fisiologia humana - bioeletrogênese

Dinâmica de membranas

› Transporte

Difusão

Transporte mediado

› Potencial de membrana

Exemplos de integração

Tecido nervoso

› Fisiologia da membrana neuronal

Potencial de membrana

Potencial de ação

Ciclo funcional do sistema nervoso

Passivo usa energia cinética das moléculas

› Movimento Browniano muito lento

› Ex: Difusão (gradiente de concentração)

Ex: diferença difusão O2 e CO2 no tecido pulmonar

LIMITAÇÃO substâncias lipofílicas

Transporte mediado por proteínas

› Difusão facilitada moléculas hidrofóbicas ou

carregadas eletricamente

› Transporte Ativo requer energia externa e

transporta contra gradiente de concentração.

Precisa de um TRANSPORTADOR.

Canais abertos ou de vazamento

Canais fechados

com portão

› Ligante

› Voltagem

› Mecânicos

Proteínas transportadoras

› Cotransporte (uniporte, simporte e antiporte)

Exemplo de mecanismo de manutenção

de difusão facilitada – homeostasia da glicemia

Transporte ativo

Primário

Na/K ATPase

“Bomba” Na/K

Essência do potencial

de membrana!

Exemplo de transporte ativo secundário

Especificidade

› Ex: GLUT transporta apenas hexoses

Competição

› Ex: inibição competitiva (maltose X glicose)

Saturação

› Ex: mecanismo renal

“Diferença” de potencial de membrana celular

Potencial de repouso

Conceito de

Potencial de equilíbrio

Potencial de membrana

é dependente do K

E o Na???

Medidas da diferença de potencial elétrico em sistemas biológicos

20mm

Medida intracelular

Diferenças de potencial elétrico geradas por difusão

KCl

100 mM

KCl

10 mM

KCl

100 mM

KCl

10 mM

+

+

-

-

2

1ln

-

zF

RT

1 1 2 2

+

+

-

-

Equação de Nernst

Potencial de Equilíbrio (Eion)

› Sem resultante de

movimentação quanto apenas bicamada lipídica

› Equilíbrio alcançado pela

inserção de canais

› Balânco entre potencial elétrico e gradient de

concentração

4 pontos essenciais

Maiores mudanças elétricas Vm

pequenas mudanças concentração iônica

Sem diferença elétrica resultante final

taxa de movimentação de íons pela membrana Proporcional Vm – Eion

Diferença de concentração conhecida : Potencial de equilíbrio pode ser calculado

› Interior negativo X exterior positivo

Distribuição desigual pela

membrana

› K+ mais concentrado dentro,

Na+ e Ca2+ mais

concentrados fora

Bombas eletrogênicas › Enzima que quebra ATP na presença de sódio

› Bomba de cálcio: mantém Ca+ fora da célula

-65 mV

Mantidas pelas bombas eletrogênicas

Permeabilidade relativa para cada íon no repouso

› Neurônios permeáveis a mais de 1 íon

› Permeabilidade pontual da membrana determina o PM

› Equação de Goldman

Leva em consideração a permeabilidade de cada íon

Vm = 61.5 log Pk [K]o + PNa[Na]o

Pk [K]i + PNa[Na]i

Em repouso, a permeabilidade ao K é cerca de 40 X maior que ao Na

Permeabilidades relativas no

repuso

› PM mais próximo do EK pela

maior permeabilidade ao

K+

› PM sensível ao nível

extracellular de K+

› Elevação extracellular

causa despolarização

Papel do astrócito

› Regulação da [ K+] extracelular

Barreira hemato-

encefálica

Buffer especial do K+

Exemplo interessante: Canais KATP essenciais para a fisiologia

do pâncreas endócrino

Luigi Galvani:

1737-1798

Oscilações da diferença de potencial elétrico, em

escala de tempo de ms, associadas à transdução

sensorial em receptores, à transmissão de

informações em neurônios e células musculares e

à transmissão de informação entre células, nas

sinapses

› Potencial de ação – Resposta tudo ou nada

› Potencial gerador.

Excitabilidade: Repostas graduadas e potenciais

de ação

Potencial graduado

› Distâncias curtas

› Se atingir região integradora neuronal gera PA

› Reflete a intensidade do estímulo (amplitude)

Potencial de ação

› Sinalização de alta velocidade

› Distâncias longas

› Não reflete a intensidade do estímulo

(modulado apenas pela frequência)

0 mV

-80 mV

PK>>PNa

PNa>>PK

PK>>PNa

ENa

EK

tempo

Essência impedir reverberação

Trajeto unidirecional do sinal

Absoluto Relativo

A

B

C

•Gate M = portão de

ativação – abertura imediata

•Gate H – portão de

inativação; Fechamento

lento após

Canais de sódio

Inativação dos canais de sódio

Inativado Aberto Fechado

ativo

Fechado

ativo

Depois do potencial graduado é “tudo ou nada”

Papel do vazamento de corrente e da

Resistência citoplasmática na propagação

Fase 0: Ek para Ena

Fase 1: Transiente de repolarização (I

correção)

Fase 2: G resultante é próximo de 0

Fase 3: Canais de K dep voltagem –

retificadores retardados (repolatização)

Fase 4: Membrana repolarizda

Papel predominante: Ca e K

Sem fases 1 e 2 – sem estado de repouso – Instab

Pot. Membrana (+- -60mV)

Importante1: Presença de canais If (funny), permeáveis ao K e Na instabilidade da

membrana e potencial marcapasso lento

Importante2: Propagação lenta

Somação temporal (importante

para codificação neural

Sem somação temporal (importante

para continuar vivo!!

Relação entre PA e ciclo cardíaco

Lolligo pealeii

Axônio gigante de lula -1 mm de diâmetro -100X mais largo

Tetraethylammonium (TEA) canais K

Tetrodotoxin (TTX) canais Na

Fixação de voltagem