Potenciais eletrotônico e de ação

RKA - Já vimos que quando o neurônio está em repouso, há uma diferença de voltagem ao longo de sua membrana. O que é representado aqui nesses desenhos. Aqui, nós temos a membrana. Aqui o meio interno e o meio externo, tanto aqui em cima, quanto aqui nessa região. Nós colocamos um voltímetro, medindo a diferença de potêncial ao longo de toda a membrana. Isso é, se você subtrair a voltagem do meio interno, menos a voltagem do meio externo, você chegaria algo ao redor aqui. Dos menos 80 aqui, por volta de menos 70 milivolts. Isso eu já vou deixar marcado aqui, nos dois gráficos. Porque a linha de base, é sempre a mesma. Vamos marcar então ao redor aqui dos menos 70, nos dois gráficos. E, se você colocar esse o outro voltímetro aqui, em uma outra região, desse neurônio, você vai ter a mesma coisa, aqui, por volta dos menos 70 milivolts. Nos dois lugares. Neste momento. Vamos imaginar que por algum motivo, essa membrana se torna permeável aos íons de sódio. E eles começam então, a entrar aqui, neste neurônio. Essa entrada de íons de sódio, ela ocorre por dois motivos: Primeiro porque o meio externo, ele é mais positivo do que o meio interno. E essa diferença, ela favorece a entrada de íons positivos no neurônio. O segundo motivo por eles entrarem, é que há uma alta concentração de sódio aqui, no meio externo. E uma baixa concentração no meio interno. Então, há um movimento de sódio, a favor de seu gradiente de concentração. Agora, o motivo de ter mais sódio no meio externo do que no meio interno, já foi tratado em outro vídeo. E se você não se lembra, dê uma olhadinha no vídeo sobre a bomba de sódio e potássio. Aqui, nós não vamos falar dela. Então, a gente tem a entrada dos íons de sódio nesse neurônio por dois motivos: porque o meio externo é mais positivo, e que há um movimento em favor do gradiente de concentração desse íon positivo. Então, quando a gente tem essa entrada de íons de sódio no neurônio, qual é essa dinâmica no interior do neurônio? O que acontece depois da entrada dos íons de sódio, aqui nesse neurônio? Uma vez que há toda uma avalanche de íons de sódio entrando aqui, outros íons positivos, eles vão querer sair desse neurônio. Eles vão se afastar e terão um movimento, em várias direções, dentro deste neurônio. Essas cargas então, vão se afastando umas das outras. Depois de um tempo, que esse voltímetro aqui vai medir com esse movimento dessas cargas, vai ser algo mais ou menos assim. Então, aqui próximo dos menos 70 milivolts quando ele está em repouso. E há uma entrada então, dos íons positivos no neurônio, e depois de um tempo, vai haver aí um pico, e uma volta ao estado de repouso. Depois de um tempinho que isso acontece aqui, esse outro voltímetro vai acusar algo semelhante, um aumento. Mas ele vai ser mais contido, e não vai ser tão potente quanto esse. Apesar de ser um pico pequeno, esse segundo pico então, ele é menor. Por que isso acontece? Como há um espalhamento dos íons, por todo o neurônio, vai haver um efeito um pouco mais limitado, e um pouco menos duradouro, nessa região aqui mais distante da região em que houve a entrada dos íons de sódio, aqui nesse neurônio. Esse tipo de propagação, de um estímulo, que é uma propagação mais lenta, ela é chamada de potencial eletrotônico. Esse tipo de potencial, ele tem duas características: a primeira delas, é que ele é passivo. E a segunda característica, do potencial eletrotônico, é que é um sinal que rapidamente se dissipa. Então, se aqui há uma diminuição do potencial de membrana, aqui, o efeito já vai ter uma menor intensidade, porque à medida que ele se difunde, à medida que eles se espalham aqui, que a propagação desse sinal aqui, ele se dissipa muito rapidamente. Agora, vamos olhar aqui para o processo que acontece nesse segundo desenho aqui. Só que a gente vai olhar esse processo colocando aqui, alguns canais de membrana, voltagem independente. Então são canais de sódio voltagem independente. Ou seja, eles se abrem e se fecham dependendo da voltagem, medida que então, nessa membrana. Este canal aqui representado, é um canal de sódio, voltagem independente. Esses canais, eles se abrem, quando o potencial de membrana atinge menos 55 milivolts e se fecham, quando ele atinge aí a marca dos 40 milivolts. E eu vou deixar aqui Assinalado, a marca dos 40 milivolts. Há também, aqui nesse processo, canais de potássio, voltagem