Como  Funcionam as Células Nervosas
3. Movimento dos íons: Carga Elétrica
Silvia Helena Cardoso, PhD  and Renato M. E. Sabbatini, PhD
Animations: André Malavazzi

Como surge esse potencial elétrico?

Vamos repetir a experiência que vimos na seção anterior: um béquer, com uma separação constituída por uma membrana biológica, com ambos os compartimentos contendo uma solução iônica.

Agora, suponha que ao invés de utilizar uma membrana impermeável, onde somente o fenômeno da osmose pode ocorrer -- ou uma membrana permeável que permitirá, ao longo do tempo, que ambos os lados da membrana, graças à difusão, apresentem a mesma concentração de íons -- uma membrana permeável seletiva seja colocada. Dito de outra maneira, esta membrana apresenta uma permeabilidade maior para um determinado tipo de íon do que para outro.

Quando isso acontece, o íon (vamos supor o íon de potássio, K+) com uma maior permeabilidade vai fluir mais rapidamente para o outro lado, em função de seu gradiente químico. O outro íon (suponha, o cloreto, Cl-) se comporta do mesmo modo, porém com uma velocidade mais baixa. Dessa maneira, com o decorrer do tempo, haverá uma concentração maior alta de K+ do que de Cl- no lado direito da membrana e, no lado esquerdo, uma concentração mais alta de Cl- do que K+.

Isso gera o aparecimento de uma carga elétrica ao longo da membrana. Dado que existem mais íons K+ no lado interno e mais íons Cl- ions no lado interno, surgirá um potencial negativa no exterior em relação ao interior. Basicamente, é assim que o potencial de repouso é gerado.

Uma vez que existe uma carga polarizada de um lado da membrana em relação ao outro, os íons tendem a obedecer também seus gradientes elétricos. Dado que o íon K+ é positivo e é repelido por cargas positivas, após um determinado tempo, ele pára de seguir seu gradiente químico porque a carga negativa, que ele contribue a gerar no interior, vai se opor ao gradiente, devido à repulsão eléetrica.  O mesmo acontece com o íon negativo, o Cl-

Assim, ocorrerá um equilíbrio entre as forças químicas e elétricas que geram o movimento dos íons K+ e Cl- através da membrana seletivamente permeável e e as concentrações se estabilizam. Como resultado, a polarização também pára e se equilibra.

Nernst, um cientista alemão, descreveu esse fenômeno na forma de uma lei, que leva seu nome. Ela expressa, em termos matemáticos, que a concentração química dos íons e suas cargas elétricas estão em equilíbrio para um íon determinado, e que um potencial em equilíbrio é proporcional ao logaritmo das concentrações de cada lado da membrana.

Para cada íon, temos um potencial de Nernst. O potencial de repouso da membrana é portanto, a resultante dos potencias de Nerst de todos os íons envolvidos.