FISIOLOGIA I. Potencial de Membrana e Potencial de Ação. Introdução

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1 FISIOLOGIA I Potencial de Membrana e Potencial de Ação Introdução Existem potenciais elétricos através das membranas de, praticamente, todas as células do corpo. Além disso, algumas células, como as nervosas e musculares, são excitáveis. Isto é, são capazes de autogerarem impulsos eletroquímicos em suas membranas. 1

2 Introdução Na maioria dos casos, os impulsos gerados podem ser usados na transmissão de sinais, tais como os sinais nervosos ao longo de suas membranas. Potencial de Repouso da Membrana Ascélulasdocorpohumanocaracterizamse por apresentar em suas membranas uma diferença de potencial elétrico que é chamado de "polarização elétrica da membrana". 2

3 Potencial de Repouso da Membrana Há uma diferença negativa do compartimento intracelular em relação ao compartimento extracelular, ou seja, o interior da membrana apresenta uma carga elétrica negativa em relação ao seu exterior. O valor dessa diferença é conhecido como potencial de repouso da membrana

4 Movimentos dos íons Na + e K + AgrandeconcentraçãodeíonsdeK + dentro da célula em relação ao meio externo, força através de um gradiente (maior concentração para uma menor concentração) a saída dos mesmos através da membrana celular pelos canais de vazamento. E da mesma forma os íons de Na + entram para o citosol celular. Caso isso ocorra, haverá a possibilidade de um equilíbrio das cargas, fazendo com que o potencial elétrico atinja zero. Movimentos dos íons Na + e K + Afim de não permitir a queda do potencial da membrana a zero, dois fatos estão ocorrendo constantemente para garantir essa manutenção: 1- osíonsinorgânicosde carga negativa dentro da célula limitam a saída abrupta dos íons de K +.2-BombaNa + K + ATPase constantemente está levando íons de Na + para fora da célula e de K + para dentro da célula. 4

5 Movimentos dos íons Na + e K + Os canais representados na figura são chamados de canais de vazamento, pois permitem a passagem dos íons de K + ena + em devidas proporções. A ênfase maior é sobre o vazamento do K +, visto que, em média esses canais são mais permeáveis ao K + do que ao Na +,viaderegracemvezesmais.sendoosgrandes ditadores dos valores do potencial de repouso normal da membrana (-90mV). Canal de Vazamento 5

6 ABombamove3íons de Na + para fora da célula para cada 2 íons de K + que move para dentro. Com isso permite que o interior da célula fique sempre negativo. Garantindo assim a manutenção do potencial de repouso da membrana Movimentos dos íons Na + e K + BOMBA Na + K + ATPase Aconcentraçãointracelulardosíonsnãosemodificaemgrande parte devido a Bomba de Na + K + ATPase que mantém estável as concentrações de Na + edek +.Em uma célula em repouso, o número de íons movidos pela bomba é igual ao número de íons que se movem em direção oposta através dos canais da membrana seguindo seus gradientes de concentração e/ ou elétrico. Com isso garante-se que o potencial da membrana permaneça estável. Funcionamento da Bomba Na + K + ATPase 6

7 Definições Polarização Quandoadiferençadecargaatravésdamembranamantém amesmaemrepouso. Despolarização Quandoomeiointernotorna-semenosnegativodoque omeioexterno. Potencial de ação (PA) Éumadespolarizaçãorápidaesubstancialda membrana do neurônio. Limiar de Despolarização Éadespolarizaçãomínimaparagerarum potêncial de ação, caso isso ocorra haverá a produção de um PA. Princípio do tudo ou nada Todavezqueadespolarizaçãoatingirou ultrapassar o limiar haverá um potencial de ação. Potencial de ação São alterações rápidas e grandes do potencial de repouso da membrana, durante as quais o potencial de membrana pode variar 100mV, desde -70mV até +30mV, e então repolarizar até seu valor de potencial de repouso. 7

8 Potencial de Ação Channel.exe Potencial de ação Condução do P.A..exe 8

9 Como o estímulo é gerado? Para você imaginar como acontece o impulso nervoso, observe a figura. A percepção da dor aguda quando um objeto pontiagudo entra em seu pé é causada pela geração de certos potenciais de ação em certas fibras nervosas na pele. Acredita-se que a membrana destas fibras possui canais de sódio que se abrem quando o terminal nervoso da célula é esticado. Canais de Na + Voltagem - dependentes Os canais são constituídos de proteínas que são sensores de voltagem. Essas proteínas respondem à presença de íons positivos modificando a conformação e abrindo o canal protéico. Este ciclo de retro alimentação positiva é o responsável pela fase ascendente do potencial de ação. Deste momento em diante, os eventos de membrana ocorrem independentes do estímulo inicial, totalmente controlados pelas ações dos canais. 9

10 Canais de Na + Voltagem - dependentes Canais de K + Voltagem - dependentes Da mesma forma que os canais de Na +, os canais de K + voltagem dependentes serão abertos na despolarização, porém como são mais lentos irão oferecer a saída do K + com um certo retardo, garantindo assim uma repolarização da membrana após o evento da despolarização. Tal como na abertura, o fechamento dos canais de K + acontece mais lentamente. Seu fechamento tardio, depois que o potencial de membrana já voltou ao repouso resulta em um período de pós-hiperpolarização que termina com o fechamento dos canais de K +. 10

11 Funcionamento dos Canais durante o Potencial de ação Curiosidades A geração de potenciais de ação é impedida pelo uso de anestésicos locais tais como Novocaína e Xilocaína, pois bloqueiam os canais de Na + voltagem dependentes, evitando sua abertura em resposta à despolarização. Sem os potenciais de ação, sinais não conseguem atingir o encéfalo e originar a sensação de dor. 11

12 Curiosidades Algunsanimaisproduzemtoxinasqueatuam interferindo na condução nervosa da mesma forma que os anestésicos locais. Por exemplo os ovários do peixe baiacu produzem uma toxina extremamente potente, a tetrodotoxina, que se liga aos canais de Na + voltagem dependente e impedem sua participação no potencial de ação. Pequenas quantidades ingeridas podem levar a óbito. Período Refratário Absoluto e Relativo 12

13 Propagação do Potencial de Ação Condução do P.A..exe A propagação do Potencial de ação está diretamente relacionada aos canais de Na + ek + voltagem dependentes e aos períodos refratários. A região da membrana que acabou de ter um potencial de ação está em seu período refratário, por isso não poderá realizar outro enquanto não estiver polarizada, logo o novo potencial de ação só poderá ocorrer para longe da membrana que estava ativa. Propagação e Direção do PA 13

14 EXERCÍCIOS 1 - O q u e é o potencial de repouso de membrana? 2 - Para a que serve a bomba de Na + / K + ATPase? 3 - Quais são os tipos de canais íonicos que foram mencionados e quais são as suas respectivas funções? 4 - O q u e é o princípio p i do tudo ou nada e o limiar? 5 - O q u e é um potencial de ação? 6 - O q u e é o Período o refratário absoluto? 7 - Como o age um anestésico local a base de novocaína? 8 - Descreva e com o máximo de detalhes a ocorrência de um potencial de ação. 9 - A ingestão do ovário do peixe baiacu pode levar a óbito uma pessoa? Explique porque isso ocorre. 14

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