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Bioeletrogênese (1ª parte)

última atualização: 10/11/00 

  

 

Introdução:

O ser biológico e portanto o ser humano também é definido pelo que é e pelo que faz. Considera-se que um ser humano está vivo, quando está em atividade biológica, física, química e elétrica e mais recentemente eletromagnética. Todos estes fenômenos devem trabalhar em conjunto para que a vida possa existir, e tanto é assim que para definirmos a morte de um indivíduo, determinamos se há ou não morte cerebral ou seja, investigamos com auxílio da semiologia e de exames subsidiários quais são as condições da vascularização cerebral, atividade reflexa de tronco cerebral e atividade elétrica cerebral.

O mestre médico, físico e matemático Avicena (séc.X), postulou que o homem só existia como tal pois interagia com o meio ambiente, e só o fazia pois o meio existia, e que disfunções orgânicas e mentais só existiam em situações de extrema e traumática estimulação por parte do meio, e/ou uma má associação (interpretação dos fatos), e conseqüentemente uma resposta (motricidade), deturpada. Tal afirmação de Avicena mostrou-se correta, muitos séculos depois, com experimentos onde privou-se o animal de todo e qualquer tipo de influxos sensitivos (através de lesões provocadas em áreas específicas do tronco cerebral), sendo que nesta situação o animal entrou em coma.

A atividade psicosocial existe quando o indivíduo relaciona-se com o meio ambiente, e obviamente para isto, ele deve ser teus sistemas funcionando adequadamente pois só assim seu relacionamento com o meio será pleno em todos os sentidos. Quem comanda esta relação é o SISTEMA NERVOSO CENTRAL E PERIFÉRICO através da sensibilidade responsável por receber as informações do ambiente (visual, auditiva, táctil, olfativa, gustativa e magnoelétrica, esta última carece de mais estudos físicos quânticos), através da associação (atenção, memória, praxia, gnosia, linguagem, reflexos, etc ...) e através da motricidade que permite respondermos ao ambiente (motricidade esquelética, cardíaca e lisa, e secreções e etc...).

Bem, mas como o Sistema Nervoso comanda esta relação tão complexa com o ambiente(relação psicoorgânicosocial),e consigo mesmo (relação homeostática).?

Basicamente através de reações químicas, físicas e elétricas.

Mas, como ele (o SN), é capaz de gerar eletricidade, codifica-la, conduzi-la e distribuí-la para o lugar exato no momento exato, para funções exatas (ex.: sensibilidade, motricidade, reflexo, emoção, memória, etc ...)?.

Bem, vamos aprender como ele gera eletricidade, a codifica e a conduz.

Sabemos que toda célula pode ser considerada, mesmo que grosseiramente, como sendo um compartimento com uma solução aquosa. Tal compartimento separa-se de um outro compartimento (extracelular), por meio de uma membrana plasmática semi-permeável.

Como a própria nômina permite-nos concluir, tal membrana semi-permeável permite a passagem de alguns elementos livremente (Na, K, C1...), e impede a passagem de outros elementos (proteínas). A diferença de concentração dos diversos elementos intra e extracelulares faz-se presente em vista de um complicado sistema que os mantém aparentemente desequilibrados, e que assim permite a existência de um potencial elétrico. Na verdade tal potencial só existe pois há uma diferença relativa de cargas elétricas entre o meio intracelular e o meio extracelular, sendo este (o intracelular), negativo e aquele (o extracelular), positivo.

Em primeiro lugar, quem ou o que carrega carga elétrica neste sistema permitindo a diferença de tal potencial?

