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Potencial de acção

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição

Um potencial de ação é o resultado de um aumento e queda muito rápidos em tensão em uma membrana celular, com todo potencial de ação (impulso) em tamanho semelhante. A resposta de uma célula nervosa ou muscular a um potencial de ação pode variar de acordo com a frequência e com que duração os potenciais de ação são disparados. Um potencial de ação requer um influxo de íons positivos para produzir uma mudança específica na tensão (valor limite). Ocorre após um certo grau de despolarização da membrana celular interna – um aumento positivo na carga elétrica.

O que é um potencial de ação?

Então, o que é um potencial de ação? Muitas definições tendem a ser bastante complicadas, especialmente quando você está aprendendo sobre os potenciais de ação pela primeira vez. Para desvendar completamente o mistério, devemos primeiro olhar para o significado do termo.

A palavra potencial, neste caso, não significa a chance de alcançar algo, mas refere -se a um potencial elétrico. Este é um campo de energia contínuo mais geralmente associado ao campo da física. Na biologia, os potenciais são encontrados nas bordas internas e externas das membranas celulares. A energia potencial é a energia armazenada, é por isso que é contínua. Quando uma bola está parada, ela tem energia potencial. Quando um neurônio não está disparando, ele tem energia potencial. Em vez de dizer uma célula – ou melhor, sua membrana – tem energia potencial, dizemos que é um potencial de repouso.

Quando a força é aplicada a uma bola, ela se moverá. A energia potencial muda para energia cinética ou a energia do movimento. Essa força não é produzida pela bola, mas vem de uma fonte externa; Ele substitui a energia potencial por energia cinética. Quando essa energia cinética acaba (e não é aplicada mais força externa), a bola para. Em seguida, possui energia potencial mais uma vez.

Na membrana celular, os átomos carregados chamados íons causam o equivalente ao movimento – eles causam ação. Quando um neurônio não está disparando e quando uma membrana celular não está permitindo grandes quantidades de certos produtos (falaremos sobre eles mais tarde) para entrar ou deixar a célula, essa célula tem potencial de repouso. Quando a atividade elétrica é estimulada, o potencial para de repouso porque as forças externas criam movimento elétrico – um potencial de ação.

Para entender completamente esse mecanismo, também precisamos saber mais sobre a carga elétrica – o campo de energia – que está associado a um estado de repouso e um estado de ação. Uma carga elétrica é o resultado de átomos. Se você conhece a forma de um átomo – um núcleo de prótons e nêutrons com uma nuvem de elétrons circulando esse núcleo – você provavelmente saberá que os prótons são carregados positivamente e os elétrons são carregados negativamente. Isto é apenas um fato; Não há necessidade de entender o porquê.

Geralmente, um átomo tem o mesmo número de prótons positivos que faz elétrons negativos. Caso contrário, ele tenta se juntar a outros átomos para que essas cargas sejam semelhantes e o átomo possa ser estável. Em um estado neutro, um átomo é apenas um átomo. Quando possui muitos elétrons, ele terá uma carga negativa e é chamado de íons carregados negativamente. Se possui muito poucos elétrons (o número de prótons permanece o mesmo), a carga positiva do próton é maior e o átomo é chamado de íon carregado positivamente. Esses íons são extremamente importantes ao falar sobre sinalização elétrica na forma de potenciais de ação. As células que usam potenciais de ação são neurônios e células musculares.

Membranas celulares elétricas

As membranas celulares são elétricas. Eles usam íons em ambos os lados da célula – íons extracelulares e íons intracelulares – para criar uma carga que percorre todo o caminho ao longo da membrana celular. Quando nada está acontecendo, diz -se que a membrana celular tem um potencial de descanso. Muitos produtos podem entrar na célula difundindo através de poros abertos ou através da membrana dupla fosfolipídica. Todas as células têm membranas com potencial de repouso. No entanto, nem todas as células podem produzir um potencial de ação.

Muitas partículas precisam de ajuda para entrar ou deixar uma célula, incluindo partículas ou íons carregados. Eles exigem canais especiais que fecham e abertos. As diferentes maneiras de entrar e sair de uma célula podem ser estudadas nos artigos sobre transporte passivo e transporte ativo; Tudo o que você precisa saber para entender o potencial de ação é que essa é a troca de um estado de repouso para um estado de ação através de mudanças na carga elétrica causadas por alterações nas concentrações internas e externas (em repouso).

