E aí pessoal, tudo bem com vocês?

Bora fazer uma super revisão sobre bioeletrogênese?

Bom, pra quem tá chegando agora e ainda não me conhece, eu sou Mirian Kurauti aqui do canal MK Fisiologia, um canal que tem como principal objetivo descomplicar a fisiologia humana. Por que como eu sempre digo, fisiologia não precisa ser difícil! Então se você tá precisando entender de verdade a fisiologia, já se inscreve no canal e ative as notificações pra você não perder os próximos vídeos que a gente postar por aqui.

Agora sem mais delongas, bora revisar a bioeletrogênese?

Antes de continuar assistindo esse vídeo, lembre-se que esse é um vídeo de revisão, tudo que eu falar aqui só vai fazer sentido se você já tiver estudado todos os detalhes da bioeletrogênese. Por isso, se você ainda não estudou a bioeletrogênese, eu recomendo muito você maratonar a playlist que eu vou deixar aqui no card (ou aqui) e na descrição desse vídeo, beleza?

Mas se você já estudou esse conteúdo, bora revisar né!

Bom, a primeira coisa que a gente precisa revisar sobre bioeletrogênese é o potencial de membrana, que nada mais é do que a diferença de potencial elétrico, ou a tensão elétrica, ou a voltagem que existe através da membrana plasmática, ou de forma simplificada, podemos dizer que o potencial de membrana é a diferença de cargas elétricas que existe entre os dois lados da membrana plasmática das células.

Essa diferença a gente mede usando um voltímetro com eletrodos bem fininhos. O eletrodo de referência a gente coloca do lado de fora da célula, e o eletrodo de medida a gente a gente coloca do lado de dentro da célula. Por isso, não se esqueça que o potencial de membrana é a medida da diferença de cargas elétricas do lado de dentro em relação ao lado de fora das células.

Quando a célula tá em repouso elétrico, isto é, quando a célula não tá sofrendo perturbações no seu potencial de membrana, esse potencial não se altera ao longo do tempo, e os valores de voltagem medidos pelo voltímetro são negativos, isso porque do lado de dentro das células tem mais cargas negativas do que do lado de fora das células.

Por exemplo, nos neurônios esses valores ficam em torno de -70 milivolts (mV). Reparem que eu disse em torno de -70 milivolts, pois esses valores podem variar de neurônio pra neurônio e de neurônio pra outros tipos de células, embora esses valores sejam sempre negativos quando as células estão em repouso elétrico.

Esse potencial de membrana negativo que a gente mede quando a célula tá nesse estado de repouso elétrico, a gente chama de potencial de repouso.

Portanto, lembre-se que potencial de repouso é o potencial de membrana medido quando a célula tá em repouso elétrico. É o potencial de membrana sem perturbações, ou seja, que não se altera ao longo do tempo, e é sempre negativo em qualquer tipo de célula do organismo.

-Tá professora, mas por que mesmo o potencial de repouso é sempre negativo?

Pra responder essa pergunta, você precisa lembrar dos fatores que determinam o potencial de repouso:

• o potencial de equilíbrio dos íons e

• a permeabilidade da membrana plasmática aos íons.

Então, lembre-se que, se a membrana de uma célula só tiver canais seletivos pro íon sódio abertos na sua membrana, o potencial de repouso vai ser igual ao potencial de equilíbrio do íon sódio (Na+). E se a membrana de uma célula só tiver canais seletivos pro íon potássio abertos na sua membrana, o potencial de repouso vai ser igual ao potencial de equilíbrio do íon potássio (K+).

Porém, nas células encontramos canais seletivos tanto pro íon sódio como pro íon potássio abertos na sua membrana, e o potencial de repouso, de forma simplificada, pode ser calculado como um média ponderada dos potenciais de equilíbrio desses dois íons, sendo que o peso dessa média ponderada, nada mais é do que a permeabilidade da membrana plasmática a cada um desses íons.

E lembre-se que quanto mais canais iônicos abertos pra um determinado íon, maior é a permeabilidade da membrana a esse íon.

