Questão 1. Uma característica das células vivas é a sua habilidade de regular o que entra e sai de seu citoplasma. Assinale a afirmativa incorreta:a) Essa é a função da membrana plasmática, que é composta de uma bicamada lipídica associada a proteínas.b) A membrana sem proteína tem a sua permeabilidade restringida a uns poucos solutos.c) A membrana plasmática realiza transporte ativo, gastando energia para transportar íons contra o seu gradiente eletroquímico.d) A permeabilidade da membrana plasmática a solutos pode ser observada apenas em células eucariotas animais.

D

Questão 2. Sabe-se que no transporte de substâncias através da membrana plasmática: a) As diferenças nas concentrações iônicas dentro e fora da célula são mantidas com gasto de energia.b) Caso cesse a produção de energia, as concentrações iônicas dentro e fora da célula se igualarão. As frases a e b referem-se, respectivamente, aos seguintes tipos de transporte:a) difusão facilitada e osmose.b) transporte ativo e difusão simples.c) transporte ativo e osmose.d) difusão facilitada e difusão simples

B

Questão 3. O processo de difusão é essencial para o transporte de nutrientes para as

células, a partir da membrana plasmática. O fluxo de difusão através da membrana é

determinado por características tanto da membrana celular quanto do soluto

transportado. Com base nesse assunto, cite pelo menos 3 características da

membrana celular que influenciam na intensidade do fluxo de difusão (J). Justifique

sua resposta.

•Área da superfície da membrana: Quanto maior a área da membrana, maior é a velocidade do fluxo de difusão.

•Espessura da membrana: Quanto maior a espessura da membrana, menor é a intensidade do fluxo de difusão.

•Viscosidade do meio: Quanto maior a viscosidade da membrana, menor o coeficiente de difusão e, assim, também será menor o fluxo de difusão.

EA = [ 8,31 x 293 x ln ( 20 / 9 ) ] / ( +1 x 96500 ) = 20,15 mV

EB = [ 8,31 x 293 x ln ( 100 / 1 ) ] / ( -2 x 96500 ) = -58,09mV

Questão 4. Utilize a equação de Nernst {Es = [ R x T x ln ( Ce / Ci ) ] / ( Zs x F )}para

calcular o potencial de equilíbrio para os seguintes íons hipotéticos a 20 oC: A+ →

[A+]e= 20 mM; [A+]i= 9 mM; B-2 → [B-2]e= 100 mM; [B-2]i= 1 mM. (R é a constante dos

gases ideais; R = 8,31 J x K-1 x mol-1. T é a temperatura absoluta, em Kelvin; T = t + 273.

t é a temperatura em graus Celsius. ln é o logaritmo natural. Zs é a valência da

substância “s”. F é a constante de Faraday; F = 96500 C x mol-1)

Questão 5. Considerando uma célula no estado estacionário com concentrações de K+ de 158 mM; Na+, 12 mM; Cl-, 4mM; em uma solução com K+ a 4 mM; Na+, 124 mM; Cl-, 128 mM, responda:

Dados: Os resultados devem ser arrendondados para o número inteiro mais próximo. Vm = -87 mV; R = 8,31 J.K-1.mol-1; F = 96500 C.mol-1; t = 20oC. Equação: Vs = [R.T.ln (Cse / Csi)] / Zs.F.

a) Existe algum íon em equilíbrio?

Para saber se existe algum íon em equilíbrio, calculamos o potencial de equilíbrio de cada íon e comparamos com o valor do potencial de membrana. Assim:

VK+ = [8,31 x 293 x ln (4/158)] / (+1 x 96500) = -93mV

VNa+ = [8,31 x 293 x ln (124/12) / (+1 x 96500) = +59mV

VCl- = [8,31 x 293 x ln (128/4) / (-1 x 96500) = -87mV.

Como o potencial de membrana vale -87mV, concluímos que o íon Cl- está em equilíbrio.

b) Indique o sentido do fluxo de eletrodifusão para os íons que não estejam em equilíbrio.

