Bomba sódio-potássio

RKA2G No último vídeo, eu mostrei como é o neurônio e nós falamos sobre as diferentes partes dele. Dei uma ideia geral do que um neurônio faz. Ele é estimulado pelos dendritos. E, sobre a estimulação, falaremos em vídeos futuros exatamente o que isso significa, o que é esse impulso, que informação, que sinal é acrescentado. Se há múltiplos pontos de estimulação em diferentes dendritos, eles se somam e encontram-se em algum limite e isso irá criar esse potencial de ação, ou sinal, que viaja através dos axônios e vai estimular outros neurônios, ou músculos, porque estes pontos terminais de axônios podem estar conectados a dendritos de outros neurônios, células musculares ou outras coisas. Mas o que eu quero fazer neste vídeo é estabelecer os blocos de montagem para o que este sinal é ou como um neurônio realmente transmite essa informação através do axônio. Como isso vai do dendrito até o axônio? Antes de eu realmente falar sobre isso, temos que estabelecer as regras básicas. Um entendimento básico do potencial de tensão através dos neurônios ou músculos. E todas as células têm alguma diferença de potencial de tensão, mas isso é irrelevante quando falarmos sobre o neurônio e suas habilidades em enviar sinais. Vamos ampliar uma célula neuronal. Eu poderia aumentar esta célula, que não é coberta pela bainha de mielina. Vou ampliar esta membrana. Vamos dizer que isto... Deixe-me rodar aqui... Isto é a membrana de um neurônio. Assim. Esta é a membrana. Este é o lado de fora do neurônio. E esta é a parte de dentro do neurônio. Muito bem. Você tem íons sódio e potássio flutuando ao redor. Vou desenhar sódio assim: o sódio vai ser um círculo. Este é o sódio e seus íons carregados positivamente têm carga +1. E o potássio, eu vou desenhar como pequenos triângulos. O símbolo do potássio é K. Ele também é carregado positivamente. E nós o temos apenas aqui em volta. Digamos que começamos tanto dentro e fora da célula. Então, vamos desenhar uns potássios... Uns triangulozinhos... Um sinal positivo... Tem potássios dentro da célula. Tem alguns potássios fora, com a carga positiva. Tem também sódios dentro das células. Eles são todos carregados positivamente. Sódio dentro, algum sódio fora... Acontece que a célula tem mais carga positiva do lado de fora das membranas do que do lado de dentro dela. Há realmente uma diferença de potencial que, se a membrana não estivesse lá, cargas negativas tentariam escapar ou cargas positivas tentariam entrar. O lado de fora acaba sendo mais positivo e nós iremos falar o porquê disso. Tá legal? Portanto, este é um potencial de gradiente elétrico. Se isto é menos positivo do que este, se eu tenho uma carga positiva aqui, ela vai querer ir para o lado menos positivo, ela vai querer ir para longe de outras cargas positivas. Ela é repelida por outras cargas positivas. Da mesma forma, se eu tenho uma carga negativa aqui, ela irá querer ir para o outro lado. Uma carga positiva, eu acho, estaria mais feliz estando aqui do que lá, mas a pergunta é: como isso acontece? Se ficou à sua própria sorte, as cargas se dispersariam e você não teria esse gradiente de potencial. Temos que colocar energia no sistema para produzir esse estado onde temos mais cargas positivas do lado de fora do que do lado de dentro. E isso é feito com a bomba de sódio e potássio. Eu vou dar um jeito de desenhar isso aqui assim. Obviamente, isso não é como a proteína realmente se parece, é só para dar uma ideia de como ela bombeia essas coisas. Eu vou desenhar este lado da proteína. Talvez se pareça com isto aqui, assim. E você vai ter uma noção de por que eu desenhei dessa forma. Eu fiz aqui este lado da proteína, ou da enzima. O outro lado eu vou desenhar assim, deste jeito. E, naturalmente, a proteína real não se parece com isso. Eu já mostrei com o que as proteínas realmente se parecem. Elas parecem grandes grupos extremamente complexos. Partes diferentes das proteínas podem se ligar a diferentes coisas e, quando as coisas se