Qual o papel da bomba de sódio e potássio durante o potencial de repouso?

Quando uma célula recebe elétrons fica carregada negativamente, já quando ela doa, fica carregada positivamente. Podemos dizer então, que cada uma dessas células apresenta um potencial elétrico.

Quando temos duas células com diferentes potenciais elétricos, dizemos que existe entre elas uma diferença de potencial (d.d.p). Consequentemente, se ligarmos essas duas células através de um fio condutor, no caso o axônio, haverá uma corrente elétrica (impulso nervoso) no sentido da célula que possui mais elétrons (potencial negativo) para a que possui menos (potencial positivo).

As células apresentam d.d.p. entre seu meio interno (intercelular) e externo (extracelular). Esse fenômeno é conhecido como potencial de membrana, existente sob duas formas: o potencial de repouso e o potencial de ação, que veremos abaixo.

Potencial de Repouso

No potencial de repouso, ocorre a alternância entre o transporte passivo e ativo de íons. Há a entrada passiva de íons sódio (Na+), que posteriormente são expulsos ativamente, ao mesmo tempo em que íons potássio (K+) entram ativamente. Em seguida, o K+ sai passivamente da célula, tornando o meio externo positivo em relação ao meio interno. Com isso, a célula fica polarizada.

Quando está em repouso, a diferença de potencial (d.d.p.) do neurônio é aproximadamente -75 mV, indicando que o interior da célula está negativo em relação ao meio exterior. O potencial de repouso ocorre quando o potencial de membrana não é alterado por potenciais de ação.

Potencial de Ação

O potencial de ação consiste em uma variação brusca do potencial de membrana, provocada por um estímulo. Quando uma célula nervosa é excitada por um estímulo que atinja o seu limiar de despolarização (-65mV), um potencial de ação é gerado dentro da lei do tudo ou nada. O potencial de ação é caracterizado por três etapas diferentes: despolarização, repolarização e hiperpolarização. Veja abaixo:

Despolarização (entrada de sódio)

Quando uma célula excitável (neurônio) recebe um estímulo nervoso do tipo limiar ou supralimiar, sua d.d.p. de repouso é elevada até o limitar de despolarização ou o ultrapassa, respectivamente, desencadeando o potencial de ação. Neste momento, na membrana celular abrem canais de sódio (Na+).

Com isso, grande quantidade de sódio entra na célula, tornando seu interior mais positivo e seu exterior mais negativo. Este mecanismo é conhecido como despolarização e a d.d.p. nesta fase é aproximadamente +45mv.

Repolarização (saída de potássio)

A entrada de grande quantidade de Na+ na célula estimula o fechamento dos canais de Na+ e a imediata abertura de canais de K+, ocorrendo a saída de K+. Nesta fase, a bomba de sódio-potássio funciona transportando ativamente três moléculas de Na+ para o exterior e recolocando duas moléculas de K+ no interior da célula, tornando seu interior mais negativo e seu exterior mais positivo.

O transporte ativo de íons envolve gasto de energia, nesse caso, ocorre o aumento da atividade metabólica celular para a obtenção de maior suprimento energético. Na célula, uma molécula de adenosina trifosfato (ATP) é quebrada, liberando um fosfato inorgânico (Pi), uma molécula de adenosina difosfato (ADP) e energia, necessária para o transporte dos íons.

A repolarização faz com que o potencial de membrana volte a ser negativo, retornando a sua d.d.p. normal de potencial de repouso (-75 mV).

Hiperpolarização (saída do excesso de potássio)

Quando uma célula recebe um estímulo inibitório, ocorre a saída do íon potássio (K+) e a entrada do íon cloro (Cl-), tornando o meio interno da célula mais negativo e o meio externo mais positivo, inibindo a propagação do potencial de ação. A hiperpolarização dura alguns milissegundos e, nesta fase, a d.d.p. pode chegar até a -90mV.

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Existem substâncias que devem estar presentes, em diferentes concentrações, dentro e fora das células.

Por exemplo, as células humanas mantêm uma concentração interna de íons potássio (K+) cerca de 20 a 40 vezes maior que a concentração existente no meio extracelular. Por outro lado, a concentração de íons sódio (Na+) se mantém, no interior das nossas células, cerca de 8 a 12 vezes menor que a do exterior.

Contudo, antes de falarmos sobre essa diferença de concentração iônica, precisamos recordar a constituição básica das células.

Membrana citoplasmática

As células, menores unidades vivas de um organismo, são constituídas, basicamente, por membrana celular, citoplasma e material genético.

Essas estruturas permitem a organização e a manutenção da vida da célula, sendo que cada uma delas tem sua função: o material genético é fundamental para a passagem de características hereditárias; o citoplasma é constituído de inúmeras substâncias e organelas que mantêm a vida celular.

Quanto à membrana citoplasmática, é uma finíssima película que delimita o espaço interno, isolando-o do ambiente ao redor. Essa película é constituída por moléculas de lipídios e proteínas organizadas em duas camadas lipoprotéicas.

A arquitetura molecular dessa dupla camada lipídica permite o isolamento parcial do conteúdo interno e externo da célula, de modo a torná-la uma estrutura semipermeável, permitindo a passagem de água, gás oxigênio, gás carbônico e íons.

Ou seja, embora a membrana citoplasmática tenha, em termos físicos, uma função delimitadora, suas características físico-químicas permitem a passagem de certas substâncias - e, ao mesmo tempo, não permitem a passagem de outras. Esta característica da membrana citoplasmática é denominada de permeabilidade seletiva.

Entenda como funciona a bomba sódio-potássio

É graças à permeabilidade seletiva que a diferença de concentração iônica entre o meio externo e interno, da qual falávamos no início deste artigo, induz a ocorrência de difusão simples dos íons potássio (K+) e sódio (Na+).

Ou seja, enquanto os Na+ são transportados naturalmente para o interior da célula, os K+ são expulsos do interior celular para o meio externo.

A longo prazo, no entanto, a saída de íons potássio é problemática para a célula, pois eles participam ativamente de processos importantes, tais como a respiração celular, a condução do impulso nervoso e a síntese protéica.

Para que os íons potássio sejam transportados novamente para o citoplasma celular - e os íons sódio sejam expulsos para o meio externo -, as células ativam proteínas constituintes da membrana citoplasmática, que funcionam como bombas de íons e, portanto, regulam a passagem desses elementos através da membrana citoplasmática.

Esse transporte é realizado ativamente, ou seja, há gasto de energia - e os íons são transportados de um meio onde se encontram em menor concentração (meio hipotônico) para outro, onde estão em maior concentração (meio hipertônico).

Portanto, a bomba de sódio-potássio é responsável pelo transporte ativo e incessante de íons sódio e potássio, realizado por um conjunto protéico presente na membrana citoplasmática de todas as células, na qual ocorre a transferência desses íons (de um meio hipotônico para um meio hipertônico).

Em termos de funções fisiológicas, a bomba de sódio-potássio está ligada diretamente a processos de contração muscular e condução dos impulsos nervosos. Além disso, através desse tipo de transporte, a célula controla a entrada e saída de íons sódio e potássio, provocando, assim, a estabilidade do volume celular e a concentração de água no interior da célula.

Qual e o papel da bomba de sódio e potássio?

Qual e a contribuição da bomba de sódio e potássio para o potencial de membrana?

Qual o papel da bomba de sódio e potássio no estabelecimento das diferenças das concentrações iônicas entre as duas faces da membrana neural?