potencial de acao da membrana

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05/04/2021
Prof. Rafael Dias
Livro: Tratado de Fisiologia Médica Cap 5
Guyton; Berne e Levy Fisiologia
Biofísica Aula 1
Potencial de membrana e potencial de
ação
O mecanismo de propagação de um potencial
de ação é definido como:
a excitação de porções da membrana
adjacentes a uma região em potencial de ação
-células neurais e musculares são excitáveis
Homeostase: manutenção e busca de
equilíbrio entre o sistema nervoso,
endócrino e organismo.
● Impulso nervoso → potencial da
membrana, neuronio condução
saltatória
● a membrana delimita os
compartimentos do líquido
intracelular ( LIC) e o líquido
extracelular ( LEC)
● intracelular(LIC) mais negativo K+
● extracelular(LEC) mais positivo
Na+
● diferença de potencial: diferença
de cargas entre LIC e LEC
● a membrana permite os íons
transitarem entre os meios intra e
extracelular
- ao considerar o gradiente deve-se
considerar a parte química e
elétrica
- potencial nos neurônios: fibra
mielinizada tem fluxo de energia
mais intenso, isola sem perda de
energia, mais rápido, potencial de
ação nos nódulos de Ranvier,
células de schwann reduzem fluxo
iônico; diminuição da condução
saltatória.
- O impulso nervoso é o potencial de ação, seu
caminho é: dendrito, corpo celular, axônio,
terminal axonal, que se comunica com o
dendrito do neurônio seguinte.
- O potencial de membrana é a distribuição
de cargas em uma membrana, pode acontecer
em qualquer célula, porém, nem todas geram
um potencial de ação, sendo os neurônios e
células musculares capazes de gerar um
potencial de ação, é subdividido em:
1. Potencial de repouso: é o que está
acontecendo na célula quando ela não está
emitindo nenhuma mensagem. Membrana
polarizada. Proteínas canais mantém esse
estado. ex:bomba de sódio e potássio.
Resultado do potencial de difusão do Na+,
difusão do K+ e da bomba de Na+/K+
2. Potencial de ação: é o que acontece com a
distribuição de cargas nessa membrana
quando a célula está gerando o impulso
nervoso. Células excitáveis: neurônios e
células musculares (tanto do estriado
esquelético, quanto do estriado cardíaco).
- Medida do potencial de membrana da fibra
nervosa é calculada usando um
microeletrodo.
- A membrana plasmática é uma bicamada de
fosfolipídios, que delimita o meio intracelular
(mais negativo) LIC e o meio extracelular
(mais positivo) LEC.
- Essa diferença de cargas entre o LIC e LEC
gera a diferença de potencial (possui uma
energia armazenada, capaz de gerar trabalho)
- potencial de difusão: a diferença de
potencial entre a parte interna e externa da
membrana plasmática;
- Há proteínas que atravessam a membrana
plasmática para permitir o trânsito de íons
entre o meio extra e intracelular.
- Essa diferença de potencial determina o
potencial de membrana (Vm), calcula-se como
Vi (potencial intracelular) menos o Vê
(potencial extracelular) Vm=Vi-Ve
- Esse potencial de membrana é dividido em
dois momentos: potencial de repouso e
potencial de ação (transmitindo uma
informação) há diferença de cargas durante
esses processos
-canal de vazamento: pequena variação de
potencial, pequeno estímulo, aumenta
positividade
-limiar de ação: estímulo suficiente para ativar
canais de sódio, ser capaz de abrir canais de
sódio voltagem deprimente, com voltagem
específica
- Difusão de íons através da membrana
plasmática: transporte passivo a favor do
gradiente de concentração (deve ocorrer uma
diferença na concentração desse íon) sem
gasto energético. Além da necessidade de ser
permeável, na célula deve haver uma
proteína, um canal, permeável ao íon.
Difusão de potássio gera repouso
- Assumindo que a membrana é permeável ao
íon K+ (só há canal de potássio), temos que:
● Como é mais concentrado no meio
intracelular, a tendência é o potássio
sair da célula pelo canal.
● Essa tendência de se deslocar para o
meio extracelular é o potencial de
difusão.
● Com essa saída, o lado externo está
mais positivo, já o intracelular, mais
negativo. Sendo assim, há uma força
elétrica que puxa a entrada de
potássio para o meio intracelular.
● Esse processo de entrada e saída de
potássio só para quando ocorre um
equilíbrio, calculado pela equação de
Nernst. Relação do Potencial de
Difusão com a Diferença de
Concentração de Íons através de
uma Membrana
- o potencial de nerst é específico para cada
íon, já o potencial de repouso leva em conta o
gradiente de cada íon e a permeabilidade de
cada íon a célula, potássio o sódio e a bomba
de sódio e potássio
-Assumindo que a membrana é permeável
somente ao íon Na+, temos que:
● Mais concentrado no meio
extracelular, tendência de entrar na
célula pelos canais de sódio.
● Meio extracelular fica mais negativo,
meio intracelular mais positivo
● Há uma força elétrica que puxa o
sódio novamente para o meio
extracelular
● Há essa difusão até o equilíbrio.