ligam a proteínas, elas mudam suas formas. Estou fazendo um diagrama bem simples aqui. O que eu quero mostrar é a bomba de sódio e potássio em seu estado inativo. O que acontece nesta situação é que temos esses lugares, onde o sódio pode se ligar. Então, neste caso, o sódio pode se vincular a esses locais, nas nossas enzimas ou nossas proteínas. Se nós só tivéssemos as ligações de sódio e nenhuma energia indo para o sistema, nada aconteceria. Ele só iria ficar nesta situação. A proteína real pode parecer algo bem maluco. A proteína pode ser uma grande nuvem proteica e depois seus sódios se juntam aqui e aqui, talvez mesmo dentro da proteína, mas, ainda assim, nada vai acontecer apenas com o sódio juntando-se deste lado da proteína. Para que ele faça qualquer coisa, para que ele bombeie alguma coisa para fora, ele usa a energia do ATP. Tivemos todos aqueles vídeos sobre respiração e eu falei que o ATP era a forma de energia da célula. Isso é algo de útil para o ATP fazer. ATP é adenosina trifosfato. Ela talvez vá para alguma outra parte da nossa enzima, mas, neste esquema, vamos dizer que vá para esta parte da enzima. Vou usar outra cor aqui. E esta enzima é um tipo de ATPase. Quando digo ATPase, significa que ela quebra a fosfatase do ATP. E isso é uma vantagem da sua forma, é capaz de colocá-lo para fora. Quando coloca para fora o fosfato, ela muda a sua forma. Deixe-me escrever isso aqui para vocês não esquecerem. Primeiro passo: temos os íons de sódio. Na verdade, vamos contá-los. Temos três sódios. Estas são as quantidades reais: 3 íons de sódio dentro da célula ou do neurônio. Eles se ligam à bomba, que é a verdadeira proteína que atravessa a membrana. Agora, muito bem, segundo passo: nós também temos o ATP. O ATP se quebra em ADP + fosfato na atual proteína e, então, muda sua forma. Assim, proporciona energia para mudar a forma da bomba. Isto é como a bomba estava antes. Agora, nossa bomba deve se parecer com algo assim. Deixe-me apagar aqui para ter algum espaço. Vou desenhar a bomba aqui. Muito bem. Isto era antes. Depois que o fosfato se separou do ATP, ela vai se parecer com algo assim. Ao invés de ficar com aquela forma, ela abre na outra direção. Então, agora pode se parecer com algo mais ou menos assim. É claro que ela está transportando esses grupos de fosfato. Eles têm carga positiva. Ela está aberta assim, este lado agora tem esta aparência. O fosfato foi lançado para o exterior, foram bombeadas para o exterior. Lembre-se: a energia é necessária porque vai contra o gradiente natural. Você está tomando a carga positiva e a está empurrando para um ambiente que é ainda mais positivo. E você também a está levando para um ambiente onde já existe um monte de sódio e você está colocando mais sódio lá. Assim, você está indo contra o gradiente de carga e está indo contra o gradiente de concentração. Mas, agora, podemos chamar terceiro passo. O sódio é liberado fora da célula. E, quando isso muda de forma, não é tão bom se ligar com o sódio. Elas podem se tornar um pouco diferentes, então, o sódio não pode se ligar nem mesmo nesta configuração, agora que a proteína foi alterada devido ao ATP. Então, o terceiro passo: os três Na⁺ (íons de sódio) são lançados fora. Uma vez que ela está nesta configuração, temos todos estes íons positivos aqui. Esses íons positivos querem ir o mais longe possível um do outro. Provavelmente seriam atraídos para a própria célula, porque a célula é menos positiva no interior. Assim, esses íons positivos (e, em particular, o potássio) podem se juntar neste lado da proteína. E, quando está aí, poderíamos chamá-la de configuração ativada. Vamos agora ao que poderíamos chamar de passo 4. Passo 4. Temos dois íons de sódio ligados ao que chamamos de bomba ativada. Bomba ativada. Ou podemos dizer que está na sua forma aberta. Assim, eles vêm aqui e, quando se ligam, eles novamente mudam a forma desta proteína de volta à sua forma, outra vez à sua forma aberta. Agora, quando ela voltar para a sua forma