2) bioeletrogênese

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Fisiologia da 
Bioeletrogênese 
Medicina – 1º Ano
Prof. Dr.Antonio Carlos
Células Excitáveis
•Neurônios 
• fibras musculares 
Propriedades Elétricas de uma Célula Excitável
+++++
1. Excitabilidade: capacidade de gerar impulso elétrico (Potencial de 
ação) quando estimulada (mecânico, químico, termico ou elétrico)
2. Condutividade: capacidade de propagar o impulso elétrico
• Existe uma diferença de potencial entre o LIC e LEC
• Sendo o meio interno negativo em relação ao meio externo 
• Por que o intracelular é negativo em relação ao extracelular?
Potencial de Membrana de Repouso
E = - 65 a - 90 mV-----+++++Neurônio
Por que o intracelular é negativo em relação ao extracelular?
Presença de ânions não permeantes no LIC
ÍONS [LIC] mEq/L [LEC]mEq/L
Na+ 10 145
K+ 156 4
Cl- 2 114
HPO4-2 108 2
Proteinas - (g/dL) 55 2
Potencial de Membrana de Repouso
Transporte ativo : Bomba de Na-K ATPase
Na
K
3 Na+
2 K+
ATP ADP
-----
Por que o intracelular é negativo em relação ao extracelular?
Potencial de Membrana de Repouso
E = - 65 a -90 mV
• Presença de ânions não permeantes : proteínas, fosfatos ...
• Bomba de Na-K ATPase (eletrogênica)
Por que o Intracelular é negativo?
-----
+++++
Potencial de Membrana de Repouso
K+
Na+
BIOELETROGÊNESE
Ca++ Cl-
Potencial de Equilíbrio de um Íon
Na+ Cl-
Ca++ K+
gradiente de concentração
x
Gradiente elétrico
Potencial de Equilíbrio (EM) – é a força elétrica (mV) que contrabalançaria o 
gradiente de concentração de um determinado íon
+++++
-----
BIOELETROGÊNESE
- 60 log [ íon ]i 
 Z [ íon ]e
Eíon =
Equação de Nernst
E- potencial de equilíbrio 
Z- carga do íon 
i- LIC 
e- LEC
Como Calcular o Potencial de Equílibrio 
 K 150(mM/L) K 5,5 (mM/L) 
Na 15 (mM/L) Na 150 (mM/L) 
Cl 9 (mM/L) Cl 125 (mM/L) 
BIOELETROGÊNESE
Como Calcular o Potencial de Equílibrio 
- 60 log [ íon ]i 
 Z [ íon ]e
Eíon =
Ion [ ]i [ ]e Em 
 mM mM mV 
K 150 5,5 -90 
Na 15 150 +60 
Cl 9 125 -70
Qual o valor do potencial de repouso da célula?
Como Calcular o Potencial de Equílibrio 
- 60 log [ íon ]i 
 Z [ íon ]e
Eíon =
Ion [ ]i [ ]e Em g É a 
diferença de potencial que existe através da membrana 
 das células em re mM mM mV 
K 150 5,5 -90 0,80 
Na 15 150 +60 0,12 
Cl 9 125 -70 0,08
Como Calcular o Potencial de Repouso 
✓ É a diferença de potencial que existe através da membrana da 
 célula em repouso 
✓ Seu calculo depende da condutância através da membrana e 
 do potencial de equílibrio de cada ion e aplicar equação da corda
Em = -73,5 mv
 EM = gK. EK + gNa. ENa + gCl.ECl
 Σg
Como Calcular o Potencial de Repouso 
Ion [ ]i [ ]e Em g É a 
mM mM mV 
K 150 5,5 -90 0,90 
Na 15 150 +60 0,05 
Cl 9 125 -90 0,05
 EM = gK. EK + gNa. ENa + gCl.ECl
 Σg
 EM = -90. 0,8 + 60 . 0,12 + -90 . 0,08
 1
 EM = - 73,5 mV
Canais iônicos voltagem dependentes
• Canais com portões controlados pela mudança da voltagem na 
membrana celular (elétrico)
 Ex. Canais de Na+ e Ca++ 
Canais iônicos ligantes dependentes
