Muitas das substâncias (gases, íons, açúcares, etc.) dissolvidas em nosso compartimento intracelular ou extracelular podem atravessar a membrana celular também conhecida como membrana plasmática e passar de um compartimento a outro.
Existem várias formas através das quais as diversas substâncias podem atravessar a membrana celular. As principais e mais bem conhecidas são:
Difusão Simples
Neste tipo de transporte a substância passa de um meio a outro (do intracelular para o extracelular ou do extracelular para o intracelular) simplesmente devido ao movimento aleatório e contínuo da substância nos líquidos corporais, devido a uma energia cinética da própria matéria. Em tal meio de transporte não ocorre gasto de ATP intracelular nem ajuda de carreadores.
Exemplo: Gases como oxigênio ou dióxido de carbono atravessam a membrana celular com grande facilidade, simplesmente se dissolvendo na matriz lipídica desta membrana (oxigênio e dióxido de carbono são lipossolúveis).
Difusão Facilitada
Neste tipo de transporte a substância se utiliza também de seus movimentos aleatórios e contínuos nos líquidos corporais e passa também de um lado a outro da membrana celular. Porém, por ser insolúvel na matriz lipídica (não lipossolúvel) e de tamanho molecular grande demais para passar através dos diminutos "poros" que se encontram na membrana celular, a substância apenas se dissolve e passa através da membrana celular ligada a uma proteína carreadora específica para tal substância, encontrada na membrana celular. Em tal transporte também não há gasto de ATP intracelular.
Exemplo: A glicose, importante monossacarídeo, atravessa a membrana celular de fora para dentro da célula (do meio de maior concentração para o meio de menor concentração de glicose) ligada a uma proteína carreadora específica para glicose.
Transporte Ativo
Neste tipo de transporte a substância é levada de um meio a outro através da membrana celular por uma proteína carreadora que é capaz, inclusive, de transportar esta substância contra um gradiente de concentração, de pressão ou elétrico (a substância pode, por exemplo, ser transportada de um meio de baixa concentração para um de alta concentração da mesma). Para tanto, O carreador liga-se quimicamente à substância a ser transportada através da utilização de enzima específica, que catalisaria tal reação. Além disso há um consumo de ATP intracelular para transportar a substância contra um gradiente de concentração.
Exemplo: Bomba de Sódio e Potássio - transporta constantemente, nas células excitáveis, através da membrana, íon sódio de dentro para fora e íon potássio de fora para dentro da célula. Ambos os íons são transportados contra um gradiente de concentração, isto é, de um meio menos concentrado para um mais concentrado do mesmo íon.
Potencial De Membrana Plasmática
O mais importante exemplo de transporte ativo presente na membrana das células excitáveis é a Bomba de Sódio e Potássio.
Tal bomba transporta, ativamente e constantemente, íons sódio de dentro para fora da célula e, ao mesmo tempo, íons potássio em sentido contrário, isto é, de fora para dentro das células.
Mas os íons (sódio e potássio) não são transportados com a mesma velocidade: A Bomba de Sódio e Potássio transporta mais rapidamente íons Sódio (de dentro para fora) do que íons Potássio (de fora para dentro).
Para cada cerca de 3 íons sódio transportados (para fora), 2 íons potássios são transportados em sentido inverso (para dentro).
Isso acaba criando uma diferença de cargas positivas entre o exterior e o interior da célula, pois ambos os íons transportados pela bomba (sódio e potássio) são cátions (com 1 valência positiva), e a Bomba de Sódio e Potássio transporta, portanto, mais carga positiva de dentro para fora do que de fora para dentro da célula.
Cria-se assim um gradiente elétrico na membrana celular: No seu lado externo acaba se formando um excesso de cargas positivas enquanto que no seu lado interno ocorre o contrário, isto é, uma falta de cargas positivas faz com que o líquido intracelular fique com mais cargas negativas do que positivas.
O gradiente elétrico então formado é conhecido como Potencial de Membrana Celular. Na maioria das células nervosas tal potencial equivale a algo em torno de -90mv.
Potencial de Ação
Quando a membrana de uma célula excitável realmente se excita, uma sucessão de eventos fisiológicos ocorrem através da tal membrana. Tais fenômenos, em conjunto, produzem aquilo que chamamos de Potencial de Ação.
Como pode uma membrana celular ser excitada?
Geralmente a excitação ocorre no momento em que a membrana recebe um determinado estímulo.
Tipos de estímulos: calor, frio, solução salina hipertônica ou hipotônica, ácidos, bases, corrente elétrica, pressão, etc.
Algumas células desencadeiam o Potencial de Ação sem a necessidade de receberem estímulos, devido a uma alta excitabilidade que as mesmas apresentam. Tais células são denominadas auto-excitáveis, e os potenciais por elas gerados são denominados de potenciais espontâneos.
Um típico potencial de ação em uma típica célula excitável dura apenas alguns poucos milésimos de segundo, e pode ser dividido nas seguintes fases:
Despolarização:
É a primeira fase do potencial de ação.
Durante esta fase ocorre um significativo aumento na permeabilidade aos íons sódio na membrana celular.
Isso propicia um grande fluxo de íons sódio de fora para dentro da célula através de sua membrana, por um processo de difusão simples.
Como resultado do fenômeno citado acima, o líquido intracelular se torna com grande quantidade de íons de carga positiva (cátions) e a membrana celular passa a apresentar agora um potencial inverso daquele encontrado nas condições de repouso da célula: Mais cargas positivas no interior da célula e mais cargas negativas no seu exterior.
O potencial de membrana neste período passa a ser, portanto, positivo (algo em torno de +45 mv).
Repolarização:
É a segunda fase do potencial de ação e ocorre logo em seguida à despolarização.
Durante este curtíssimo período, a permeabilidade na membrana celular aos íons sódio retorna ao normal e, simultaneamente, ocorre agora um significativo aumento na permeabilidade aos íons potássio. Isso provoca um grande fluxo de íons potássio de dentro para fora da célula (devido ao excesso de cargas positivas encontradas neste período no interior da célula e à maior concentração de potássio dentro do que fora da célula).
Enquanto isso ocorre, os íons sódio (cátions) que estavam em grande quantidade no interior da célula, vão sendo transportados ativamente para o exterior da mesma, pela bomba de sódio-potássio.
Tudo isso faz com que o potencial na membrana celular volte a ser negativo (mais cargas negativas no interior da célula e mais cargas positivas no exterior da mesma).
O potencial de membrana neste período passa a ser algo em torno de -95 mv. (ligeiramente mais negativo do que o potencial membrana em estado de repouso da célula.
Repouso:
É a terceira e última fase: É o retorno às condições normais de repouso encontradas na membrana celular antes da mesma ser excitada e despolarizada.
Nesta fase a permeabilidade aos íons potássio retorna ao normal e a célula rapidamente retorna às suas condições normais. O potencial de membrana celular retorna ao seu valor de repouso (cerca de -90 mv.).
