Por que o potencial de repouso é negativo?

E aí pessoal, tudo bem com vocês?

Nesse vídeo, a gente vai tentar responder a seguinte pergunta: por que o potencial de repouso da membrana é negativo?

Pra entender o conteúdo desse vídeo, você precisa saber o que é potencial de equilíbrio dos íons. Então, se você não lembra ou quer fazer uma revisão sobre o assunto, clica aqui no card pra assistir o vídeo anterior (ou aqui).

Então, pra entender por que o potencial de repouso da membrana tem valores negativos, primeiro a gente precisa definir o que é o potencial de repouso da membrana, ou simplesmente, potencial de repouso.

De maneira simplificada, costuma-se dizer que: o potencial de repouso é o potencial de membrana medido quando a membrana se encontra em repouso elétrico, ou seja, quando o seu potencial de membrana é mantido constante, não varia mesmo com o passar do tempo.

Assim, quando a membrana tá em repouso elétrico, o seu potencial de membrana permanece em uma determinada voltagem. Essa voltagem pode variar entre os diferentes tipos de células. Por exemplo, nos neurônios e nas células musculares o potencial de repouso da membrana fica entre -70 a -90 mV (milivolts).

Embora o potencial de repouso da membrana seja diferente entre as células, esse potencial sempre tem valores negativos. Mas por quê?

Isso acontece por que no repouso elétrico, a membrana celular é mais permeável ao íon potássio do ao íon sódio. Isto é, há mais canais iônicos, seletivos pra potássio, abertos na membrana celular, do que pra sódio. Assim, o potencial de equilíbrio do potássio, que é negativo em condições biológicas, tem um peso maior no potencial de repouso da membrana do que o potencial de equilíbrio do sódio, que é positivo em condições biológicas.

Pra ficar mais claro, podemos imaginar uma célula apenas com canais iônicos, seletivos pra potássio, abertos em sua membrana. Nessa célula, o potencial de repouso da membrana será igual ao potencial de equilíbrio do potássio, que nessas concentrações, é igual à -91 mV.

Por outro lado, se imaginarmos uma célula apenas com canais iônicos, seletivos pra sódio, abertos em sua membrana, o potencial de repouso da membrana será igual ao potencial de equilíbrio do sódio, que nessas concentrações, é igual à +68 mV.

Essas duas células não existem no organismo, pois não há células apenas com canais iônicos seletivos pra um único íon.

Então, vamos tentar nos aproximar da realidade.

Imaginem agora uma célula com um canal iônico seletivo pra potássio e um pra sódio, abertos em sua membrana. O potencial de repouso da membrana agora não será igual nem ao potencial de equilíbrio do potássio e nem ao potencial de equilíbrio do sódio. Na verdade, o potencial de repouso seria uma média desses potenciais de equilíbrio.

Mas reparem que essa média ainda tá longe dos valores de potencial repouso dos neurônios e das células musculares que fica entre -60 a -90 mV.

Agora observem essa outra célula que tem dez vezes mais canais pra potássio, do que pra sódio, abertos em sua membrana. Nesse caso, o potencial de repouso ficará mais próximo do potencial de equilíbrio do potássio do que do potencial de equilíbrio do sódio. Isso por que a média agora é ponderada, os valores do potencial de equilíbrio desses íons têm peso.

É como se fosse a média de duas provas, uma com peso 10, e outra com peso 1. É claro que a sua nota final seria muito mais próxima da sua nota com peso 10 do que a sua nota com peso 1.

Assim, calculando a média ponderada desses potenciais de equilíbrio, com peso dez para o potencial de equilíbrio do potássio, e peso um para potencial de equilíbrio do sódio, teremos um potencial de repouso de -66,5 mV. Um valor que, agora sim, pode ser encontrado em neurônios reais.

Portanto, quando a membrana está em repouso elétrico, há mais canais de vazamento ou canais abertos seletivos pra potássio do que pra sódio. Por isso, o potencial de repouso da membrana é mais próximo do potencial de equilíbrio do potássio do que do sódio. Por isso o potencial de repouso é negativo.

