BIOPOTENCIAIS

1. Potencial de Repouso

Prof. Sérgio Francisco Pichorim

Fig. 2.2. Cortical nerve cell and nerve endings connected to it.

Fig. 2.3. A sketch illustrating how the phospholipid molecules behave in water. The cell

is enclosed by a cell membrane whose thickness is about 7.5 - 10 nm. It consists of

phosphoric acid and fatty acids called glycerides. The head of this molecule is

hydrophilic (attracted to water). The fatty acids have tails consisting of hydrocarbon

chains which are hydrophobic (repelled by water). .

Fig. 2.4. The construction of a cell membrane. The main constituents are two lipid

layers, with the hydrophobic tails pointing inside the membrane. The macromolecular

pores in the cell membrane form the ionic channels through which sodium, potassium,

and chloride molecules flow through the membrane and generate the bioelectric

phenomena.

POTENCIAL DE REPOUSO

MICROELETRODO

Micropipeta

CONCENTRAÇÕES IÔNICAS INTRA E EXTRACELULAR

EXEMPLO 1

Exemplo 2 – Célula Muscular

Concentrações

em mMol/l Intracelular Extracelular

Na+ 12 145

K+ 155 4

Cl- 4 120

BOMBA SÓDIO-POTÁSSIO

• Sequência de reações químicas (cf. Okuno)

• Exemplo didático

• Outro

exemplo

didático

Determinação da Tensão de

Membrana (Vm)

• Tensão através de membrana com diferença

de concentrações.

VOLTÍMETRO

Movimento Browniano (Einstein, 1905)

• Real, em Vídeo e Simulação matemática

• Energia Térmica = Energia Cinética

• Coeficiente de Difusão de uma partícula (D)

• Mobilidade do Íon (m)

• Relação de EINSTEIN

D / m = k.T / q

• Equilíbrio de DONNAN

Jc + Je = 0

• Lei de FICK

• Lei de OHM

Je = s E

E = - dV / dx

Je = - m C dV/dx

Equação de NERNST

• V = Tensão elétrica

• R = Cte Universal dos Gases 8,3144 J/K/mol

• F = Constante de Faraday 96.485,3 C/mol

• z = valência do íon

Exercício – Calcular a Tensão de Nernst para

cada íon da célula muscular (rã a 16oC)

Concentração

em mMol/l Extracelular Intracelular

Tensão de

NERNST (mV)

K+ 2,25 124

Na+ 109 10,4

Ca++ 2,1 4,9

Mg++ 1,25 14

Cl- 77,5 1,5

HCO3- 26,6 12,4

Potencial de Repouso (Vm) é de – 98 mV.

Respostas da Tensão de Nernst para cada íon

da célula muscular (rã a 16oC)

Concentração

em mMol/l Extracelular Intracelular

Tensão de

NERNST (mV)

K+ 2,25 124 -99,8

Na+ 109 10,4 58,5

Ca++ 2,1 4,9 -10,6

Mg++ 1,25 14 -30,1

Cl- 77,5 1,5 -98,2

HCO3- 26,6 12,4 -19,0

Potencial de Repouso (Vm) é de – 98 mV.

Equação de Goldman-Hodgkin-Katz

(1943-1949)

• Para 3 íons

Equação de Goldman-Hodgkin-Katz

• Exemplo: Axônio de Lula Gigante (19ºC) tem as

permeabilidades com a seguinte relação:

PK:PNa:PCl = 1 : 0,03 : 0,1 ou seja

• Modelo elétrico para o Potencial de Repouso

• Cálculo da Tensão de Membrana (Vm)

Três Tipos de Membrana

• Igualmente permeável

• Igualmente não-permeável

• Membrana seletiva