E aí, como nas células tem mais canais seletivos pra potássio do que canais seletivos pra sódio, abertos na membrana plasmática, o potencial de repouso nessas células tende a se aproximar mais do potencial de equilíbrio do potássio que é negativo, do que do potencial de equilíbrio do sódio que é positivo.

-Tá professora, mas por que mesmo que o potencial de equilíbrio do potássio é negativo, e o potencial de equilíbrio do sódio é positivo?

Lembre-se que o potencial de equilíbrio dos íons é determinado pelo gradiente de concentração dos íons, de acordo com a famosa equação de Nernst.

Então, como o sódio tá mais concentrado fora do que dentro das células, o potencial de equilíbrio desse íon é positivo, e como o gradiente de concentração do potássio é ao contrário, e esse íon tá mais concentrado dentro do que fora da célula, o potencial de equilíbrio do potássio é negativo.

Se for difícil pra você entender isso, você pode pensar assim: como tem mais sódio fora da célula, esse íon tende a entrar na célula e deixar o potencial de membrana mais positivo; e como tem mais potássio dentro da célula, esse íon tende a sair da célula e deixar o potencial de membrana menos positivo, ou seja, mais negativo.

Portanto, o potencial de repouso das células é negativo porque esse potencial é mais próximo do potencial de equilíbrio do íon potássio, isso porque a membrana das células no repouso elétrico tem muito mais canais iônios seletivos pro íon potássio abertos, ou seja, a membrana das células é muito mais permeável ao potássio do que ao sódio no repouso elétrico.

Então, enquanto o potencial de equilíbrio dos íons e a permeabilidade da membrana a esses íons não alterar, a célula permanece em repouso elétrico, e o potencial de membrana não muda ao longo do tempo. Esse é o potencial de membrana que a gente chama de potencial de repouso.

Mas lembre-se que muitas células, chamadas de células excitáveis, apresentam outros tipos de canais iônicos além desses canais abertos ou de vazamento seletivos para os íons potássio e sódio. E quando esses outros canais iônicos são abertos por algum tipo de estímulo, a permeabilidade da membrana a determinados íons é alterada, causando perturbações no potencial de membrana, que a gente chama de potenciais graduados.

E vale lembrar que dependendo do tipo de canais iônicos que são abertos por estímulos, a gente pode ter potenciais graduados que deixam o potencial de membrana mais positivo, que a gente chama de ondas de despolarização, ou mais negativo, que a gente chama de ondas de hiperpolarização.

Nos neurônios, os potenciais graduados são gerados nas sinapses quando, por exemplo, neurotransmissores atuam como estímulos pra abrir determinados canais iônicos. E lembre-se que esses potenciais graduados são chamados de “graduados” pois ao se propagarem pelo neurônio perdem amplitude.

Mas se esses potenciais graduados conseguirem chegar no cone axonal ou zona de gatilho dos neurônios, e alterar o potencial de membrana pra um valor mínimo que a gente chama de potencial limiar ou limiar de excitabilidade, um potencial de ação será gerado nessa região dos neurônios.

E aí, é importante você lembrar que o potencial de ação segue a lei do tudo ou nada, se o potencial de membrana da zona de gatilho atingir o limiar, é tudo, e o potencial de ação vai ser gerado, e não importa se o potencial de membrana chegar no limiar ou acima do limiar, o potencial de ação a partir do potencial de repouso vai ter a mesma amplitude. Mas se o potencial de membrana da zona de gatilho não atingir o limiar, é nada, o potencial de ação não vai ser gerado, não existe meio potencial de ação, ou vai tudo ou não vai nada.

-Beleza professora, mas por que mesmo que o potencial de membrana precisa atingir o limiar pra dispara um potencial de ação?

O potencial de ação só vai ser gerado na zona de gatilho se o potencial de membrana atingir o limiar porque os canais de sódio e potássio que participam desse tipo de potencial, são dependentes de voltagem, isto é, precisam de uma voltagem mínima pra serem abertos, e adivinha qual é essa voltagem mínima?