independentes, e eu vou desenhar eles aqui. E esses canais, então são canais de potássio, voltagem independente. E esses canais, eles vão se abrir quando o potencial de membrana atinge aí os 40 milivolts. Quando os canais de sódio se fecham, e os canais de potássio se abrem, e é por meio desses canais, que o potássio sai da célula para o meio externo. E esses canais se fecham quando atingem então a casa dos menos 80 milivolts. E agora que a coisa fica interessante. O que vai acontecer aqui? Como antes aqui, a gente vai ter a mesma situação em que há entrada de íons de sódio, aqui nessa região do neurônio. E pela propagação dos íons aqui no meio interior, depois de um tempo, nós teremos a membrana se tornando menos negativo. Vamos representar isso daqui. Então logo que eles começam, depois de um tempo, nós vamos ter então essa membrana menos negativa. Afinal de contas está entrando íons positivos. Só que o que acontece nesse processo aqui, é que ela não vai subir um pouquinho, e vai rapidamente descer, como a gente viu aqui. O que vai acontecer é que aqui nessa região, que eu estou marcando agora, é próximo aí dos menos 50 milivolts. O que vai acontecer aqui, é que diferente do fenômeno que aconteceu aqui, nesse primeiro momento, ao atingir a casa dos 50 milivolts, ela vai causar então, a abertura dos canais de sódio voltagem independente. Porque eles se abrem aqui, com menos 55 milivolts, e ao abrirem, eles vão desencadear a entrada de mais íons de sódio, então, aqui. Aqui por meio dos canais, vai entrar mais íons sódio. E eles estão entrando aqui. E o que vai acontecer, então? Vai acontecer um pico de voltagem, e esse potencial vai continuar aumentando, até que se passe aqui o momento em que a célula não tem uma diferença de potencial. Há o mesmo tanto de cargas positivas dentro e fora da célula. Ele continua aberto, e continua subindo até os 40 milivolts. E isso acontece por quê? Por duas razões. Primeiro, é mais positivo fora do que dentro, como a gente já falou. E há maior concentração do sódio fora da célula, do que dentro dela. Então, há um movimento em favor do gradiente de concentração desses íons. Vai subindo então, até atingir os 40 milivolts. Quando atinge os 40 milivolts, esses canais aqui, se fecham. E não há mais entrada de íon sódio nesse neurônio. O interior desse neurônio, ele está mais positivo. E os íons positivos que estão aqui dentro eles começam então num movimento de querer sair desse neurônio. Quando atinge então, os 40 milivolts os canais de potássio voltagem independente vão se abrir. Há uma maior concentração de potássio no interior da célula frente à concentração de potássio do exterior dessa célula. E isso também tem relação lá com a bomba de sódio potássio. Se não lembra, vai dar uma olhadinha no vídeo. Esse potássio começa, então a sair da célula. Quando então atinge os menos 80 milivolts, esses potássios foram saindo, atingiu os menos 80 milivolts. Há um movimento de retorno ao repouso nesse neurônio. E por que isso é interessante? Isso é interessante porque o potencial eletrônico vai se dissipando, ao longo do neurônio. Até ser difícil de ser percebido aqui, nessa região. Mas, como há um mecanismo de aumento do sinal aqui nessa região, onde há os canais voltagem independente, há novamente um aumento do sinal que se a gente medir aqui nesse voltímetro então, a gente vai ver esse pico. E se a gente fizer então aqui, depois desse aumento, medimos aqui nesse segundo voltímetro, a gente vai ver um pico bem bacana. Aqui, nesse segundo voltímetro aqui, numa região pouco mais distante de onde ocorreu aqui esse aumento do sinal. Isso é muito legal, porque se houver outro canal, mais para frente, vai acontecer esse mesmo fenômeno, do sinal vir, começa a se dissipar e ele é aumentado próximo então, a região onde há canais, e há entrada de íons de sódio, e depois, a saída então, de íons de potássio. Esse fenômeno de impulsionar ativamente a voltagem, é chamado de potencial de ação. Você tem o potencial eletrônico, vai havendo a propagação do sinal, ele vai se dissipando, mas quando ele chega numa região em que há canais iônicos, voltagem dependente, que estão abertos, ele ganha força novamente, e se propaga por mais um tanto. E assim vai, até que ele seja conduzido ao longo de todo o neurônio, com uma combinação dos dois tipos de propagação eletrotônico, e pelo potencial de ação, e levando o sinal por longas distâncias.