O fenômeno da Eletricidade animal é central para o entendimento dos processos fisiológicos (funcionamento dos organismos). As funções dos diferentes tecidos e órgãos estão relacionadas com sinais elétricos nas membranas das Células.
A condução elétrica em fios de metais (como o dos aparelhos eletrônicos, fios de alta tensão dos postes etc) se dá pelo fluxo de elétrons, já nas membranas celulares essa condução de corrente é devida as diferenças e movimentos de íons inorgânicos nos fluidos fisiológicos: Ca 2+; Na+; K+; Cl-. Tais íons fluem através de proteínas integrais de membrana: Canais Iônicos, Bombas de íons e Transportadores elétricos.
Hoje vou comentar um pouco sobre como os fluxos de corrente iônica podem gerar Diferenças de Potencial Elétrico, influenciando na percepção do meio externo, fluxo de informação pelas células e estímulos a ações. Veja ainda as diferenças entre os Potências de Repouso e Ação, como ocorrem Despolarização, Repolarização e outros eventos da transmissão de informações pelo sistema Nervoso.
Resumo sobre Potenciais de Membrana
Origem e Oscilações nos Potenciais de Membrana
Sinais elétricos decorrem do movimento de íons por um canal iônico. Em geral, canais para cátions geram oscilações no potencial de membrana; e canais para Cloreto (ânion) geram estabilização.
Potencial de Repouso – Há uma diferença de potencial elétrico, da ordem de algumas dezenas de mV, entre o espaço intracelular e o extracelular de todas as células denominada Potencial de Repouso. Nas células humanas, tal potencial é da ordem de -60 mV, sendo determinado majoritariamente pelos íons K+ e Na+.
Nas células eletricamente excitáveis ocorrem os oscilações da diferença de potencial elétrico, em escala de tempo de ms, à transdução sensorial em receptores, à transmissão de informações em neurônios e células musculares e á transmissão de informações entre células nas sinapses. Tais oscilações são classificadas em:
* Potencial de Ação – podem variar quanto à frequência e ao padrão de transmissão. O potencial de repouso neuronal fica em torno de -65mV. O limiar de excitação possui valor que varia em torno de +20mV acima do valor do repouso ficando em torno de -45mV. A partir do momento que o potencial atinge o limiar de excitação, ocorrerá a despolarização (resposta “tudo ou nada”).
* Potencial Gerador ou Receptor – resposta graduada
Receptores são células epiteliais que fazem sinapses com neurônios aferentes. Caso sejam estimulados por compressão, luz, temperatura etc aumenta-se a permeabilidade canais sensíveis (de cátion), gerando um fluxo de cargas positivas para dentro da célula (que em repouso é eletricamente negativa).
Isso faz com que haja uma despolarização da célula (o potencial vai de -60mV para valores mais positivos), gerando um potencial gerador, que por somação de estímulo gerará um Potencial de Ação o qual fará o impulso ser propagado para neurônios próximos (nervos) os quais se conectam com o sistema nervoso central. A frequência do potencial de ação que chega ao SNC determina a intensidade da resposta.
Gráficos dos Potenciais de Equilíbrio na Membrana Celular, Despolarização e Abertura de Canais
Sabe-se que o citosol celular é mais negativo que o meio externo, isso devido as diferentes concentrações de íons – há mais Na+ e pouco K+ no meio externo, e há alta concentração de K+ e pouca de Na+ e Ca 2+ no interno. A Bomba de Sódio e Potássio gera os gradientes para tais íons, determinando um potencial de membrana de repouso.
Quando há despolarização, varia-se esse gradiente e há uma voltagem resultante que ativa mais canais (surgindo uma corrente de íons que se propaga). Em geral, as oscilações de potencial são geradas por canais sensíveis a Voltagem e/ou canais moduladores. Os canais para Cloreto são estabilizadores da voltagem da membrana celular, pois ajudam na repolarização com a entrada de cargas negativas do íon cloreto (Cl-).
O esquema abaixo esclarece as fases do Potencial de Ação e a ação dos Canais Iônicos nesse fenômeno:
Eventos da Geração de um Potencial de Ação
No primeiro período(A), há célula está mantendo seu potencial de Repouso. Devido a um estímulo, como discutido anteriormente, há uma Despolarização (B), com influxo de cargas positivas na célula. Essa Despolarização ocorre pela Entrada de Na+ e Ca 2+, por canais dependentes de voltagem, e por conta da diminuição da corrente de K+ (canais fechados). Na despolarização há um ciclo de retroalimentação Positiva de entrada de Na+.
Num dado potencial de membrana os canais, também dependentes de voltagem, para K+ se abrem e há saída de potássio. Os canais para Sódio e Cálcio são fechados ou inativados (no caso especificamente do Na+). Esses eventos, fazem com que o interior da célula fique mais negativo em relação ao meio externo, o que configura a Repolarização (C).
Durante a despolarização há abertura dos canais de vazamento de sódio, seguido pela sua inativação e abertura dos canais de vazamento de potássio (repolarização). Alguns canais de cloreto abrem na fase final do potencial promovendo a Hiperpolarização (D), segue-se um Período Refratário no qual os canais para Sódio vão aos poucos se tornando de Inativos (não geram influxo de Na+) para Fechados, podendo assim ser novamente excitados por oscilações na voltagem da membrana.
** Vídeo com Resumo da Propagação do Potencial de Ação e sua Aplicação em um Neurônio – Veja como ocorre a transmissão do impulso elétrico e as diferenças entre axônios sem mielina e com Mielina.
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Assuntos do Artigo
- potencial de membrana
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