Um potencial de membrana descreve como uma carga elétrica é espalhada pela membrana. É medido em milivolts (MV). Isso é mais comumente medido olhando a carga na parte externa da célula (o lado onde está o fluido extracelular) e comparando -o com a carga no interior da célula (o citosol ou o líquido intracelular). Para manter os cálculos o mais simples possível, supõe -se que o lado externo tenha zero MV.

Geralmente, o número de íons negativos e positivos dentro da célula e no fluido circundante é semelhante e, portanto, neutro. No entanto, em uma região que está extremamente próxima das superfícies internas e externas da membrana, uma diferença pode ser detectada.

Em um estado de repouso – potencial de repouso – os canais que permitem que partículas carregadas fluam dentro e fora de uma célula são predominantemente fechadas. Existem concentrações muito específicas de íons próximos às superfícies da membrana interna e externa. Você encontra mais íons de potássio positivos (K+) dentro da célula do que fora; Existem mais íons de sódio positivos (n+) fora da célula do que dentro. Cargas negativas dentro da célula são compostas principalmente por proteínas maiores chamadas ânions que não podem atravessar os canais de íons na membrana. Portanto, a sinalização elétrica é o resultado do movimento de íons positivos.

Canais de íons

Os canais de íons são necessários como já vimos. Este site da universidade publicou uma música para ajudá -lo a se lembrar de vários tipos de canais diferentes. Os íons são hidrofílicos e não podem se mover através dos lipídios em uma membrana. Para se mover para dentro e fora da membrana, eles precisam de proteínas de formato especialmente que criam túneis ou canais. Canais que os íons de transporte são chamados, não surpreendentemente, canais de íons. Se um íon se conectar a um canal de íons, a forma do canal de proteína altera a forma e o íon conectado poderá se mover através dele. Alternativamente, o alongamento da membrana celular (canais de depósito) ou as diferenças na tensão da membrana celular (canais dependentes de tensão) podem estimular esses canais a serem abertos. Se for necessária uma proteína para abrir o canal, esse canal será demitido de ligantes. Cada tipo de canal possui subtipos. Isso significa que uma única membrana de neurônios pode ter cerca de dez tipos diferentes de canal de íons.

Até cem milhões de íons passarão por um único canal de íons a cada segundo. Isso geralmente exige muita energia, mas o corpo salva esse requisito de energia, permitindo que os íons viajassem através de um gradiente de concentração quando em repouso. Se houver muitos íons Na+ fora da membrana celular, eles viajarão para o interior da célula por meio de canais de vazamento não encaixados que fornecem uma forma de transporte passivo-o transporte passivo não requer uma fonte de energia. Quanto maior a diferença na concentração em ambos os lados da membrana, mais rápido o fluxo de íons. À medida que as concentrações se tornam mais próximas do normal, a taxa diminui.

Outro método é a bomba de sódio-potássio que funciona durante o potencial de repouso e as fases do potencial de ação, desviando três íons de sódio e trazendo dois íons de potássio a cada vez. Este é um mecanismo de transporte ativo que requer ATP.

Mas os íons de sódio e potássio têm cargas positivas, então como isso pode criar atividade elétrica? O interior da célula contém numerosos ânions – átomos negativos e moléculas maiores (proteínas) que geralmente permanecem onde estão – as moléculas maiores são grandes demais para sair. Se você deseja alterar a carga negativa dentro da membrana celular, deixa os íons positivos de fora da célula fluir. Quando deseja retornar a um potencial de repouso com carga negativa, deixa os íons positivos fluir para fora da célula. As cargas negativas dentro da célula permanecem na posição.

Cargas negativas e positivas, como sabemos, podem atrair e repelir. Isso é importante no potencial de ação, pois então adicionamos o movimento dessa mudança na carga elétrica à mistura. Em seguida, a atração entre negativa e positiva fornece energia de tração para permitir alterações de tensão para viajar em uma direção – um impulso.

