Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 1

Gênese da diferença de potencial elétrico nas membranas celulares – transportes reogênicos

Fluxos por canais e por carregadores

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 2

Transportes (fluxos) passivos através da membrana

Fluxos

i

e

scoulI

FzJI

s

moles

A

J

scm

molesJ

JJJ

i

irii

ri

ri

eii

iei

ri

/

2

e

dissipativos

Passivos

l

li~

l

0~

l

i

l

l

i

e

ei

ii

ei

ii

iei

ei

iiie

i

c

c

zF

RTV

z

cc

z

Para

VzFc

cRT

ln

0

0

0

ln~

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 3

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 4

Difusão na bicamada lipídica (z=0)

s

cmDi

2

ASS

mi

meS

Smr

Nr

RTD

SSADJ

6

)(,

[S]em

[S]im A=área, viscosidade, r=raio

da partícula, NAnúmero de Avogadro

l

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 5

Difusão na bicamada lipídica – (z=0) - Lei de Fick

Sim

i

Se

me

SS

SS

l

DP

SPA

J

SSAPJ

l

SSADJ

SS

SS

Sr

Si

SeS

Sr

mi

me

SSr

)(

)(

)(

[S]em

[S]im

[S]eS

[S]iS

s

cmPi

l

coeficiente de partição; P=permeabilidade

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 6

Regra de Overton

l

DP iii

Aii Nr

RTD

6

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 7

Transporte por estruturas

especializadas, formadas por proteínas, na

bicamada: POROS, CANAIS

E CARREGADORES

i→ (hidrófílicos)

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 8

Eletrodifusão por áreas restritas: CANAIS e POROS (→0, permeabilidade da bicamada →0)

Fluxos elevado, por ex., 106 íons/s.poro

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 9

Eletrodifusão

VzFc

cRT

ei

iiie

i ln~

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 10

O fluxo de íons por canais e poros pode ser expresso como fluxo de corrente

FJI ii

)(

][

][ln

miii

ex

ici

VEGI

i

i

zF

RTE

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 11

Orgem das diferenças de potencial elétrico em soluções: Potenciais de difusão

i j

[KCl]=100mM [KCl]=10mM

0

0

dt

dVdt

dQ

se

CVQC

QV

m

m

m

Situações

0

0

ln

0

0

ln

0

0

Cl

K

j

iCl

Cl

K

j

iK

Cl

K

P

P

Cl

Cl

F

RTEVm

P

P

K

K

F

RTEVm

P

PEquilíbrio

Equilíbrio

Vm inicialmente estará entre EK e ECCl, em valor que dependerá de PK/PCl.. O fluxo de KCl e i para j dissipa os gradientes de concentração.

Bezanilla

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 12

Circuito elétrico equivalente para o sistema da figura anterior

ClClK

ClK

ClK

Km E

gg

gE

gg

gV

gCl

gK

i

j

Cm

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 13

Potenciais de difusão

-90mV<Vm<-20mV

K+ Na+ Cl-

[intracel.]

mM120 25 10**

[extracel]

mM4 145 110

Ei(mV) -90 +60 -60

** Variável com Vm. ECl~Vm

O Vm no repouso é determinado por vários íons. A contribuição de cada um deles depende a razão das concentrações de da permeabilidade relativa. A contribuição maior é a do K, conclusão a que se chega pela constatação de que Vm está mais próximo de EK.. A distribuição do Cl é passiva

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 14

Potencial de Repouso

Se a diferença de potencial permanece estável:

ClNaKm IIII 0

exClexNaexK

exClicNaicKm ClPNaPKP

ClPNaPKP

F

RTV

lnEquação de Hodgkin-Katz-Goldman, considerando o efeito de íon monovalentes

0dt

dVm

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 15

Potencial de Repouso: Circuito elétrico equivalente para a membrana

gCl

gK

ic

ex

ClKNa

ClCl

NaNa

KK

m

gggG

EG

gE

G

gE

G

gV

Cm

gNa

ex

ici i

i

zF

RTE ln

oi

ocmii ii

ii

RT

VFPG

2

3

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 16

Potencial de Repouso: Correntes por canais e pela bomba de Na-K

ATP

3Na+

2K+

ADP+Pi

Cl-

K+

Na+

Se Vm não varia varia no tempo, para os íons indicados na figuras:

Nap

pNaKm

Cl

mCl

p

pClNaKm

II

IIII

I

VE

Se

bombapelaCorrenteI

IIIII

3

1

0

0

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 17

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 18

Canais para K não dependentes de voltagem – Kir e TWIK

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 19

Estrutura molecular dos canais Kir (“inward rectifiers”, retificadores para dentro)

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 20

“Gating” do Canal

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 21

Inward rectifier – retificador para dentro

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 22

Permeabilidade a Cl-

K+ Na+ Cl-[intra]

mM120 25 10**

[extral]

mM4 145 110

Ei(mV) -90 +60 -60