Sem dúvida, elementos como sódio, potássio, magnésio, cloreto e proteínas além de muitos outros, mas de menor importância. Sabemos que o sódio, potássio e magnésio são cátions pois carregam cargas definidas como positivas (+), já o cloreto e as proteínas são ânions pois carregam cargas negativas (-). Naturalmente a distribuição destes elementos no meio intra e extracelular tem de ser desigual, afim de manter o potencial elétrico, ou seja, afim de manter o meio intracelular eletricamente negativo quando comparado com o meio extracelular. Temos um gradiente de concentração maior no meio extracelular para o sódio e cloreto, e para o meio intracelular para o potássio e proteínas. Tais elementos, exceto às proteínas trafegam pela membrana através de canais iônicos mais ou menos específicos que permitem ou não a passagem destes elementos dependendo de suas características físicas e elétricas.

Mas, enfim o que é potencial elétrico?

O potencial elétrico que tem como medida o volt (V), corresponde a diferença de potencial entre dois pontos por onde flui uma corrente elétrica de 1 ampère através de uma resistência de 1 ohm (1ohm=1volt/ampère).

Mas então o que é corrente elétrica?

Assinalada como “E”, a corrente elétrica é o fluxo de cargas entre dois pontos e só existe se houver diferença de potencial entre estes dois pontos. Sua unidade de medida é o ampère (A) que é 1 coulomb x 1 seg. O Coulomb é a unidade de carga elétrica e sabemos que a carga de um elétron corresponde a cifra de 1,59 x 10 elevado a –19 coulombs.

Muito bem, até aqui descobrimos o que é corrente elétrica. Que a corrente elétrica é o fluxo de cargas entre dois pontos que tem cargas diferentes (diferença de potencial). Que existe diferença de potencial entre o meio intra e extracelular e isto deve-se a diferença de concentração de elementos que carregam consigo carga elétrica, como o sódio (+) e o cloreto (-) no meio extracelular, e o potássio (+) e as proteínas (-) no meio intracelular, estas (as proteínas), diga-se de passagem não conseguem sair do interior da célula pois a membrana semi-permeável não é permeável a elas.

Mas, porque existe uma maior concentração de sódio no exterior da célula e de potássio no interior, visto que ambos fluem livremente pela membrana através de seus canais iônicos?

Por dois motivos que atuam em conjunto, a busca incessante do equilíbrio eletroquímico e “um sistema translocador de cátions”ou também denominado de “sistema ATPásico, transporte ativo primário ou ainda bomba Na/K”, que gasta energia para manter este desequilíbrio que mantêm a diferença de potencial elétrico.

Mas como funciona este sistema?

Não conhecemos com exatidão a intimidade de tal sistema, mas postula-se que uma enzima chamada ATPase, presente na membrana da célula, tenha dois estados funcionais. O primeiro, chamado de E1, o qual teria maior afinidade ao sódio e o segundo, chamado de E2, o qual teria maior afinidade ao potássio, E1 na presença de magnésio e ATP captaria o 3 moléculas de Na do meio intracelular. O ATP perderia o ADP para o meio intracelular o que faria com que restasse o complexo “E1 + mg + Na + P” na membrana. Desta forma tal complexo torna-se instável, e o Na é liberado contra seu gradiente de concentração para o meio extracelular. Sobra na membrana então o complexo “E1 + mg + P”. Só que E1 na ausência do Na torna-se mais ávido pelo potássio e por ter este segundo estado funcional foi chamado de E2 ficando então: “E2 + mg + P”. Tal complexo incorpora 2 moléculas de K captando-o do meio extracelular ficando então na membrana o complexo “E2 + mg + K + P”. Logo tal complexo torna-se instável e faz com que o mg e o P se despreendam sobrando outro complexo instável que é “E2 + K”. Então, o potássio se despreende e é liberado também contra um gradiente de concentração, mas agora no meio intracelular, e então E2 fica ávido por Na sendo agora chamada de E1, e o ciclo se fecha.

Através de tal sistema, as células excitáveis, em particular os neurônios mantém uma diferença de potencial entre o meio intra e extracelular. É chamado potencial de repouso.

Mas, o que é o potencial de repouso?

