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Bioeletrogênese

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Exercício II) Medidas do Potencial de Repouso

[K]o (mM)

Vav (mV)

SEM

n

0.5

-95.1

3.3

5

0.7

-94.0

2.8

5

1.0

-87.3

2.6

5

2.0

-88.7

2.5

5

3.0

-80.5

2.5

5

5.0

-73.8

2.2

5

8.0

-63.2

1.1

5

10.0

-59.5

2.1

5

20.0

-49.1

2.3

5

30.0

-37.1

1.5

5

70.0

-18.7

1.6

5

100.0

-11.6

0.5

5

150.0

-0.7

0.4

5

 

O potencial está sempre entre os valores dos potenciais de sódio e potássio. Podemos observar que à medida em que elevamos a concentração de potássio no exterior celular, o potencial de sódio diminui enquanto que o de potássio se eleva. O potencial de repouso permanece com valores intermediários a esses dois, embora fique mais próximo ao potencial de potássio. O potencial inicial de potássio é bem próximo de -150 mV e o de sódio é de cerca de 60 ou 70 mV. À medida em que elevamos a concentração externa de potássio, o potencial de potássio aumenta, enquanto que o de sódio diminui (os dois se aproximam do zero). Uma outra observação interessante é que quando variamos a concentração externa de potássio, a concentração externa de sódio também muda (para que o potencial permaneça constante), porém a soma das concentrações desses íons no exterior celular é sempre igual a 155,5 mM.

 

a) Observe o que acontece com a curva teórica para cada valor de PNa/PK que você fornecer.

 

Quando se usa um valor muito alto (próximo de 1), a curva teórica começa quase paralela ao eixo das abscissas (eixo das concentrações externas de potássio). À medida em que vamos diminuindo esse valor, a curva vai se aproximando cada vez mais dos valores encontrados no item 1 (quando fizemos a medição do potencial de repouso variando a concentração externa de potássio). Quando porém diminuímos demais a razão PNa/PK, a curva tende a assumir novamente o aspecto de uma reta, porém desta vez tangente aos resultados dos valores mais altos de [K]o no gráfico.

 

b) Faça PNa = 0. O que acontece com a curva teórica? Que equação a descreve agora?

 

Como descrito anteriormente, quando utilizamos um valor muito baixo, a curva tende a assumir o perfil de uma reta. Usando o valor zero, extrapolamos essa tendência e a curva realmente toma a forma de uma reta, tangente aos resultados dos valores mais altos para concentração externa de potássio. A equação que agora a descreve é a equação de Nernst:

 

EK = RT ln [K+]o

ZF [K+]i

 

 

 

c) Vá aumentando progressivamente o valor da razão PNa/PK. Qual é o valor da diferença de potencial quando PNa = PK?

 

Novamente conforme já foi constatado na questão a, usando valores muito altos para a razão PNa/PK, obtemos valores muito próximos de zero no gráfico (a curva fica paralela ao eixo das abscissas, muito próxima de zero).

 

d) Por quê a curva desvia-se para cima com o aumento na razão PNa/PK?

 

O gráfico descreve o comportamento da diferença de potencial em relação à concentração externa de potássio. Durante o experimento, mantivemos constantes as concentrações de potássio e sódio do interior celular ([K]i = 150,0 mM e [Na]i = 15,0 mM). Variamos apenas a concentração externa de potássio. Como o potencial de repouso tinha de permanecer constante, a concentração externa de sódio também variou. Quando mexemos nos valores de PNa e PK, alteramos a permeabilidade da membrana a esses dois íons. Assim, quando aumentamos a razão da permeabilidade, fazemos com que a permeabilidade da membrana fique semelhante tanto para um íon quanto para o outro. Assim, quando a razão é igual a 1, a membrana é igualmente permeável ao íon de potássio e de sódio. Por isso, as concentrações desses íons tendem a se igualar dentro e fora da célula. Por isso, não há mais potencial eletroquímico e, por isso, não há mais diferença de potencial (por isso a curva se desloca para cima, em direção ao zero).

