Origens do potencial de membrana Excitabilidade celular

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1 Origens do potencial de membrana Excitabilidade celular

2 Origens do potencial de repouso Todas as células apresentam uma diferença de potencial elétrico (voltagem) através da membrana. Alterações na permeabilidade iônica da membrana levam a alterações do potencial da membrana

3 Algumas medidas elétricas Potencial (E,V) V (volt) Carga C (coulomb) Corrente (I) A (ampere = C/s) Resistência (R) W (ohm = V/A) Condutância (G) S (siemens = A/V) Lei de Ohm, I = V/R = g.v I V

4 Registro do potencial de repouso 0 mv -80 mv TIPO CELULAR Neurônio -70 Músculo esquelético -80 Músculo cardíaco (atrial e ventricular) -80 Músculo liso -55 Em (mv)

5 As concentrações iônicas são diferentes dentro e fora da célula íon [íon] 0 (mm) [íon] I (mm) Na ,5 150 Ca ++ 1,8 0,0001

6 Os íons são segregados por transportadores presentes na membrana que realizam transporte ativo 3 Na Na + 2 Ca ++ ATP 3 ADP + P i 1 - Na/K ATPase 2 Trocador Na/Ca 3 Ca-ATPase reticular

7 Potencial de equilíbrio eletroquímico (m) de um íon (J/mol) Diferença de energia potencial do íon + entre dois compartimentos (Dm): 0,1 M KCl 0,01 M KCl Lado 1 Lado 2

8 Potencial de equilíbrio iônico (E i ) Potencial elétrico que contrabalança o potencial químico gerado pela diferença de concentração iônica. Fluxo líquido nulo! 59 mv Membrana permeável apenas ao cátion 0,1 M KCl 0,01 M KCl Lado 1 Lado 2 - +

9 Se a membrana é permeável apenas ao ânion o potencial inverte de sinal - 59 mv 0,1 M KCl 0,01 M KCl Lado 1 Lado 2

10 Se ambos os íons se difundem igualmente não é gerado o potencial de equilíbrio Membrana permeável a cátions e ânions (ambos potenciais de equilíbrio se anulam) mv 0,1 M KCl 0,01 M KCl Lado 1 Lado 2

11 Equação do potencial do equilíbrio eletroquímico de um íon (equação de Nernst) Potencial elétrico que se opõe a força difusional de um íon: potencial em que um íon em uma determinada diferença de concentração dentro e fora da célula está no equilíbrio 61mV C E log dentro i z C fora

12 Potenciais de Nernst para os principais íons de importância fisiológica íon E Na 61mV 1 E Cl 61mV 1 [íon] fora (mm) [íon] dentro (mm) E i (mv) Na , Ca ++ 1,8 0, log E K 61mV 1 log E 61mV Ca 2 log 150 4,5 log 0,0001 1,8

13 Força eletromotriz (FEM) Força que age sobre o íon: FEM = E m - E eq Para uma célula com E m = -80 mv FEM Na = E m - E Na = -80 mv - (+60 mv) = -140 mv

14 Força eletromotriz (FEM) Força que age sobre o íon: FEM = E m - E eq Para uma célula com E m = -80 mv FEM K = E m - E K = -80 mv - (-94 mv) = +14 mv

15 Força eletromotriz (FEM) Força que age sobre o íon: FEM = E m - E eq Para uma célula com E m = -80 mv FEM Ca = E m - E Ca = -80 mv - (+129 mv) = -209 mv

16 Força eletromotriz (FEM) Força que age sobre o íon: FEM = E m - E eq Para uma célula com E m = -80 mv FEM Cl = E m - E Cl = -80 mv - (-80 mv) = 0 mv nulo (equilíbrio)

17 A membrana celular possui proteínas que formam canais que passam íons Canais podem ser seletivos para potássio, sódio, cálcio ou cloreto, ou para cátions ou ânions Os canais podem estar sempre abertos ou abrirem em resposta a algum estímulo Canal iônico (g) Os canais Iônicos podem ser vistos como condutores (g) porque passam corrente elétrica na forma de íons! Membrana (C)

18 A permeabilidade iônica da célula varia para cada íon Na + Ca ++

19 A membrana biológica é mais permeável ao potássio (mais canais de potássio abertos) Na + Ca ++

20 O fluxo de íons pela membrana pode ser entendido como uma corrente elétrica (I) e a permeabilidade da membrana a um íon como uma condutância (g) Corrente de potássio = I K = g K.(FEM K ) Corrente de sódio = I Na = g Na.(FEM Na ) No repouso I I Na = 0 No repouso I Ca e I Cl podem ser ignorados Então, no repouso I K = I Na g K.(FEM K ) = g Na.(FEM Na ) Em -80 mv, g K.(14 mv) = g Na.(140 mv) g K /g Na = 10

21 Equação da condutância de corda simplificada No repouso I I Na = 0 E m g k g k g Na E k g Na g k g Na E Na Quanto maior a condutânciade um íon (g i ) mais próximo o potencial da membrana ficará do potencial de equilíbrio desse íon (E i )

22 Células excitáveis Células excitáveis são capazes de alterar ativamente o potencial da membrana Os principais tipos de células excitáveis são neurônios e fibras musculares.

23 Como alterar o potencial da membrana? E m g k g k g Na E k g k g Na g Na E Na g K g Na

24 A membrana das células excitáveis responde ativamente a estimulos. A resposta mais típica é o potencial de ação. Súbita e rápida despolarização tudo-ou-nada da membrana, que viaja ao longo da célula pico 0 mv 5 ms repolarização limiar V repouso pós-hiperpolarização

25 Para que serve o potencial de ação??????? Estimular a contração muscular Estimular a liberação de neurotransmissores Estimular a secreção de outras substâncias por células neurais e neuroendócrinas

26 O potencial de ação possui um limiar de disparo

27 Dependência do potencial de ação ao sódio

28 O potencial de ação e composto de duas condutâncias sódio e potássio A condutância ao potássio ajuda na repolarizacão do potencial de ação

29 O canal de sódio entra em um estado inativado após aberto Fechado Aberto Inativado -70 mv -30 mv -30 mv

30 O período refratário reflete a inativação do canal para sódio Após o disparo de um potencial de ação, a célula necessita de um tempo antes de disparar um próximo PA. Esse tempo chama-se período refratário O Período refratário ABSOLUTO não depende da intensidade do estímulo O período refratário RELATIVO depende da intensidade do estímulo Limiar elevado

31 O Potencial de ação se propaga ao longo da célula Periodo refratario

32 A transmissão passiva das diferenças de voltagem ao longo da membrana é chamada de condução eletrotônica Gerador de corrente distância l = constante de espaço da membrana (1-3 mm)

33 A bainha de mielina aumenta a velocidade de propagação do potencial de ação

34 Os nodos de Ranvier concentram os canais de sódio do nervo Os nodos de Ranvier concentram os canais de sódio do nervo Célula de Shwann Canais de Na axônio Canais de K caspr caspr Canais de K internodo nodo de Ranvier

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36 A bainha de mielina aumenta a velocidade de propagação do potencial de ação