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

)