da fiação de óxido e redução de metais presentes em sua estrutura. A pilha tem dois polos (negativo e positivo) os elétrons migram nessas duas partículas onde tem mais. É produzida em movimentação de partícula de uma extremidade onde há falta dela e para outra extremidade nessa mudança há a geração de energia
Corrente elétrica:
· É o fluxo, o movimento dessa partícula de uma extremidade para outra. 
· Para haver corrente tenho que ter uma diferença (assimetria) no número de partículas 
· Corrente passa pela região onde tem a menor distância entre dois polos 
· Sua medida está relacionada pela quantidade de tempo
Voltagem ou diferença de Potencial elétrico:
· É a medida da diferença da concetração de elétrons entre dois polos de uma pilha, gerador ou capacitor, a qual dertemina a força ou a velocidade com a qual esses elétrons potencialmente irão trafegat entre dois polos.
· É a diferença de partículas
· Mesmo número de partículas - 1 volts
· Número diferentes de partículas - + volts
· Potencial elétrico : diferença de cargas (os eletróns)
· Essa diferença determina a força ou a capacidade
Gerador:
· Pode ser um dispositivo que produz essa diferença de corrente elétrica
· Não é a partir da corrente elétrica, ele faz uma transformação de outra fonte elétrica (Ex: água, qnd ocorre a queda de água gera uma energia potencial que gera uma força, que gira o gerador produzindo uma energia e gera a energia elétrica)
Capacitor:
· É um dispositivo, que tem duas placas que estão eletricamente carregadas , ou de partículas positivas em uma e negativas em outras
· Estão eletricamente atraídas
· Estão distantes com uma placa, mas não tem corrente 
· A placa vai isolar o meio e não há descarga
· Quando houver uma diminuição da distância, ocorre uma descarga elétrica
· Acontece a movimentação de carga e acontece a diferença de potencial 
· Funciona como uma pilha de descarga armazenada 
Comportamento elétrico da Membrana Celular:
· Os componentes físicos tem uma correlação com a membrana
· Analogia entre a membrana e o capacitor:
 
