Eletrofisiologia 2008A. C. Cassola1 Gênese da diferença de potencial elétrico nas membranas...
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Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 1
Gênese da diferença de potencial elétrico nas membranas celulares – transportes reogênicos
Fluxos por canais e por carregadores
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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~
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Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 3
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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
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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
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Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 6
Regra de Overton
l
DP iii
Aii Nr
RTD
6
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Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 7
Transporte por estruturas
especializadas, formadas por proteínas, na
bicamada: POROS, CANAIS
E CARREGADORES
i→ (hidrófílicos)
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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
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Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 9
Eletrodifusão
VzFc
cRT
ei
iiie
i ln~
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 17
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Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 18
Canais para K não dependentes de voltagem – Kir e TWIK
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Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 19
Estrutura molecular dos canais Kir (“inward rectifiers”, retificadores para dentro)
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Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 20
“Gating” do Canal
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Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 21
Inward rectifier – retificador para dentro
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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