POTENCIAL DE AÇÃO: Despolarização, Repolarização e Hiperpolarização

E aí pessoal, tudo bem com vocês?

Neste vídeo a gente vai falar sobre o potencial de ação que acontece nos neurônios.

Os potenciais de ação que acontecem em outras células como as células musculares, serão abordados em outros vídeos. Portanto, aqui a gente vai explicar como o potencial de ação é gerado nos neurônios, quais são as fases desse potencial, e o que acontece em cada uma dessas fases.

Mas, antes de continuar assistindo esse vídeo, é preciso que você já tenha estudado o potencial de repouso e o potencial graduado. Caso você ainda não tenha estudado, ou caso queira revisar esses conteúdos, é só clicar no card aqui em cima (ou aqui).

Bom, então como vimos anteriormente, quando o neurônio está no estado de repouso, na sua membrana, há canais de vazamento principalmente para os íons sódio e potássio. No entanto, o número de canais de vazamento de potássio é muito maior do que o número de canais de vazamento de sódio. Assim, o potencial de membrana nesse estado se aproxima mais do potencial de equilíbrio do potássio, que tem valores negativos, do que do sódio, que tem valores positivos.

Talvez faça mais sentido na sua cabeça se você pensar da seguinte forma: como a concentração do potássio é maior dentro do que fora da célula, o potássio tende a sair da célula. Já a concentração do sódio é maior fora da célula e, portanto, o sódio tende a entrar na célula.

Mas, como a membrana é mais permeável ao potássio do que ao sódio, pois há mais canais de vazamento de potássio do que de sódio, sai muito mais potássio do que entra sódio. Isso mantém o interior da célula com excesso de cargas negativas despareadas, e o exterior da célula com excesso de cargas positivas despareadas.

Por isso quando a gente mede o potencial de membrana nesse estado, o valor é negativo. E esse valor pode se manter constante ao longo do tempo, pois lembrem-se que mesmo que o potássio esteja sempre saindo da célula e o sódio sempre entrando na célula, pelos canais de vazamento, a bomba de Na+/K+ que está presente em todas as membranas celulares, tá sempre devolvendo o potássio para o interior e o sódio para o exterior da célula.

Por isso, o potencial nesse estado não se altera, e é esse potencial que a gente chama de potencial de repouso.

No entanto, em um determinado momento, o neurônio pode ser estimulado, isto é, ele pode receber informações de um outro neurônio, que libera neurotransmissores próximo de uma determinada região da sua membrana. Esses neurotransmissores podem, por exemplo, abrir canais iônicos com portão específicos pro íon sódio.

Nesse momento, além dos canais de vazamento, agora há um outro tipo de canal permitindo o transporte de íons sódio através da membrana. Portanto, agora pode entrar ou pouco mais sódio do que antes.

Se entra mais cargas positivas, o potencial de membrana agora vai ficar mais positivo, vai subir, provocando uma onda de despolarização. Essa onda de despolarização gerada pela entrada de sódio através dos canais com portão, que foram abertos pelos neurotransmissores, é um potencial graduado que se propaga pelo citoplasma do neurônio até chegar no cone axonal ou zona de gatilho.

Se essa onda de despolarização atingir uma voltagem mínima lá na zona de gatilho, uma voltagem que a gente chama de potencial limiar, ou simplesmente limiar, um potencial de ação será gerado.

No caso desse neurônio, o potencial limiar é de -55 mV (milivolts).

Então, sempre que chegar uma onda de despolarização na zona de gatilho, que seja grande o suficiente pra levar o potencial de membrana dessa zona pro valor de -55 mV, vai iniciar um evento que marca o início do potencial de ação, no caso, a abertura de canais com portão específicos para o íon sódio que se abrem quando a voltagem da membrana se altera, ficando mais positiva, por isso esses canais são chamados de canais de sódio dependentes de voltagem.

A abertura desses canais permite a entrada de mais sódio, despolarizando ainda mais a membrana, isso inicia um ciclo de abertura de canais de sódio dependentes de voltagem, ou seja, conforme mais sódio entra na célula, a voltagem da membrana vai ficando mais positiva, isso abre mais canais, o que permite a entrada de mais sódio, que deixa a voltagem mais positiva, o que abre ainda mais canais pra entrar mais sódio, e assim sucessivamente.

Isto leva o potencial de membrana a valores positivos, mais próximo agora do potencial de equilíbrio do sódio, pois foi aberto tantos canais pra esse íon que agora a permeabilidade da membrana ao sódio é maior do que a permeabilidade ao potássio.