O potencial limiar que na maioria dos neurônios fica em torno de -55 milivolts. Mas lembre-se que esse valor não é fixo, ele pode variar de neurônio pra neurônio e de neurônio pra outros tipos de células excitáveis.

Por isso, o mais importante é saber que se o potencial de membrana atingir o limiar na zona de gatilho, os canais de sódio dependentes de voltagem vão se abrir rapidamente, e isso vai gerar a primeira fase do potencial de ação, a despolarização, que leva o potencial de membrana ao seu pico mais positivo.

Ao chegar nesse pico mais positivo, ao mesmo tempo que os canais de sódio dependentes de voltagem começam a ser inativados, os canais de potássio dependentes de voltagem finalmente finalizam a sua abertura que também se inicia quando o potencial de membrana da zona de gatilho atingi o limiar, assim como os canais de sódio dependentes de voltagem. Porém, a dinâmica do canal de potássio é mais lenta do que a dinâmica do canal de sódio dependente de voltagem.

Assim, a inativação dos canais de sódio e a abertura dos canais de potássio dependentes de voltagem são responsáveis pela segunda fase do potencial de ação, a repolarização, levando o potencial de membrana de volta pros valores negativos do potencial de repouso.

Porém, lembra que a dinâmica dos canais de potássio dependentes de voltagem é mais lenta, demorar pra abrir e demorar pra fechar também. Então mesmo com a repolarização da membrana os canais de potássio podem continuar abertos por mais um breve momento, que é o suficiente pra levar o potencial de membrana pra valores ainda mais negativos do que o potencial de repouso, explicando a última fase do potencial de ação, a hiperpolarização.

Quando finalmente esses canais de potássios dependentes de voltagem começam a se fechar, o potencial de membrana volta pro valor do potencial de repouso, finalizando o potencial de ação.

Então, lembre-se que é importante não apenas conhecer as fases do potencial de ação, mas entender e explicar o que causa a despolarização, a repolarização e a hiperpolarização.

Ah e outra coisa importante pra se lembrar, é que o potencial de ação apresenta períodos refratários absoluto e relativo.

No período refratário absoluto, não é possível disparar um novo potencial de ação, isso porque os canais de sódio dependentes de voltagem estão abertos ou inativados, então não dá pra abrir mais canais ou abrir os canais inativados, não dá pra gerar uma nova fase de despolarização de um novo potencial de ação, nem que chegue mais potenciais graduados despolarizantes na zona de gatilho.

Já no período refratário relativo, até é possível disparar um novo potencial de ação, pois nesse período um número mínimo de canais de sódio dependentes de voltagem já saiu da inativação e estão fechados, prontos pra serem abertos caso cheguem mais potenciais graduados despolarizantes na zona de gatilho.

Um detalhe importante é que, como durante o período refratário relativo tem canais de potássio dependentes de voltagem abertos tentando repolarizar e hiperpolarizar a membrana, vai ter que chegar mais potenciais graduados despolarizantes pra conseguir atingir o limiar pra iniciar a abertura dos canais dependentes de voltagem, pra iniciar um novo potencial de ação que, se iniciado durante esse período refratário relativo vai apresentar uma amplitude menor quando comparado a um potencial de ação iniciado a partir do potencial de repouso.

Bom, agora a última coisa que você precisa lembrar sobre os potenciais de ação que acontecem nos neurônios, é que uma vez gerados na zona de gatilho os potenciais de ação podem se propagar pelo axônio dos neurônios, e aí você precisa entender como isso acontece.

Então só pra revisar a propagação do potencial de ação, lembre-se que o potencial de ação na zona de gatilho, despolariza a próxima região da membrana do axônio que atinge o limiar de excitabilidade. E como ao longo de todo o axônio a gente encontra muitos canais de sódio e potássio dependentes de voltagem, a despolarização até o limiar inicia a abertura desses canais que como vimos são responsáveis pelas fases do potencial de ação: despolarização, repolarização e hiperpolarização.

Então no axônio, cada potencial de ação leva a despolarização da próxima região da membrana do axônio, que ao atingir o limiar, regenera o potencial de ação, mas agora na próxima região da membrana, e assim sucessivamente até chegar nos terminais axonais.

