Potencial de Membrana.

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1 1 de 5 06/06/ :28 Potencial de Membrana. O potencial de Nernst: Como é possível separar cargas através da membrana para se ter uma diferença potencial? Vamos ver um exemplo. Vamos assumir que temos uma membrana separando dois compartimentos, e que essa membrana é permeável a potássio e permeável aos outros íons. Inicialmente os canais estão fechados e nós adicionam 100mM de KCl no lado inferior da membrana (imaginaremos ser o interior da célul 10mM de KCl no lado superior da membrana (lado de fora). Como nós adicionamos um sal neutro a carga final tanto do lado inferior como superior da membrana será a mesma, somente a concentração do sal no lado inferior será 10 vezes maior. Como a carga mesma não haverá diferença de potencial. Isso pode ser deduzido na equação: V=Q/ onde V é a diferença de potencial e Q é o excesso de carga. Vamos supor agora que abrimos os canais permeáveis a potássio. Como há dez vezes mais K+ no lado inferior da membrana este íon tenderá a passar para o lado supe deixando o Cl- do lado inferior (Figura 1). Assim assumindo que um íon atraves membrana o lado superior ficou com uma carga positiva e o lado inferior ficou com uma carga negativa produzindo uma separação de cargas. A separação de cargas introduz uma força eletrostática no sistema. Essa força eletrostática tende a dirigir os compartimento superior para o compartimento inferior, e em algum tempo tende a frear o fluxo de íons no sentido oposto. O resultado final da separação de cargas formará uma voltagem através da membrana que irá aumentar até que o fluxo de íons nas duas direções seja igual, pois o aumento da força eletrostática irá tender o fluxo produzido

2 2 de 5 06/06/ :28 pela concentração de gradiente. Quando isso acontece, um íon que atravessa em u direção é contrabalançado por outro na direção aposta, mantendo uma situação equilíbrio. Essa diferença de potencial é chamada de potencial de equilíbrio ou potencial Nernst. Podemos quantificar o fluxo iônico em termos de gradientes químicos e elétrico equação: Onde D é o coeficiente de difusão, C é a concentração, R é a constante dos gases voltagem, z é a valência, F é a constante de Faraday, e T é a temperatura. Quando j = 0 podemos integrar a equação acima para: Que é a equação de Nernst que relaciona a Volagem V através da membrana que está em equilíbrio com a concentração de gradiente estabelecida pela concentração C o, do lado externo, e C I, do lado interno. Usualmente nós chamamos essa voltagem d potencial de equilíbrio de um íon "N" de E e e nós podemos chamar a concentração interna e externa desse íon "N" de N i e N o, respectivamente. Assim nós chegamos equação seguinte: Mais que um canal específico. Na membrana de neurônio há diversos tipo de canais, cada um seletivo para u determinado íon, como Na+ ou K+. Nessa situação o fluxo total zero de íons atr membrana não depende da concentração de um íon particular mas envolve a concentração de todos íons permeáveis e suas permeabilidades relativas. Nessa situaçã nós temos que considerar os fluxo individuais jna, jk, etc. E a solução disto quando fluxo é zero é dado pela equação de Goldman-Hodgkin-Katz:

3 3 de 5 06/06/ :28 Onde a permeabilidade para o íon K é escrita como P K e a concentração desse íon é dado pelo seu símbolo químico seguido pelo subindex indicando o lado da membrana com i para dentro e o para for a. de acordo com essa equação, a voltagem atravé membrana é determinada pela concentração de todos os íons e suas respe permeabilidades. Canais reais não são perfeitamente seletivos. A seletividade de um canal iônico não é perfeita, por exemplo, os canais de K+ para cada 20 íons K+ que flui através do canal, uma íon Na+ pode passar. Isso significa qu não podemos aplicar a equação de Nernst para computar o potencial que produz um fluxo zero através do canal porque mais de um íon está envolvido. Podemos sim u equação de Goldman-Hodgkin-Katz (com P K /P Na =20, no caso do canal de K) e o potencial predito na equação poderia ser chamado de potencial reverso, assim com potencial de equilíbrio, o fluxo total de cargas através dos canais é zero. Equação básica para corrente através de vias de condutividade A corrente através da parte condutível da membrana pode ser expressa como o produto da condutância e a força direcionadora: Onde (V-E) é a força direcinadora e g é a condutância expressada em Siemens. V é o potencial de membrana e E é o potencial reverso da via. Se a via é seletiva a apenas um íon, E corresponde ao potencial de equilíbrio do mesmo. O potencial de repouso Na membrana em repouso, o potencial de repouso V é constante e não existe nenhuma corrente passando dentro ou fora da célula, entretanto cada condutância individual pode estar carregando uma corrente: Substituindo as expressões de corrente para cada condutância, a partir das equações 8 e 9, temos:

4 4 de 5 06/06/ :28 Resolvendo a equação acima por V, temos: Esta equação é similar a equação de Goldman-Hodgkin-Katz, mas ela consider condutância e o potencial reverso ao invés de permeabilidade e concentração. Em várias membranas excitáveis, como o axônio de Lula, g Cl é pequeno mas há outros tipos de condutâncias que sido avaliadas juntas sobre o nome de gl, as quais então são substituídas por g Cl. Perguntas: Qual ou quais as forças promovem a formação do potencial de membrana? eletrostática gradiente de concentração do íon cinética e eletrostática do íon eletrostática e gradiente de concentração do íon Qual das alternativas abaixo é verdadeira? Os canais iônicos são totalmente seletivos a um único íon. Durante o potencial de repouso, não existe fluxo de corrente iônica Durante o potencial de repouso, o fluxo de corrente iônico é máximo Os canais são muito pouco seletivos aos seus respectivos íons Na membrana em repouso a soma das correntes iônicas totais é

5 5 de 5 06/06/ :28 maior que zero zero menor que zero depende da concentração iônica O potencial de Nernst é: Um potencial de equilíbrio Um potencial da membrana despolarizada Um potencial da membrana hiperpolarizada Um potencial reverso O que ocorrerá, em um ambiente totalmente estável iônicamente, com o potencial de membrana de uma célula com seus canais totalmente abertos? O potencial atingirá o equilíbrio O potencial de membrana será máximo O potencial será igual a zero O potencial será -80mV Respostas em Breve AHAHAHAHAHAHA!!!!!!