• Canais controlados por substância química
 Ex. Canais ionicos do receptor nicotinico e do GABA
Portão de
 ativação
Portão de
inativação
Na+
Na+
Inativado 
AtivadoRepouso
Na+
Canais de sódio voltagem dependentes
BIOELETROGÊNESE
Canais Iônicos Ligante Dependente
 (receptor colinérgico)
Canais Iônicos Ligante Dependente
 (receptor colinérgico)
Acetilcolina Na+
K+
BIOELETROGÊNESE
Acetilcolina
receptor
nicotinico
Canais Iônicos Ligante Dependente
 (receptor colinérgico)
Na+
Em= -80 mv
Ca++ Cl-
Célula em repouso (Tendência)
• Na+ em entrar (2gradientes)
• Ca++ em entrar (2gradientes)
• K+ (permanecer em equilíbrio)
• Cl- (permanecer em Equilíbrio)
Célula Polarizada
K+
+++++
-----
Na+
Ca++ Cl-
•Com entrada do ion Na+ ocorre
despolarização da célula
(interior torne-se positivo)
Célula Despolarizada
K+
+++++
-----
Na+
Ca++ Cl-
•Com entrada do ion Ca++ ocorre
despolarização da célula
(interior torne-se positivo)
Célula Despolarizada
K+
+++++
-----
Na+
Ca++ Cl-
•Com a saída de K+ ocorre
hiperpolarização da célula
(interior torne-se mais negativo)
Célula Hiperpolarizada
K+
+++++
--------
+++
Na+
Ca++ Cl-
•Com a entrada de Cl- ocorre
hiperpolarização da célula
(interior torne-se mais negativo)
Célula Hiperpolarizada
K+
+++++
--------
+++
K+ K+
Na+
Na+
Em= -80 mv
--- - - - - - - -
+ + + + + + + + ++
Canais de sódio
Canais de potássio
Na+
Na+
Na+
K+
K+
Célula em repouso;
• Canais de Na+ fechados
• Na+ entrar (2gradientes)
• K+ em equílibrio
•Interior é negativo
•Exterior é positivo
Potencial de Repouso
Potencial de Ação - despolarização
K+
K+
Na+
Na+
EM= -80 mv 
+ + + + + + ++
Canais de sódio
Canais de potássio
Estímulo
limiar
Na+
-- - - - - - -
K+K+
Despolarização:
1-abertura dos canais de Na+ (-60mV)
2- aumento condutância ao Na+
3- Corrente de influxo de Na+
4- Interior torna-se positivo
5- Exterior torne-se negativo
5- inversão do potencial (Overshoot) 
Na+ Na+
EM= +30 mv (overshoot)
BIOELETROGÊNESE
EM= -65 mv
K+
K+ Na+
Na+
EM= +30 mV
Canais de sódio
Canais de potássio
K+
Na+Na+
Repolarização:
1- Fecha-se os canais de Na+ (+20/+30mV) 
2- Abertura canais de K+
3- Aumento condutância ao K+
2- Corrente de enfluxo de K+
3- Interior torna-se negativo
4- Potencial retorna a -90 mV
(Pós potencial hiperpolarizante) 
K+
-- - - - - - -
+ + + + + + ++
EM= -90 mV
Potencial de Ação - Repolarização
K+
Na+
Na+
EM= -80 mv
--- - - - - - - -
+ + + + + + + + ++
K+
ATP
2 K+
3Na+
BIOELETROGÊNESE
Potencial de ação – Bomba Na-K-ATPase
K+
K+
Na+
Na+
Canais de sódio
Canais de potássio
Bomba de Na-K ATPase:
• Restabelece equilíbrio
 iônico da célula
+ + + + + + + 
K+
Na+
K+ Na+
+ + + + + + + 
- - - - - - - 
Repouso Despolarização
PTR = - 80 mV
Etapas do Potencial de Ação
K+
Na+
-90
0
Overshoot
De
sp
ola
riz
aç
ão
ms
mV
+ + + + + + + 
- - - - - - - 
- - - - - - - Repolarização
Repolarização
+ + + + + + + + 
- - - - - - - - 
3Na+
2K+
ATP
Bomba NaKATPase
Etapas do Potencial de Ação
-80
0
Overshoot
Repolarização
De
sp
ola
riz
aç
ão
ms
mV
+ +
- -
estímulo
Pós potencial 
hiperpolarizante
+ +
- - + +
- -
Na+
K+ limiar
