[#1] POTENCIAIS DE AÇÃO CARDÍACO: POTENCIAL DE AÇÃO RÁPIDO (RESPOSTA RÁPIDA) | MK Fisiologia
Summary
TLDRThis video, hosted by Miriam Curauch from MK Physiology, explores the action potentials of heart muscle fibers, comparing them to skeletal muscle. While both are striated, cardiac fibers have a longer depolarization phase. The video explains the phases of cardiac action potentials, including depolarization, rapid repolarization, and the calcium-potassium balance during the plateau phase. It emphasizes the role of calcium in heart contraction and explains why heart muscle action potentials are different from skeletal muscles and neurons. The video concludes by introducing the unique properties of auto-rhythmic heart cells.
Takeaways
- 💓 The cardiac muscle, like skeletal muscle, is striated due to the organization of thin and thick filaments forming sarcomeres, but the action potential of cardiac fibers differs.
- ⏱️ Cardiac muscle cells have a longer duration of depolarization compared to skeletal muscle cells, which have short action potentials similar to neurons.
- 🔬 The action potential in skeletal muscle involves three phases: depolarization due to sodium channels, repolarization due to potassium channels, and hyperpolarization due to slow potassium channel inactivation.
- 🫀 In cardiac muscle, there are five phases of the action potential, including a plateau phase (phase 2) that lasts about 100-200 milliseconds, due to the balance between potassium efflux and calcium influx.
- 🚀 The long duration of the plateau phase in cardiac action potential is due to the interplay between potassium and calcium ions, maintaining a stable membrane potential.
- 🔋 The opening and closing of voltage-gated ion channels specific to sodium, potassium, and calcium ions explain the action potential in cardiac fibers.
- 🌀 The action potential in cardiac fibers begins with the rapid depolarization phase (phase 0), followed by rapid repolarization (phase 1), the plateau (phase 2), and then complete repolarization (phase 3) back to the resting potential (phase 4).
- 🛠️ The resting membrane potential of cardiac fibers is maintained near the potassium equilibrium potential, around -90 millivolts, due to the continued opening of potassium channels.
- 💡 The automatic generation of action potentials in the sinoatrial (SA) node, composed of autorhythmic cells, initiates the heartbeat without external stimuli.
- ⏲️ The SA node's autorhythmic cells generate a slower depolarization (phase 0) compared to the rapid depolarization in cardiac fibers, resulting in a slower or 'response slow' action potential.
Q & A
What is the main difference between the action potential of cardiac muscle and skeletal muscle?
-The main difference is that the action potential of cardiac muscle lasts much longer than that of skeletal muscle, which is similar to the action potential in neurons. This is due to the different ion channels involved and their dynamics during the action potential phases.
How many phases are there in the action potential of cardiac muscle fibers?
-There are five phases in the action potential of cardiac muscle fibers: phase 0 (depolarization), phase 1 (rapid repolarization), phase 2 (plateau), phase 3 (final repolarization), and phase 4 (resting potential).
What causes the plateau phase in the action potential of cardiac muscle?
-The plateau phase, or phase 2, is caused by the balance between the outward movement of potassium ions and the inward movement of calcium ions through their respective voltage-dependent channels, which stabilizes the membrane potential.
What is the role of calcium ions in the action potential of cardiac muscle?
-Calcium ions play a crucial role by entering the cell through slow calcium channels during phase 2, contributing to the plateau phase. Additionally, the influx of calcium ions triggers the contraction of cardiac muscle fibers.
How does the resting membrane potential of cardiac muscle fibers differ from that of skeletal muscle?
-The resting membrane potential of cardiac muscle fibers is closer to the equilibrium potential of potassium, around -90 millivolts, due to the higher permeability of the membrane to potassium ions.
What is the significance of the sodium-potassium pump in the context of cardiac muscle action potentials?
-The sodium-potassium pump maintains the concentration gradient of ions across the cell membrane, which is essential for the generation and maintenance of action potentials in cardiac muscle fibers.
What is the role of the 'pacemaker' cells in the heart, and how do they differ from other cardiac muscle cells?
-Pacemaker cells, found in the sinoatrial node, are self-excitable and can generate action potentials spontaneously without external stimulation. Their action potentials are slower in phase 0 compared to other cardiac muscle cells, and they are known as slow response or slow action potentials.
Why is the action potential of pacemaker cells different from that of the rest of the cardiac muscle?
-The action potential of pacemaker cells is different because they have a unique ion channel composition and dynamics that allow for spontaneous depolarization, leading to the generation of slow action potentials.