O potencial de repouso ou também chamado de potencial de membrana corresponde a diferença de potencial elétrico encontrado entre a face interna e externa da membrana plasmática semi-permeável. Tal membrana deve estar livre de influências (estímulos), externas e tal potencial (em torno de –70 mv), deve ser estável para que seja um potencial de repouso, ou seja, não pode estar variando no período de tempo em que foi definido, pois se houver variação receberá outras nôminas como potencial eletrotônico, potencial de ação.

Mas, como isto acontece?

Na verdade o potencial de repouso é um potencial de difusão de íons através de uma membrana plasmática semi-permeável, sendo que tal membrana funciona como um condensador que carrega-se e descarrega-se dependendo da cinética dos íons que levam consigo carga elétrica. Sendo assim, por exemplo, ao passar do meio intra para o extracelular, o potássio leva consigo carga positiva, carregando a face externa da membrana plasmática de carga positiva excedente. Chegamos então a conclusão de que quando um íon passa de um lado ao outro da membrana plasmática, ele modifica os dois meios ( intra e extracelular ), pois de um ele “tira”um quanta de carga elétrica e de outro ele “doa”o mesmo quanta de carga elétrica.

Como já demonstramos, a concentração de íons estão em desequilíbrio havendo assim uma diferença de carga elétrica entre o meio intra e extracelular, diretamente pela difusão passiva dos íons, sobretudo Na e K que estão sempre difundindo-se no sentido de alcançarem seus equilíbrios eletroquímicos individuais(equação de Nerst), onde o K tem potencial de equilíbrio, PE= -105mv e o Na tem PE= +67mv. Sendo assim a força elétrica que atua sobre o K tem sentido oposto a da concentração.

Tendo em vista que a diferença de potencial está entre –70 mv a –90 mv, a força de concentração é superior a força elétrica e há uma tendência natural do K sair da célula obedecendo a um gradiente eletroquímico. Já a situação do Na é diferente, pois tanto o gradiente de concentração quanto o elétrico conduzem o Na do meio intracelular já que seu PE= +67 mv,e a diferença de potencial está entre

-70 e –90 mv (lembremos que o gradiente eletroquímico que é expresso em energia/mol, conduz o íon do local com maior gradiente para o local com menor gradiente).

Além deste mecanismo de difusão passiva graças a um gradiente eletroquímico dos íons Na e K, temos um outro mecanismo que auxilia a geração do potencial de membrana de maneira indireta, este mecanismo é o sistema translocador de cátions que mantém o meio assim, “desequilibrado” pois “bombeia” 3 moléculas de Na para o meio extracelular enquanto bombeia somente 2 moléculas de K para o meio intracelular, mantendo o meio intracelular relativamente negativo quando comparado com o meio extracelular, e esta diferença de cargas entre os meios, finalmente, resulta em um potencial elétrico ( ou seja, fluxo de corrente com diferença de potencial), de aproximadamente –70 mV .

Este sistema translocador de cátion, também auxilia na manutenção de um volume celular adequado, visto que enviando um quantidade maior de Na para o meio extracelular, estará também enviando água para aquele meio, água que anteriormente havia sido atraída pela pressão oncótica (protéica) para o meio intracelular, já que as proteínas não são difundíveis pela ou através da membrana.

Como os íons passam através da membrana?

Através de canais específicos para cada íon que permite a passagem de tais íons dependendo de seu tamanho molecular e de suas cargas elétricas, pois tais canais também têm cargas elétricas específicas que atraem este ou aquele íon, mudando a sua configuração molecular ( abrindo os portões ), e assim permitindo o influxo ou efluxo do íon. Existem muitas teorias de como estes canais funcionam, mas todas são passíveis de comprovação científica final.

Como podemos medir o potencial de repouso?

Basta inserirmos dois eletrodos interligados por voltímetro de alta sensibilidade, sendo um eletrodo inserido no meio intra e outro no meio extra celular. Haverá então passagem de corrente de um meio a outro ( por motivos já apresentados ) que modificará a posição do ponteiro que indicará a passagem de corrente ( diferença de potencial ), em medida de potencial (volt), em –70 mV. Está formado e mensurado o potencial de repouso.

 

continuação

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