Potenciais de ação em neurônios

Ações em potencial exemplos em neurônios incluem todos os tipos de mensagens sensoriais e motoras. Sem potenciais de ação, não podemos funcionar. O sistema nervoso coleta informações de nossos sentidos, o processa e envia mais informações que nos fazem responder. Toda mensagem viaja por meio de um potencial de ação enviado ao longo da membrana de um neurônio. O potencial de ação é um estímulo elétrico que pode ativar outra célula para produzir um hormônio ou liberar um neurotransmissor ou mover um músculo. Os potenciais de ação são fios telefônicos anatômicos e cabos Ethernet a partir do tempo anterior às comunicações sem fio.

Os neurônios podem ser muito longos. O axônio do neurônio mais longo do corpo humano vai do fundo da coluna para o dedão do pé. Uma baleia azul tem um gânglio da raiz dorsal que vai da coluna vertebral para o cérebro e tem mais de dezesseis metros. O nervo laríngeo recorrente percorre o pescoço de uma girafa – cerca de dois metros e meio. A mudança no potencial da membrana deve de alguma forma continuar. Isso é feito mudando do potencial de repouso para o potencial de ação nos estágios, mantendo a mensagem elétrica indo até atingir o final (sinapse) do nervo e transmitir a mensagem para a próxima célula.

Os neurônios se comunicam eletroquimicamente. Eles precisam de produtos químicos (neurotransmissores) para iniciar, acelerar, desacelerar e interromper um potencial de ação. Eles também precisam de íons. Toda a eletricidade gerada em um organismo vivo é a energia eletroquímica.

No corpo humano – e nos sistemas nervosos da maioria dos mamíferos – os íons primários são sódio e potássio (ambos com uma única carga positiva), cálcio com duas cargas positivas (Ca2+) e cloreto com uma carga negativa (Cl -). O cloreto é um ânion usado para diminuir as taxas de disparo potencial de ação em algumas vias nervosas.

Potencial de repouso vs ação

A diferença entre potencial de repouso e potencial de ação repousa principalmente na diferença na tensão da membrana interna. O potencial de repouso de uma célula nervosa é de aproximadamente -70 mV. Lembre -se de que o exterior da membrana é calculado como zero – para que possamos ver que os ânions superam os íons carregados positivamente dentro da célula. A membrana de um neurônio ou célula muscular em repouso é sempre negativa. Além disso, existem mais íons Na+ na parte externa da célula do que dentro, e mais íons K+ no interior da célula do que no líquido extracelular quando o neurônio ou célula muscular está em seu estado de repouso.

Então, o que torna um potencial de repouso se tornar um potencial de ação? Um bom exemplo em potencial de ação é o seu olfato. Você pode sentir alguma coisa agora?

As chances são de que você não pode. Isso não significa que seu nariz não está funcionando, mas você provavelmente está sentado no mesmo lugar enquanto aprende sobre os potenciais de ação. Talvez, quando você se sentou em sua mesa ou laptop, notou o cheiro de chuva no ar através de uma janela aberta ou da pizza de ontem. Seu nariz pegou partículas de odor por meio de células receptoras e essas células receptoras são a primeira etapa na criação de um potencial de ação olfativa. Eles formam um potencial de ação ou liberam produtos químicos que fazem com que um neurônio conectado diretamente inicie o processo. Esse processo é chamado de transdução sensorial.

Então, o que inicia um potencial de ação? Imagine que, quando você entrou na sua área de estudo, as proteínas do receptor espalhadas por toda a superfície de suas células de cílios olfativas ligadas a bolhas gasosas de pizza antiga de pepperoni. Esses receptores ativam e liberam uma proteína chamada G-proteína. Através de outro produto químico, a proteína G aumenta as concentrações de outra proteína chamada monofosfato de adenosina cíclica (CAMP). Altas concentrações de amplificador cíclico informam que os canais de íons de sódio da célula cília são abertos.

Os íons de sódio com carga positiva correm para a célula cílica. O interior da membrana celular não é mais -70 mV e sobe. O período em que o interior da célula se torna mais positivamente carregado é chamado de despolarização – um termo extremamente importante com o qual você deve estar familiarizado. Memorize a despolarização como uma mudança na carga elétrica no interior da célula, muito próxima da membrana, e que essa nova carga se torna mais positiva do que a carga “em repouso”.

