No último vídeo, eu mostrei para vocês como é um neurônio
e nós falamos sobre as diferentes partes de um neurônio,
e eu dei uma ideia geral do que um neurônio faz.
Ele é estimulado nos dendritos - e sobre o
estímulo nós vamos falar nos próximos vídeos o que
isso significa exatamente - e então o impulso, a
informação, o sinal é somado.
Se tiver múltiplos pontos de estímulo em vários
dendritos, eles são somados e se chegarem no limiar de
excitação, vai ser criado um pontencial de ação ou
sinal que viaja atravéz do axônio e talvez estimule
outros neurônios ou músculos porque esses pontos terminais
do axônio podem estar conectados com dendritos de
outros neurônios ou a células musculares ou quem sabe o que.
Mas o que eu quero fazer nesse vídeo é um tipo de passo a passo
para leigos para entender o que é esse sinal ou como
um neurônio realmente transmite a informação
pelo axônio - ou na verdade, como ele faz todo o caminho do
dendrito até o axônio?
Antes de eu realmente começar a falar sobre isso, nós temos meio que estabelecer
as regras básicas - ou entender o básico sobre
potencial de tensão na
membrana do neurônio.
E, na verdade, todas as células tem um potencial de tensão
diferente, mas isso é especialmente relevante quando
falamos sobre neurônios e sua habilidade de mandar sinais.
Vamos aumentar um neurônio.
Eu poderia ter aumentado qualquer ponto da célula que não fosse
coberto pela bainha de mielina.
Eu vou aumentar essa parte da membrana.
Então, vamos dizer que isso seja a membrana do
neurônio, desse jeito.
Essa é a membrana.
Isso é a parte de fora do neurônio.
E então isso é a parte de dentro da célula.
Agora, você tem íons sódio e potássio
flutuando por aqui.
Eu desenhar o sódio desse jeito.
O sódio vai ser um círculo.
Então esse sódio e seu íon de carga positiva têm
carga +1 e o potássio, vou desenhá-los como
pequenos triângulos.
Então vamos dizer que esse potássio - o símbolo do
potássio é K.
Ele também é carregado positivamente.
E eles estão apenas circulando por aqui.
Vamos dizer que no começo os dois estejam dentro e
fora da célula.
Eles todos têm carga positiva.
Sódio dentro, um pouco de sódio fora.
Agora, verifica-se que as células têm mais carga positiva
fora de suas membranas do que
dentro de suas membranas.
Então existe realmente uma diferença de potencial e se
não existisse membrana as cargas negativas poderiam
sair ou cargas positivas ou íons positivos
poderiam entrar.
O lado de fora acaba sendo mais positivo, e nós vamos
falar por quê.
Então isso é um gradiente de potencial elétrico, certo?
Se isso é menos positivo do que - se eu tiver uma carga
positiva aqui, ela vai ou pelo menos vai querer ir para o
lado menos positivo.
Ela vai querer se afastar das
outras cargas positivas.
Vai ser repelida pelas outras cargas positivas.
Da mesma forma, se tivermos uma carga negativa aqui, ela vai querer ir para
o outro lado - ou uma carga positiva, acho que estaria
mais feliz aqui do que aqui.
Mas a questão é, como isso acontece?
Porque estão a mercê da própria sorte, as cargas
se dispersaram e você não tem o gradiente de potencial.
De alguma forma temos que colocar energia no sistema para que
ele produza esse estado em que temos mais cargas positivas
do lado de fora do que de dentro.
E isso é feito pela bomba de sódio e potássio.
Eu vou desenhar isso de uma certa maneira.
Isso obviamente não é como uma proteína parece, mas
vou dar uma ideia de como a bomba funciona.
Vou desenhar esse lado da proteína.
Talvez isso pareça isso e você vai ter uma ideia de por que
eu desenhei assim.
Então esse lado da proteína ou da enzima - e então o
outro lado vou senhar assim.
É algo parecido com isso, e claro, a proteína real
não se parece com isso.
Você me viu mostrar como as proteína parecem de verdade.
Elas parecem grandes amontoados de coisas, bem complexas.
Partes diferentes de uma proteína podem se ligar com diferentes
coisas e quando coisas se ligam com proteínas, elas mudam de forma.