- Assumindo que a membrana é permeável ao
íon Na+ e ao K+, temos que:
● Há maior quantidade de canais de
potássio do que de sódio, sendo
assim, as células acabam sendo mais
permeáveis ao potássio. Sendo assim,
o potencial de -65mV aproxima-se
mais ao potencial do potássio
(-61mV).
- Participação do Cl- no potencial de repouso:
● O cloreto é mais concentrado no meio
extracelular, portanto, sua tendência é
passar para o meio intracelular
● A permeabilidade dos canais de
cloreto não sofre grandes alterações
durante a transmissão de impulsos
nervosos (potencial de ação)
- A célula é muito permeável ao potássio,
permeável ao sódio e pouco permeável ao
cloreto.
- A membrana é permeável a vários íons, em
intensidades diferentes:
● Os íons Na+, K+ e Cl- são os mais
importantes para a determinação do
potencial de repouso.
● A contribuição de cada íon para o
potencial de membrana é
proporcional à permeabilidade desse
íon
● Saída de cargas positivas de dentro da
célula deixa o meio intracelular mais
eletronegativo.
- Durante o potencial de repouso, não há
difusão de íons, é o momento de equilíbrio.
Bomba de sódio e potássio
- Não permite com que as concentrações se
igualem
-contribui para o potencial de repouso da
membrana
- Contra o gradiente de concentração
- Joga potássio para dentro e sódio para fora
(3 sódios para 2 potássios)
- 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), deixando déficit real de
íons positivos na parte de dentro; isso gera o
potencial negativo, no lado de dentro das
membranas celulares.
potencial de acao com funcoes celulares:
macrofago,celulas glandulares e ciliadas
● Potencial de ação nos neurônios:
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 o potencial negativo.
Estágio de Repouso. O 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 −90 milivolts negativo existente, bomba de
sódio e potássio.
-membrana em repouso: ativação está
fechada e de inativação aberta
Estágio de Despolarização: membrana
subitamente muito permeável aos íons sódio,
abertura de canais de Na +;permitindo que
grande número de íons sódio, positivamente
carregados, se difunda para o interior do
axônio. O estado normal de “polarização” de
–90 milivolts é, de imediato, neutralizado pelo
influxo dos íons sódio com carga positiva, com
o potencial aumentando rapidamente para
valor positivo, um processo chamado
despolarização. Nas fibras nervosas de maior
calibre, o grande excesso dos íons sódio
positivos que se deslocam para o interior da
fibra faz com que o potencial de membrana
“ultrapasse” (overshoot) rapidamente o nível
zero e torne-se positivo.Em algumas fibras
delgadas, bem como em muitos neurônios do
sistema central, o potencial de membrana
simplesmente se aproxima do nível zero, não
o ultrapassando para chegar ao estado
positivo.
O uso da insulina fecha os canais de potássio
que ocorre acúmulo de potássio no interior da
membrana e ocorre despolarização
ponto de ultrapassagem: canais de Na+
inativados(para a entrada de sódio) e canais
de potássio abrindo lentamente, potássio
sai da célula
Inativar: não sobrepor potenciais de ação
Estágio de Repolarização. Em alguns décimos
de milésimos de segundo após a membrana
ter ficado 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.
● Canal de sódio: provoca a
despolarização e a repolarização
-duas comportas: ativação(externa) e
inativação(interna)
-Acúmulo de potássio no interior da
membrana insulina fecha os canais de
potássio
- Ativação: canal totalmente aberto,
comportas de ativação e inativação
estão abertas,membrana mais
despolarizada, entra mais Na+. Fica
aberto por milésimos de segundos,
muito rápido mas com alta passagem
de Na+.
- Inativação: o fluxo fica lento,
comporta de inativação fechada
● Canal de potássio: aumenta a rapidez
da repolarização
- estado fechado: repouso
- estado aberto: ativo
● Período refratário relativo: intervalo
para o segundo potencial de ação, por
meio de estímulos
supraliminares;canais de Na+ ainda
não terem revertido seu estado de
inativação(estado inativo ainda nao
foi fechado) e os canais de K+ estarem
abertos, estado de hiperpolarização
(sai muito potássio, canal fecha
lentamente)
● Período refratário absoluto: não é
possível gerar um segundo potencial
de ação;canal de sódio inativo,
zona de disparo: segmento inicial do axônio
feedback positivo:
O estímulo mínimo necessário para
desencadear um potencial de ação é o
estímulo limiar(ou limiar de ação), e uma vez
atingido este limiar, o aumento de
intensidade não produz um potencial de ação
mais forte mas sim um maior número de
impulsos por segundo.
Essa despolarização é causada por transientes
iônicos através da membrana frente à
estímulos que atinjam o limiar de
excitabilidade da célula. Assim como no
potencial de repouso, no potencial de ação
também há um íon que “domina”, e esse íon é
o Na+.
sinais opostos - despolariza
sinais iguais - repolariza
Lei do tudo ou nada: ou o estímulo é
suficientemente intenso para excitar o
neurônio desencadeando potencial de
ação ou nada acontece. Potencial de ação
tem sempre a mesma intensidade.