À medida que a carga passa um limite de -55 mV, um potencial de ação pode iniciar. Se a carga atingir apenas -65 mV antes que as células do receptor parem de responder, um potencial de ação não disparará.

Deve haver íons suficientemente carregados positivamente dentro da célula para causar um efeito elétrico -em termos de biologia, o citoplasma no lado interno da membrana celular deve atingir um limite de aproximadamente -55 mV a -50 mV antes que um potencial de ação possa ocorrer . A despolarização agora é alta o suficiente para causar um efeito.

A despolarização ocorre a partir do momento em que o potencial de repouso começa a subir (por uma questão de simplicidade, diremos de -69 mV) e para quando o potencial da membrana atingir um pico de +30 a +40 mV. Ao contrário de algumas fontes podem indicar, a despolarização não é um potencial de ação. Ele simplesmente descreve um aumento na carga positiva.

O limiar é atingido, os íons de sódio continuam a fluir e a despolarização continua à medida que um potencial de ação é disparado. Também é descrito como um impulso, um pico ou uma mensagem. Um potencial de ação é sempre do mesmo tamanho. Não é mais poderoso ou maior quando o interior da membrana celular recebe um influxo maior de íons de sódio. A mensagem não aumentará em importância se o limite for excedido. O tamanho de um potencial de ação é constante. O limiar é atingido e um impulso inicia ou não – o princípio ‘All ou Nenhum’.

A única razão pela qual tendemos a responder mais a certos estímulos é devido à taxa de disparo, não ao tamanho do potencial de ação. Em nosso exemplo, quando você chega pela primeira vez em sua área de estudo, pode notar o odor da pizza obsoleta porque a taxa de disparo dos potenciais de ação dos cílios era rápida. O cheiro detectado era novo. Após um tempo, os receptores de cílios experimentam fadiga sensorial temporária. Eles param de detectar o cheiro antigo e começam a se concentrar em novos. Se nada for tão forte quanto aquela pizza antiga de pepperoni, você não estará ciente de nenhum odor. Os potenciais de ação não se tornaram menores, estão lá ou não estão. Os cílios simplesmente pararam de responder a um odor e a despolarização. Se o seu nariz detectar o cheiro de queima, você continuará notando o cheiro por um período muito mais longo – um incêndio é perigoso e uma pizza de pepperoni não é.

Propagação potencial de ação

A propagação do potencial de ação descreve como um impulso se move ao longo de uma membrana celular, mais comumente o axônio de uma célula nervosa. Já sabemos que muitos neurônios são incrivelmente longos. Para garantir que um potencial de ação continue sem ser perdido ou sem que a quantidade de despolarização seja reduzida para o limite abaixo (alguns íons continuarão a sair da célula por meio de canais de vazamento), o potencial de ação precisa continuar ao longo do axônio. Para tornar isso o mais eficiente possível em neurônios que não possuem uma bainha de mielina isolante, seções da membrana celular se despolarizam de cada vez, puxando o potencial de ação em uma direção em direção a uma célula alvo. Este movimento de seção por seção é a propagação potencial de ação. Primeira iniciação, depois propagação.

Pense em um único canal de íons dentro de uma membrana que recebeu uma mensagem do acampamento para abrir e deixe os íons de sódio na célula. Se a célula nervosa em questão estiver localizada no pescoço da girafa, como mantém o sódio suficiente fluindo e permanece acima dos níveis limiares à medida que avança? Embora mais de um canal de íons seja afetado pelo acampamento, como o potencial de ação se moverá em uma direção até a sinapse da célula nervosa? É aqui que entra uma atração negativa e positiva.

À medida que os íons de sódio fluem, a área da membrana celular próxima ao canal iônico começará a se tornar mais positiva. Leva tempo para os átomos se difundirem completamente no citoplasma e um nervo precisa de velocidade de iluminação. No curto espaço de tempo que foi dado, a carga limite existe apenas levemente à esquerda e à direita do canal de íons. Imagine uma única vantagem sob um canal de íons cercado por sinais menos.

Devido à atração positiva e negativa, esse Plus é puxado na direção do próximo canal de íons; É uma carga positiva, por isso neutraliza ligeiramente a carga negativa que a atrai. A região imediatamente sob o primeiro canal de íons perdeu sua carga positiva, transmitindo -a e se torna negativa mais uma vez. Toda vez que a carga positiva chega ao ponto próximo, a carga negativa vizinha a puxa para mais perto.

