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O Potencial de Ação
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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO NORTE – UERN CAMPUS AVANÇADO DE PAU DOS FERROS – CAMEAM
CURSO DE EDUCAÇÃO FÍSICA – CEF DISCIPLINA DE FISIOLOGIA HUMANA APLICADA À ED. FÍSICA
FISIOLOGIA DA MEMBRANA CELULAR- Potencial de Ação
CEF/CAMEAM/UERN
Prof. Esp. Napoleão Diógenes
INTRODUÇÃO Como dito antes, estruturalmente as membranas de todos os tipos
celulares são similares.
No entanto, devido a diferenciação celular que é parte intrinsecamente ligada com a diferenciação e especialização entre as células; alguns tipos celulares apresentam membranas com propriedades especiais.
A grande maioria das membranas dos diversos tipos celulares apresentam a capacidade de manter os eletrólitos Na+ e K+ em diferentes concentrações nos meios intra e extra celular – graças a atividade da bomba de sódio e potássio.
Porém, as membranas de certas regiões dos neurônios apresentam propriedades nas quais estes íons tendem a vazar entre os dois meios.
Este vazamento gerará em um dado momento um influxo (entrada) ou efluxo (saída) destes eletrólitos através de canais proteicos especiais – os canais voltagem dependente.
A passagem destes eletrólitos através destes canais irá gerar uma corrente elétrica de baixíssima intensidade , chamada de potencial de ação.
As células que geram essa corrente são chamadas de excitáveis.
O Potencial de Repouso Na maioria das células corporais, a membrana e especialmente
a ação da bomba de Na+ e K+ faz com que haja uma diferença de potencial entre as duas faces da membrana.
A bomba é eletrogênica, uma vez que o excesso de saída de sódio gera um déficit de cargas positivas internamente, o que é representado por uma eletronegatividade na face interna da membrana e positividade na face externa da mesma.
Este valor é chamado de potencial de repouso (Vm) e não é variável nas células não excitáveis. Nestas células o valor da eletronegatividade interna é pequeno.
Nos neurônios, além da ação da bomba de Na+ e K+ outros fatores contribuem para a manutenção do potencial de repouso destas células.
A membrana neuronal apresenta canais chamados de canais de vazamento para o sódio e potássio, que por sua vez contribuem para a determinação de um valor negativo interno muito maior do que em outros tipos celulares.
O Potencial de Repouso
•Fatores iônicos responsáveis pelo potencial de repouso nos
neurônios.
•Canais de Vazamento do Potássio
O Potencial de Ação Até que um fator externo atue sobre um neurônio, o potencial de
repouso mantém-se estável.
Entretanto, como a função básica deste tipo celular é transformar todas as energias externas (estímulos) em uma forma de energia compreendida pelo organismo e por eles.
Cabe ao neurônio agir ante a um estímulo e desencadear uma mudança brusca do potencial de repouso e a d.d.p existente entre as duas faces da membrana.
Essa variação brusca da d.d.p gera uma corrente elétrica de pequena monta que se propaga ao longo de toda a extensão da membrana neuronal.
Essa corrente é chamada de potencial de ação e a mesma é composta por duas etapas – a despolarização e a repolarização.
O potencial é desencadeado pela atividade de proteínas especiais presentes nas células excitáveis, chamadas de canais voltagem-dependente.
Estes canais são ativados quando uma certa voltagem promove a abertura de suas comportas de ativação, e são inativados quando uma certa voltagem também promove o fechamento da sua comporta de inativação.
O Potencial de Ação - etapas Os sinais nervosos são transmitidos por variações rápidas no Vm que
fluem rapidamente ao longo da membrana da fibra nervosa.
Cada potencial de ação (PA) começa com variação brusca a partir do potencial de repouso negativo normal para um potencial positivo, que termina com uma variação, quase que igualmente rápida, de volta para o potencial negativo.
O PA apresenta duas etapas básicas: a despolarização e a repolarização; isso porque alguns autores consideram ainda a fase de hiperpolarização.
A despolarização é a fase do PA em que há o influxo de íons positivos do LEC, principalmente Na+, para o LIC, com isso a negatividade desse meio é diminuída, alcançando algumas vezes um valor positivo.
A repolarização é a fase do PA em que o Vm retorna para o seu valor negativo em virtude do efluxo (saída) de íons K+ para o LEC.
Como os canais voltagem dependente do K+ são lentos em seu fechamento, o valor do Vm pode alcançar um valor ainda mais negativo, e isso passa a chamar-se de hiperpolarização.
