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Origens do potencial de membrana Excitabilidade celular.

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Apresentação em tema: "Origens do potencial de membrana Excitabilidade celular."— Transcrição da apresentação:

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.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 membranaAlterações na permeabilidade iônica da membrana levam a alterações do potencial da membrana

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

4 Registro do potencial de repouso -80 mV0 mV TIPO CELULAR Em (mV) Neurônio-70 Músculo esquelético -80 Músculo cardíaco (atrial e ventricular) -80 Músculo liso -55

5 As concentrações iônicas são diferentes dentro e fora da célula íon [íon] 0 (mM) [íon] I (mM) Na Cl K+K+K+K+4,5150 Ca ++ 1,80,0001

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

7 A Na/K ATPase é eletrogênica, porém sua contribuição direta para o potencial de repouso é pequena A inibição da Na/K ATPase por digitálicos cardiácos (ouabaína) despolariza a célula por poucos milivolts (2-16), em média.A inibição da Na/K ATPase por digitálicos cardiácos (ouabaína) despolariza a célula por poucos milivolts (2-16), em média. Músculo esquelético: 6-8 mV.Músculo esquelético: 6-8 mV. Músculo cardíaco: mV.Músculo cardíaco: mV. A inibição da Na/K ATPase por digitálicos cardiácos (ouabaína) despolariza a célula por poucos milivolts (2-16), em média.A inibição da Na/K ATPase por digitálicos cardiácos (ouabaína) despolariza a célula por poucos milivolts (2-16), em média. Músculo esquelético: 6-8 mV.Músculo esquelético: 6-8 mV. Músculo cardíaco: mV.Músculo cardíaco: mV.

8 0,1 M KCl 0,01 M KCl K+K+ Cl - K+K+ Lado 1Lado 2 Potencial de equilíbrio eletroquímico ( ) de um íon (J/mol) –Diferença de energia potencial do íon + entre dois compartimentos (

9 Cálculo do potencial de equilíbrio eletroquímico ( ) de um íon (J/mol) –Diferença de energia potencial do K + entre dois compartimentos ( : –O fluxo Iônico se dá do lado com MAIOR potencial para o lado com MENOR potencial. ( K + ) = (K+) - B( K + ) = RTln [ K + ] A /[K + ] B + zF (E A - E B ) Potencial químico + Potencial elétrico R = constante dos gases T = temperatura em K z = valência do íon F = constante de Faraday E A - E B = diferença de potencial através da membrana

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

11 Se a membrana é permeável apenas ao ânion o potencial inverte de sinal 0,1 M KCl 0,01 M KCl K+K+ Cl - K+K mV Lado 1Lado 2

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

13 A partir da equação anterior chegamos a equação de Nernst E i = potencial de equilíbrio R = constante dos gases T = temperatura em K z = valência do íon F = constante de Faraday C i = concentração interna do íon C o = concentração externa do íon

14 Equação de Nernst Substitundo as constantes RT/F e multiplicando pelo fator de conversao do logaritimo natural (ln) para logaritimo de base 10 (log), temos entao, para a temperatura de 37 o C,

15 íon [íon] 0 (mM) [íon] I (mM) E i (mV) Na Cl K+K+K+K+4, Ca ++ 1,80, Potenciais de Nernst para os principais íons de importância fisiológica

16 Força eletromotriz (FEM) FEM = E m - E eq FEM Na = E m - E Na = -80 mV - (+60 mV) = -140 mV FEM K = E m - E K = -80 mV - (-94 mV) = +14 mV FEM Cl = E m - E Cl = -80 mV - (-80 mV) = 0 mV Para uma célula com E m = -80 mV FEM Ca = E m - E Ca = -80 mV - (+129 mV) = -209 mV

17 A membrana celular possui proteínas que formam canais que passam íons Canal iônico (g) Membrana (C) 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 Os canais Iônicos podem ser vistos como condutores (g) porque passam corrente elétrica na forma de íons!

18 Corrente iônica (I) Lei de Ohm, I = V/R = g.V I Na = g Na.(FEM Na ) I K = g K.(FEM K ) 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 I V E repouso

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

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

21 Como alterar o potencial da membrana? gKgK g Na

22 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 5 ms 0 mV limiar pico pós-hiperpolarização repolarização V repouso

23 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

24 Dependência do potencial de ação ao sódio

25 O potencial de ação e composto de duas condutâncias sódio e potássio Potencial de ação g Na gKgK A condutância ao potássio ajuda na repolarizacão do potencial de ação

26 O Potencial de ação se origina com a abertura dos canais de sódio dependentes de voltagem tempo (ms) Cm ICIC I Na IKIK I leak g Na gKgK g leak E Na EKEK E leak out in Medidas de CORRENTE em um potencial fixo IKIK

27 O Potencial de ação se origina com a abertura dos canais de sódio dependentes de voltagem -70 mV -10 mV 5 ms Corrente de sódio

28 As correntes de sódio e potásso que geram o potencial de ação são dependentes de voltagem tempo (ms) Relação corrente (I) X Voltagem (V)

29 As correntes de sódio e potássio podem ser isoladas farmacologicamente Tetrodotoxina (TTX)

30 O potencial de ação possui um limiar de disparo

31 O período refratário impede que o nervo entre em curto circuito após o potencial da ação. 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

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

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

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


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