How does the intercalated disc play a role in the propagation of action potentials in cardiac muscle?
-Intercalated discs are specialized structures that electrically couple cardiac muscle cells, allowing the rapid and coordinated propagation of action potentials throughout the heart.
What is the threshold potential for cardiac muscle cells, and what happens when it is reached?
-The threshold potential for cardiac muscle cells is around -65 millivolts. When this potential is reached, it triggers the opening of fast sodium channels, leading to the rapid depolarization phase of the action potential.
Outlines
💓 Cardiac Muscle Action Potentials
This paragraph introduces the concept of cardiac muscle action potentials, highlighting the similarities and differences between cardiac and skeletal muscles. It explains that, like skeletal muscle, cardiac muscle is striated and contains fine and thick filaments organized into sarcomeres. However, the action potential of cardiac muscle fibers is distinct, with a longer depolarization phase compared to skeletal muscle. The paragraph delves into the phases of action potentials, detailing the roles of voltage-gated sodium and potassium channels. It emphasizes the importance of the plateau phase in cardiac action potentials, which is due to the interplay between potassium efflux and calcium influx, leading to a prolonged depolarization. The paragraph also sets the stage for understanding how these action potentials relate to the contraction of cardiac muscle fibers.
🔬 Mechanisms Behind Cardiac Action Potentials
The second paragraph delves deeper into the mechanisms that underlie the cardiac action potentials. It discusses the five distinct phases of the cardiac action potential, with a focus on the plateau phase (phase 2), which is characterized by a balance between potassium efflux and calcium influx, leading to a stable membrane potential. This phase is crucial for the initiation of cardiac muscle contraction. The paragraph also explains the role of the sodium-potassium pump and calcium pumps in maintaining the resting membrane potential and the concentration gradients necessary for action potential propagation. Furthermore, it introduces the concept of autorhythmic cells in the sinoatrial node, which can generate action potentials autonomously without external stimuli, and contrasts this with the fast action potentials of cardiac muscle fibers.
📢 Engaging with the Audience and Encouraging Subscription
The final paragraph shifts from the scientific discussion to a more personal and interactive tone, addressing the audience directly. It encourages viewers to like, comment, share, and subscribe to the channel to stay updated with future content. The speaker also invites viewers to leave comments with any questions they might have, promising to respond to them. This paragraph serves as a call to action, aiming to grow the channel's community and engagement.
Mindmap
Keywords
💡Cardiac Muscle
💡Action Potential
💡Depolarization
💡Repolarization
💡Voltage-Gated Ion Channels
💡Sodium-Potassium Pump
💡Calcium Ion
💡Plateau Phase
💡Resting Membrane Potential
💡Pacemaker Cells
💡Conduction
Highlights
Cardiac muscle is striated, similar to skeletal muscle, with striations due to the organization of thin and thick filaments forming sarcomeres.
The action potential of cardiac muscle fibers is different from skeletal muscle, with a longer duration of depolarization.
The action potential in cardiac fibers can be observed in five phases, unlike the three phases in skeletal muscle fibers.
Phase 0 of the cardiac action potential is initiated by the activation of voltage-dependent sodium channels, causing rapid depolarization.
Phase 1 is characterized by the inactivation of sodium channels and the opening of some potassium channels, leading to a transient repolarization.
Phase 2, the plateau phase, is unique to cardiac action potentials and is due to the balance between potassium efflux and calcium influx.
Phase 3 is the final repolarization phase where slow calcium channels close and more potassium channels open, leading to a return to the resting membrane potential.
Phase 4 represents the resting potential, which is maintained near the potassium equilibrium potential due to the continued opening of potassium channels.
The plateau phase in cardiac action potentials is due to the interplay between potassium and calcium ion currents.
The entry of calcium ions during the plateau phase is crucial for initiating cardiac muscle contraction.
The resting potential of cardiac fibers is maintained by sodium-potassium pumps and sodium-calcium exchangers, which maintain ion concentration gradients.
The sinoatrial node, composed of autorhythmic cells, generates action potentials automatically without external stimuli.
Autorhythmic cells in the sinoatrial node have a slower phase 0 depolarization, resulting in a slower action potential known as a slow response action potential.
The automatic generation of action potentials in autorhythmic cells is essential for the heart's regular beating.
The differences between slow and fast action potentials are crucial for understanding the heart's electrical activity and rhythm.
The video concludes with a teaser for the next episode, which will explore how autorhythmic cells generate action potentials and the differences from cardiac fibers.
