Fisiologia I- Potencial de Membrana e Potencial de Ação

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Potencial de Membrana e Potenciais de Ação
Existem potenciais elétricos através das membranas de praticamente todas as células do corpo.
Algumas células, como as células nervosas e as dos músculos, geram impulsos eletroquímicos que se modificam, com grande rapidez, em suas membranas, e esses impulsos são usados para transmitir sinais por toda a membrana dos nervos e músculo. 
Na diferença de potencial é cerca de 94mV, com negatividade na face interna da membrana.
A diferença entre as concentrações iônicas nos dois lados da membrana seletivamente permeável podem, sob condições apropriadas, criar potencial de membrana.
	Logo, potencial de membrana = diferença de cargas elétricas através da membrana, medida em mV.
Sendo assim, variações rápidas dos potenciais de membrana, durante a transmissão dos impulsos nervosos e musculares, resultam da ocorrência dessas rápidas variações dos potenciais de difusão.
Homeostasia: maior concentração K+ no interior celular e de Na+ fora da célula.
Difusão (gradiente de concentração): K+ sai da célula, Na+ entra.
Saída do K+ do interior celular gera cargas negativas dentro da célula.
Entrada do Na+ no interior celular gera cargas positivas dentro da célula.
A célula funciona como uma pilha celular (interior: eletronegativo/ exterior: eletropositivo).
Potencial de ação: provocado por fatores que modifiquem a permeabilidade da membrana.
POTENCIAL DE REPOUSO DA MEMBRANA
O potencial de repouso das membranas das fibras nervosas = 90mV (ou seja, o potencial dentro da fibra é 90mV mais negativo do que o potencial do líquido extracelular, do lado de fora da fibra).
	Bomba de Na+/K+
Transporta continuamente íons sódio para fora da célula, e íons potássio para dentro da célula. É uma bomba eletrogênica, porque mais cargas positivas são bombeadas para fora que para dentro (três íons Na+ para fora, a cada dois íons K+ para dentro).
Gera um potencial negativo no lado de dentro das membranas celulares.
Gradiente de concentração gerado:
Na+ (externo): 142 mEq/L // Na+ (interno): 14 mEq/L
K+ (externo): 4 mEq/L // K+ (interno): 140 mEq/L
	Vazamento de Potássio e do Sódio através da Membrana da Célula Nervosa
A proteína canal conhecida por “domínio de duplo poro”, canal de potássio ou canal de “vazamento” de potássio (K+) é um meio do potássio vazar na célula em repouso.
Esses canais de vazamento de K+ podem também vazar quantidade mínimas de íons sódio, porém são muito mais permeáveis aos íons potássio que aos íons sódio, em geral, cerca de 100 vezes mais permeáveis.
Essa diferença na permeabilidade é um fator-chave na determinação do nível do potencial de repouso normal da membrana.
Origem do potencial de repouso normal da membrana
Potencial de repouso normal da membrana = - 90mV.
Contribuição do Potencial de difusão do potássio = -94 mV.
+
Contribuição da Difusão do Sódio através da Membrana Nervosa = +61mV.
=
Balanço = -86mV
+
Contribuição do Potencial da Bomba Na+/K* = -4mV
=
Balanço Final = -90mV
Resumindo: os potenciais de difusão causados pela difusão do sódio e do potássio atuando isoladamente produziriam potencial de membrana de cerca de -86mV, quase todo determinado pela difusão do potássio. Então, -4mV adicionais são somados ao potencial de membrana pela bomba eletrogênica contínua de Na+/K+, resultando no potencial de membrana efetivo de -90 milivolts.
Esse equilíbrio é fundamental para a vida, sendo, sua falta, fatal em alguns casos.
POTENCIAL DE AÇÃO DA MEMBRANA
Os sinais nervosos são transmitidos por potenciais de ação, que são rápidas alterações do potencial de membrana que se propagam com grande velocidade por toda a membrana da fibra nervosa.
Cada potencial de ação começa por uma alteração súbita do potencial de membrana normal negativo para um potencial positivo, terminando com retorno quase tão rápido para potencial negativo.
	Durante o potencial de ação, o potencial no interior da célula se torna eletropositivo por um curto período de tempo.
	Estágio de Repouso
	Estágio de Despolarização
	Estágio de Repolarização
	Potencial da membrana: -70mV a -90mV.
Meio intracelular eletronegativo.
Permeabilidade aos íons K+ retorna ao normal.
	Ativação dos canais de sódio voltagem dependente.
Aumento de 500 a 5000 vezes o permeabilidade da membrana ao sódio.
Interior da membrana fica positivo
	Fechamento dos canais de sódio e abertura das canais de K+ voltagem-dependentes.
Rápida difusão dos íons K+ para o exterior.
Restabelecimento do potencial de repouso negativo.
Estágio de Repouso: é o potencial de repouso da membrana, antes do início do potencial de ação. Diz-se que a membrana está “polarizada” durante esse estágio, em razão do potencial de membrana de -90mV existente. É regulado pelos canais de vazamentos de sódio e potássio.
