O potencial de repouso como base daexcitação
O potencial de ação é uma alteração breve da carga da membrana celular de negativa para positiva em resposta a um estímulo. Para que ele ocorra, a célula deve estar inicialmente em estado de potencial de repouso — uma carga negativa da membrana de cerca de −70 mV.
A manutenção do potencial de repouso é garantida por três mecanismos principais:
- Efluxo passivo de íons K⁺ da célula através de canais de potássio de repouso: a saída de cargas positivas torna o meio interno mais negativo.
- Atividade da Na⁺/K⁺-ATPase: a cada ciclo, são bombeados para fora 3 íons Na⁺ e para dentro 2 íons K⁺, o que cria e mantém os gradientes iônicos.
- Formação de uma camada superficial de íons K⁺ na face externa da membrana, que impede eletrostaticamente a entrada de outros cátions.
Estímulo e nível crítico de despolarización
Qualquer ação sobre a célula é chamada de estímulo. Quanto à intensidade, os estímulos são divididos em duas categorias:
- Subliminares — não atingem o nível crítico de despolarización; causam apenas uma resposta local (regional) sem um potencial de acción completo.
- Liminares — suficientes para que a carga da membrana atinja o nível crítico de despolarização (NCD), geralmente em torno de −50 mV.
Ao atingir o NCD, abrem-se os canais de sódio dependentes de voltagem, o que desencadeia o potencial de ação completo.
Fases do potencial de ação
O desenvolvimento do potencial de ação compreende várias fases consecutivas:
- Resposta local — pequeno desvio do potencial de membrana em direção ao NCD sob a ação de um estímulo fraco.
- Despolarização — entrada em avalanche de íons Na⁺ através de canais de sódio dependentes de voltagem abertos; a carga da membrana torna-se rapidamente positiva.
- Inativação dos canais de sódio — o "sensor" embutido do canal o fecha ao atingir o nível positivo, interrompendo a entrada de Na⁺.
- Repolarização — abertura de canais de potássio dependentes de voltagem, saída de K⁺ da célula e restauração rápida da carga negativa.
- Potenciais pós-depolarização (traço) — retorno lento ao nível inicial devido à atividade da Na⁺/K⁺-ATPase; frequentemente ocorre hiperpolarização, quando a carga da membrana torna-se temporariamente mais negativa do que no potencial de repouso.
Surgindo em um ponto, o potencial de ação propaga-se por toda a membrana, garantindo a excitação da célula e a transmissão do sinal para estruturas vizinhas.
Componentes gráficos do potencial de ação
No gráfico do potencial de ação, destacam-se trechos característicos:
- Pré-espícula — aproximação lenta do potencial de membrana em direção ao NCD.
- Espícula — pico agudo composto pelas partes ascendente (despolarização) e descendente (repolarização).
- Potencial pós-traço negativo — continuação da repolarização abaixo do nível inicial.
- Potencial pós-traço positivo — retorno gradual ao potencial de repouso a partir de valores inferiores.
Os termos despolarização, repolarização e hiperpolarização descrevem a direção da alteração de carga: do negativo para o positivo, o inverso e além do nível negativo original, respectivamente.
Dinâmica da excitabilidade e períodos refratários
Excitabilidade — capacidade da célula de responder à irritação gerando um potencial de ação. Ela é tanto maior quanto mais próximo o potencial de membrana estiver do NCD, e altera-se de forma previsível durante todo o ciclo:
- Excitabilidade supernormal (exaltação) — na fase de resposta local e pré-espícula, bem como durante o potencial pós-traço negativo; a célula é facilmente excitada mesmo por um estímulo fraco.
- Refratariedade absoluta — corresponde à parte ascendente da espícula; todos os canais de sódio estão abertos ou inativados, e a célula não responde a nenhum estímulo.
- Refratariedade relativa — parte descendente da espícula; a resposta só é possível sob a ação de um estímulo muito forte.
- Excitabilidade subnormal — fase do potencial pós-traço positivo; a membrana está afastada do NCD, exigindo um estímulo mais forte que o normal para a excitação.
Pontos-chave
- O potencial de repouso de cerca de −70 mV é mantido pelo efluxo de K⁺, pela atividade da Na⁺/K⁺-ATPase e pela camada de cátions superficial.
- O potencial de ação ocorre apenas com um estímulo liminar que leva a membrana ao nível crítico de despolarização.
- A despolarização é causada pela entrada em avalanche de Na⁺, e a repolarização, pela saída de K⁺.
- Os canais de sódio inativam-se espontaneamente quando a carga positiva da membrana é atingida.
- A hiperpolarização é o aprofundamento temporário da carga negativa abaixo do nível de repouso.
- A excitabilidade é máxima próximo ao NCD e mínima na fase de refratariedade absoluta.
- A refratariedade pode ser absoluta (espícula) e relativa (parte descendente da espícula).
- O potencial de ação propaga-se por toda a membrana, garantindo a condução da excitação.