Os íons que não estão em equilíbrio (K+ e Na+) tendem a se movimentar de tal forma a tentar fazer com que Em adquira o mesmo valor de seu potencial de equilíbrio (Em = Es), situação de maior estabilidade para os íons.

K+ tende a fazer Em (-87mV) ficar igual a seu potencial de equilíbrio: Em = EK+ = -93mV.

Para isso, o interior da célula deve ficar mais negativo e, portanto, K+ deve sair da célula.

Na+ tende a fazer Em (-87mV) se igualar ao seu potencial de equilíbrio: Em = ENa+ = +59mV.

Para isso, o interior da célula deve ficar mais positivo e, portanto, Na+ deve entrar na célula.

Questão 6. A maioria das células apresenta uma diferença de potencial elétrico através da membrana mantida praticamente constante ao longo do tempo (potencial de membrana de repouso). Nas células excitáveis, esse potencial de repouso possui magnitude suficiente para permitir a ocorrência do potencial de ação, forma de comunicação entre as células excitáveis.

a) O que determina o valor do potencial de membrana de repouso?

• Concentrações intra e extracelular dos íons que colaboram para a geração do potencial de membrana.

• Permeabilidade da membrana aos íons.

b) Qual a diferença de uma resposta despolarizante local para potencial de ação?

• Na resposta despolarizante local, a despolarização desencadeada pelo estímulo não é suficiente para variar o potencial de membrana até um valor limiar a partir do qual a despolarização se auto-alimenta. Desta forma, a variação de potencial de membrana não se propaga.

• Ao contrário, o potencial de ação resulta de um estímulo que altera o potencial de membrana até (ou além de) um valor limiar a partir do qual a despolarização se auto-alimenta; o potencial de ação se propaga.

c) A hipocalemia (redução dos níveis plasmáticos de potássio) pode ser causada por ingestão deficiente e aumento da perda deste íon, como no hiperaldosterismo, fluxo urinário aumentado, alcalose metabólica, dentre outros. Qual o seu efeito na excitabilidade do neurônio?

O efeito é o de reduzir a excitabilidade do neurônio. Quando existe concentração de K+ no plasma abaixo da normal, existe menor concentração de K+ no meio extracelular e, desta forma, maior tendência desse íon em sair das células. Essa maior saída de K+ faz com que o potencial de membrana dos neurônios fique mais negativo. Tal redução do potencial de membrana de repouso do neurônio torna mais difícil o início do potencial de ação já que distancia o potencial de membrana do limiar.

Questão 7. A partir da figura abaixo, descreva as etapas de um potencial de ação de acordo com cada segmento.

Canais Iônicos e Potencial de ação

Durante o potencial de ação a inversão de polaridade causade pela entrada de sódio (Na+) cria um gradiente eletroquímico que favorece a saída de potássio (K+).

Fase de despolarização: derivada da abertura dos canais de sódio (Na+) – fluxo para dentro.

Fase de repolarização: abertura dos canais de potássio (K+) – fluxo para fora.

A condutância ao potássio permanece por algum tempo, gerando uma hiperpolarização transitória.

( ) Na fase 1, a membrana celular apresenta uma maior permeabilidade ao K+, tornando o meio intracelular mais negativo em relação ao meio extracelular.( ) Na fase 2, a célula apresenta uma inversão de sua polaridade, sendo o interior da célula positivo em relação ao meio extracelular.( ) A fase 3 corresponde ao momento de repolarização do neurônio, sendo este incapaz de responder a outro estímulo; por isso, esse momento é chamado de período refratário absoluto.( ) Na fase 4, ocorre a redistribuição de íons através da membrana, sendo que, ativamente, o sódio é retirado e, ao mesmo tempo, ocorre entrada de potássio.( ) Na fase 5, a célula alcançou seu nível de repouso; nesta fase, é mais difícil obter-se uma resposta a qualquer estímulo.