Ao chegar no pico (em cerca de +30 mV), os primeiros canais de sódio dependentes de voltagem que se abriram, começam a se fechar, ou melhor, se inativar.

Agora entra em cena outros canais dependentes de voltagem, os canais de potássio dependentes de voltagem. Esses canais também são abertos quando a membrana despolariza e atinge o potencial limiar, assim como os canais de sódio dependentes de voltagem, porém esses canais de potássio são mais lentos. Terminam de se abrir completamente quando os canais de sódio já estão sendo inativados.

Isso aumenta o transporte de potássio através da membrana. Ao sair, o potássio leva cargas positivas pra fora da célula, tentando reestabelecer o potencial de membrana pros valores negativos, encontrados no estado de repouso.

Quando o potencial de membrana retorna ao potencial de repouso (nesse caso, -70 mV), eu digo que houve uma repolarização.

"Então pronto, acabou o potencial de ação?"

Ainda não, pois como eu falei, esses canais de potássio dependentes de voltagem são lentos, demoram pra abrir e demoraram pra fechar.

Aí o que acontece, é que mesmo depois da repolarização da membrana, como ainda tem muitos canais de potássio dependentes de voltagem abertos, mais potássio acaba deixando o neurônio e o potencial de membrana acaba atingindo valores mais negativos, bem próximos do potencial de equilíbrio do potássio, ou seja, ocorre uma hiperpolarização no final do potencial de ação.

Quando finalmente todos os canais dependentes de voltagem se fecham, a permeabilidade tanto ao sódio quanto ao potássio, voltam a ser determinados principalmente pelos canais de vazamento que, lembrem-se estão sempre abertos na membrana, e isso faz com que o potencial retorne ao seu valor de repouso (-70 mV).

Bom, do jeito que fui explicando, parece que o potencial de ação demora uma hora pra acontecer? Só que não. Lembrem-se que tudo isso aqui acontece em questão de milissegundos. Olhem a escala de tempo no gráfico do potencial de ação, ele começa em 0 e termina em 9 milissegundos! Isso é mais rápido que um piscar de olhos.

Aproveitando esse gráfico, percebam que esse potencial de ação pode ser dividido em fases: despolarização, a fase de subida, quando o potencial fica mais positivo; repolarização, a fase de descida, quando o potencial volta aos valores do potencial de repouso; e uma fase de pós-hiperpolarização, quando o potencial fica mais negativo do que o potencial de repouso.

Se você achou muito complicado toda essa história de potencial de ação,

lembrem-se que o mais importante é saber que:

• Primeiro, o potencial de ação só se inicia se uma onda de despolarização conseguir levar o potencial de membrana ao valor do potencial limiar, que no caso desse neurônio, é de menos cinquenta e cinco milivolts.

• Se a onda de despolarização que chega na zona de gatilho, não conseguir levar o potencial ao valor do limiar, os canais de sódio dependentes de voltagem não se abrem e o potencial de ação não pode ser iniciado.

• Mas, se a onda de despolarização levar o potencial ao limiar, os canais de sódio dependentes de voltagem podem se abrir, e o potencial de ação é iniciado, e uma vez iniciado não tem como voltar atrás, o potencial de ação vai ocorrer de qualquer maneira. Por isso dizemos que o potencial de ação é tudo ou nada, ou seja, ou acontece, ou não acontece, ou é tudo ou é nada.

• Outro ponto importante que você deve se lembrar é que o potencial de ação é iniciado com a abertura dos canais de sódio dependentes de voltagem o que causa a entrada de muito sódio, o que causa fase de subida ou despolarização.

• Ao chegar no pico, os canais de sódio dependentes de voltagem se inativam e agora os canais de potássio dependentes de voltagem terminam de se abrir, o que causa a saída de muito potássio, e isso inicia a fase de descida até o potencial de repouso, ou repolarização.

• No entanto, os canais de potássio dependentes de voltagem são lerdos e demoram pra se fechar, e um pouco mais de potássio sai da célula deixando o interior mais negativo, mais polarizado, o que causa a fase de hiperpolarização.

• Quando os canais de potássio dependentes de voltagem terminam de se fechar. A membrana volta pro seu estado de repouso, com apenas os canais de vazamento abertos em sua membrana. Assim, o potencial de membrana volta ao valor do potencial de repouso.

Vale destacar que o potencial de ação tem outras características importantes, mas que serão abordadas em outros vídeos. Não percam!

Bom, se você ficou com alguma dúvida pode deixar aí nos comentários que a gente responder, beleza?

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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.