The educational content is designed to clarify complex physiological concepts related to cardiac muscle function.
Transcripts
E aí pessoal tudo bem com vocês eu sou
Miriam curauch aqui do canal MK
fisiologia e nesse vídeo a gente vai
começar a falar sobre os potenciais de
ação do coração como vimos no vídeo
anterior assim como o músculo
esquelético músculo cardíaco é um
músculo estriado Ou seja é possível
observar estrias nas fibras desse
músculo assim como se observa nas fibras
do músculo esquelético essas estrias
acontecem graças a organização dos
filamentos finos e grossos formando o
sarcômeros assim o mecanismo de
contração do músculo cardíaco se
assemelha ao mecanismo de contração do
músculo esquelético Mas apesar dessa
semelhança o potencial de ação das
fibras cardíacas é diferente Usando um
voltímetro para medir o potencial de
membrana de uma fibra esquelética de uma
fibra cardíaca a gente pode observar que
o tempo que a membrana permanece diz
polarizada é muito maior
cardíacas do que nas fibras esqueléticas
que tem o potencial de ação bem curto
parecido com potencial de ação que
acontece nos neurônios mas o que explica
essa maior duração da despolarização que
acontece durante um potencial de ação
nas fibras cardíacas para responder essa
pergunta lembre-se que o que explica o
potencial de ação tanto nos neurônios
como nas fibras esqueléticas é a
abertura e o fechamento de canais
iônicos dependentes de voltagem por
exemplo nesse tipo de potencial de ação
a gente observa três fases a fase de
despolarização causada pela ativação dos
canais de sódio Independente de voltagem
aumentando a permeabilidade da membrana
o sódio a fase de repolarização causada
pela inativação dos canais de sódio e
ativação dos canais de potássio
dependentes de voltagem aumentando assim
a permeabilidade da membrana o potássio
e finalmente a fase de Hiper causada
pelo atraso da inativação dos canais de
potássio que são lentos e mesmo após a
repolarização da membrana continuam
abertos permitindo a saída de mais
potássio da célula o que acaba deixando
o potencial de membrana mais negativo
que o potencial de repouso
hiperpolarizando a membrana já no
potencial de ação da cibras cardíacas
podemos observar cinco fases a fase de
despolarização ou fase zero a qual é
seguida por uma fase de repolarização
rápida ou fase 1 e uma fase de platô
fase 2 que dura em torno de 100 a 200
milissegundos na fase 3 a membrana
repolariza até o potencial de repouso
que aqui representa a fase quatro do
potencial de ação assim como potencial
de ação das fibras esqueléticas o
potencial de ação das fibras cardíacas é
explicado pela abertura e fechamento de
canais iônicos dependentes de voltagem
específicos para os íons sódio potássio
e aqui nesse potencial entra mais o íon
cálcio Então vamos ver com mais detalhes
essa dinâmica de abertura e fechamento
desses canais iônicos dependentes de
voltagem ao longo das fases do potencial
de ação das fibras cardíacas antes de
mais nada lembre-se que como qualquer
potencial de ação Tudo começa quando um
estímulo despolariza a membrana até o
Limiar de estabilidade que no caso das
fibras cardíacas fica em torno de menos
65 milil volts essa voltagem canais
rápidos de sódio dependente de voltagem
são ativados permitindo um influxo ou a
entrada de sódio tirando uma corrente de
sódio ou i n a física Ui é o símbolo
usado para corrente elétrica essa
corrente espolariza rapidamente a
membrana durante a fase zero na fase uns
canais rápidos de sódio se inativam
quanto alguns canais de potássio
dependentes de voltagem se abrem
provocando o e fluxo ou a saída desse
íon tirando uma corrente de potássio que
a gente chama de corrente transiente de
efluxo ou
essa saída de potássio tenta repolarizar
membrana como a gente pode observar pela
pequena queda do potencial de membrana
Porém na fase 2 do potencial de ação
canais lentos de cálcio dependentes de
voltagem se abrem provocando o influxo
ou a entrada de cálcio gerando assim uma
corrente de cálcio ou E C A ao mesmo
tempo canais lentos de potássio
dependentes de voltagem também se abrem
e o fluxo a saída de potássio gera uma
corrente de potássio que a gente chama
de corrente de retificação de refluxo ou
então preste atenção durante a fase dois
nós temos duas correntes iônicas a
corrente de cálcio traz cargas positivas
para dentro uma célula e a corrente de
potássio que leva cargas positivas para
fora da célula por isso o potencial de
membrana nesse momento fica estável pois
a carga positiva que sai na forma de
