O Potencial de Ação

Estudo dirigido – Simulação

Experimento 1

Questão 1:

Durante o repouso, a condutância ao potássio está por volta de 25 mV/ms, e a condutância ao sódio está por volta de 0 mV/ms. Como no repouso, ou seja, quando o estímulo ainda não aconteceu, a condutância do potássio está acima de 0, isso faz com que o potencial elétrico intracelular seja negativo devido aos canais de vazamento de K+.

Na figura são mostradas as variações da condutância de membrana para íons de sódio e potássio. Durante o repouso, antes do começo do potencial de ação, a condutância para o íon potássio está por volta de 25mV/ms maior que para os íons de sódio, sendo que a condutância para os íons sódio está por volta de 0 mV/ms. Como no repouso, ou seja, quando o estímulo ainda não aconteceu, a condutância do potássio está acima de 0, a causa para que a condutância do potássio esteja maior é devida pelo vazamento muito maior dos íons de potássio, que dos íons de sódio através dos canais de vazamento.

No começo do potencial de ação os canais de sódio são ativados causando um aumento na condutância ao sódio. Em seguida, o processo de inativação fecha os canais de sódio em um pequeno instante. Sendo assim, o potencial de ação começa a atuar sobre os canais voltagem- dependentes do potássio, fazendo com que se abram após fração de ms da abertura dos canais de sódio. Ao término do potencial de ação, o retorno do potencial de membrana a seu estado negativo faz com que os canais de potássio se fechem, como no estado de repouso, mas após um período.

Na figura são mostrados as variações da condutância da membrana para os íons sódio e potássio. Durante o repouso, ouseja, quando o estimulo ainda não aconteceu, a condutância para o íon potássio está por volta de 25mV/ms e para o íon sódio está por volta de 0mV/ms. Essa conduntância causa um potêncial elétrico negativo intracelular devido aos canais de vazamento do íon potássio. Esse canal existe pelo fato de que o potencial de repouso do íon potássio ser por volta de -95mV, ou seja, por ele ser um íon positivo, ele sai da célula por meio desses canais de vazamento para tentar alcançar seu potencial de repouso.

Questão 2:

Na fase de despolarização, a membrana é permeável aos íons sódio, permitindo o influxo de grande número de íons sódio para o interior do axônio. O estado normal “polarizado” de –90mV é perdido, com o potencial variando rapidamente em direção à positividade.  Em fibras nervosas o potencial de membrana chega a ultrapassar o nível zero, passando a ser positivo e em fibras mais finas o potencial chega somente perto de zero, sem ultrapassar o nível.

Depois que ocorre a despolarização alguns canais de sódio começam a se fechar e canais de potássio vão se abrindo, e devido a isso, ocorre uma rápida difusão dos íons potássio para fora da membrana, deixando o exterior da membrana positivo e o interior negativo, fazendo com que o potencial volta a ser negativo como estava em sua fase de repouso, ou seja, repolarizando.

A hiperpolarização acontece devido a condutância excessiva do potássio, que continua saindo da célula, deixando seu interior mais negativo que normalmente fica quando a célula se encontra em estado de repouso. Enquanto e estado de hiperpolarização persistir, não ocorrerá reexcitação. O estado de hiperpolarização e a condução excessiva de potássio começa a deixar de existir permitindo que o potencial de membrana aumente até atingir o limiar para excitação.

Questão 3:

Ao observar a curva da corrente do sódio (que está mandando sódio para dentro da célula) e relacionar com sua condutância, pode-se perceber que em um momento a curva da corrente para de acompanhar a curva da condutância para depois voltar a acompanhar. Como tanto o gradiente elétrico quanto o gradiente químico tendem a mandar o sódio, que está em maior concentração no meio extracelular, para o interior da célula, quando a condutância a ele começa a aumentar, o sódio começa a entrar na célula.

Porém, ao entrar certa quantidade desse íon, o potencial da membrana sofre uma inversão, e seu interior fica mais positivo do que negativo, fazendo com que a quantidade de íons Na+ que estão entrando na célula diminua. Isso causa a pequena diferença nas curvas de corrente e condutância observada no gráfico, que volta ao normal quando o potássio começa a sair para o exterior da célula através dos canais de K+ dependente de voltagem, que são ativados exatamente por essa inversão do potencial da membrana.

Questão 4:

No pico de potencial de ação existem poucos canais de potássio abertos e a corrente de potássio é alta, já que nesse caso a célula está totalmente despolarizada positiva, e nessa situação os dois gradientes do potássio estão mandando ele pra fora. O gradiente elétrico favorece essa saída de potássio, mesmo não tendo muitos canais elétricos abertos, e o potássio começa a sair e começa a repolarizar. No ponto em que há muito canal de potássio aberto a corrente é quase nula já que o potencial elétrico está compensando o potencial químico.

Quando o potencial de ação chega ao fim, é possível perceber que mesmo que a condutância ao potássio seja elevada, sua corrente é quase nula. Isso acontece devido o gradiente elétrico da célula já ter voltado ao potencial de repouso e, por isso, o íon K+ tende a ficar dento da célula por causa do gradiente elétrico. Porém, o gradiente químico faz com que um pouco do potássio continue saindo da célula por difusão, justificando assim a grande condutância e a corrente quase nula que manda o potássio para o meio extracelular, já que um potencial compensa o outro.