Questão 8. Analise a figura a seguir, que mostra a variação do potencial de membrana durante a resposta "tudo ou nada" do neurônio a um estímulo eficaz. Analise as proposições com verdadeiro ou falso.

F

V

V

V

V

Questão 9. Conceitue os seguintes fenômenos e explique os mecanismos relacionados aos canais iônicos envolvidos: a) limiar de excitabilidade: b) período refratário absoluto: c) período refratário relativo:

Período refratário

No período refratário absoluto (PRA) a membrana é inexcitável

No período refratário relativo (PRR) a membrana recupera gradativamente

sua excitabilidade.

Questão 10. Canais de K+ dependentes de voltagem são conhecidos como canais lentos de K+. Isso se deve ao fato de eles serem sensíveis apenas a uma grande variação de potencial de membrana (Em) e se abrirem com certo atraso em relação aos canais de Na+ dependentes de voltagem. Qual a importância dessa diferença de sensibilidade elétrica entre os dois tipos de canais?

Canais de Na+ se abrem no limiar, após pequena variação no Em.

Canais de K+ só se abrem no pico do potencial de ação, após grande variação no Em.

A abertura de canais de K+ com certo atraso em relação à abertura de canais de Na+ permite a existência de fluxo resultante de carga positiva (Na+) para dentro da célula durante a fase de despolarização. A abertura não simultânea decorrente da diferença de sensibilidade elétrica dos canais possibilita a existência do potencial de ação.

Se os canais se abrissem ao mesmo tempo (mesma sensibilidade elétrica), a fase de despolarização não existiria, pois o fluxo de cargas positivas (Na+) para dentro da célula seria contrabalanceado pelo fluxo de cargas positivas (K+) para fora da célula.

Questão 11. A bomba de sódio e potássio trabalha permanentemente, inclusive durante o potencial de repouso.

a) Explique o funcionamento deste transportador.

A bomba de sódio e potássio transfere, de forma ativa e em situações normais, 3Na+ para fora da célula e 2K+ para dentro. Como existem fluxos passivos de eletrodifusão de Na+ para dentro da célula e de K+ para fora, o potencial da membrana permanece constante, durante o repouso, mesmo com a ATPase Na/K ativa.

b) Sabe-se que em algumas situações, como isquemia ou intoxicação por metais pesados (chumbo e mercúrio), o funcionamento da bomba de sódio e potássio é comprometido. Quais seriam as prováveis conseqüências da inibição da bomba sobre o potencial de repouso (PR) e sobre o potencial de ação (PA)?

A contribuição da bomba de sódio e potássio para o potencial de membrana de repouso (Em r) é pequena: muito pequena para algumas células e um pouco maior para outras, mas sempre inferior à contribuição dos transportes passivos. Desta forma, a inibição dessa bomba não altera muito o Em r. A pequena alteração é no sentido de aumentar o Em r, ou seja, no sentido de torná-lo menos negativo já que algum fluxo efetivo de carga positiva para fora da célula, que era realizado pela bomba, foi interrompido.

Os fluxos iônicos que ocorrem durante o potencial de ação e que, efetivamente, determinam a variação de potencial de membrana são todos passivos. A inibição da bomba afeta apenas indiretamente o potencial de ação: como o potencial de membrana de repouso fica mais alto, estímulos menores podem desencadear potencial de ação.

Questão 12. Além dos canais iônicos presentes na membrana serem importantes paradefinir o potencial de membrana de repouso, eles também determinam o perfil dopotencial de ação (PA). Claras diferenças podem ser observadas entre os perfis do PAem distintas células do coração humano. Explique as principais diferenças entre os PAsobservados nas fibras de Purkinje e nas células do nodo sinusal.

Uma das diferenças entre o potencial de ação das fibras de Purkinje e o de células do nodo sinusal e neurônios é a existência de um platô após a despolarização que impede a repolarização imediata.