Etapas do Potencial de Ação
overshoot
limiar
Respostas
sublimiares
Pós potencial
hipepolarizante
+30
0
-80
-65
Etapas do Potencial de Ação
De
sp
ola
riz
aç
ão Repolarização
• Hiperpotassemia: Hipopolarização(menos negativo)
• Hipopotassemia: Hiperpolarização (mais negativo)
Efeito da [K+]e no Potencial de Ação
BIOELETROGÊNESE
 - 60 log [ K ]i 
[ K ]e
Em =
-80
0
Overshoot
Repolarização
De
sp
ola
riz
aç
ão
ms
mV
limiar-65
BIOELETROGÊNESE
undershoot
•Hipopolarização
•Hiperpolarização
Efeito da [K+]e no Potencial de Ação
ÍONS [LIC] mEq/L [LEC] mEq/L
Na+ 10 145
K+ 156 4
Ca++ <1 2,4
Cl- 2 114
HPO4-2 108 2
Proteinas - (g/dL) 55 2
• Diminuição [Ca++]extracelular : aumenta excitabilidade 
• Reduz limiar (aumenta a abertura de canais de Na+) 
• Lesão das glândulas paratireóides - tetânia
BIOELETROGÊNESE
Efeito da [Ca++]e e [K+]e no Potencial de Ação
BIOELETROGÊNESE
Efeito da [Ca++]e e [K+]e no Potencial de Ação
30
20
10
+30
 0
-30
-50
-80
Em(mV)
Condutância
Em
gNa
gK
Período Refratário do Potencial de ação
0 1 4
Período refratário 
absoluto
Período refratário relativo
Período Refratário do Potencial de ação
Propagação do Potencial de Ação
+++
- - -
+++
- - -
+++
- - -
+++
- - -
+++
- - -
+++
- - -
+++
- - -
+++
- - -
+++
- - -
+++
- - -
+++
- - -
Região 
ativa
Corrente locais
Abertura dos canais de Na+ 
vo l tagem dependentes e 
influxo de Na+
U m p o t e n c i a l 
graduado acima do 
limiar chega na zona 
de estímulo
Propagação do Potencial de Ação
O Na+ entra e despolariza a membrana, o que 
abre canais de Na+ adicionais. 
Cargas positivas fluem para 
dentro das seções adjacentes do 
axônio pelo fluxo de corrente 
local.
Propagação do Potencial de Ação
Região 
ativa
Região 
inativa
Região 
refratária
Propagação do Potencial de Ação
Potencial de ação
Direção da condução
Tempo (ms)
Po
te
nc
ia
l d
e 
m
em
br
an
a 
(m
V)
Propagação do Potencial de Ação
Constante de Comprimento (λ)
λ=V= Rm/Ri
Rm – Resistência da membrana 
Ri – Ressistência interna
•Fibras mielinizadas - ⇑ Rm - ⇑ λ - alta velocidade 
•Fibras grossas - ⇓ Ri - ⇑ λ - alta velocidade
• O ponto até o qual a corrente despolarizante se disseminará 
 ao longo de uma fibra nervosa 
• O λ é diretamenete proporcional a velocidade de condução
Velocidade de Condução do Estímulo Elétrico 
Diâmetro das fibras
• Fibras grossas – alta velocidade (1a 20 µm – 6 a 120 m/s)
• Fibras finas – baixa velocidade (1 µm – 0,25 a 1m/s)
Velocidade de Condução do Estímulo Elétrico 
Tipo de fibras
amielinizadas mielinizadas
• Fibras mielinizadas tem maior velocidade de condução
 (condução saltatória)
Fibras Mielinizadas
+ + +
Na+ Na+ Na+
+ + +
Corrente 
espalha
Corrente 
espalha
✓Aumenta velocidade de condução (50x) 
✓ Conserva energia (reduz perda de íons em 100x) 
✓ Isolamento elétrico (reduz a capacitância em 50x)
Velocidade de Condução do Estímulo Elétrico 
Na+ Na+ Na+
Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+
Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+
Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+