O POTENCIAL DE MEMBRANA

POTENCIAL DE MEMBRANA

• Potencial de membrana: é a diferença de potencial elétrico, em Volts (V), gerada a partir de um gradiente eletroquímico através de uma membrana semi-permeável.
• As células vivas apresentam uma diferença de potencial entre a proximidade intracelular e extracelular da membrana plasmática
• A combinação de gradientes iônicos transmembranares com permeabilidade diferencial a íons é a base para a geração de diferenças de voltagem
• Meio intracelular negativo em relação ao LEC
• A formação se dá através do processo do potencial de difusão, ou seja, da passagem de íons a favor do gradiente de concentração e também pelo transporte ativo (bombas eletrogênicas)
• Potencial de difusão é a diferença de voltagem originada da separação de cargas resultante da difusão de partículas carregadas em uma solução.
• Essa diferença de potencial usualmente varia entre 10 e 100 mV, com o interior da célula sendo eletronegativo em relação ao exterior
• O potencial de membrana está ligado aos seguintes processos: (a) transportes iônicos e, consequentemente, de água através das membranas celulares e entre compartimentos orgânicos; (b) transporte de numerosos nutrientes, para dentro e para fora das células; (c) transporte de nutrientes acoplados ao sódio, nos enterócitos; (d) secreção de cloreto, por epitélios; (e) sinalização celular; (f) sinalização elétrica nas células excitáveis; (g) geração de potencial de ação pós-sináptico; (h) função cerebral, incluindo-se os processos cognitivos; (i) percepção sensorial; (j) contração muscular; (l) secreção hormonal e (m) proliferação e ciclo celular
• Os três principais íons que participam do potencial de membrana: Na, K e Cl
• A difusão de íons a favor de gradientes de concentração é a mais importante causa de manifestação elétrica em sistemas biológicos
• Apesar da separação de cargas, capacitância, da membrana plasmática, o princípio da neutralidade elétrica não é violado, já que o volume citoplasmático e o fluido extracelular são eletricamente neutros, com igual número de cargas positivas e negativas. A separação de cargas ocorre somente em uma região muito estreita, com menos de 1 µm de espessura, em ambos os lados da membrana (nuvem iônica superficial). Além disso, o número de cargas separadas representa uma fração insignificante do total de cargas positivas e negativas intracelulares
• Em conjunto, as forças dos gradientes de potencial químico e de potencial elétrico somam-se algebricamente, resultando no que se conhece como gradiente eletroquímico
• O gradiente de potencial elétrico, criado pela difusão do K+, impede a continuação desse processo de difusão, sendo atingido rapidamente um equilíbrio, no qual a força de difusão, no sentido do meio extracelular, criada pela diferença de concentração, é equilibrada por uma força elétrica, agindo no sentido oposto. A quantidade de íon que se move através da membrana, isolante dielétrico, é balanceada por uma quantidade igual do contra-íon, no outro lado da membrana.
• Quando a membrana se encontra no potencial de equilíbrio eletroquímico de um íon, embora não haja fluxo resultante desse íon, o mesmo se difunde continuamente através da membrana, nos dois sentidos
• É importante notar que, ao se ajustar o potencial celular para um valor maior do que o potencial de equilíbrio eletroquímico do íon, o fluxo resultante do íon se inverte, ocorrendo do compartimento onde está menos concentrado para aquele de maior concentração, sendo esse fluxo ascendente determinado pela força elétrica imposta
• Quanto maior a quantidade (concentração) armazenada e, portanto, maior o gradiente, maior é o potencial. Se a quantidade armazenada se reduz, diminui a capacidade de geração energética. O gradiente representa o potencial energético. Por conseguinte, a magnitude do potencial de membrana será tanto maior quanto maiores forem a concentração e o gradiente químico do íon mais permeante através da membrana. nas células tudo se passa como se a membrana plasmática normalmente represasse as correntes iônicas e controlasse precisamente o fluxo por meio da seleção dos íons que passam pelos canais.
• Interpreta-se fisicamente a equação de Nernst como a contraposição entre duas forças: uma, a força gerada pela tendência que o íon tem de se difundir de uma solução mais concentrada para outra menos concentrada; outra, a oposição do campo elétrico gerado na junção das duas soluções. O sentido do campo elétrico é tal que anula o movimento resultante do íon.
• A força do gradiente de potencial elétrico é capaz de promover a difusão de um íon do meio onde ele está menos concentrado para o meio de maior concentração desse íon.
• Pode-se concluir, portanto, que o aumento intenso da permeabilidade a um íon faz com que o valor do potencial de membrana se aproxime do potencial de equilíbrio eletroquímico desse íon. Esse conhecimento será fundamental quando se for estudar a geração do potencial de ação pelas células dotadas dessa capacidade (células excitáveis).
• Enquanto no potencial de equilíbrio eletroquímico de um íon há equivalência entre influxo e efluxo iônico, o potencial de membrana é um potencial dissipativo, no qual os processos de difusão de K+ e de Na+ apresentam fluxo resultante, em um dos sentidos da membrana.

Potencial de membrana: diferença de potencial elétrico entre o meio intracelular e extracelular da membrana. O potencial de membrana se dá através de dois fatores: a diferença de gradiente de íons e a permeabilidade seletiva da membrana plasmática. (é válido destacar que esse fenômeno só acontece na área próxima da membrana)

A célula possui uma maior concentração de K dentro da célula do que no meio extracelular e também uma quantidade de canais permeáveis ao K abertos. Devido a isso, os íons tendem a passar para o MEC, e isso gera o potencial de difusão/ ou químico. Através da saída de K a célula vai ficando eletronegativa porque  o K possui carga positiva e com a saída dele os contra-cations ficam desemparelhados. Isso gera uma atração, já que carga negativa atrai carga positiva, e assim, um potencial elétrico surge para contrapor o potencial químico. Até chegar o momento que esses dois potenciais entram em equilíbrio formando o potencial eletroquímico, o que gera o potencial de membrana. A célula também possui outros íons, como o Na, e esse gradiente também interfere no valor do potencial. O Na apresenta maior concentração no MEC e menor no MIC, assim ele se moverá de acordo com seu gradiente de concentração para dentro da célula, fazendo com que o interior da célula fique positivo em relação ao exterior. Ele também apresenta uma quantidade menor de canais para a sua passagem. O potencial da membrana real será próximo ao potencial de equilíbrio do íon com maior permeabilidade (aquele que pode atravessar a membrana mais facilmente). A bomba de Na e K por meio do transporte ativo hidrolisa 1 Atp para transportar 3Na para fora e 2K para dentro da célula. Como 3Na são exportados para cada 2K trazidos para o interior da célula, a bomba faz uma pequena contribuição direta com o potencial de repouso da membrana (tornando-a um pouco mais negativa do que seria). A grande contribuição da bomba para o potencial da membrana, no entanto, é indireta: ela mantém os gradientes de Na e K estáveis, os quais dão origem ao potencial da membrana à medida que  diminuem seus respectivos gradientes de concentração através de canais de vazamento.

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