Essa alteração na tensão abre outros canais de sódio que não dependem do acampamento, mas da alteração responsável-canais de sódio dependentes de tensão. Dessa forma, qualquer vazamento de íons de sódio é compensado. Um potencial de ação é, portanto, como uma série de lâmpadas que são iluminadas uma de cada vez em uma única direção, uma após a outra. A lâmpada iluminada indica a carga positiva.

Após a despolarização vem a repolarização. Como sabemos que a despolarização significa uma diferença crescente (positiva) responsável no interior da membrana celular, podemos supor que a repolarização é o oposto – o retorno da membrana interna ao seu potencial de repouso retornando à carga negativa original. Se a despolarização for uma linha subida, a linha de repolarização aponta para baixo. Isso só pode acontecer com íons de potássio. Os canais de íons de potássio dependentes de tensão se abrem na presença de uma carga elétrica positiva dentro da célula e ajudam os íons K+ a sair. Ao mesmo tempo, os canais de íons de sódio fecham. Com todos esses íons positivos saindo da célula ou não conseguem entrar, o potencial de repouso é alcançado.

De fato, o potencial de repouso é completamente passado. A princípio, a carga elétrica da membrana celular interna se torna menor que o potencial de repouso. Quando a carga é inferior a -70 mV, falamos de hiperpolarização. Isso ocorre porque os canais de sódio e potássio não conseguem fechar imediatamente uma vez que -70 mV foram alcançados.

Nos neurônios periféricos, a propagação do potencial de ação ocorre nos nós de Ranvier entre as células Schwann individuais. As células Schwann cobrem o axônio do neurônio na mielina, uma forma de isolamento que impede os canais de sódio dependentes de tensão de deixar íons de sódio entrarem. Embora essa camada de isolamento também reduz o vazamento, a quantidade de despolarização reduziria à medida que os íons de sódio se afastam do que área imediata. Um impulso nervoso iniciaria, mas desapareceria.

Para evitar isso, nós não mielinizados entre as células Schwann significam canais de íons podem permitir que os íons de sódio entrem. Nesse caso, cada nó de Ranvier é uma lâmpada com uma carga positiva, enviando a mensagem ao longo de um axônio. A atração positiva para negativa também garante que o potencial de ação continue a viajar adiante.

Mas como um potencial de ação viaja em uma direção? Como é que a atração da próxima carga negativa traz o potencial de ação para frente e não para trás?

Os potenciais de ação unidirecional são o resultado do período refratário do canal de íons. Depois que um canal de íons é aberto, ele não pode abrir novamente por um período de tempo – aproximadamente um a dois milissegundos. Isso é suficiente para garantir que o próximo canal de íons dependente de tensão na cadeia reaja à alteração responsável e permita que o próximo lote de íons Na+ flua dentro da célula, aumentando a carga na membrana interna em torno desse canal.

Potenciais de ação muscular esquelética

Os potenciais de ação causam contração nas fibras musculares. Cada fibra muscular esquelética é uma única célula muscular cilíndrica e grupos de centenas ou milhares de fibras (células) formam um músculo. Você pode ver como um músculo é formado no final desta seção. Os potenciais de ação no músculo esquelético precisam de mais influxo de sódio, pois a tensão interna de uma célula muscular é de cerca de -90 mV.

No músculo esquelético, os potenciais de ação viajam do cérebro através de um neurônio motor. O neurônio e o músculo quase se conectam na junção neuromuscular, com apenas uma pequena lacuna (fenda sináptica) entre eles. Quando o potencial de ação atinge o final do nervo motor, ele estimula a liberação de acetilcolina, um neurotransmissor. Moléculas minúsculas deste neurotransmissor cruzam a fenda sináptica e são detectadas pelos receptores na membrana muscular.

Os canais de íons da membrana muscular se abrem em reação à detecção de acetilcolina por receptores musculares. Os íons de sódio fluem para a célula; Quando o limiar é atingido, a célula muscular abre seus estoques de íons de cálcio (Ca2+). É o cálcio que permite que as fibras musculares se contraam. Quando o potencial de ação termina, os canais de íons de sódio fecham e a célula muscular pode relaxar.

