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POTENCIAIS DE MEMBRANA E POTENCIAIS DE AÇÃO Objetivos - Descrever o comportamento dos canais voltagem-dependente de Na + e K + nas membranas excitáveis; - Compreender como é gerado um potencial de ação; - Compreender o funcionamento da mielina como isolador e caracterizar a condução saltatória. Potencial elétrico de membranas existe em todas as células; Potencial de membranas – gradientes de energia elétrica potencial. As células neurais e musculares são excitáveis – capazes de autogeração de impulsos eletroquímicos na membrana que serão usados na transmissão de sinais. MENSURAÇÃO DO POTENCIAL DE MEMBRANA POTENCIAL DE MEMBRANA RESULTANTES DA DIFUSÃO POTENCIAL DE NERNST É O VALOR DE POTENCIAL QUE IMPEDE A DIFUSÃO EFETIVA DE ÍONS EM QUALQUER DIREÇÃO DA MEMBRANA. Potencial de equilíbrio – não ocorre qualquer movimento efetivo de cargas. Pode ser aplicado a qualquer íon que esteja em equilíbrio através de uma membrana. EK = C log10 ([K+]direita/[K+]esquerda) POTENCIAL DE NERNST O POTENCIAL DE NERNST É CALCULADO DENTRO DA MEMBRANA – SINAL + SE O ÍON FOR NEGATIVO E – SE O ÍON FOR POSITIVO. K+ - 94 mV Na+ + 61 mV POTENCIAL DEPENDE: 1- da polaridade da carga elétrica de cada íon; 2- da permeabilidade da membrana; 3- da concentrações dos íons dentro e fora da membrana. PRINCÍPIO DA NEUTRALIDADE ELÉTRICA Para cada íon positivo existe um íon negativo próximo que o neutraliza Potencial de membrana nas fibras nervosas grossas é de - 90 mV. Bomba Na+-K+ - bomba eletrogênica – maior nº de carga + são bombeadas para fora do que - para dentro (3 Na+ p/ 2 K+); A bomba produz gradiente de concentração: Na+ (ext.) 142 mEq/l K+ (ext.) 4 mEq/l Na+ (int.) 14 mEq/l K+ (int.) 140 mEq/l BOMBA DE SÓDIO-POTÁSSIO Vazamento de Na+ e K+ é realizado pelas proteínas de canal na membrana, onde a mesma é mais permeável ao K+ que ao Na+ (100 vezes mais). ESTABELECIMENTO DO POTENCIAL DE REPOUSO POTENCIAL DE AÇÃO Mecanismos usados para sinalização por longas distâncias, tanto no sistema nervoso quanto no músculo. São fenômenos tudo-ou-nada; Não sofrem variação com a distância. ETAPAS DO POTENCIAL DE AÇÃO Estado de repouso – célula polarizada; Etapa da despolarização – membrana permeável aos íons sódio – interior tende a positividade. Nas fibras grossas o PM ultrapassa o valor zero. Nas fibras delgadas chega próximo a zero; Etapa da repolarização – em milésimos de segundo os canais de sódio se fecham, abrem os canais de potássio. Repolarização da membrana. POTENCIAL DE AÇÃO TÍPICO O agente responsável pela produção da despolarização e da repolarização é o canal de Na+ voltagem dependente (canal rápido). O canal de K+ voltagem dependente tb participa no aumento da velocidade da repolarização da membrana (canais lentos) – atua junto com a bomba de Na+ – K+ e com os canais de vazamento Na+ – K+. ATIVAÇÃO E INATIVAÇÃO DOS CANAIS VOLTAGEM- DEPENDENTES DE SÓDIO E DE POTÁSSIO PAPEL DE OUTROS ÍONS DURANTE O POTENCIAL DE AÇÃO Dentro do axônio existem íons com carga negativa – ânions da molécula de proteína, compostos orgânicos fosforados, compostos sulfatados – são responsáveis pela carga negativa no interior da fibra quando existe déficit de íons K+ e outros íons positivos. PAPEL DE OUTROS ÍONS DURANTE O POTENCIAL DE AÇÃO Íons cálcio – todas as células apresentam bomba de cálcio semelhante a bomba Na+ – K+, o cálcio atua junto ou no lugar de Na+ para gerar o PA. A bomba bombeia Ca++ de dentro p/ fora da célula ou p/ dentro do retículo endoplasmático. Os canais de Ca++ voltagem dependente são permeáveis aos íons Na+ e ao íon Ca++. Tb são chamados de canais Ca++-Na+ – tem ativação lenta. Quando existe déficit de Ca++, os canais de Na+ se abrem com variação muito pequena do P. de membrana – a fibra nervosa fica muito excitável – descarga repetitivamente ao invés de ficar no estado de repouso. Queda de 50% abaixo do normal p/ gerar cargas espontâneas. Tetania muscular – pode ser letal devido a contração tetânica dos músculos respiratórios. O que dá início ao PA é o ciclo vicioso de feedback positivo que abre os canais de Na+, acaba o PA com fechamento dos canais Na+ e abertura dos canais de K+. PROPAGAÇÃO DO PA NAS DUAS DIREÇÕES AO LONGO DA FIBRA CONDUTORA Em alguns casos a membrana excitável não repolariza imediatamente após sua despolarização o potencial permanece em um platô antes de começar a repolarização. Causa: - Processo de despolarização 1- canais rápidos (Na+ voltagem-dependente); 2- canais lentos (Ca+ voltagem-dependente); -Processo de repolarização 1- canais lentos (K+ voltagem-dependente), abertura após o fechamento dos canais lentos. PA DE UMA FIBRA DE PURKING DO CORAÇÃO MOSTRANDO UM PLATÔ Ritmicidade – descargas repetitivas auto-induzidas – coração, na maioria dos músculos lisos e em muitos neurônios do SNC. A membrana deve ser suficientemente permeável ao Na+ ou aos íons Na + e Ca++ pelos canais lentos de Ca++. A membrana apresenta PA de -60 a -70 mV, que não é suficiente para manter os canais de Na+ e Ca++ fechados. 1- os íons Na+ e Ca++ fluem para o interior; 2- isso aumenta a permeabilidade da membrana; 3- quantidade ainda maior de íons flui para o interior; 4- aumenta mais a permeabilidade até que seja gerado um PA. Ao término do PA a membrana repolariza. A membrana não repolariza imediatamente porque se torna excessivamente permeável ao K+ – hiperpolarização (PM se torna intensamente mais negativo). Esse estado desaparece gradualmente. POTENCIAL DE AÇÃO RÍTMICOS ATUAÇÃO DAS CÉLULAS DE SCHWANN PARA PRODUZIR ISOLAMENTO ELÉTRICO DAS FIBRAS NERVOSAS ASPECTOS ESPECIAIS DA TRANSMISSÃO DO SINAL NOS TRONCOS NERVOSOS ASPECTOS ESPECIAIS DA TRANSMISSÃO DO SINAL NOS TRONCOS NERVOSOS Condução Saltatória - importância 1- faz com que o processo de despolarização salte por sobre longos trechos ao longo da fibra nerrvosa – aumenta a velocidade de transmissão neural em até 50 X; 2- conserva energia p/ o axônio, visto que apenas os nodos despolarizam, perde cerca de 100 x menos energia. CONDUÇÃO SALTATÓRIA AO LONGO DO AXÔNIO MIELINIZADO LIMIAR – valor mínimo do potencial de membrana em que vai ocorre um potencial de ação 50% das vezes. PA subliminares – valores de potencial de membrana inferiores ao valor necessário para a produção de um PA. Não pode ocorrer novo PA em fibra excitável enquanto a membrana ainda estiver despolarizada pelo PA precedente. Período refratário absoluto – período durante o qual nenhum PA pode ser produzido, mesmo com estímulo intenso. É o intervalo de tempo entre o desencadeamento de um PA até o momento em que a maioria das comportas de Na+ deixaram de ficar inativadas pela repolarização da membrana. Período refratário relativo – nesse período estímulos mais intenso que o normal podem excitar a fibra. POTENCIAIS SUBLIMINARES AGUDO QUANDO OS ESTÍMULOS SÃO MENOS INTENSO QUE O VALOR LIMIAR NECESSÁRIO PARA PRODUÇÃO DE PA ESTABILIZADORES E ANESTÉSICOS LOCAIS Estabilizadores – diminui a excitabilidade neural. Ex.: alta concentração de íons cálcio no líquido extracelular diminui a permeabilidade da membrana pelos íons sódio. Anestésicos locais – agem sobre as comportas de ativação dos canais de sódio, fazendo com que a abertura fique dificultada - reduz a excitabilidade da membrana – até não passar nenhum PA.