Mas eu estou fazendo um diagrama bem simples aqui e o que eu quero
mostrar para vocês é essa nossa bomba de sódio em um
estado inativo.
E o que acontece nessa situação é que nós temos
esses bons lugares em que o nosso sódio pode se ligar.
Então, nessa situação, o sódio pode se ligar nesses locais da
nossa enzima ou da nossa proteína.
E se nós tivermos apenas o sódio se ligando e nenhuma
energia sendo injetada no sistema, nada vai acontecer.
Isso vai apenas ficar nessa situação.
A proteína real pode parecer uma coisa maluca.
A proteína real pode ser essa grande nuvem de proteína e
então suas ligações de sódio aqui, aqui, e aqui.
Talvez isso esteja dentro da proteína de alguma maneira, mas ainda assim, nada
vai acontecer quando o sódio se ligar desse lado da
proteína.
Para que que qualquer coisa aconteça, para que a
bomba funcione, ela precisa usar a energia do ATP.
Então nós temos todos os vídeos sobre respiração em que eu te contei
que o ATP era a moeda energética da célula - bem,
isso é algo útil para o ATP fazer.
ATP - que é adenosina trifosfato - pode ir para
alguma outra parte da nossa enzima, mas nesse diagrama talvez vá
para essa parte da enzima.
E essa enzima, é um tipo de ATPase.
Quando eu digo ATPase, quer dizer que quebra o fosfato do ATP -
e isso é apenas em consequência da sua forma.
Ela é capaz de chutar fora o P.
Quando ela retira o fosfato, muda de forma.
Então, passo um, nós temos íons sódio - e, na verdade, vamos
manter a contagem deles.
Nós temos três sódios - essas são as ligações reais - três
íons sódio dentro do neurônio.
Eles se ligam com a bomba, que na verdade é uma proteína que cruza
nossa membrana.
Agora, passo dois, nós também temos ATP.
ATP é quabrado em ADP mais fosfato na
proteína e então muda de forma.
Então isso também fornece energia para mudar a forma da bomba.
Então é assim que a bomba era antes.
Agora, nossa bomba vai parecer mais ou menos com isso.
Deixe-me achar algum espaço aqui.
Vou desenhar a bomba 'depois' bem aqui.
Então isso é antes.
Depois que o fosfato é retirado do ATP, vai parecer
mais ou menos assim.
Em vez de manter essa configuração, ela abre na
outra direção.
Então agora vai parecer com isso.
E claro está carregando esses grupos fosfato.
Eles tem uma carga positiva.
Isso abre assim.
Esse lado agora parece assim.
Então agora o fosfato é liberado do outro lado.
Então ele foi bombeado para o outro lado.
Lembre-se, isso requer energia porque vai
contra o gradiente de concentração.
Você está pegando cargas positivas e está empurrando-as para um
ambiente que é ainda mais positivo e você também está
levando isso para um ambiente que já tem muito
sódio, e você está colocando mais sódio lá.
Então você está indo contra o gradiente de carga e você está
indo contra o gradiente de sódio.
Mas agora - acho que podemoa chamar isso de passo três - o sódio é
liberado fora da célula.
E quando isso muda de forma, não fica tão bom para se ligar
com outros sódios.
Então talvez isso seja um pouquinho diferente também, então
esse sódio não pode nem se ligar com isso nessa configuração agora
que a proteína mudou de forma devido ao ATP.
Então, passo três, os 3 Na+, íons sódio - são
liberados fora.
Agora uma vez que estava nessa configuração, nós tinhamos todos
esses íons positivos aqui fora.
Esses íons positivos querem ficar o mais longe possível dos
outros íons positivos.
Eles provavelmente serão atraídos pela célula mesmo
porque a célula é menos positiva do lado de dentro.
Então esses íons positivos - e em particular, o potássio -
pode se ligar desse lado da proteína quando não está assim - eu
acho que podemos chamar isso de configuração atrativa.
Então agora, acho que podemos chamar de passo quatro.
Nós temos dois íons sódio ligados na - acho que podemos chamar isso de
bomba ativada - ou bomba alterada.
Ou talvez possamos dizer que isso está na forma aberta.
Então eles vêm aqui e quando se ligam isso muda novamente a
forma dessa proteína de volta para essa forma, de volta
para a forma aberta.
