Estímulos e resposta local
Para que uma célula seja excitada, ela deve ser afetada por um estímulo. Os estímulos são divididos em sublimiar, limiar e supralimiar.
Em um estímulo fraco (sublimiar), o potencial de repouso diminui apenas insignificantemente no local de ação do eletrodo. Surge uma resposta local (RL). Sua principal característica é a dependência direta: quanto mais forte o estímulo, maior a amplitude da resposta.
Se a estimulação atingir o valor limiar, a resposta local chega ao nível de despolarização crítica (DC). É exatamente nesse momento que a alteração local se transforma em um potencial de ação completo.
Dinâmica e fases do potencial de ação
O desenvolvimento da excitação inclui vários estágios sequenciais que aparecem no gráfico:
- Pré-spike: despolarização parcial lenta, correspondente à resposta local.
- Despolarização (Spike, pico): salto brusco de tensão. A carga se desloca do nível crítico (-50 mV) para valores positivos (por exemplo, +30 mV). Esse fenômeno de inversão de carga é chamado de inversão ou overshoot (a superfície interna da membrana torna-se positiva).
- Repolarização: queda de tensão e retorno ao nível de repouso. No final desta fase, pode ocorrer um potencial pós-negativo (PPN) — despolarização pós-potencial.
- Hiperpolarização pós-potencial: a carga cai abaixo dos -70 mV iniciais. Isso é designado como potencial pós-positivo (PPP).
A duração e a forma dessas fases dependem do tecido. Em neurônios e miócitos esqueléticos, o spike é muito curto, e a presença de potenciais pós-potenciais é inconstante.
Mecanismos iônicos e função dos canais
Todas as alterações de potencial são devidas ao funcionamento de proteínas de membrana em forma de tubos — os canais iônicos.
- Estado de repouso: O potencial de membrana é de -70 mV. Os canais de potássio estão fechados. Os canais de sódio também estão fechados, mas prontos para funcionar: suas comportas de ativação m estão travadas, e as comportas de inativação h estão abertas. Há mais potássio dentro da célula e sódio do lado de fora.
- Início da estimulação (RL): As comportas m começam a abrir lentamente, mas a corrente de entrada de sódio é insignificante.
- Fase de despolarização: Ao atingir o limiar (-50 mV), todas as comportas m se abrem. Inicia-se uma entrada passiva em cascata de íons Na⁺ ao longo do gradiente de concentração.
- Repolarização: A carga positiva que entra força o fechamento das comportas h (inativação dos canais de sódio). Simultaneamente, os "receptores de carga" dos poros de potássio respondem — eles se abrem. Os íons K⁺ saem rapidamente, restaurando a carga negativa interna.
- Hiperpolarização e recuperação: Como os canais de potássio fecham lentamente, a saída de potássio continua (às vezes com a entrada de Cl⁻), levando a carga abaixo de -70 mV. Finalmente, o balanço original é restaurado pela Na⁺,K⁺-ATPase, que bombeia ativamente os íons de volta. Os canais de sódio realizam um "reset" (fecham as comportas m e abrem as comportas h), e a célula está pronta para um novo impulso.
Lei do "Tudo ou Nada"
Esta lei reflete a constância da amplitude do potencial de ação. Sua essência é simples:
- A um estímulo sublimiar, a célula não produz impulso ("nada").
- A um estímulo limiar e supralimiar, surge um PA com a maior amplitude possível para essa célula ("tudo").
Estruturas isoladas obedecem a esta lei: neurônios, fibras nervosas e musculares individuais, músculos lisos e tecido cardíaco. No entanto, troncos nervosos inteiros ou músculos esqueléticos não obedecem a ela. Isso ocorre porque são compostos por muitas fibras com diferentes limiares de excitabilidade.
Resumo: perguntas e respostas sobre o tema
Qual é a diferença entre resposta local e potencial de ação?
A resposta local ocorre sob a ação de um estímulo sublimiar, enquanto o potencial de ação ocorre sob a ação de um estímulo limiar ou supralimiar. Ao contrário do PA, a resposta local não é capaz de se propagar a grandes distâncias (propaga-se com decremento e desaparece rapidamente), não obedece à lei do "Tudo ou Nada" (sua amplitude depende gradativamente da intensidade do estímulo), é capaz de somação e não possui período refratário.
| Característica | Resposta local | Potencial de ação |
|---|---|---|
| Estímulo | Sublimiar | Limiar/supralimiar |
| Propagação | Não se propaga / com decremento | Propaga-se sem decremento |
| Somação | Possível | Impossível |
| Lei | Da força (gradualidade) | "Tudo ou Nada" |
| Refratariedade | Ausente | Presente |
Qual é a velocidade de condução do potencial de ação em fibras nervosas mielinizadas e amielinizadas?
A velocidade de condução depende da presença da bainha de mielina e do diâmetro da fibra: as fibras mielinizadas conduzem mais rápido que as amielinizadas, e as grossas mais rápido que as finas. Nas fibras mielinizadas, a condução é saltatória, portanto, a velocidade de propagação da excitação é maior do que na condução contínua.
- Fibras mielinizadas: incluem as fibras dos tipos A e B. As mais rápidas são as fibras do tipo Aα, com velocidade de cerca de 100 m/s; as fibras A-δ conduzem a uma velocidade de 4–30 m/s; para as fibras mielinizadas do nervo depressor, é relatada uma velocidade de até 10 m/s.
- Fibras amielinizadas: incluem as fibras do tipo C. São as mais lentas: velocidade de cerca de 1 m/s; para as fibras C, também é indicada uma velocidade de 0,5–2 m/s.
O que é o período refratário absoluto e a qual fase do PA ele corresponde?
O período refratário absoluto é o período de inexcitabilidade total da membrana, em que a geração de um novo potencial de ação é impossível; o limiar de excitação durante esse período tende ao infinito e a excitabilidade é igual a zero. Ele está associado à inativação temporária dos canais de sódio; o período refratário absoluto é causado pela inativação da maioria dos canais de Na⁺.
O período refratário absoluto ocorre durante o período do spike: a fase de despolarização e também, segundo dados da fonte sobre contração muscular, na repolarização inicial do PA.
Como lembrar das comportas do canal de sódio em repouso: M (comportas m) — Medem a entrada (estão fechadas, N.T.: mantendo o sentido mnemônico original em russo, onde M = Mešajut/impedem), enquanto H (comportas h) — Hoje em dia abertas ao vento (estão abertas, N.T.: H = Chlopajut/abertas).
Questões de aulas e exames
Qual é o papel da bomba de sódio-potássio durante a geração do espike?
A bomba em si não participa das fases rápidas de despolarização e repolarização. Sua tarefa é restaurar as concentrações iônicas iniciais após o término do potencial de ação.
Por que a amplitude do PA não aumenta com um estímulo forte?
De acordo com a lei do «tudo ou nada», já no limiar de estímulo todos os poros de sódio disponíveis se abrem, garantindo o fluxo iônico máximo. A célula simplesmente não consegue responder com mais intensidade.
O que mais estudar sobre o tema
- Características do PA em cardiomiócitos e musculatura lisa
- O papel dos íons cloreto na formação da hiperpolarização pós-potencial
- Mecanismo de funcionamento dos receptores de carga sensíveis à voltagem nos canais de potássio
- Canais de vazamento de potássio abertos permanentemente e a manutenção do potencial de repouso
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