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O que é um potencial de ação?

O que é um potencial de ação?

Toda vez que você faz algo, desde dar um passo até pegar o telefone, seu cérebro transmite sinais elétricos para o resto do seu corpo. Esses sinais são chamados potenciais de ação. Os potenciais de ação permitem que seus músculos se coordenem e se movam com precisão. Eles são transmitidos por células no cérebro chamadas neurônios.

Principais tópicos: potencial de ação

  • Os potenciais de ação são visualizados como aumentos rápidos e quedas subsequentes no potencial elétrico através da membrana celular de um neurônio.
  • O potencial de ação se propaga ao longo do axônio de um neurônio, responsável pela transmissão de informações para outros neurônios.
  • Potenciais de ação são eventos do tipo "tudo ou nada" que ocorrem quando um determinado potencial é atingido.

Potenciais de ação são transmitidos pelos neurônios

Os potenciais de ação são transmitidos pelas células do cérebro chamadas neurônios. Os neurônios são responsáveis ​​por coordenar e processar informações sobre o mundo que são enviadas através de seus sentidos, enviando comandos aos músculos do seu corpo e transmitindo todos os sinais elétricos entre eles.

O neurônio é composto de várias partes que permitem transferir informações por todo o corpo:

  • Dendritos são partes ramificadas de um neurônio que recebem informações de neurônios próximos.
  • o corpo celular O neurônio contém seu núcleo, que contém as informações hereditárias da célula e controla o crescimento e a reprodução da célula.
  • o axônio conduz sinais elétricos para longe do corpo celular, transmitindo informações para outros neurônios em suas extremidades, ou terminais axônicos.

Você pode pensar no neurônio como um computador, que recebe entrada (como pressionar uma tecla da letra do teclado) através de seus dendritos e fornece uma saída (vendo essa letra aparecer na tela do computador) através do axônio. No meio, as informações são processadas para que a entrada resulte na saída desejada.

Definição de Potencial de Ação

Os potenciais de ação, também chamados de "picos" ou "impulsos", ocorrem quando o potencial elétrico através de uma membrana celular aumenta rapidamente e depois cai em resposta a um evento. Todo o processo normalmente leva vários milissegundos.

Uma membrana celular é uma camada dupla de proteínas e lipídios que envolve uma célula, protegendo seu conteúdo do ambiente externo e permitindo que apenas determinadas substâncias entrem enquanto mantém outras fora.

Um potencial elétrico, medido em Volts (V), mede a quantidade de energia elétrica que possui a potencial Para fazer o trabalho. Todas as células mantêm um potencial elétrico através de suas membranas celulares.

O papel dos gradientes de concentração nos potenciais de ação

O potencial elétrico através de uma membrana celular, medido pela comparação do potencial dentro de uma célula com o exterior, surge porque existem diferenças na concentraçãoou gradientes de concentração, de partículas carregadas chamadas íons fora versus dentro da célula. Esses gradientes de concentração, por sua vez, causam desequilíbrios elétricos e químicos que direcionam os íons para equilibrar os desequilíbrios, com desequilíbrios mais díspares proporcionando um maior motivador, ou força motriz, para que os desequilíbrios sejam sanados. Para fazer isso, um íon normalmente se move do lado de alta concentração da membrana para o lado de baixa concentração.

Os dois íons de interesse para potenciais de ação são o cátion de potássio (K+) e o cátion de sódio (Na+), que pode ser encontrado dentro e fora das células.

  • Existe uma maior concentração de K+ dentro das células em relação ao exterior.
  • Existe uma maior concentração de Na+ do lado de fora das células em relação ao interior, cerca de 10 vezes mais alto.

O potencial da membrana em repouso

Quando não há potencial de ação em andamento (ou seja, a célula está "em repouso"), o potencial elétrico dos neurônios está no potencial de membrana em repouso, que normalmente é medido em torno de -70 mV. Isso significa que o potencial interno da célula é 70 mV menor que o externo. Deve-se notar que isso se refere a um estado de equilíbrio - os íons ainda se movem para dentro e para fora da célula, mas de uma maneira que mantém o potencial da membrana em repouso a um valor razoavelmente constante.

O potencial da membrana em repouso pode ser mantido porque a membrana celular contém proteínas que formam canais de íons - orifícios que permitem que os íons fluam para dentro e para fora das células - e sódio / potássio bombas que pode bombear íons para dentro e para fora da célula.

