Eletrofisiologia A. C. Cassola 1

Diferenças de Potencial elétrico nas membranas celulares de membrana

Potencial de Repouso

- Universal

- Célula sempre eletricamente negativa

- -90mV<Vm<-20mV

- Estável em escala de tempo de s.

Excitabilidade elétrica

- Potenciais geradores: receptores e sinapses. Oscilações graduadas

- Potenciais de ação: resposta tudo-ou-nada

- Escala de tempo de ms

Diferenças de potencial elétrico em organelas

- Membrana interna de mitocôndrias

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Sistemas de medidas - Definições

• Medidas: Atribuição de números a objetos baseada em regras

• Instrumentos: Equipamentos para a medida

• Variáveis: Manifestam-se como formas de energia (corrente, voltagem, etc)

• Propriedades: Características de de objetos que manipulam a energia

• Valor: Relaciona a magnitude ao zero.• Amplitude: Relaciona magnitude ao

valor médio (DC, linha de base, média)• Valores de pico: Desvios positivos ou

negativos do zero• Amplitude de pico: desvios dos valores

médios

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Análise Eletrofisiológica

1. Fixação de corrente - Medida da diferença de potencial elétrico. Registros extracelulares de oscilações elétricas. Registros intracelulares de diferenças de potencial estacionárias e de oscilações.

• Limites de medida. Conversor de impedância e amplificadores

• Erros: a) resistência dos eletródios e impedância do instrumento de medida; b) potenciais de difusão em eletródios de Ling-Gerard.

• Informações que se podem obter: a) Valores do potencial; b) Potenciais de diluição e permeabilidades (Hodgkin e Horowicz); c) valores das correntes (plano de fase).

2. Fixação de Voltagem (g=f(C,V)• Fluxo de corrente através de

membranas celulares: a) pela bicamada, b) por transportadores e c) por canais.

• Fluxo de corrente por canais: correntes microscópicas e macroscópicas . Canais são estocásticos: Ii=NPi.

• Técnicas: a) voltage clamp clássico, b) patch clamp. Limites de medida.

• Informações de correntes macroscópicas: a) valores de corrente e de condutância; b) cinéticas das condutâncias; c) processos que modulam os canais; d) Farmacologia dos canais.

• Informações de correntes microscópicas (análise estocástica): condutância do canal (seletividade); b) tempo de residência e constantes de velocidade.

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Medidas da diferença de potencial elétrico em sistemas biológicos

10m

Medida intracelular

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Análise Eletrofisiológica

1. Fixação de corrente - Medida da diferença de potencial elétrico. Registros extracelulares de oscilações elétricas. Registros intracelulares de diferenças de potencial estacionárias e de oscilações.

• Limites de medida. Conversor de impedância e amplificadores

• Erros: a) resistência dos eletródios e impedância do instrumento de medida; b) potenciais de difusão em eletródios de Ling-Gerard.

• Informações que se podem obter: a) Valores do potencial; b) Potenciais de diluição e permeabilidades (Hodgkin e Horowicz); c) valores das correntes (plano de fase).

2. Fixação de Voltagem (g=f(C,V)• Fluxo de corrente através de

membranas celulares: a) pela bicamada, b) por transportadores e c) por canais.

• Fluxo de corrente por canais: correntes microscópicas e macroscópicas . Canais são estocásticos: Ii=NPi.

• Técnicas: a) voltage clamp clássico, b) patch clamp. Limites de medida.

• Informações de correntes macroscópicas: a) valores de corrente e de condutância; b) cinéticas das condutâncias; c) processos que modulam os canais; d) Farmacologia dos canais.

• Informações de correntes microscópicas (análise estocástica): condutância do canal (seletividade); b) tempo de residência e constantes de velocidade.

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Medidas Extracelulares

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++----------------------------------------------------------------------------------

Rex

+------------++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++--++++++-----------------------------------------------------------------------

Rex

5mV

2ms

ECG

EEG

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Análise Eletrofisiológica

1. Fixação de corrente - Medida da diferença de potencial elétrico. Registros extracelulares de oscilações elétricas. Registros intracelulares de diferenças de potencial estacionárias e de oscilações.

• Limites de medida. Conversor de impedância e amplificadores

• Erros: a) resistência dos eletródios e impedância do instrumento de medida; b) potenciais de difusão em eletródios de Ling-Gerard.

• Informações que se podem obter: a) Valores do potencial; b) Potenciais de diluição e permeabilidades (Hodgkin e Horowicz); c) valores das correntes (plano de fase).

2. Fixação de Voltagem (g=f(C,V)• Fluxo de corrente através de

membranas celulares: a) pela bicamada, b) por transportadores e c) por canais.

• Fluxo de corrente por canais: correntes microscópicas e macroscópicas . Canais são estocásticos: Ii=NPi.

• Técnicas: a) voltage clamp clássico, b) patch clamp. Limites de medida.

• Informações de correntes macroscópicas: a) valores de corrente e de condutância; b) cinéticas das condutâncias; c) processos que modulam os canais; d) Farmacologia dos canais.

• Informações de correntes microscópicas (análise estocástica): condutância do canal (seletividade); b) tempo de residência e constantes de velocidade.