 

6) Com base nos seus experimentos, conclua a respeito da origem do Potencial de repouso na sua célula.

 

O potencial de repouso da célula é conseqüência do acúmulo de cargas negativas e positivas no interior e exterior celulares respectivamente. A diferença de cargas é causada pelas diferentes concentrações de íons dentro e fora da célula. Isso gera uma diferença de potencial, que é mantida porque a membrana não é permeável a íons (partículas carregadas dificilmente atravessam a bicamada lipídica). O potencial de repouso da célula é controlado basicamente por canais iônicos (a manutenção do potencial se deve aos canais), notadamente o de potássio (o canal de potássio é o principal canal de repouso da célula). Os canais de sódio também participam do processo, embora de maneira muito menos expressiva.

 

7) Por quê o cloreto não entrou nos nossos cálculos?

 

Porque os íons cloreto são bombeados através da membrana em quantidades mínimas, sem significação alguma. O desenvolvimento do potencial de membrana tem um profundo efeito sobre a distribuição dos íons cloreto ao redor da membrana. A negatividade interna e a positividade externa são fatores que se somam na tarefa de manter esses íons do lado externo da célula numa concentração muito alta.

 

 

Exercício III) Medidas do Potencial de Ação

 

[Na]o (mM)

Vav (mV)

SEM

n

5.0

-34.4

4.1

5

7.5

-25.1

2.6

5

10.0

-18.0

1.8

5

15.0

-7.0

1.0

5

20.0

0.4

1.6

5

30.0

8.3

1.7

5

60.0

29.7

2.5

5

120.0

42.9

3.4

5

150.0

51.2

3.2

5

 

 

Quando aumentamos a concentração de sódio no meio extracelular, podemos verificar que o valor do pico do potencial de ação da célula aumenta muito. Na primeira concentração (5,0 mM), o valor encontrado para o pico de potencial de ação é de cerca de -34,4 mV. Quando usamos a concentração externa mais elevada (de 150,0 mM), o pico do potencial de ação já pula para cerca de 51,2 mV. A variação da diferença de potencial é muito elevada. Porém quando observamos o traçado do potencial de repouso, podemos notar que ele permanece praticamente constante, não importando qual o valor que atribuímos à concentração externa de sódio. Isso ocorre porque o potencial de repouso de uma célula é mantido quase que exclusivamente pelos canais de potássio. Os canais de sódio atuam muito no potencial de ação, mas no potencial de repouso eles não têm uma influência muito expressiva.

 

4) O que acontece com ENa quando [Na] = 0? Por quê?

 

O potencial de ação se deve basicamente às concentrações de sódio no exterior celular. Ele ocorre quando os canais de sódio se abrem por um estímulo externo, ocasionando a rápida entrada desse íon, o que causa uma despolarização da membrana. Se não houver sódio fora da célula (quando [Na] = 0), o potencial de ação não pode ocorrer, uma vez que não será possível a entrada desse íon na célula.

 

6) Escolha qual a razão PNa/PK que melhor descreve os dados. Compare esta razão com a do exercício anterior. O que mudou? Por quê? Que conclusões você pode tirar deste experimento?

 

A razão que melhor se adapta aos valores da curva é PNa/PK = 28,15. Comparando esse resultado com o do exercício anterior, facilmente notamos que o valor encontrado aqui é muito mais elevado (o valor máximo no outro exercício era de apenas 1). A explicação para isso é que o potencial de ação da célula é regulado basicamente pelo sódio (sua concentração extracelular determina o valor do potencial de ação). Os canais desse íon são os responsáveis pela diferença de potencial gerada no potencial de ação. Por isso a concentração do sódio prevalece sobre a de potássio no cálculo do potencial de ação. No exercício anterior, os valores de PNa/PK eram sempre menores que 1 porque no caso do potencial de repouso, o potássio é mais importante que o sódio e são os canais desse íon os responsáveis pela manutenção desse potencial. Podemos portanto concluir que o potencial de repouso é regulado basicamente pelas concentrações de potássio e seus canais, enquanto que o potencial de ação é regulado basicamente pelas concentrações de sódio e seus canais.