Pra finaliza, é importante lembrar que dois fatores podem influenciar a velocidade de propagação ou condução dos potenciais de ação nos axônios dos neurônios: o diâmetro do axônio e a bainha de mielina.

Então lembre-se, quanto maior o diâmetro do axônio, maior a velocidade de propagação dos potenciais de ação, e se o axônio for mielinizado, isto é, apresentar a bainha de mielina formada pelos oligodendrócitos no sistema nervoso central (SNC) e células de Schwann no sistema nervoso periférico (SNP), a velocidade é ainda maior, isso porque a bainha de mielina funciona como um isolante elétrico, e não deixa escapar cargas elétricas das correntes que geram os potenciais de ação, ou melhor, não deixam escapar íons das correntes que geram os potenciais de ação, e isso acelera a regeneração de potenciais de ação que, no caso dos axônios mielinizados, acontecem em cada nódulo ou nó de Ranvier que existe entre as bainhas de mielina que recobrem axônio dos neurônios. E aí, se acelera a regeneração dos potenciais de ação, acelera a propagação desses potenciais.

Como aqui nos axônios mielinizados, os potenciais de ação se regeneram em cada nó de Ranvier, os potenciais de ação parecem saltar de nó em nó, e por isso essa condução dos potenciais de ação que acontece nesses axônios é chamada de condução saltatória.

Bom então fazendo um resumo da nossa revisão, lembre-se que:

• O potencial de membrana é a voltagem ou a diferença de cargas elétricas que existe entre os dois lados da membrana plasmática das células e essa diferença pode ser medida usando um voltímetro.

• O potencial de repouso é o potencial de membrana que não se altera ao longo do tempo. Esse potencial tem valores negativos, pois no repouso a membrana plasmática é mais permeável ao íon potássio do que ao íon sódio, e o potencial de membrana se aproxima mais do potencial de equilíbrio do potássio que tem valores negativos nas concentrações que o potássio se encontra nos líquidos intracelular e extracelular.

• Os potenciais graduados são perturbações do potencial de membrana, ou seja, ondas de despolarização ou hiperpolarização geradas por alterações da permeabilidade da membrana plasmática a determinados íons.

• E o potencial de ação é um potencial de membrana que segue a lei do tudo ou nada, ou seja, pra ser iniciado o potencial de membrana precisa atingir um limiar necessário pra iniciar a abertura dos canais de sódio e potássio dependentes de voltagem que vão gerar as fases do potencial de ação: despolarização, repolarização e hiperpolarização.

• Por fim, o potencial de ação pode se propagar pela membrana das células, como por exemplo pela membrana dos axônios dos neurônios, se regenerando a cada segmento dessa membrana. E dois fatores podem acelerar essa propagação, um maior diâmetro do axônio e a bainha de mielina.

Bom, a gente vai ficando por aqui. Se você gostou desse vídeo não esquece de curtir e compartilhar com aquele seu amigo que também tá precisando revisar esse conteúdo. E se você já me acompanha por aqui já sabe que você pode se tornar membro do canal e ter benefícios exclusivos, mas talvez o que você ainda não sabe é que agora a gente tem um site onde você pode acessar as transcrições das videoaulas, e adquirir os slides das videoaulas e um e-book com questões comentadas sobre bioeletrogênese pra você arrasar na fisiologia! O link do nosso site tá aqui na descrição do vídeo.

Bom, a gente vai ficando por aqui. Qualquer dúvida pode 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 humana, 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 na 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. A sua última experiência como professora de fisiologia humana foi na Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR). Fundadora da MK Educação Digital Ltda (MK Fisiologia), atualmente, Mirian é a mente criativa por trás de todos os conteúdos publicados nas redes sociais da empresa.

Apaixonada pela docência, Mirian adora dar aulas de fisiologia humana, mas de um jeito mais descontraído e se diverte muito ensinando. 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, principalmente através de suas videoaulas publicadas no canal do YouTube MK Fisiologia.