aberta, eles não estarão mais aqui, mas temos esses dois esperando aqui. E, nesta forma aqui, todos esses bivolts (talvez não sejam bivolts) são só algo a mais neste grande aglomerado de proteína. Eles não são tão bons em ficar ligados ou presos nesses sódios, então, o sódio é lançado dentro da célula. Quinto passo. A bomba altera sua forma. A bomba volta à forma original. A bomba volta à forma original. Uma vez que estamos na forma original, esses dois íons sódio são lançados na célula. Veremos nos próximos vídeos por que é útil ter esses íons de sódio na parte de dentro. Você pode dizer: "por que não bombeamos coisas para o lado de fora para termos uma diferença de potencial?" Mas nós veremos que esses íons de sódio são, também, muito úteis. Qual seria o efeito em escala que está acontecendo? Vamos acabar com muito mais íons de sódio do lado de fora e acabamos com mais íons de potássio dentro. Mas eu falei para vocês que o lado interno é menos positivo do que o de fora, mas ambos são positivos. Eu não me importo se eu tiver mais potássio ou sódio, mas, se você prestou atenção nas proporções, eu falei que, toda vez que usamos um ATP, estamos bombeando 3 sódios e estamos injetando 2 potássios certo? Nós bombeamos para fora 3 sódios e 2 potássios. Cada um tem carga +1, mas, quando fazemos isso, estamos somando uma rede de carga -1 no lado de fora. 3 no lado de dentro, 2 no lado de fora. Temos uma rede de carga -1 e uma +1 do outro lado, assim, estamos tornando o lado de fora mais positivo em relação ao lado de dentro. E é isto que cria essa diferença potencial. Se você pegar um voltímetro (um voltímetro mede a diferença de potencial elétrico) e medir a diferença de voltagem entre esses dois pontos, ou, mais especificamente, entre esses dois pontos se considerada a diferença da voltagem aqui e da voltagem ali, você terá -70 milivolts. -70 milivolts, o que geralmente é considerada a diferença de voltagem em repouso, a diferença de potencial através da membrana de um neurônio quando ele está em repouso. Neste vídeo, eu dei o fundamento de como a célula, usando ATP, usando energia, é capaz de manter uma diferença de potencial através da membrana onde o lado de fora é levemente mais positivo do que o de dentro. Teremos um potencial negativo diferente se compararmos o lado de dentro com o exterior. Cargas positivas tentarão entrar, se puderem, e cargas negativas tentarão sair, se puderem. Há uma última pergunta. Se continuarmos adicionando cargas aqui, nossa diferença de voltagem se tornaria realmente negativa. Isto seria mais negativo do que o lado de fora. Mas, então, por que eles se estabilizam em -70? Para responder isso, vamos entrar em mais detalhes em vídeos futuros. Você terá canais, que são estruturas de proteína em que as partes abertas permitirão ao sódio passar através delas. E também há canais que estão na parte aberta, permitindo ao potássio passar através dela. Estou desenhando na posição fechada. Iremos falar sobre isso no próximo vídeo, sobre o que acontece quando eles abrem. Mas, na posição fechada, eles continuam com um pouco de vazamento. Um pouco de vazamento. E, se a concentração de potássio se torna muito alta aqui, e "muito alta" significa quando eles começam a alcançar o limite dos -70 milivolts, ou, ainda melhor, quando o sódio se torna muito alto aqui, alguns deles começarão a escapar. Quando a concentração se torna realmente alta e positiva por causa do potencial elétrico, alguns sódios serão apenas empurrados através dela. Nos manteremos em torno dos -70 milivolts e, se formos abaixo, talvez alguns dos potássios vazem para o outro lado, mesmo quando estão fechados. Se isso se tornar muito forte, se for até -80 milivolts ou -90 milivolts, de repente, seria um grande incentivo para alguns deles passarem através dos seus respectivos canais. E isso é o que nos permite ficar nesse potencial de voltagem estável. No próximo vídeo, vamos ver o que acontece com esse potencial de voltagem quando o neurônio é estimulado. Fui!