potássio entra na forma de cálcio
gerando um platô no potencial de ação
portanto deve ficar claro que o que
explica a maior duração desse tipo de
potencial de ação é a fase 2 ou seja é o
platô gerado pelo cabo de guerra entre a
saída de potássio e a entrada de cálcio
e lembre-se essa entrada de cálcio que
inicia a contração das fibras cardíacas
como a gente viu no vídeo anterior na
fase 3 os canais lentos de cálcio se
fecham enquanto outros canais de
potássio entram em Ação gerando uma
corrente de potássio que a gente chama
de corrente de retificação de influxo ou
e k1 juntas as correntes e k e k1 levam
cargas positivas para fora da célula e a
membrana vai repo ou seja o potencial de
membrana vai ficando cada vez mais
negativo Até voltar para os valores do
potencial de repouso que no caso das
fibras cardíacas fica em torno de menos
90 mil volts esse potencial de repouso
representa fase 4 do potencial de ação
dessas fibras essa fase muitos canais de
potássio que foram abertos durante a
fase 3 continuam abertos mantendo uma
alta permeabilidade da membrana ou iam
potássio o que contribui para a
manutenção do potencial de membrana
próxima ao potencial de equilíbrio do
potássio que fica em torno de menos 90
mil e volts como vimos em vídeos
anteriores ainda na fase quatro bombas
de sódio potássio trocadores de sódio
cálcio e bombas de cálcio localizados na
membrana celular mantém o gradiente de
concentração dos íons que entram e saem
da célula durante o potencial de ação ou
seja esses transportadores devolvem o
sódio para fora e o potássio para dentro
da célula bom então até aqui a gente
sabe que para as fibras cardíacas se
contraírem é preciso disparar um
potencial de ação e para que um
potencial de ação seja disparado é
necessário primeiro um estímulo que
despolarize a membrana até o Limiar de
excitabilidade esse estímulo que
despolariza a membrana é um potencial de
ação que chega nas fibras cardíacas
através das junções comunicantes que
conectam todas as fibras cardíacas esse
potencial de ação que vai ser propagada
através das junções comunicantes é
gerado no nosso material localizado no
ato direito do coração o nosso material
é formado por células cardíacas
autocitáveis que geram potenciais de
ação automaticamente ou espontaneamente
sem que seja necessário por exemplo um
estímulo externo para despolarizar a
membrana até o Limiar de estabilidade ou
as células cardíacas auto-sitáveis
conseguem despolarizar membrana sozinhas
para gerar um potencial de ação percebam
que o potencial de ação gerado nessas
células cardíacas autocitáveis é
diferente a despolarização da fase 0 é
mais lenta e por isso esse tipo de
potencial de ação é conhecido como
potencial de ação lento ou resposta
lenta para diferenciado potencial de
ação rápido ou resposta rápida que é o
potencial de ação da fibras cardíacas
que a gente acabou de descrever Então
até aqui eu faço duas perguntas Como as
células cardíacas autocitáveis do nosso
material gera um potencial de ação de
forma espontânea e porque esse potencial
de ação é diferente do potencial de ação
das fibras cardíacas no próximo vídeo a
gente responde essas perguntas não perca
bom então resumindo potencial de ação
das fibras cardíacas lembre-se que
quando há membrana despolarizada até o
Limiar de estabilidade canais rápidos de
sódio são ativados iniciando a fase 0 de
despolarização da membrana na fase os
canais rápidos de sódio são inativados e
os canais de potássio se abrem iniciando
uma rápida repolarização na fase 2 Essa
repolarização é interrompida quando
canais lentos de cálcio de potássio são
abertos iniciando aquele cabo de guerra
ou seja saída de potássio e entrada de
cálcio que mantém o platô do potencial
de ação das fibras cardíacas na fase 3
os canais lentos de cálcio se fecham e
mais canais de potássio são abertos
finalizando a repolarização da membrana
na fase quatro potencial de repouso é
mantido próximo ao potencial de
equilíbrio do potássio em torno de menos
90 mil volts devido principalmente a
maior permeabilidade da membrana wyon
potássio já que muitos canais de
potássio continuam abertos E aí gostou
do vídeo Se gostou curte comenta e
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próximos vídeos que a gente postar por
aqui qualquer dúvida pode deixar aí nos
comentários que a gente tenta responder
beleza a gente se vê no próximo vídeo
abraço
assim como
é que concentração de voz assim os
mecanismos
assim o mecanismo o meu Deus meu Deus
meu Deus me ajuda
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