Eletrofisiologia 5 A. C. Cassola 1

Excitabilidade Elétrica das Células

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Eletrofisiologia: Pré-História

Luigi Galvani:

1737-1798

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Excitabilidade Elétrica das Células

• Oscilações da diferença de potencial elétrico, em escala de tempo de ms, associadas à transdução sensorial em receptores, à transmissão de informações em neurônios e células musculares e à transmissão de informação entre células, nas sinapses– Potencial de ação – Resposta tudo ou nada– Potencial gerador.

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Excitabilidade: Repostas graduadas e potenciais de ação

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++++ +++ + ++++ ++

Potencial de ação como resposta local, registrada no compartimento intracelular

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1050Time (ms)

(mV

)

-80

-60

-40

-20

0

20

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POTENCIAL DE AÇÃO

1. resposta local

2. propagação

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Potencial de ação: Circuito elétrico equivalente para a membrana

Cm

gCl

gK

ic ex

gNa

i

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Potencial de ação: Fenomenologia da resposta local

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Excitabilidade: potenciais de ação

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O Potencial de Ação

Reversão da polaridade

Limiar

Pós-potencial

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Potenciais de ação: Limiar

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Potenciais de ação: Períodos refratários

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Mecanismos iônicos da resposta local

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Oscilações da diferença de potencial elétrico nas células são determinados primariamente pela transferência de carga pelo

fluxo de íons através de canais

][

]][[ln0 ATP

PADPRTGG

PADPATP

iATP

iHOH

ATP

3Na+2K+

ADP+P

[K]=110mM

[Na+]=10mM

[Na+]=135mM

[K+]= 4mM

-

-

+

+

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Gênese dos Potenciais de membrana

(Medidas intracelulares no axônio gigante de lula)

iCliNaeK

eCliNaiKm ClPNaPKP

ClPNaPKP

F

RTV ln

19

02

B

ern

stein

17

80

Galv

an

i 19

52

Hodgkin

,Huxle

y

Eletrofisiologia 5 A. C. Cassola 17

Gênese dos Potenciais de membrana

(Medidas intracelulares no axônio gigante de lula)

iCliNaeK

eCliNaiKm ClPNaPKP

ClPNaPKP

F

RTV ln

Eletrofisiologia 5 A. C. Cassola 18

Mas a membrana permeável a vários íons....

....0

0

0

ClNaKm

m

m

IIIIdt

dQdt

dV

seC

QV

exClexNaexK

exClicNaicKm ClPNaPKP

ClPNaPKP

F

RTV

ln

Equação de Hodgkin-Katz-Goldman, considerados apenas os efeitos de íons monovalentes

)(

][

][ln

miii

ex

ici

VEGI

i

i

zF

RTE

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Fixação de voltagem

10m

Vc

Vm

i

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Correntes iônicas que causam o potencial de ação em axônios

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Condutâncias dependentes de voltagem em axônios

im

ii EV

IG

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Esquemas cinéticos para os canais

Na

FNa

A I

Canais para Na+

K

FK

A

Canais para K+

F

AF

A

I

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Cinéticas das condutâncias: a potássio

K

FK

A

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Cinéticas das condutâncias: sódio

Na

FNa

A I

K(Vm,t)

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INav

0

1 nA

1 ms

0 mV

-110 mV

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Relações I-V

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Modelo de Hodgkin-Huxley

Condutância a K+

KmKK

t

n

nn

n

nnn

nn

KK

EVgnI

ennntn

nn

dt

dn

n

nndt

dn

nn

gng

n

n

n

max4

0

max4

)(

1

1

1

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Modelo de Hodgkin-Huxley

m

m

t

n

mm

m

mmm

mm

m

emmmtm

nn

dt

dn

m

mmdt

dm

mm

0)(

1

1

1

max3NaNa hgmg Condutância a Na+

Ativação (m) Inativação (h)

h

h

t

h

hh

h

hhh

hh

h

ehhhth

hh

dt

dh

h

hhdt

dh

hh

0)(

1

1

1

Eletrofisiologia 5 A. C. Cassola 29

Modelo de Hodgkin-Huxley

m

Tm

LLKKNaNaT

C

I

dt

dV

EVgEVgnEVhgmI

)(max4max3

Eletrofisiologia 5 A. C. Cassola 30

Prêmio Nobel de 1963

Alan LLoyd Hodgkin

1914-1998

Andrew Fielding Huxley

1917- John Carew Eccles

1903-1997

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Super-família dos canais dependentes de voltagem

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Eletrofisiologia 5 A. C. Cassola 33

“Gating” do Canal

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Ativação – Inativação

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Filogenia dos KV

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Canal para Na - filogenia