Despolarização e repolarização da membrana celular

Células nervosas em repouso tem uma carga elétrica em seu membranas: a parte externa da célula é carregada positivamente e a parte interna da célula negativamente. A despolarização ocorre quando a célula nervosa inverte essas cargas; para mudá-los de volta para um estado de repouso, o neurônio envia outro sinal elétrico. Todo o processo ocorre quando a célula permite que íons específicos fluam para dentro e para fora da célula.

Polarização é a existência de cargas elétricas opostas em ambos os lados de uma membrana celular. Nas células cerebrais, o interior é carregado negativamente e o exterior positivamente. São necessários pelo menos três elementos para tornar isso possível. Primeiro, a célula precisa de moléculas como sais e ácidos, que possuem cargas elétricas. Em segundo lugar, a célula precisa de uma membrana que não permita que moléculas eletricamente carregadas passem livremente por ela. Essa membrana serve para separar as cargas. Terceiro, as células precisam ter bombas de proteína na membrana que podem mover moléculas eletricamente carregadas para um lado, armazenando um tipo de molécula neste lado e outro tipo no outro lado.

Uma célula torna-se polarizada ao mover e armazenar diferentes tipos de moléculas eletricamente carregadas em diferentes lados de sua membrana. Uma molécula eletricamente carregada é chamada de íon. Os neurônios bombeiam íons de sódio para fora de si mesmos, enquanto trazem íons de potássio para dentro. Em repouso - quando a célula não está enviando um sinal elétrico para outras células - um neurônio tem cerca de 30 vezes mais íons de sódio em seu exterior do que em seu interior; o oposto se aplica aos íons de potássio. O interior da célula também contém moléculas chamadas ácidos orgânicos. Esses ácidos têm cargas negativas, então eles aumentam a carga negativa dentro da célula.

Um neurônio se comunica com outro neurônio enviando um sinal elétrico às pontas dos dedos, o que faz com que as pontas dos dedos liberem substâncias químicas que estimulam uma célula vizinha. Conhecido como potencial pós-sináptico, esse sinal elétrico e tipo de potencial define uma despolarização gradativa da membrana. Se for grande o suficiente, irá desencadear um potencial de ação. Os potenciais de ação acontecem quando o neurônio abre canais de proteínas em sua membrana. Esses canais permitem que os íons de sódio fluam de fora da célula para dentro da célula. O súbito fluxo de sódio para a célula muda a carga elétrica dentro da célula de negativa para positiva, o que também muda a parte externa de positiva para negativa. Todo o evento de despolarização para repolarização acontece em cerca de 2 milissegundos, permitindo que os neurônios disparem o potencial de ação em rajadas rápidas, permitindo a comunicação neuronal.

Um novo potencial de ação não pode ocorrer até que a carga elétrica adequada através da membrana do neurônio seja restaurada. Isso significa que o interior da célula precisa ser negativo, enquanto o exterior precisa ser positivo. Uma célula restaura esse estado, ou se repolariza, ativando uma bomba de proteína em sua membrana. Essa bomba é chamada de bomba de sódio-potássio. Para cada três íons de sódio que ele bombeia para fora de uma célula, ele bombeia dois íons de potássio. As bombas fazem isso até que a carga adequada dentro de uma célula seja alcançada.