O Potencial de Ação - conceitos
O potencial de ação só ocorre quando um estímulo for suficiente para alcançar o limiar de excitabilidade.
Este limiar é específico para cada um dos tipos de células excitáveis – fibras musculares esqueléticas, cardíacas, lisas e diversos tipos de neurônios.
O potencial de ação obedece ao princípio do “tudo ou nada”, isto é, ou o estímulo é suficientemente forte para alcançar o limiar de excitabilidade ou nada irá acontecer.
Da mesmo modo, quando o estímulo alcança o limiar o potencial sempre ocorrerá da mesma forma. Ou seja, estímulos mais fortes não desencadeiam potenciais de ação mais fortes!
O que determinará a intensidade de um dado estímulo será o número de potenciais de ação por unidade de tempo.
Em uma membrana o PA se propaga em sentido bidirecional e sob a forma de uma onda desencadeada por feedback positivo.
O Potencial de Ação - conceitos ASPECTOS PRÁTICOS:
O potencial de repouso desta célula é de -70 mV;
O limiar de excitabilidade desta célula excitável é de aproximadamente -55 mV;
Estímulos que não alcançam o limiar são subliminares;
Tais estímulos não desencadeiam o PA – Princípio do tudo ou nada; Overshoot é a ultrapassagem
da despolarização acima da positividade;
A demora do fechamento dos canais de potássio leva a uma despolarização abaixo do potencial de repouso;
Essa fase é chamada de despolarização.
Direção do Potencial de Ação
ASPECTOS PRÁTICOS: Independentemente de onde
tiver início o PA, o mesmo de propaga no sentido das duas extremidades da membrana;
Uma vez que esta região da membrana sofre despolarização, as regiões vizinhas vão sofrendo despolarização por meio de um feedback positivo;
A onda propagada de despolarização gera um fluxo de corrente que altera o valor inicial do potencial de repouso da membrana – e isso representa o potencial de ação.
Potencial de Ação - especificidades
Nem todos os potenciais de ação das células excitáveis são idênticos.
Apesar do Na+ e K+ serem os íons mais importantes para o PA da maioria dos neurônios, em alguns neurônios e fibras musculares o Ca+2 é também importante.
Na verdade, em alguns tipos celulares o Ca+2 é fundamental para a propagação do PA, e confere a estas células especificidades, dentre elas a maior duração do PA e a existência de platôs.
Outra especificidade de algumas células excitáveis, especialmente em alguns grupos neuronais e nas fibras musculares cardíacas é a existência de uma ritmicidade.
A ritmicidade é na verdade descargas auto induzidas ou repetitivas de PA. Essa característica é determinada pela permeabilidade da membrana ao Na+ mesmo durante o potencial de repouso.
Além disso, nestas membranas o limiar de excitabilidade é próximo do potencial de repouso, de modo que essa permeabilidade ao Na+ faz com que o PA seja desencadeado repetitivamente.
Potencial de Ação - Especificidades
ASPECTOS PRÁTICOS: Esse gráfico representa o PA
de uma fibra muscular cardíaca; O PA deste tipo de célula
excitável é mais lento do que o PA de neurônios;
A despolarização apresenta três fases: a) ascendente – rápida, b) ponta (spike) e c) platô;
As duas fases iniciais são decorrentes da abertura dos canais rápidos de Na+;
O platô é decorrente da atividade dos canais lentos de Na+ e Ca+2.
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CONSIDERAÇÕES FINAIS A chamada fisiologia da membrana é concluída com o estudo do
potencial de ação das células excitáveis.
Células excitáveis são aquelas capazes de promover alterações do potencial de repouso da membrana. Neurônios, fibras musculares e algumas células epiteliais são excitáveis.
O potencial de ação é uma onda propagada de despolarização da membrana que gera um fluxo de íons, que por sua vez gera uma corrente elétrica de pequena intensidade.
Essa pequena corrente elétrica é chamada de impulso nervoso quando originada em neurônios e impulso muscular quando gerada nas fibras musculares.
Tópicos importantes da fisiologia, como a propagação do impulso nervoso e contração muscular dependem do entendimento do potencial de ação.
O conhecimento da fisiologia da membrana é importante dentro de uma perspectiva clínica e farmacológica – desenvolvimento de aparelhos de diagnóstico (EMG), de modalidades de tratamento e do desenvolvimento de fármacos (anestésicos).