Estágio de Despolarização: membrana fica subitamente muito permeável aos íons sódio, positivamente carregados, se difunda para o interior do axônio. O estado normal de “polarização” é imediatamente neutralizado pelo influxo dos íons sódio com carga positiva. Esse processo é chamado de despolarização. 
Ciclo Vicioso de Feedback Positivo Abre os Canais de Sódio: A ocorrência de um evento capaz de provocar um aumento inicial do potencial de membrana de -90mV para o nível xero, abre canais de sódio voltagem-dependente. Isso faz com uma grande quantidade de sódio entre para dentro da célula, aumentando ainda mais o potencial de membrana e, consequentemente, abrindo mais canais de sódio voltagem-dependente, gerando um influxo cada vez maior de sódio para o interior da célula. Quando todos os canais rápidos de sódio estão abertos, esse aumento no potencial da membrana causa o fechamento desses canais e abertura dos canais de potássio voltagem-dependente, de forma a terminar o potencial de ação.
Estágio de Repolarização: em alguns décimos de milésimos de segundo após a membrana ter fica muito permeável aos íons sódio, os canais de sódio começam a se fechar, e os canais de potássio se abrem mais que o normal. Então, a rápida difusão dos íons potássio para o exterior restabelece o potencial de repouso negativo da membrana que é referido como repolarização da membrana.
Bomba de Sódio e Potássio + Canais de Vazamento. Refaz o gradiente de concentração que existia antes.
Os canais de potássio voltagem-dependete ajudam a aumentar a velocidade com que ocorre a repolarização da membrana.
Hiperpolarização: membrana se torna excessivamente permeável ao K+: saída de grande quantidade de carga positivas (maior eletronegatividade no interior celular). Ocorre depois da repolarização. 
A hiperpolarização ocorre várias vezes em nossas células, porém em um caso de hiperpolarização crônica em determinado local pode causar graves consequências, uma vez que os estímulos para gerar outro potencial de ação precisam ser cada vez maiores. No coração, pode ocorrer a parada cardíaca em diástole ( o coração vai ficando cada vez mais fraco e flácido/ tomar cuidado ao aplicar uma injeção de KCl).
Impede que haja potenciais de ação muito próximos.
Princípio do tudo ou nada
	O potencial de ação só vai ocorrer se o aumento inicial do potencial de membrana for suficientemente para atingir o limiar de excitabilidade da membrana.
O limiar para o ínicio do potencial de ação: acontece quando o número de íons sódio, que entram na fibra, fica maior que o número de íons potássio que sai dela. Esse limiar é em torno de -65mV.
Estímulos sublimiares não são capazes de promover potenciais de ação. A não ser que haja vários: somação temporal e somação espacial.
Limiar de excitabilidade: elevação inicial do potencial de membrana até atingir o limiar: -65mV.
Canais voltagem-dependentes de Sódio e Potássio
	K+
	Na+
	- Potencial de Repouso: comporta do canal de potássio está fechada.
- O aumento no potencial da membrana provoca a abertura conformacional da comporta, permitindo aumento da difusão de potássio para fora.
- Só começam a se abrir, quando os canais de sódio estão começando a se fechar em função de sua inativação.
- Processo de Repolarização: redução da entradade sódio na célula e o aumento da saída de potássio -> recuperação do potencial de repouso.
	- Possui duas comportas – uma perto da abertura externa do canal (comporta de ativação) e outra perto da abertura interna (comporta de inativação). Difusão facilitada.
- No potencial de membrana = -90mV -> comporta de ativação está fechada.
- Ativação: quando o potencial de membrana se torna menos negativo. Gera uma alteração conformacional da comporta de ativação, abrindo o canal. (Aumenta a permeabilidade ao sódio de 500-5000 vezes).
- Inativação: Ocorre durante o processo de repolarização. 
Estímulos químicos e físicos
Químicos: acetilcolina; serotonina; dopamina; neuroadrenalina (neurotransmissores);
Físicos: ácidos na boca; teste do reflexo patelar.
Base Iônica do Poencial de Ação
- Canais de sódio voltagem-dependente se abrem;
- Feedback positivo: mais canais de sódio voltagem-dependentes se abrem (aumenta a permeabilidade e despolariza a célula toda);
- Canais de sódio se fecham;
- Canais de potássio voltagem-dependente se abrem;
- Canais de potássio se fecham;
- Repolarização: canais vazantes + bomba de K+/Na+
Período refratário absoluto: não vai ocorrer outro Potencial de Ação (abertura dos canais de sódio voltagem-dependente e fechamento desses canais);
Período refratário relativo: pode ser possível gerar outro Potencial de Ação (Ativação da comporta de inativação. Volta ao potencial de repouso).
Tecidos Excitáveis
Caracterizados pela gênese e propagação de impulsos bioelétricos através da membrana em repouso em resposta a alguém estímulo.
Neurônios: transmitem impulsos dentro do sistema nervoso;
Músculos: contraem em resposta a um estímulo nervoso.
Potencial de Ação Neural: sinais neurais são transmitidos por potenciais de ação; rápidas variações do potencial de membrana; ocorre através de estímulos elétricos, mecânicos, químicos e térmicos.