Quem e responsável pela manutenção do potencial de repouso da membrana?

Roteiro da Semana 1

Roteiro da Semana 1 do curso de Fisiologia e Saúde Humana.

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Roteiro da Semana 1
3. Propriedades elétricas da membrana plasmática
Diferenças de concentração determinam diferenças de potencial
Potencial de Repouso
Potencial de Ação
Despolarização (entrada de sódio)
Repolarização (saída de potássio)
Hiperpolarização (saída do excesso de potássio)
Quem é responsável pela manutenção do potencial de repouso da membrana?
Como é feita a manutenção do potencial de repouso?
Quais são os mecanismos responsáveis pela manutenção do potencial de membrana?
Qual é a bomba responsável por manter o potencial de repouso da membrana plasmática dos neurônios?

3. Propriedades elétricas da membrana plasmática

Diferenças de concentração determinam diferenças de potencial

Este também é um campo importante da Biofísica — vamos apenas comentar os tópicos principais.

Diferença de Potencial dentro e fora da célula: a membrana celular é uma importante barreira que segrega o meio intra e extracelular. Os íons distribuem-se de forma desigual. Como regra geral, há grande quantidade de potássio dentro da célula e grande quantidade de sódio fora da célula.

Potencial de Repouso: todas as células mantêm uma diferença de potencial elétrico entre o lado extracelular e o intracelular. Os canais iônicos sempre abertos são os responsáveis pela manutenção do potencial de repouso. Em células não excitáveis, apenas os canais de potássio estão sempre abertos e, portanto, o potencial de repouso das células é alcançado quando não há fluxo direcionado de potássio, isto é, a quantidade de potássio que entra é igual à que sai.

Em repouso, todas as células vivas são carregadas negativamente em relação ao meio extracelular – em parte, isto é devido à grande quantidade de cargas negativas fixas ligadas a proteínas que não podem atravessar a membrana. A maioria das células mantém uma diferença de potencial da ordem de -60mV. Mas essa é uma regra que tem várias exceções. Há células que, em repouso, podem manter -90mV, -70 mV etc.

Potencial de Ação: esta é uma das propriedades mais interessantes dos seres vivos – é única e não imitada pelo mundo inanimado. Os neurônios, que são as células do sistema nervoso, e os tecidos musculares são capazes de gerar potenciais de ação, que são conduzidos muito rapidamente. Este é um fenômeno que só acontece nas células excitáveis (neurônios e músculos) e depende da abertura de canais iônicos controlados por receptores e por voltagem.

Por que os canais iônicos dependentes de voltagem são abertos?

Os canais iônicos dependentes de voltagem ficam fechados até que a diferença da célula atinja a voltagem necessária para abri-los. Esta diferença de potencial é sempre menor que o potencial de repouso; portanto, tem de haver uma despolarização para atingir o potencial limiar. No momento em que isso ocorre, os milhares de canais sensíveis àquele potencial limiar se abrem, deixando fluir muito rapidamente os íons a favor do gradiente.

Quando uma célula recebe elétrons fica carregada negativamente, já quando ela doa, fica carregada positivamente. Podemos dizer então, que cada uma dessas células apresenta um potencial elétrico.

Quando temos duas células com diferentes potenciais elétricos, dizemos que existe entre elas uma diferença de potencial (d.d.p). Consequentemente, se ligarmos essas duas células através de um fio condutor, no caso o axônio, haverá uma corrente elétrica (impulso nervoso) no sentido da célula que possui mais elétrons (potencial negativo) para a que possui menos (potencial positivo).

As células apresentam d.d.p. entre seu meio interno (intercelular) e externo (extracelular). Esse fenômeno é conhecido como potencial de membrana, existente sob duas formas: o potencial de repouso e o potencial de ação, que veremos abaixo.

Potencial de Repouso

No potencial de repouso, ocorre a alternância entre o transporte passivo e ativo de íons. Há a entrada passiva de íons sódio (Na+), que posteriormente são expulsos ativamente, ao mesmo tempo em que íons potássio (K+) entram ativamente. Em seguida, o K+ sai passivamente da célula, tornando o meio externo positivo em relação ao meio interno. Com isso, a célula fica polarizada.

Quando está em repouso, a diferença de potencial (d.d.p.) do neurônio é aproximadamente -75 mV, indicando que o interior da célula está negativo em relação ao meio exterior. O potencial de repouso ocorre quando o potencial de membrana não é alterado por potenciais de ação.

Potencial de Ação

O potencial de ação consiste em uma variação brusca do potencial de membrana, provocada por um estímulo. Quando uma célula nervosa é excitada por um estímulo que atinja o seu limiar de despolarização (-65mV), um potencial de ação é gerado dentro da lei do tudo ou nada. O potencial de ação é caracterizado por três etapas diferentes: despolarização, repolarização e hiperpolarização. Veja abaixo:

Despolarização (entrada de sódio)

Quando uma célula excitável (neurônio) recebe um estímulo nervoso do tipo limiar ou supralimiar, sua d.d.p. de repouso é elevada até o limitar de despolarização ou o ultrapassa, respectivamente, desencadeando o potencial de ação. Neste momento, na membrana celular abrem canais de sódio (Na+).

Com isso, grande quantidade de sódio entra na célula, tornando seu interior mais positivo e seu exterior mais negativo. Este mecanismo é conhecido como despolarização e a d.d.p. nesta fase é aproximadamente +45mv.

Repolarização (saída de potássio)

A entrada de grande quantidade de Na+ na célula estimula o fechamento dos canais de Na+ e a imediata abertura de canais de K+, ocorrendo a saída de K+. Nesta fase, a bomba de sódio-potássio funciona transportando ativamente três moléculas de Na+ para o exterior e recolocando duas moléculas de K+ no interior da célula, tornando seu interior mais negativo e seu exterior mais positivo.

O transporte ativo de íons envolve gasto de energia, nesse caso, ocorre o aumento da atividade metabólica celular para a obtenção de maior suprimento energético. Na célula, uma molécula de adenosina trifosfato (ATP) é quebrada, liberando um fosfato inorgânico (Pi), uma molécula de adenosina difosfato (ADP) e energia, necessária para o transporte dos íons.

A repolarização faz com que o potencial de membrana volte a ser negativo, retornando a sua d.d.p. normal de potencial de repouso (-75 mV).

Hiperpolarização (saída do excesso de potássio)

Quando uma célula recebe um estímulo inibitório, ocorre a saída do íon potássio (K+) e a entrada do íon cloro (Cl-), tornando o meio interno da célula mais negativo e o meio externo mais positivo, inibindo a propagação do potencial de ação. A hiperpolarização dura alguns milissegundos e, nesta fase, a d.d.p. pode chegar até a -90mV.

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Quem é responsável pela manutenção do potencial de repouso da membrana?

Potencial de Repouso: todas as células mantêm uma diferença de potencial elétrico entre o lado extracelular e o intracelular. Os canais iônicos sempre abertos são os responsáveis pela manutenção do potencial de repouso.

Como é feita a manutenção do potencial de repouso?

Para manter esse potencial de repouso, é preciso manter o gradiente de concentração. Esse gradiente é mantido por meio da bomba de sódio e potássio.

Quais são os mecanismos responsáveis pela manutenção do potencial de membrana?

Qual é a bomba responsável por manter o potencial de repouso da membrana plasmática dos neurônios?

O potencial de repouso é mantido graças à bomba de sódio e potássio, que transporta íons de sódio ativamente para o exterior do neurônio e o potássio para o interior. O potássio rapidamente vai novamente para o exterior, em virtude da permeabilidade da membrana a esse íon.