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Potenciais eletroquímicos da membrana
Profa. Letícia Lotufo
LIC
(2/
3)
LC (
28L)
LEC
(1/
3)
LC (
14L)
FI (
3/4)
LE
C (
10,5
L)F
IV (
1/4)
LE
C (
3,5L
)
FC
= 6
0% d
o pe
so c
orpo
ral
(42
L)
Fonte: Zigmond et al., 1999. Fundamental Neuroscience.
•Água: 60 % do peso corpóreo
•Líquido Intracelular (2/3 do total)
•Líquido Extracelular (1/3 do total)
•Líquido Intersticial (3/4)
•Plasma (1/4)
Compartimentalização:
Concentrações iônicas
Intracelular
(mM)
Extracelular
(mM)
Potencial de
Equilíbrio (mV)
Axônio de Lula
Na+ 50 440 +55
K+ 400 20 -76
Cl- 40 560 -66
Ca+2 0.4µM 10 +145
Neurônio de Mamífero
Na+ 18 145 +56
K+ 135 3 -102
Cl- 7 120 -76
Ca+2 100nM 1.2 +125
Canais iônicos:
• Proteínas transmembranares• Conduzem íons• Seletivos
– Tamanho– Carga– Camada de solvatação
• Abrem e fecham em resposta a diferentes estímulos
Fonte: Kandel et al., 2000. Principles of Neural Science.
Seletividade dos canais iônicos
Ativação dos canais iônicos
Fonte: Kandel et al., 2000. Principles of Neural Science.
Ativados por ligantes externos
Ativados por fosforilação
Ativados por Voltagem
Ativados por estiramento
Fluxo de íons através da membrana:1. Gradiente químico2. Gradiente elétrico
Fonte: Kandel et al., 2000. Principles of Neural Science.
Extracelular
Citolpasma
Membrana
Plasmática
O Potássio tende
a sair da célulapor gradiente
químico
Força
Elétrica
Força
Química
Potencial de equilíbrio
Valor de potencial que torna o fluxo de íon através da membrana devido ao campo elétrico igual ao seu fluxo difusional devido ao gradiente de concentração
Equação de Nerst
E = RT/zF ln [íon]ext/[íon]int
Onde:R = constante dos gases (8,315 J/Kmol)T = temperatura absolutaF = constante de Faraday ( 96,485 C/mol)z = valência do íon
Ex: Para T = 25°C E = 58,2 log [ion]ext/[ion]intPara T = 37°C E = 61,5 log [ion]ext/[ion]int
Potencial de Repouso:
• Permeabilidade da membrana• Assimetria na distribuição de cargas
• Bomba de Sódio/Potássio
Fonte: Kandel et al., 2000. Principles of Neural Science.
Fonte: Kandel et al., 2000. Principles of Neural Science.
A membrana pode ser representada por um circuito elétrico:
Lado extracelular
Lado Citoplasmático
Na-K ATPase
Pot
enci
al d
e M
embr
ana
(mV
)E
stím
ulo
Tempo (ms)
Potencial de ação
Fonte: Alberts et al., 1998. Essential Cell Biology.
Canal de sódio dependente de voltagem
Membrana
plasmática
Intracelular
Extracelular
Repouso Vm = -75 mV
Imediatamente após
a despolarização
Vm = - 50mV
2 ms
Após a despolarização
Vm = - 50mV
Extracelular
Extracelular
Intracelular
Intracelular
Fonte: Zigmond et al., 1998. Fundamental Neuroscience.
Canal de potássio dependente de voltagem
Extracelular
Membrana
plasmática
Intracelular
Extracelular
Extracelular
Intracelular
Intracelular
Repouso Vm = -75 mV
Imediatamente após
a despolarização
Vm = - 50mV
2 ms
Após a despolarização
Vm = - 50mV
1. Repouso
2. Despolarização
gNa elevada
2. Repolarização
gk elevada
Fluxo de íons durante o potencial de ação
Fonte: Despopoulos & Silbernagl, 1991. Color Atlas of Physiology.
Fonte: Zigmond et al., 1998. Fundamental Neuroscience.
Voltagem
Condutância
Corrente
Canal de Na+
Canal de
K+
Inativação
Ativação
Tempo (ms)
Poten
cial de M
embran
a (mV)
Alterações elétricas durante o potencial de ação:
Fonte: Alberts et al., 1998. Essential Cell Biology.
Pot
enci
al d
e m
embr
ana
(mV
)
Estímulos despolarizantes
Potencial de Repouso
Potencial Limiar
Potencial de Ação
Tempo (ms)
Potencial Limiar Período refratário
Propagação do potencial de ação Bainha de Mielina
Fonte: Kandel et al., 2000. Principles of Neural Science.
Fonte: Kandel et al., 2000. Principles of Neural Science.
Condução saltatóriaVelocidade de Condução
Fonte: Greenstein & Greenstein, 2000. Color Atlas in Neuroscience.
Nodo de Ranvier
Bainha de Mielina
Condução
Fibra
Mielínica
Fibra
Amielínica
Diâmetro (µm)
Vel
ocid
ade
de c
ondu
ção
(m/s
)