POTENCIAL DE MEMBRANA E POTENCIAL DE AÇÃO AULA 3 DISCIPLINA: FISIOLOGIA I PROFESSOR RESPONSÁVEL: FLÁVIA SANTOS
Potencial de membrana Separação de cargas opostas ao longo da membrana plasmática celular Células excitáveis são capazes de gerar variações nos impulsos eletroquímicos em suas membranas Nervosas e musculares
Potencial de Membrana x Processos Celulares (a) Transportes iônicos e, consequentemente, de água através das membranas celulares e entre compartimentos orgânicos; (b) Transporte de numerosos nutrientes, para dentro e para fora das células; (c) Transporte de nutrientes acoplados ao sódio, nos enterócitos; (d) Secreção de cloreto, por epitélios;
Potencial de Membrana x Processos Celulares (e) Sinalização celular; (f) Sinalização elétrica nas células excitáveis; (g) Geração de potencial de ação pós-sináptico; (h) Função cerebral, incluindo-se os processos cognitivos;
Potencial de Membrana x Processos Celulares (i) Percepção sensorial; (j) Contração muscular; (l) Secreção hormonal e (m) Proliferação e ciclo celular
Células vivas em repouso: Meio intracelular negativo extracelular em relação ao meio Origem desse potencial de membrana: Mecanismos de transporte de íons Processos de difusão (potenciais de difusão) e os transportes ativos (potenciais de bombas eletrogênicas) Difusão passiva: Mais importante causa de manifestação elétrica em sistemas biológicos
Característica de todas as células vivas: Diferença de potencial existente entre os fluidos intra e extracelulares. Varia entre 10 e 100 milivolts (mv) Interior da célula eletronegativo em relação ao exterior.
Principais íons participantes da geração do potencial de membrana: K +, Na + e Cl - Gradiente de concentração de íons através da Membrana determina a voltagem do potencial da membrana. Grau de importância do íon na determinação da voltagem é proporcional à permeabilidade da membrana para o íon.
Gradiente de concentração iônica determina a carga iônica no interior da membrana: 1. > concentração íon positivo no interior da célula
Nas fibras nervosas e nas células musculares a relação entre o potássio intra e extracelular determina a excitabilidade neuromuscular.
Potenciais de Membrana resultante da difusão
Potencial de repouso da membrana dos nervos Membrana em repouso = Ausência de transmissão de sinais nervosos Potencial no interior fibra nervosa 90 mv mais negativo que no líquido extracelular (- 90 mv)
Potencial de repouso da membrana dos nervos Bomba sódio potássio: 3 sódio -> fora 2 potássio -> dentro Carga negativa intracelular
Potencial de repouso da membrana dos nervos Gradiente de concentração proporcionado pela bomba sódio potássio: Sódio (exterior) = 142 meq/l Sódio (interior) = 14 meq/l Potássio (exterior) = 4 meq/l Potássio (interior) = 140 meq/l
Potencial de repouso da membrana dos nervos Proporção sódio e potássio dentro e fora da célula: Sódio interior/sódio exterior = 0,1 Potássio interior/potássio exterior = 35,0
Potencial de repouso da membrana dos nervos Vazamento potássio e sódio através da membrana: Canais mais permeáveis ao potássio
Origem do potencial de repouso normal da membrana Contribuição do potencial de difusão do potássio: Grande permeabilidade de membrana Potencial de membrana intracelular = - 94 mv Contribuição do potencial de difusão do sódio: Pequena permeabilidade de membrana Potencial de membrana intracelular = + 61 mv Equação de Goldman = Potencial interno da membrana (-86 mv)
Contribuição da Bomba Na + K + ao potencial de repouso Principal função: Manter ativamente uma maior concentração de Na + extracelular e uma maior concentração de K + intracelular. 3 íons sódio exterior e 2 íons potássio interior: Perda carga positiva no interior membrana Negatividade adicional = - 4 mv Efetivo potencial de membrana = - 90 mv
Potencial de ação neural Sinais nervosos: Transmitidos por potenciais de ação Variações do potencial de membrana Potencial negativo normal -> potencial positivo -> potencial negativo
