Potencial de Membrana.

O potencial de Nernst:

Como é possível separar cargas através da membrana para se ter uma diferença de potencial? Vamos ver um exemplo. Vamos assumir que temos uma membrana separando dois compartimentos, e que essa membrana é permeável a potássio e não é permeável aos outros íons. Inicialmente os canais estão fechados e nós adicionamos 100mM de KCl no lado inferior da membrana (imaginaremos ser o interior da célula) e 10mM de KCl no lado superior da membrana (lado de fora). Como nós adicionamos um sal neutro a carga final tanto do lado inferior como superior da membrana será a mesma, somente a concentração do sal no lado inferior será 10 vezes maior. Como a carga é a mesma não haverá diferença de potencial. Isso pode ser deduzido na equação: V=Q/C, onde V é a diferença de potencial e Q é o excesso de carga.

Vamos supor agora que abrimos os canais permeáveis a potássio. Como há dez vezes mais K+ no lado inferior da membrana este íon tenderá a passar para o lado superior deixando o Cl- do lado inferior (Figura 1). Assim assumindo que um íon atravessou a membrana o lado superior ficou com uma carga positiva e o lado inferior ficou com uma carga negativa produzindo uma separação de cargas. A separação de cargas introduz uma força eletrostática no sistema. Essa força eletrostática tende a dirigir os íons do compartimento superior para o compartimento inferior, e em algum tempo tende a frear o fluxo de íons no sentido oposto. O resultado final da separação de cargas formará uma voltagem através da membrana que irá aumentar até que o fluxo de íons nas duas direções seja igual, pois o aumento da força eletrostática irá tender o fluxo produzido pela concentração de gradiente. Quando isso acontece, um íon que atravessa em uma direção é contrabalançado por outro na direção aposta, mantendo uma situação de equilíbrio. Essa diferença de potencial é chamada de potencial de equilíbrio ou potencial Nernst.

Podemos quantificar o fluxo iônico em termos de gradientes químicos e elétrico pela equação:

Onde D é o coeficiente de difusão, C é a concentração, R é a constante dos gases, V é a voltagem, z é a valência, F é a constante de Faraday, e T é a temperatura.

Quando j = 0 podemos integrar a equação acima para:

Que é a equação de Nernst que relaciona a Volagem V através da membrana que está em equilíbrio com a concentração de gradiente estabelecida pela concentração Co, do lado externo, e CI, do lado interno. Usualmente nós chamamos essa voltagem do potencial de equilíbrio de um íon "N" de Ee e nós podemos chamar a concentração interna e externa desse íon "N" de Ni e No, respectivamente. Assim nós chegamos a equação seguinte:

 

Mais que um canal específico.

Na membrana de neurônio há diversos tipo de canais, cada um seletivo para um determinado íon, como Na+ ou K+. Nessa situação o fluxo total zero de íons através da membrana não depende da concentração de um íon particular mas envolve a concentração de todos íons permeáveis e suas permeabilidades relativas. Nessa situação nós temos que considerar os fluxo individuais jNa, jK, etc. E a solução disto quando o fluxo é zero é dado pela equação de Goldman-Hodgkin-Katz:

 

 

Onde a permeabilidade para o íon K é escrita como PK e a concentração desse íon é dado pelo seu símbolo químico seguido pelo subindex indicando o lado da membrana, com i para dentro e o para for a. de acordo com essa equação, a voltagem através da membrana é determinada pela concentração de todos os íons e suas respectivas permeabilidades.

 

Canais reais não são perfeitamente seletivos.

A seletividade de um canal iônico não é perfeita, por exemplo, os canais de K+ para cada 20 íons K+ que flui através do canal, uma íon Na+ pode passar. Isso significa que não podemos aplicar a equação de Nernst para computar o potencial que produz um fluxo zero através do canal porque mais de um íon está envolvido. Podemos sim usar a equação de Goldman-Hodgkin-Katz (com PK/PNa=20, no caso do canal de K) e o potencial predito na equação poderia ser chamado de potencial reverso, assim como no potencial de equilíbrio, o fluxo total de cargas através dos canais é zero.

 

Equação básica para corrente através de vias de condutividade

A corrente através da parte condutível da membrana pode ser expressa como o produto da condutância e a força direcionadora:

Onde (V-E) é a força direcinadora e g é a condutância expressada em Siemens. V é o potencial de membrana e E é o potencial reverso da via. Se a via é seletiva a apenas um íon, E corresponde ao potencial de equilíbrio do mesmo.

 

O potencial de repouso

 

Na membrana em repouso, o potencial de repouso V é constante e não existe nenhuma corrente passando dentro ou fora da célula, entretanto cada condutância individual pode estar carregando uma corrente:

Substituindo as expressões de corrente para cada condutância, a partir das equações 8 e 9, temos:

Resolvendo a equação acima por V, temos:

Esta equação é similar a equação de Goldman-Hodgkin-Katz, mas ela considera a condutância e o potencial reverso ao invés de permeabilidade e concentração. Em várias membranas excitáveis, como o axônio de Lula, gCl é pequeno mas há outros tipos de condutâncias que sido avaliadas juntas sobre o nome de gl, as quais então são substituídas por gCl.

 

 

 

 

Perguntas:

Qual ou quais as forças promovem a formação do potencial de membrana?

  1. eletrostática
  2. gradiente de concentração do íon
  3. cinética e eletrostática do íon
  4. eletrostática e gradiente de concentração do íon

 

Qual das alternativas abaixo é verdadeira?

  1. Os canais iônicos são totalmente seletivos a um único íon.
  2. Durante o potencial de repouso, não existe fluxo de corrente iônica
  3. Durante o potencial de repouso, o fluxo de corrente iônico é máximo
  4. Os canais são muito pouco seletivos aos seus respectivos íons

 

Na membrana em repouso a soma das correntes iônicas totais é

  1. maior que zero
  2. zero
  3. menor que zero
  4. depende da concentração iônica

 

O potencial de Nernst é:

  1. Um potencial de equilíbrio
  2. Um potencial da membrana despolarizada
  3. Um potencial da membrana hiperpolarizada
  4. Um potencial reverso

 

O que ocorrerá, em um ambiente totalmente estável iônicamente, com o potencial de membrana de uma célula com seus canais totalmente abertos?

  1. O potencial atingirá o equilíbrio
  2. O potencial de membrana será máximo
  3. O potencial será igual a zero
  4. O potencial será -80mV

 

 

 

 

Respostas em Breve AHAHAHAHAHAHA!!!!!!