No entanto, se a gente parar pra pensar que o potencial de repouso da membrana não é igual ao potencial de equilíbrio nem do potássio e nem do sódio, isso significa que esses íons não estão em equilíbrio eletroquímico nos seus canais, e, portanto, existe movimento de íons para através da membrana em repouso.

Por exemplo, a força química do potássio é maior do que a sua força elétrica no sentido oposto, e o potássio pode sair da célula constantemente. Já o sódio tem força química e elétrica na mesma direção, e esse íon pode entrar na célula constantemente.

Mas aqui entra um problema, pois se o potássio ficar saindo da célula e o sódio ficar entrando na célula quando a membrana tá em repouso, com o tempo as concentrações desses íons poderiam ser alteradas, e lembrem-se que se o gradiente de concentração for alterado, o potencial de equilíbrio desses íons também seria alterado de acordo com a equação de Nernst. E se o potencial de equilíbrio desses íons não permanecer constante, o potencial de membrana também não seria capaz de se manter constante, ou em repouso.

Mas esse problema, não acontece. Sabe por quê? Por que existe uma bomba iônica muito importante que mantém as concentrações dos íons sódio e potássio sempre constantes, pois está sempre bombeando potássio pra dentro da célula e sódio pra fora da célula. Mantendo o gradiente de concentração desses íons através da membrana, o que mantém o potencial de equilíbrio desses íons constantes e assim, mantém o potencial de membrana constante, ou em repouso.

Pra finalizar, é importante deixar claro que o potencial de repouso da membrana depende do potencial de equilíbrio de todos os íons aos quais a membrana é permeável nesse estado de repouso. Por exemplo, se no repouso há canais iônicos abertos seletivos pra potássio, sódio e cloreto, o potencial de equilíbrio desses três íons influenciará o potencial de repouso de acordo com a permeabilidade, ou número de canais abertos pra cada um desses íons. Essa equação que pode ser usada pra calcular o potencial de repouso da membrana, é derivada da famosa equação de Goldmam-Hodgkin-Katz, que vocês poderão encontrar em muitos livros de fisiologia.

Bom então resumindo tudo que vimos nesse vídeo, lembrem-se que:

• O potencial de repouso da membrana é o potencial de membrana que pode permanecer constante, sem variar ao longo tempo.

• Esse potencial de membrana constante, tem valores negativo pois no repouso a membrana tem maior permeabilidade ao íon potássio, que tem potencial de equilíbrio negativo, em condições biológicas.

• O potencial de repouso depende de todos os potenciais de equilíbrio dos íons aos quais a membrana é permeável, isto é, aos quais há canais abertos na membrana em repouso.

• O quanto o potencial de equilíbrio de um íon irá influenciar o potencial de repouso da membrana, vai depender da sua permeabilidade, ou do número de canais abertos pra este determinado íon.

Bom, se vocês ficaram com alguma dúvida podem deixar aí nos comentários que a gente tenta responder, beleza?

A gente se vê num próximo vídeo. Abraço!

Sobre a autora

Mirian Ayumi Kurauti é apaixonada pela fisiologia, com uma trajetória acadêmica admirável. Ela se formou em Biomedicina pela Universidade Estadual de Londrina (UEL), fez mestrado e doutorado em Biologia Funcional e Molecular com ênfase em Fisiologia pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), e ainda atuou como pesquisadora de pós-doutorado na mesma instituição. Além disso, já lecionou fisiologia humana na Universidade Estadual de Maringá (UEM) e biologia celular na UEL. Atualmente, é professora de fisiologia humana na Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR) e a mente criativa por trás do MK Fisiologia.

Apaixonada pela docência, Mirian adora dar aulas de fisiologia, mas de um jeito mais descontraído e se diverte muito ensinando fisiologia. Ela está sempre buscando aprender algo novo não só sobre fisiologia, mas sobre qualquer coisa sobre a vida, o universo e tudo mais. Por isso, é uma consumidora compulsiva de conteúdos de divulgadores científicos. Nas horas vagas, você pode encontrá-la na piscina, treinando e participando de competições de natação. Para Mirian, a vida só tem graça, se ela tiver desafios a serem superados. Hoje, o seu maior desafio é ajudar o maior número de estudantes a entender de verdade a fisiologia humana.