No músculo esquelético, os potenciais de ação não afetam uma célula muscular. Em vez disso, várias fibras ou células musculares são conectadas a um neurônio motor. Quando esse único neurônio envia potenciais de ação para as células musculares, todas elas reagem e contraem. Como um músculo contém muitos grupos de células musculares, cada grupo envolto em uma membrana, mais de um neurônio motor é necessário para fazer com que ele se contraia. Esses neurônios motores não disparam exatamente ao mesmo tempo, para que a contração permaneça constante – caso contrário, teríamos movimentos muito espumosos, pois os músculos voltavam e voltando no modo de contrato e relaxamento.

Os fisiologistas analisam o movimento muscular, registrando a atividade elétrica dos potenciais de ação em todas as fibras musculares de uma só vez. Um potencial de ação composto (CAP) é o resultado de múltiplos potenciais de ação de vários neurônios motores em um único músculo ou grupo de músculos e pode ser mostrado em um gráfico.

Potenciais de ação cardíaca

Os potenciais de ação cardíaca envolvem células cardíacas. Eles são iniciados em células de marcapasso que estão em áreas no interior do músculo cardíaco, como o nó Sinoatrial ou SA. As taxas de potencial de ação, ditadas por nossos sistemas nervosos simpáticos e parassimpáticos, decidem com que rapidez ou lentamente o coração bate. Este não é um período de descanso, como se o coração fizesse uma pausa que nosso corpo não recebe oxigênio suficiente.

É o potencial de ação cardíaca que muitos medicamentos cardiovasculares têm um efeito. A imagem abaixo mostra o gráfico de potencial de ação cardíaca (você verá em breve que ele difere do gráfico potencial de ação da ação dos neurônios) e também onde diferentes medicamentos cardíacos entram em vigor. O gráfico de potencial de ação cardíaca possui quatro fases:

  • Fase Quatro: Diastole e Pacemaker Potencial
  • Fase zero: despolarização (influxo de íons de sódio e cálcio)
  • Fase um: Repolarização lenta – uma fase extremamente curta dos portões de íons de sódio e abertura de portas de potássio
  • Fase dois: Repolarização lenta – influxo de íons de cálcio para ajudar na contração muscular
  • Fase Três: Repolarização Rápida

Você também pode observar onde esses potenciais de ação ocorrem em relação a um eletrocardiograma.

As células do marcapasso têm uma fase potencial de ação chamada potencial de marcapasso que substitui a fase potencial de repouso das células do músculo nervoso e esquelético. Isso ocorre porque o coração nunca está em repouso. Como nos potenciais de ação dos músculos esqueléticos, é necessário um influxo de íons mais positivo, pois a tensão de repouso na membrana celular interna é de -90 mV.

Etapas potenciais de ação

As etapas potenciais de ação agora podem ser explicadas em resumo, pois as informações anteriores lhe darão mais informações sobre o significado e o mecanismo de impulsos nervosos e potenciais da membrana celular.

As diferentes fases em potencial de ação ou etapas são:

  • Potencial de repouso. Aproximadamente -70 mV ou -90 mV. Todos os canais de íons dependentes de tensão estão fechados. Os canais de íons dependentes de vazamento e a bomba de sódio-potássio ajudam a manter o potencial de repouso estável.
  • Um estímulo químico, por exemplo, acampamento ou neurotransmissor, abre os canais de íons de sódio mais próximos a esse estímulo.
  • Despolarização. O afluxo subsequente de íons de sódio carregados positivamente na célula causa uma rápida mudança positiva na tensão no lado interno da membrana celular.
  • Potencial limiar. À medida que a carga negativa dentro da membrana celular aumenta, ela atinge uma tensão limite de aproximadamente -55 mV. No limiar, os canais de íons dependentes de tensão são ativados. Somente se a tensão interna atingir esse limite, poderá ocorrer o próximo passo.
  • Iniciação potencial de ação. Com o limiar de potencial de ação atingido, o potencial de ação inicia. Se o nível limite não for atingido, a iniciação potencial de ação falhará.
  • Ação Propagação potencial em neurônios não mielinizados. O potencial de ação viaja pelo lado interno da membrana. Os íons de sódio continuam a inundações por meio de canais de íons dependentes de tensão e o interior de cada seção da membrana celular atingirá aproximadamente +40 mV. Em neurônios mielinizados periféricos. Os canais de íons de sódio só podem contribuir nos nós de Ranvier, pois a bainha da mielina interrompe qualquer movimento de íons através da membrana celular.
  • Em neurônios não mielinizados. O potencial de ação viaja pelo lado interno da membrana. Os íons de sódio continuam a inundações por meio de canais de íons dependentes de tensão e o interior de cada seção da membrana celular atingirá aproximadamente +40 mV.
  • Em neurônios mielinizados periféricos. Os canais de íons de sódio só podem contribuir nos nós de Ranvier, pois a bainha da mielina interrompe qualquer movimento de íons através da membrana celular.
  • Repolarização. Após o potencial de ação ter disparado, os canais de íons de sódio fecham e os canais de íons de potássio que tiram esse cátion da célula aberta. A carga dentro da célula se torna negativa à medida que esses íons positivos são enviados.
  • Hiperpolarização. Os canais de íons não respondem imediatamente e os íons carregados positivamente continuam a sair da célula. O lado interno da membrana celular desenvolve uma carga negativa mais alta do que no valor potencial limite. A tensão estará entre -71 mV e -75 mV durante a hiperpolarização (sub -teto).
  • Potencial de repouso. Durante a hiperpolarização, todos os canais dependentes de tensão fecham e os íons de sódio e potássio passam através da membrana celular por meio de gradientes de concentração (canais de vazamento) e bombas para manter a tensão interna de -70 mV. Voltamos à estaca zero.
  • Em neurônios não mielinizados. O potencial de ação viaja pelo lado interno da membrana. Os íons de sódio continuam a inundações por meio de canais de íons dependentes de tensão e o interior de cada seção da membrana celular atingirá aproximadamente +40 mV.
  • Em neurônios mielinizados periféricos. Os canais de íons de sódio só podem contribuir nos nós de Ranvier, pois a bainha da mielina interrompe qualquer movimento de íons através da membrana celular.

Gráfico potencial de ação

Um gráfico em potencial de ação agora deve fazer sentido completo. Eles mostram a tensão no interior da membrana celular no eixo vertical (em milivolts) e o tempo em milissegundos no eixo horizontal.

No gráfico abaixo, você pode ver como a tensão muda durante cada etapa do potencial de ação. A –70 mV, sabemos que a membrana celular está em um estado de repouso – a linha plana mostra o potencial de repouso. Essa tensão permanece estável à medida que os íons de potássio e sódio viajam suavemente através da membrana celular em um gradiente de concentração.

Depois que a estimulação faz com que os canais de íons de sódio sejam abertos, a carga do interior da célula aumenta rapidamente para uma carga positiva na fase conhecida como despolarização – o pico íngreme para cima. Somente após a cobrança atingir o nível limite de aproximadamente -55 mV, um potencial de ação seguirá.

Uma vez que o potencial de ação inicia e se propaga ao longo do axônio ou da membrana celular, os íons de potássio carregados negativamente deixam a célula e os canais de íons de sódio fecham. Isso é repolarização indicada pela curva íngreme para baixo.

À medida que os canais de íons levam um pouco de tempo para responder, o lado interno da membrana celular se torna mais negativo do que o valor de repouso por um curto período de tempo – hiperpolarização. À medida que os canais de íons respondem, a tensão retorna a -70 mV e o estado de repouso retorna.

Questionário

1. O interior de uma membrana de células não musculares tem um potencial de -75 mV. Qual etapa do potencial de ação é essa?

2. O que impede o potencial de ação de um axônio mielinizado de viajar na direção oposta?

3. Qual destes é um ânion?

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Bibliografia

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Rhoads R A, Bell D R. (2009) Fisiologia médica: Princípios para Medicina Clínica. Baltimore, Lippincott Williams & Wilkins. Brown A G. (2001) Células nervosas e sistemas nervosos: uma introdução à neurociência. Londres, Springer-Verlag. Levitan I B, Kaczmarek L. K. (2002) O neurônio: Biologia Cell e Molecular. Oxford, Oxford University Press.

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  • Brown A G. (2001) Células nervosas e sistemas nervosos: uma introdução à neurociência. Londres, Springer-Verlag.
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