Qual é o significado de manter um potencial de repouso através da membrana de um neurônio?

A maioria das células é polarizada, mas os neurônios precisam ter um “potencial de descanso” para funcionar. Os neurônios usam mudanças no potencial de membrana para conduzir a comunicação química em suas sinapses. A tensão da membrana é importante para isso porque os canais que permitem o fluxo de íons na célula tendem a ser ativos ou inativos em diferentes potenciais.

Isso pode ser complicado, mas a história básica é:

  • a célula recebe algum sinal
  • o sinal provoca o influxo de sódio via ligação de receptores e a abertura de canais
  • isso despolaliza a célula ligeiramente
  • mais canais de sódio se abrem porque a tensão da membrana está subindo e eles estão se tornando ativos
  • um potencial de ação ocorre (se o limite for atingido)
  • canais de cálcio se abrem no botão axonal por causa da tensão da membrana causada pelo potencial de ação
  • o cálcio se liga aos protes vesistícos e os produtos químicos neurais são liberados na fenda sináptica
  • repetir.

Espero que o papel da tensão da membrana seja claro neste caso.

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Vamos começar com a questão sobre o que é um potencial de repouso por meios eletroquímicos.

O potencial de repouso é a voltagem (dentro e fora) através da membrana, dada uma concentração quase persistente dos íons permeáveis ​​através da membrana. Por que essas concentrações são quase persistentes?

  1. O principal papel das bombas iônicas, como Na + / K +, é manter as concentrações iônicas no interior da célula, a fim de garantir sua viabilidade. Se mudanças dramáticas ocorrerem, as células morrem. Muitas razões para isso, primeiro de tudo (eu acho) pH e osmolaridade. Assim, as concentrações iônicas intracelulares são mantidas ativamente (de maneira que consome energia, não deve ser confundida com a dependência de tensão).
  2. Em contraste, as concentrações iônicas extracelulares não são fortemente afetadas pelas correntes entre membranas. O volume total do fluido é muito maior e suas concentrações dependem principalmente do sistema de digestão e do ambiente.
  3. A biologia básica vem em primeiro lugar, ou seja, a viabilidade das células é anterior à produção de pico, fluxo de informação, previsão, integração, detecção ou o que os neurônios fazem.
  4. Mantendo concentrações iônicas intracelulares persistentes e sem mudanças drásticas no fluido extracelular, as leis da eletroquímica (principalmente a equação de Goldman-Katz que resume a contribuição de cada íon) levam à manutenção do potencial de repouso.

Em suma:

  • Eu não traçaria uma linha entre neurônios e células passivas (em termos de expressão de canais dependentes de voltagem) na discussão sobre o potencial de repouso
  • A manutenção do potencial de repouso é resultado da manutenção ativa (em termos de consumo de energia) de concentrações iônicas e não vice-versa.

Além disso, gostaria de acrescentar uma nota importante:

Ao discutir o potencial de repouso nos neurônios, o termo é pouco confuso. Ao fazer experimentos in vitro, a maioria dos neurônios não tende a cravar espontaneamente com algumas exceções, por exemplo, neurônios de Purkinje no cerebelo, a menos que a solução extracelular seja manipulada (soluções com alto teor de K +) ou as células sejam estimuladas. Assim, o termo potencial de repouso aplica-se quase totalmente não apenas por definição, mas também pelo significado linguístico de “descanso”: isso é mais ou menos o potencial médio da membrana quando nenhum estímulo é aplicado.

No entanto, no real ativo (acordado) vivo, a atividade dos neurônios é muito maior. Portanto, o “potencial de repouso” eletroquímico (passivo) não é exatamente a média da tensão e esses dois podem diferir drasticamente.

Particularmente, eu responderia à resposta de Belinda Zahlspiel. Ela descreve os eventos que precedem e seguem o potencial de ação. No entanto, o que é realmente importante para a geração de potencial de ação é o potencial limiar, que é derivado de canais dependentes de tensão. O potencial de repouso, por si só, mal desempenha algum papel na atividade de spiking. Pode ser importante apenas em células extremamente silenciosas (sem atividade espontânea). Então, o passo entre os potenciais de repouso e limiar determina a probabilidade de evocar o pico dado um certo estímulo. Em células ativas espontaneamente (e células recebendo entradas sinápticas) o limiar, o potencial de membrana instantâneo e as condutâncias dos canais dependentes de voltagem determinam a probabilidade de pico.