Ciências morfológicas I - Potencial de membrana

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Quando uma célula recebe elétrons fica carregada 
negativamente, já quando ela doa, fica carregada 
positivamente. Podemos dizer então, que cada uma 
dessas células apresenta um potencial elétrico. 
Quando temos duas células com diferentes potenciais 
elétricos, dizemos que existe entre elas uma diferença 
de potencial (d.d.p). Consequentemente, se ligarmos 
essas duas células através de um fio condutor, no caso 
o axônio, haverá uma corrente elétrica (impulso 
nervoso) no sentido da célula que possui mais elétrons 
(potencial negativo) para a que possui menos 
(potencial positivo). 
As células apresentam d.d.p. entre seu meio interno 
(intercelular) e externo (extracelular). Esse fenômeno é 
conhecido como potencial de membrana, existente 
sob duas formas: o potencial de repouso e o 
potencial de ação. 
 
 
Potencial de Membrana 
 
No potencial de repouso, ocorre a alternância entre 
o transporte passivo e ativo de íons. Há a entrada 
passiva de íons sódio (Na+), que posteriormente são 
expulsos ativamente, ao mesmo tempo em que íons 
potássio (K+) entram ativamente. Em seguida, o K+ sai 
passivamente da célula, tornando o meio externo 
positivo em relação ao meio interno. Com isso, a célula 
fica polarizada. 
Quando está em repouso, a diferença de potencial 
(d.d.p.) do neurônio é aproximadamente -75 mV, 
indicando que o interior da célula está negativo em 
relação ao meio exterior. O potencial de repouso 
ocorre quando o potencial de membrana não é 
alterado por potenciais de ação. 
O potencial de repouso da membrana é determinado 
pela distribuição desigual de íons (partículas 
carregadas) entre o interior e o exterior da célula e 
pela permeabilidade da membrana diferenciada 
para diferentes tipos de íons. 
 
Os íons mais abundantes nos neurônios e no seu fluido 
circundante são: 
 Íons carregados positivamente (cátions): 
Sódio e Potássio 
 Íons carregados negativamente (ânions): 
Cloreto e ânions orgânicos 
 
Por serem carregados, os íons não conseguem passam 
diretamente através de regiões lipídicas hidrofóbicas 
("com medo de água") da membrana. Ao invés disso, 
eles usam canais proteicos especializados que 
fornecem um túnel hidrofílico ("amam água") que 
atravessa a membrana. Alguns canais, conhecidos 
como canais de vazamento, são abertos em neurônios 
em repouso. Outros estão fechados em neurônios em 
repouso, e só abrem em resposta a um sinal. 
 
A diferença do potencial elétrico na membrana celular 
que equilibra exatamente o gradiente de 
concentração de um íon é conhecido como potencial 
de equilíbrio. Devido ao sistema estar em equilíbrio, o 
potencial da membrana tenderá a ficar em potencial 
de equilíbrio. Para uma célula em que existe apenas 
uma espécie iônica permeante (apenas um tipo de íon 
que consegue atravessar a membrana), o potencial 
de repouso da membrana será igual ao potencial de 
equilíbrio para esse íon. Quanto mais acentuado é o 
gradiente de concentração, maior o potencial 
elétrico que o equilibra deve ser. 
 
O potencial de ação consiste em uma variação 
brusca do potencial de membrana, provocada por um 
estímulo. Quando uma célula nervosa é excitada por 
um estímulo que atinja o seu limiar de despolarização 
(-65mV), um potencial de ação é gerado dentro da 
lei do tudo ou nada. O potencial de ação é 
caracterizado por três etapas diferentes: 
despolarização, repolarização e hiperpolarização. 
 
Deslocamento de potencial de ação 
 
Quando uma célula excitável (neurônio) recebe um 
estímulo nervoso do tipo limiar ou supra limiar, sua d.d.p. 
de repouso é elevada até o limitar de despolarização 
ou o ultrapassa, respectivamente, desencadeando o 
potencial de ação. Neste momento, na membrana 
celular abrem canais de sódio (Na+). Com isso, 
grande quantidade de sódio entra na célula, 
tornando seu interior mais positivo e seu exterior mais 
negativo. Este mecanismo é conhecido como 
despolarização e a d.d.p. nesta fase é 
aproximadamente +45mv. 
Se o potencial da membrana se torna mais positivo do 
que está no potencial de repouso, então a membrana 
é dita despolarizada. 
Se os canais de sódio adicionais se abrirem — 
tornando mais fácil para o Na+ atravessar a 
membrana — a membrana celular seria despolarizada 
em direção ao potencial de equilíbrio do sódio. 
 
A entrada de grande quantidade de Na+ na célula 
estimula o fechamento dos canais de Na+ e a 
imediata abertura de canais de K+, ocorrendo a 
saída de K+. Nesta fase, a bomba de sódio-potássio 
funciona transportando ativamente três moléculas de 
Na+ para o exterior e recolocando duas moléculas 
de K+ no interior da célula, tornando seu interior mais 
negativo e seu exterior mais positivo. 
O transporte ativo de íons envolve gasto de energia, 
nesse caso, ocorre o aumento da atividade 
metabólica celular para a obtenção de maior 
suprimento energético. Na célula, uma molécula de 
adenosina trifosfato (ATP) é quebrada, liberando um 
fosfato inorgânico (Pi), uma molécula de adenosina 
difosfato (ADP) e energia, necessária para o 
transporte dos íons. A repolarização faz com que o 
potencial de membrana volte a ser negativo, 
retornando a sua d.d.p. normal de potencial de 
repouso (-75 mV). 
 
Despolarização e repolarização 
 
Quando uma célula recebe um estímulo inibitório, 
ocorre a saída do íon potássio (K+) e a entrada do 
íon cloro (Cl-), tornando o meio interno da célula mais 
negativo e o meio externo mais positivo, inibindo a 
propagação do potencial de ação. A 
hiperpolarização dura alguns milissegundos e, nesta 
fase, a d.d.p. pode chegar até a -90mV. 
Se o potencial da membrana se torna mais negativo 
do que está no potencial de repouso, a membrana é 
dita hiperpolarizada. 
Se mais canais de potássio se abrirem — tornando-se 
ainda mais fácil para o K+ atravessar a membrana 
celular — a membrana iria se hiperpolarizar, ficando 
ainda mais perto do potencial de equilíbrio do 
potássio. 
 
Lei de tudo ou nada 
A estimulação de um neurônio segue a lei do tudo ou nada. Isso 
significa que ou o estímulo é suficientemente intenso para excitar 
o neurônio, desencadeando o potencial de ação, ou nada 
acontece. Não existe potencial de ação mais forte ou mais fraco; 
ele é igual independente da intensidade do estímulo. O menor 
estímulo capaz de gerar potencial de ação é denominado 
estímulo limiar.