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Eletrofisiologia A. C. Cassola 9

Análise Eletrofisiológica

1. Fixação de corrente - Medida da diferença de potencial elétrico. Registros extracelulares de oscilações elétricas. Registros intracelulares de diferenças de potencial estacionárias e de oscilações.

• Limites de medida. Conversor de impedância e amplificadores

• Erros: a) resistência dos eletródios e impedância do instrumento de medida; b) potenciais de difusão em eletródios de Ling-Gerard.

• Informações que se podem obter: a) Valores do potencial; b) Potenciais de diluição e permeabilidades (Hodgkin e Horowicz); c) valores das correntes (plano de fase).

2. Fixação de Voltagem (g=f(C,V)• Fluxo de corrente através de

membranas celulares: a) pela bicamada, b) por transportadores e c) por canais.

• Fluxo de corrente por canais: correntes microscópicas e macroscópicas . Canais são estocásticos: Ii=NPi.

• Técnicas: a) voltage clamp clássico, b) patch clamp. Limites de medida.

• Informações de correntes macroscópicas: a) valores de corrente e de condutância; b) cinéticas das condutâncias; c) processos que modulam os canais; d) Farmacologia dos canais.

• Informações de correntes microscópicas (análise estocástica): condutância do canal (seletividade); b) tempo de residência e constantes de velocidade.

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Resistência de entrada do equipamento

ein

minmedido RR

VRV

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Amplificadores Operacionais

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Amplificadores operacionais

Amplificador operacional

Seguidor

Voltage clamp

Conversor corrente-voltagem

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Análise Eletrofisiológica

1. Fixação de corrente - Medida da diferença de potencial elétrico. Registros extracelulares de oscilações elétricas. Registros intracelulares de diferenças de potencial estacionárias e de oscilações.

• Limites de medida. Conversor de impedância e amplificadores

• Erros: a) resistência dos eletródios e impedância do instrumento de medida; b) potenciais de difusão em eletródios de Ling-Gerard.

• Informações que se podem obter: a) Valores do potencial; b) Potenciais de diluição e permeabilidades (Hodgkin e Horowicz); c) valores das correntes (plano de fase).

2. Fixação de Voltagem (g=f(C,V)• Fluxo de corrente através de

membranas celulares: a) pela bicamada, b) por transportadores e c) por canais.

• Fluxo de corrente por canais: correntes microscópicas e macroscópicas . Canais são estocásticos: Ii=NPi.

• Técnicas: a) voltage clamp clássico, b) patch clamp. Limites de medida.

• Informações de correntes macroscópicas: a) valores de corrente e de condutância; b) cinéticas das condutâncias; c) processos que modulam os canais; d) Farmacologia dos canais.

• Informações de correntes microscópicas (análise estocástica): condutância do canal (seletividade); b) tempo de residência e constantes de velocidade.

Eletrofisiologia A. C. Cassola 14

Eletrofisiologia A. C. Cassola 15

Análise Eletrofisiológica

1. Fixação de corrente - Medida da diferença de potencial elétrico. Registros extracelulares de oscilações elétricas. Registros intracelulares de diferenças de potencial estacionárias e de oscilações.

• Limites de medida. Conversor de impedância e amplificadores

• Erros: a) resistência dos eletródios e impedância do instrumento de medida; b) potenciais de difusão em eletródios de Ling-Gerard.

• Informações que se podem obter: a) Valores do potencial; b) Potenciais de diluição e permeabilidades (Hodgkin e Horowicz); c) valores das correntes (plano de fase).

2. Fixação de Voltagem (g=f(C,V)• Fluxo de corrente através de

membranas celulares: a) pela bicamada, b) por transportadores e c) por canais.

• Fluxo de corrente por canais: correntes microscópicas e macroscópicas . Canais são estocásticos: Ii=NPi.

• Técnicas: a) voltage clamp clássico, b) patch clamp. Limites de medida.

• Informações de correntes macroscópicas: a) valores de corrente e de condutância; b) cinéticas das condutâncias; c) processos que modulam os canais; d) Farmacologia dos canais.

• Informações de correntes microscópicas (análise estocástica): condutância do canal (seletividade); b) tempo de residência e constantes de velocidade.

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Fixação de voltagem

10m

Vc

Vm

i

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Eletrofisiologia A. C. Cassola 18

Eletrodifusão

VzFc

cRT

ei

iiie

i ln~

Eletrofisiologia A. C. Cassola 19

),(

)(

tVfG

VVGI

mi

irmim

rm

ii VV

IG

Eletrofisiologia A. C. Cassola 20

Prêmio Nobel de 1963

Alan LLoyd Hodgkin

1914-1998

Andrew Fielding Huxley

1917- John Carew Eccles

1903-1997

Eletrofisiologia A. C. Cassola 21

10m

“Patch clamping”

Eletrofisiologia A. C. Cassola 22

Eletrofisiologia A. C. Cassola 23

“Patch clamp: Configurações

Eletrofisiologia A. C. Cassola 24

Eletrofisiologia A. C. Cassola 25

Era “patch clamp”

19

52

Hodgkin

,Huxle

y

19

02

B

ern

stein

17

80

Galv

an

i 19

81

Sakm

ann e

N

eher

Prêmio Nobel de 1991

Erwin Neher, 1944-

B. Sakmann, 1942-