Agora quando isso volta para a forma aberta, esses carinhas não estão
mais aqui, mas nós temos esses outros caras por aqui
e nessa forma aqui, todos esses torrões -
talvez eles não sejam torrões.
Na verdade eles são coisas nesse grande grupo de proteínas.
Eles não são tão bons em se ligar ou em segurar esses
sódios então os sódios são liberados dentro da célula.
Então, passo cinco, a bomba - essa forma alterada da bomba.
Então a bomba retorna à forma original.
E então uma vez de volta à forma original, esses dois
íons sódio são liberados dentro da célula.
Nós vamos ver nos próximos vídeos por que é útil
ter esses íons sódio aqui dentro.
Você pode dizer, bem, por que nós não ficamos bombeando coisas para
fora para garantirmos a diferença de potencial?
Mas nós veremos que esses íons sódio são
na verdade, muito úteis.
Então o que está acontecendo de fato?
Nós acabamos com um monte de íons sódio do lado de fora e
acabamos com um monte de íons potássio dentro, mas eu falei
para você que dentro é menos positivo do que fora.
Mas os dois são positivos.
Eu não me importo se eu tenho mais postássio ou sódio, mas se
você prestou atenção às relações que eu falei, cada
vez que nós usamos um ATP, nós bombeamos 3 sódios para fora e
só bombeamos 2 potássios para dentro, certo?
Nós bombeamos 3 sódios e 2 potássios. Cada um
deles tem uma carga +1, mas cada vez que fazemos isso, nós
adicionamos uma carga líquida de 1 para fora, certo?
3 vão para fora, 2 vão para dentro.
Nós temos uma carga líquida de 1 - nós temos +1 do lado de fora.
Então estamos fazendo o lado de fora ficar mais positivo, especialmente
se compararmos com o lado de dentro.
E isso é o que cria a diferença de potencial.
Se você pegar um voltímetro - um voltímetro
mede a diferença de potencial elétrico- e você medir a
diferença de voltagem entre esse ponto e esse ponto -ou
mais especificamente, entre esse ponto e esse ponto, se
você subtrair a voltagem daqui da voltagem
dali, você terá -70milivolts, o que em geral
é considerado como potencial de repouso - a diferença
de potencial entre as membranas do neurônio quando ele está em
repouso.
Então nesse vídeo eu meio que construi as bases para entender por que
e como uma célula usando ATP, usando energia é capaz de
manter uma diferença de potencial entre as membranas
sendo a de fora um pouco mais positiva do que a de dentro.
Então na verdade nós temos uma diferença de potencial negativa se nós
compararmos dentro com fora.
Cargas positivas vão querer entrar se forem autorizadas a fazer isso
e cargas negativas vão querer sair se puderem
fazer isso.
Agora, pode haver mais uma questão.
Você pode dizer, bem, se nós apenas ficamos colocando cargas para fora
nossa diferença de potencial ficara realmente negativa.
Isso seria muito mais negativo do que fora.
Por que se estabiliza em -70 ?
Para responder essa questão - eles vão entrar em mais
detalhes em vídeos futuros - você também tem
canais, que são estrutura de proteínas que na
sua posição aberta permitirá que o sódio passe por dentro dela.
E também existem canais que na sua posição aberta
deixarão o potássio passar.
Estou desenhando na posição fechada.
E nós vamos falar nos próximos vídeos o que acontece
quando eles abrem.
Mas na sua posição fechada, eles ainda
deixam passar um pouco.
E se, digamos, a concentração de potássio ficar muito alta
aqui -e muito alta significa que ele começa a
chegar a esse limite de -70 milivolts - ou ainda melhor
quando o sódio fica muito alto aqui fora, um pouco dele
começa a escapar.
Quando a concentração fica realmente alta e isso é muito
positivo por causa do potencial elétrico, um pouco
dele será empurrado.
Então isso vai nos manter ao redor de -70 milivolts.
E se ficarmos abaixo, talvez um pouco do potássio vaze
para o outro lado.
Então mesmo quando isso está fechado - se ficar muito
ridículo - se chegar a -80 ou -90 milivolts,
de repente vai haver um grande incentivo para que um pouco desses caras
vaze pelo seu respectivo canal.
Então isso é o que permite que nós fiquemos com o
potencial de tensão estável.
No próximo vídeo nós veremos o que acontece com
o potencial de tensão quando o neurônio é realmente estimulado.