Canais de íons nem sempre estão abertos; alguns tipos de canais são abertos apenas em resposta a condições específicas. Esses canais são chamados de canais "fechados".

UMA canal de vazamento abre e fecha aleatoriamente e ajuda a manter o potencial de membrana em repouso da célula. Canais de vazamento de sódio permitem Na+ mover lentamente para dentro da célula (porque a concentração de Na+ é mais alto do lado de fora em relação ao interior), enquanto os canais de potássio permitem K+ sair da célula (porque a concentração de K+ é maior no interior em relação ao exterior). No entanto, existem muito mais canais de vazamento para o potássio do que para o sódio; portanto, o potássio sai da célula a uma taxa muito mais rápida do que o sódio que entra na célula. Assim, há uma carga mais positiva no lado de fora da célula, fazendo com que o potencial da membrana em repouso seja negativo.

Um sódio / potássio bomba mantém o potencial da membrana em repouso, movendo o sódio de volta para fora da célula ou o potássio para a célula. No entanto, esta bomba traz dois K+ íons para cada três Na+ íons removidos, mantendo o potencial negativo.

Canais de íons dependentes de tensão são importantes para potenciais de ação. A maioria desses canais permanece fechada quando a membrana celular está próxima ao seu potencial de repouso. No entanto, quando o potencial da célula se torna mais positivo (menos negativo), esses canais de íons se abrem.

Etapas do potencial de ação

Um potencial de ação é um temporário reversão do potencial da membrana em repouso, de negativo para positivo. O potencial de ação "pico" geralmente é dividido em várias etapas:

  1. Em resposta a um sinal (ou estímulo) como um neurotransmissor que se liga ao receptor ou pressiona uma tecla com o dedo, alguns Na+ canais abertos, permitindo Na+ fluir para dentro da célula devido ao gradiente de concentração. O potencial da membrana despolariza, ou se torna mais positivo.
  2. Quando o potencial da membrana atinge um limite valor - geralmente em torno de -55 mV - o potencial de ação continua. Se o potencial não for alcançado, o potencial de ação não ocorrerá e a célula retornará ao seu potencial de membrana em repouso. Esse requisito de atingir um limite é o motivo pelo qual o potencial de ação é denominado tudo ou nada evento.
  3. Após atingir o valor limite, o Na dependente de tensão+ canais abertos e Na+ íons inundam a célula. O potencial da membrana muda de negativo para positivo porque o interior da célula é agora mais positivo em relação ao exterior.
  4. À medida que o potencial da membrana atinge +30 mV - o pico do potencial de ação - dependente da tensão potássio canais abertos e K+ sai da célula devido ao gradiente de concentração. O potencial da membrana repolariza, ou volta para o potencial negativo da membrana em repouso.
  5. O neurônio se torna temporariamente hiperpolarizado como o K+ Os íons fazem com que o potencial da membrana se torne um pouco mais negativo do que o potencial de repouso.
  6. O neurônio entra em um refratário período, em que a bomba de sódio / potássio retorna o neurônio ao seu potencial de membrana em repouso.

Propagação do potencial de ação

O potencial de ação percorre o comprimento do axônio em direção aos terminais do axônio, que transmitem as informações para outros neurônios. A velocidade de propagação depende do diâmetro do axônio - onde um diâmetro maior significa propagação mais rápida - e se uma parte de um axônio é coberta ou não com mielina, uma substância gordurosa que age de maneira semelhante à cobertura de um cabo: embainha o axônio e evita o vazamento de corrente elétrica, permitindo que o potencial de ação ocorra mais rapidamente.

Fontes

  • "12.4 O potencial de ação." Anatomia e Fisiologia, Pressbooks, opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/12-4-the-action-potential/.
  • Charad, Ka Xiong. "Potenciais de ação". HyperPhysics, hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Biology/actpot.html.
  • Egri, Csilla e Peter Ruben. "Potenciais de ação: geração e propagação." ELS, John Wiley & Sons, Inc., 16 de abril de 2012, onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9780470015902.a0000278.pub2.
  • "Como os neurônios se comunicam." Lúmen - Biologia sem limites, Lumen Learning, cursos.lumenlearning.com/boundless-biology/chapter/how-neurons-communicate/.