Introdução a comunicação neural Membrana polarizada (Etapa de repouso): Potencial de membrana negativo (-90mV) Despolarização da Membrana: Intensidade do potencial negativo é reduzida Membrana muito permeável ao sódio Potencial de membrana tendendo ao valor positivo
Introdução a comunicação neural Repolarização da Membrana: Fechamento dos canais de sódio Abertura dos canais de potássio Difusão potássio para o exterior Estabelecimento do potencial negativo
Introdução a comunicação neural
Papel de outros íons durante o potencial de ação Bomba de Cálcio: Cálcio interior -> exterior MC Canais cálcio ativados lentamente Músculo cardíaco e liso
Papel de outros íons durante o potencial de ação Íons cálcio e os canais de sódio: Cálcio liga-se à molécula ptc do canal sódio Alteração do estado elétrico da ptn do canal de sódio Alteração da voltagem necessária p/ abertura comporta de sódio
Papel de outros íons durante o potencial de ação Déficit de íons cálcio: Ativação suplementar do canais de sódio Fibras mais excitadas
Início do potencial de ação Entrada sódio maior que saída de potássio na membrana Limiar para estimulação: Potencial de ação de - 65 mv
Início do potencial de ação Feedback positivo: Estímulo -> abertura canal sódio -> Influxo sódio -> Aumento potencial membrana -> abertura canais sódio voltagem dependente -> influxo sódio interior da fibra nervosa Todos canais sódio voltagem dependente abertos -> início do fechamento dos canais de sodio + abertura canais potássio
Propagação do potencial de ação
Inibidores da excitabilidade Alta concentração íons cálcio no líquido extracelular: Diminui permeabilidade de íons sódio Anestésicos locais: Agem sobre as comportas de ativação do canal de sódio Procaína e tetracaína
Sinapses Estímulos (Impulsos Nervosos) que passam de um neurônio para o seguinte através da fenda sináptica
Tipos de Sinapses Elétrica: Conduzem eletricidade entre as células Química: Secreção de neurotransmissores
Potencial ação x Liberação de transmissores Papel dos íons cálcio: Membrana pré-sináptica Canais de cálcio controlados por voltagem Cálcio ligado a moléculas ptcs Sinalização para liberação do neurotransmissor
Potencial ação x Liberação de transmissores Proteínas receptoras: Membrana pós-sinaptica Ptns receptoras (componente fixação ou ionóforo)
Potencial ação x Liberação de transmissores Ionóforo: Canal iônico: Passagem de íons específicos através MC Ativador de segundo mensageiro: Ativa substâncias dentro do neurônio pós-sináptico
Canal iônico: Catiônico: e/ou cálcio Permite passagem de sódio (prioritariamente), potássio Canal de sódio: Canais revestidos de cargas negativas Aumentam para internalizar sódio hidratado
Canal iônico: Aniônico: Diâmetro para passagem de cloro Bloqueio de sódio, potássio e sódio
Segundo mensageiro Alterações neurais pós-sinápticas prolongadas 1. Abertura de canais iônicos específicos 2. Ativação do monofosfato cíclico de adenosina (camp) 3. Ativação de enzimas intracelulares
Receptores excitatórios na membrana pós-sináptica 1. Abertura de canais de sódio: Potencial de membrana na direção positiva Estimula a excitação
Receptores excitatórios na membrana pós-sináptica 2. Depressão da condução pelos canais de cloreto e potássio: difusão de cloreto (-) para interior neurônio póssináptico difusão de potássio (+) para exterior do neurônio póssináptico Potencial interno da membrana mais positivo = excitatório
Receptores inibitórios na membrana pós-sináptica 1. Abertura de canais iônicos de cloreto através da membrana receptora: Difusão cloreto (-) exterior neurônio pós-sináptico -> Interior neurônio pós-sináptico Cargas negativas no interior = efeito inibitório
Receptores inibitórios na membrana pós-sináptica 2. Aumento da condutividade de potássio através do receptor: Potássio (+) -> exterior Cargas negativas no interior = efeito inibitório
Receptores inibitórios na membrana pós-sináptica 3. Ativação de enzimas receptoras: Aumentam número de receptores sinápticos inibitórios Diminuem número de receptores sinápticos excitatórios
Efeito da excitação sináptica sobre a membrana póssináptica