Potenciais de membrana
e potenciais de ação
Caroline Pouillard de Aquino
[email protected]
Introdução
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Todas as membranas de todas as células do
corpo possuem potenciais elétricos
Células nervosas e musculares geram impulsos
eletroquímicos que se modificam com rapidez
em suas membranas . Esses impulsos são usados
para transmitir sinais por toda a membrana dos
nervos e músculos.
Física básica dos potenciais de
membrana
“Potencial de Difusão” causado pela diferença entre as [ ]
iônicas nos 2 lados da membrana:
-
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A [ ] de k+ é > no lado interno da membrana da
fibra nervosa
Eletropositividade externa e eletronegatividade
interna= Potencial de difusão (diferença de
potencial entre meio interno e externo)
Potencial de difusão bloqueia a difusão de k+
para o exterior
Potencial de difusão nas fibras nervosas
mamíferas:
-94mv
Física básica dos potenciais de
membrana
“Potencial de Difusão” causado pela diferença entre
as [ ] iônicas nos 2 lados da membrana:
-
A [ ] de Na+ é > no lado externo da membrana
da fibra nervosa
A difusão de Na+ para a parte interna da célula
cria um potencila de membrana com
negatividade externa e positividade interna,
criando um potencial de membrana
Física básica dos potenciais de
membrana
“Potencial de Difusão” causado pela diferença entre as [ ]
iônicas nos 2 lados da membrana:
- As diferenças entre as [ ] iônicas nos 2 lados de uma membrana
seletivamente permeável pode, sob condições apropriadas, criar
um potencial de membrana.
Física básica dos potenciais de
membrana
Cálculo do Potencial de Difusão quando a
Membrana é Permeável a vários íons diferentes:
- O potencial de difusão depende de 3 fatores:
1- polaridade as cargas elétricas de cada íon
2- permeabilidade da membrana
3- concentrações dos íons interna e externamente
- Os íons Na+ K+ Cl- são os mais envolvidos no
desenvolvimento dos potenciais de membrana
nas fibras musculares e nervosas
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Física básica dos potenciais de membrana
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Os íons Na+ K+ Cl- são os mais envolvidos no
desenvolvimento dos potenciais de membrana nas
fibras musculares e nervosas
Um gradiente positivo de [ ] iônica de dentro para fora
da membrana causa ELETRONEGATIVIDADE no
lado de dentro da membrana.
O efeito oposto ocorre quando existe um gradiente
para um íon negativo. Ex: um gradiente de Cl- da parte
externa para a parte interna causa eletronegatividade
dentro da célula.
Rápidas alterações da permeabilidade do Na+ e do K+
são primariamente responsáveis pela transmissão de
sinais nos nervos.
Potencial de Repouso das Membranas
dos Nervos
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O potencial de repouso das membranas das
fibras nervosas mais grossas quando elas não
estão transmitindo impulsos nervosos é de
-90mv.
Potencial de Repouso das Membranas
dos Nervos
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Transporte ativo de Na+e K+ (Bomba de Na+e K+ )
Transporta Na+ para fora e K+ para dentro da célula.
Trata-se de uma membrana eletrogênica (mais cargas
positivas são bombeadas para fora que para dentro), o
que gera um potencial negativo no lado de dentro das
membranas celulares
Potencial de repouso
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O potencial de repouso da membrana nas fibras
nervosas depende da contribuição do potencial
de difusão do potássio, da contribuição do
potencial de difusão do sódio e do
bombeamento desses íons pela bomba de Na+e
K+, o que gera um potencial de repouso de -90
mv internamente.
Potencial de ação dos nervos
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Os sinais nervosos são transmitidos por potenciais de
ação, que são rápidas alterações do potencial de
membrana, as quais se propagam com grande
velocidade por toda a membrana da fibra nervosa.
Cada potencial de ação começa por uma alteração
súbita do potencial de membrana normal negativo para
um potencial positivo, terminando com um retorno
rápido ao potencial negativo.
Para conduzir um sinal nervoso, o potencial de ação se
desloca ao longo da fibra nervosa até sua extremidade
final
Potencial de ação dos nervos
Estágios do potencial de ação
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Estágio de repouso: é o potencial de repouso da
membrana, antes do início do potencial de ação (-90 mv
internamente)
Estágio de despolarização: Influxo de Na+ com carga
positiva, aumentando o potencial para um valor
positivo. Isso é referido como despolarização.
Estágio de repolarização: Os canais de Na+ começam
a se fechar e os canais de K+ se abrem mais que o
normal. A rápida difusão de potássio para o exterior
restabelece o potencial de repouso negativo da
membrana. Isso é referido como repolarização.
Os canais de sódio e potássio
regulados pela voltagem
O papel de outros íons no potencial
de ação
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Íons cálcio
A bomba de cálcio transfere os íons cálcio do interior
da membrana celular para o exterior (ou R.E. da célula)
A concentração celular de íons cálcio é menor em
relação à concentração desses íons externamente
Os canais de cálcio são regulados pela voltagem e,
quando se abrem, levam o cálcio para o inteiror da
fibra. São muito numerosos nos músculos cardíaco e
liso
Início do potencial de ação
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Um círculo vicioso de feedback positivo abre os canais
de sódio:
Quando ocorre um evento capaz de provocar o
aumento do potencial de membrana de -90 mv para
zero, a própria voltagem crescente causa a abertura de
vários canais de sódio.