A membrana é composta por uma parte carregada positiva e outra camada carregada negativamente. Tem um acúmulo de cargas na sua superfície, na hidrofílica (positiva) e hidrofóbica (negativas), na representação estamos observando os fosfolípidios como um isolante (que nem ocorre com um capacitor. 
· O que movimenta o fluxo da célula: íons 
· Os íons não vão passar, moléculas que não são hidrofóbicas não passam pelas membranas
· Precisam dos canais ionicos que passam por proteínas intra membranas 
· Na membrana plasmática há um acúmulo de cargas entre as duas faces , quando houver o canal iônico e consegue reduzir o meio que antes era isolante e há a passagem de movimento entre cargas
Comportamento elétrico da membrana celular:
· Toda célula do organismo verifica essa extremidade com carga positiva (parte extracelular) e na intracelular (negativa)
A célula apresenta um potencial de membrana
· Se eu pegar um microeletrodo e colocar na parte externa da célula e parte interna, eu consigo ver a diferença de cargas 
· Consigo verificar um valor de –70mV
· Existe uma voltagem e diferença 
Comparação pilha com uma célula:
1000mV ------- 1V 1,5 volts é uma pilha
100mV --------- 0,1V
Se cada célula gera aproximadamente 0,1V (depende) observamos o quanto de energia elétrica tem dentro do nosso organismo gerado pela movimentação do fluxo iônico.
De onde vem esse valor da voltagem?
· Os cálculos são obtidos pela variação dos diversos íons
· Dentro da célula (intracelular) tem maior concentração do íon K+ e proteínas
· Na parte extracelular ou dentro do vaso sanguínio temos maior concetração o íon Na+
· Tem diferença de íon entre o meio intra e o celular 
· Entre todos os íons, dois íons vão ser os principais responsáveis 
· São eles : Sódio e potássio 
· O K tem uma relevância maior na determinação do potencial de voltagem da célula
· O K vai estar mais concentrados no meio extracelular e o potássio no meio intracelular 
Porque?
· O componente importante para essa assimetria é a bomba de Na+ e K+
· Ela acopla três íons de sódio que estavam dentro da célula e vai direcionar esses três cátions pro meio extracelular , assim contribui para que o meio extracelular seja mais rico no íons de sódio
· Também se liga a dois átomos de potássio que estavam na região extracelular e coloca eles para a região intracelular
· Favorece o meio externo e o meio interno 
· Favorece que haja mais cargas extracelular e menos cargas positivas no meio intracelular 
· E também porque ela contribui para que haja uma diferença de potencial, diferença de carga elétrica entre o meio extra-celular 
Membrana semi-permeável:
· A permeabilidade da membrana vai ditar de quem vai sair e quem vai entrar na célula, mas se eu não tiver uma proteína acessível não ocorre movimentação de carga de um ponto ao outro 
· Para ter essa movimentação eu preciso ter a permeabilidade da membrana, ocorre a abertura de canais de potássio.
· Alguns canais iônicos estão permanamentemente abertos, ocorre a movimentação desses íons por esses canais
· Essa célula impermeável NÃO EXISTE , É UMA SUPOSIÇÃO
· Uma célula em equílibrio (sem nenhum canal iônico aberto) , ela não vai ser impermeàvel a nada. 
· Quando há a permeabilidade de apenas um único canal, vai sair o potássio (por difusão as moléculas saem do meio mais concetrados para menos concetrado)
· Quando as duas moléculas de potássio saíram das células, e duas de ânio ficaram sozinhas e elas ficam mais próximas (ficam com caratér negativo)
· Fora da célula vai se aproximar as ligações
· Em vermelho: há uma força difusional, uma força de movimentação do íon potássio do meio mais concetrado para o meio menos concetrados , pelo íon possuir carga há uma alteração no perfil de polaridade 
· E isso gera uma força oposta a força difusional, seta verde - força elétrica
· A medida que o potássio vai saindo, se forma de forma oposta uma força elétrica. Essa força elétrica tem um sentido biólogico que faz com que ele retorne para dentro da célula
· Quando os dois K+ passam para fora, a força difusional e a elétrica se igualam ocorre um equílibrio
· Importância: porque são valores de referência ao fazer exames laboratorial do animal 
Assimetria iônica nos meios separados pela membrana e suas forças: 
· Temos um recorte, há a abertura do canal iônico e o potássio. Dentro da célula está eletrecidamente carregados
· A maioria dos íons podem estar variados, na superfície da parede interna tem uma imersão de cargas positivas e cargas negativas o potássio não sai abertamente porque tenho uma carga difusional.
Comportamento elétrico da membrana celular:
· Tem isolantes que é a bicamada ,
· Para cada íon eu tenho uma permeabilidade 
· A somatória do equilíbrio de potássio e sódio tenho a voltagem da membrana 
Modelos experimentais:
· Consigo visualizar um efeito biológico e depois eu venho com cálculos para comprovar
· 
· Potencial de repouso: valor de voltagem que toda célula tem 
Equação de Nernst
· A equação de Nernst : é uma relação quantitativa de valor numérico que permite calcular a diferença potencial elétrico de equilíbrio de um íon naquela célula
· Equação matemática que determina o valor numérico do potencial de repouso
· O K+ vai ter uma força difusional para fora da célula (sair do + para o -) quando ele sai da célula , por ser um cátion ele está levando para célula carga positiva, na face da membrana vai estar cheio de carga negativa 
· Quando sai o ânion fica sobrando e gera acúmulo de cargas negativas dentro da célula, faz com que surja outra força de potássio no sentidode retornar, que atrai o K+ para dentro da célula (força elétrica)
· Quando a força difusional for igual a força elétrica temos a força de repouso 
· Vale para todos os íons, mas no Na+ a força vai ser o contrário por estar mais presente no meio extracelular depois vai ter o ínicio da força elétrica ao contrário da força elétrica.
FD = R. T . In ([íon] fora / [íon] dentro) 
Força elétrica= VkzeA
 
 
 
Isolamos o valor que queremos encontrar
Equilibrio do K+
· A equação leva em consideração de apenas um íon impermeável na membrana, não çeva em consideração todos os íon
· Íon K+ favorece a permeabilidade
· 
Potencial de repouso e potencial de membrana = a mesm