Sobre o gradiente elétrico

Professor Marcos F.

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Olá Raiz. 

Gradiente elétrico: representa a diferença de cargas dentro e fora das células. Ocorre por toda a membrana e sua diferença de carga é referida como potencial de membrana.

Como um pouco mais de detalhes: todas as células são constituídas por uma camada dupla de lipídios com proteínas misturadas, que serve tanto como isolante, quanto como barreira de difusão para o movimento de íons. Quando uma célula recebe elétrons, fica carregada negativamente. Quando fornece, fica carregada positivamente.
Pode-se dizer então, que cada uma dessas células apresenta um potencial elétrico. Quando temos duas células com diferentes potenciais elétricos, diz-se que existe entre eles uma diferença de potencial (ddp). Se essas células fossem ligadas por um fio condutor (como axônio por exemplo), haverá uma corrente elétrica (impulso nervoso) no sentido da célula que possui mais elétrons (potencial negativo) para a que possui menos (potencial positivo). As células possuem d.d.p. entre seu meio interno e externo. Esse fenômeno é conhecido como potencial de membrana, que existe sob a forma de potencial de repouso e potencial de ação.

Bons estudos!

Referências: - https://guiadoestudante.abril.com.br/estudo/biologia-fisiologia-celular-mecanismos-de-transporte-celular/ - https://www.sobiologia.com.br/conteudos/FisiologiaAnimal/nervoso3.php - http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfU4kAF/trab-biofisica-bioeletricidade-celular - https://pt.khanacademy.org/science/biology/membranes-and-transport/active-transport/a/active-transport

Professor João S.

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Respondeu há 4 anos

Olá Raiz, tudo bem?

Raiz, gostaria de pedir licença para poder responder sua pergunta, corrigindo alguns equívocos que nosso colega cometeu na tentativa de te auxiliar.

Vamos lá!

Gradiente é uma situação em que existe diferenças de um mesmo parâmetro entre dois meios relacionados, logo, é uma forma de avaliar diferenças. O gradiente varia em relação ao que você estiver estudando: pode ser um gradiente de concentração, quando você estiver analisando duas soluções de diferentes concentrações; pode ser um gradiente elétrico, quando você estiver analisando duas soluções com íons em diferentes concentrações; dentre outros gradientes que podemos identificar. Quando se fala em transporte, devemos pressupor que esses dois meios estão separados por uma estrutura permeável àquilo que estamos estudando.

Quando queremos aplicar essas definições em modelos biológicos, precisamos saber o seguinte: as nossas células existem porque foram capazes de produzir uma membrana celular que diferencia o meio intracelular do meio extracelular (imagine como uma grande muralha). Esta muralha tem um grande poder de decidir o que passa por ela e isso ocorre, basicamente, às custas das proteínas transmembranas (são verdadeiros portões). A passagem de moléculas através da membrana segue dois princípios:

1. elas se movem do meio mais concentrado para o menos concentrado (aqui temos um gradiente de concentração)
   1. exemplo: o meio intracelular tem 10mols de glicose e o meio extracelular em 50mols de glicose. Nessa situação, a glicose vai querer entrar na célula (fora tem mais, dentro tem menos)
2. elas se movem para o meio que tem a carga elétrica contrária a da molécula em questão (aqui temos o grandiente elétrico, em que os íons negativos querem se mover para o lado da membrana que tem íons positivos, enquanto que os íons positivos querem se mover para o lado da membrana que tem os íons negativos)
   1. exemplo: o meio intracelular tem -10volts e o meio extracelular tem +10volts. Os íons que forem positivos vão querer entrar e os negativos vão querer sair (positivo atrai negativo)

Neste ponto, você já conseguiu entender como que um gradiente elétrico consegue determinar o movimento de moléculas.

Agora vou dar um exemplo do transporte de íon específico: o sódio (Na+).

Nas nossas células, existe um portão que fica jogando 3 Na+ para fora e jogando 2 K+ para dentro (K+ = potássio). Isso faz com que o interior da célula seja negativo em relação ao exterior da célula. Isso em todas as células (músculo, neurônio, pele, intestino). Como o lado de fora está positivo por ficar jogando Na+ para fora, logo o meio externo tem uma concentração maior de Na+ fora. Por conta disso, o sódio quer entrar na célula por aqueles dois princípios: gradiente de concentração e gradiente elétrico.

Para enriquecer um pouco mais seu conhecimento: nosso sistema tenta fazer tudo para economizar energia. Existem vários motivos daquele portão ficar jogando sódio para fora. Um dele é que existem moléculas que usam esse gradiente do sódio (que está louco para entrar na célula pelo seu gradiente químico e gradiente elétrico) para pegar uma carona. Então, existem portões que deixam passar o sódio de mãos dadas com alguém. Isso permite que, mesmo que esse cara que está pegando carona esteja concentrado dentro da célula, o potencial elétrico e químico do sódio vence e os dois entram. De modo similar, e na mesma lógica, algumas moléculas aproveitam a entrada do sódio para sair da célula, também contra seu gradiente de concentração. Esses são os chamados cotransportes (simporte e antiporte)

De forma, portanto, sucinta para sua pergunta: o potencial elétrico é a diferença entre as cargas dos dois lados da membrana celular, gerando uma DPP. Esse gradiente elétrico induz o transporte de íons no sentido da carga contrária e permite que moléculas se utilizem deste gradiente para se moverem contra o seu gradiente de concentração.

O que eu gostaria de corrigir da resposta do nosso colega é o seguinte: em nenhum momento o gradiente elétrico e grandiente químico são feitos comparando-se duas células, mas sim se comparando o meio intracelular e extracelular. Outro ponto é que os axônios dos neurônios estão em contato a todo instante com outras células e não é a diferença de cargas entre o neurônio e a outra célula que determina um impulso nervoso, até porque isso praticamente não existe. A partir de um estímulo ao neurônio, ele pode deflagrar um potencial de ação, gerar um impulso nervoso (correnta elétrica) que percorre todo o axônio e, ao chegar na sinapse (local de comunicação entre neurônio e outra célula), estimula de forma elétrica, física ou química (liberando neurotransmissores). Portanto, tenha em mente que isso que eu lhe expliquei é a formação de gradiente elétrico célula a célula, de forma independente das outras.

Espero ter colaborado com seu estudo.

Se quiser aprender mais sobre transporte através de membranas, potencial de repouso, potencial de ação e comunicação celular, agende um horário comigo. Ficarei feliz em o auxiliar.

Abraços e bons estudos.