Isso permite o influxo rápido de íons sódio, resultando
em maior aumento do potencila de membrana, o que
abre mais canais, permitindo fluxo ainda mais intenso
desses íons para o interior da fibra.
O aumento do potencial de membrana causa o
fechamento dos canais de sódio e a abertura dos canais
de potássio, e o potencial de ação termina.
Início do potencial de ação
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O limiar para o início do potencial de ação:
O potencial de ação ocorre quando o número de íons
sódio que entram na fibra fica maior que o número de
íons potássio que saem da fibra.
O potencial de ação se inicia com o aumento do
ótencial de membrana de -90 mv para -65 mv.
Este valor de -65 mv é referido como o limiar para a
estimulação.
Propagação do Potencial de Ação
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Um potencial de ação provocado em qualquer parte de
uma membrana excitável em geral, excita as porções
adjacentes da membrana, resultando na propagação do
potencial de ação por toda a membrana.
O processo de despolarização percorre todo o
comprimento da fibra.
Essa transmissão do processo de despolarização por
uma fibra nervosa ou muscular é referida como
impulso nervoso ou muscular.
Propagação do Potencial de Ação

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Direção da propagação: O potencial de ação trafega em
todas as direções para longe do estímulo, até que toda a
membrana tenha sido despolarizada.
Princípio do tudo ou nada: Uma vez que o potencia de
ação foi gerado em alguma parte da membrana, o
processo de despolarização trafega por toda a
membrana se as condições forem adequadas, ou não se
propaga (se as condições forem inadequadas).
Propagação do Potencial de Ação
Restabelecimento dos gradientes iônicos de
sódio e potássio após o término do potencial
de ação
 Após a transmissão do impulso, as
concentrações de sódio e potássio dentro e fora
da fibra são muito pouco diferentes
 Necessidade de restabelecimento das diferenças
de concentração iônica, para restabelecer o
potencial de repouso: Ação da bomba de sódiopotássio
Ritmicidade de alguns tecidos
excitáveis- descarga repetitiva
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Coração, maior parte dos músculos lisos e
muitos neurônios do SNC.
Essas descargas rítmicas causam:
Batimento rítmico do coração
Peristaltismo rítmico dos intestinos
Alguns eventos neuronais, como o controle
ritmado da respiração
Características especiais da transmissão
dos sinais nos troncos nervosos
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Fibras nervosas mielinizadas e amielinizadas:
Um nervo pequeno típico possui muitas fibras
nervosas calibrosas e um grande número de
fibras delgadas entre estas fibras mais grossas.
As fibras calibrosas são mielinizadas e as
delgadas são amielinizadas.
A maioria dos troncos nervosos contém cerca
de 2 vezes mais fibras amielinizadas do que
fibras mielinizadas.
Características especiais da transmissão
dos sinais nos troncos nervosos
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Fibras nervosas mielinizadas típicas:
A parte central é o axônio e sua membrana é quem
conduz o potencial de ação.
O axônio é preenchido pelo axoplasma (líquido
intracelular).
Em volta do axônio existe a bainha de mielina
(depositada pelas células de Schwann, as quais
envolvem o axônio), que é mais espessa que o próprio
axônio.
A membrana celular das células de Schwann contém
esfingomielina, que atua como isolante elétrico,
reduzindo o fluxo iônico através da membrana.
Características especiais da transmissão
dos sinais nos troncos nervosos
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Fibras nervosas mielinizadas típicas:
Na junção entre duas células de Scwann sucessivas ao
longo do axônio, existe uma área não isolada (nodo de
Ranvier), por onde os íons passam facilmente através
da membrana do axônio, do líquido extracelular para o
intracelular.
Características especiais da transmissão
dos sinais nos troncos nervosos
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Condução ‘saltatória” de nodo a nodo nas fibras
mielinizadas
Os íons podem passar com facilidade através dos nodos
de Ranvier.
Nas fibras mielinizadas, os potenciais de ação só
ocorrem nos nodos de Ranvier.
Os potenciais de ação são conduzidos nodo a nodo,
caracterizando esse tipo de transmissão como condução
saltatória.
A condução saltatória aumenta a velocidade da
transmissão nervosa nas fibras mielinizadas e conserva
energia para o axônio (pois só os nodos despolarizam).
Condução saltatória pelo axônio
mielinizado
Excitação- o processo de geração do
potencial de ação
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Qualquer fator que promova a difusão de grande
número de íons sódio para o interior da célula
pode desencadear a abertura dos canais de
sódio:
Distúrbios mecânicos
Efeitos químicos na membrana
Passagem de eletricidade através da membrana
Período refratário
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Período após o potencial de ação, durante o qual
um novo estímulo não pode ser evocado
Nesse período, a fibra encontra-se
despolarizada e os canais de sódio inativos
Os canais de sódio só tornam-se ativos quando
o potencial de repouso é restabelecido (ou em
valores de potencial próximos ao de repouso)
Inibição da excitabilidadeestabilizadores e anestésicos locais
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Os fatores estabilizadores diminuem a
excitabilidade da membrana. Ex: Alta [ ] de íons
cálcio no meio extracelular, a qual diminui a
permeabilidade para os íons sódio.
Anestésicos locais: Dificultam a abertura dos
canais de sódio, reduzindo a excitabilidade da
membrana