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Biofísica Médica - Resumão

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Biofisica Medica Resumo UFJF

Text of Biofísica Médica - Resumão

  • UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA FACULDADE DE MEDICINA

    BIOFSICA MDICA

    1 PERODO

    DAVIDSON AUGUSTO DE ARAJO MED 101

    JUIZ DE FORA 2012

  • BIOELETRECIDADE

    I. INTRODUO

    Todas as clulas so verdadeiras pilhas eltricas. So pilhas eltricas porque

    existe uma diferena de potencial eltrico (DDP) entre o meio intra e extracelular, a

    qual pode ser modulada pelo estabelecimento de correntes eltricas atravs da

    membrana celular.

    Corrente eltrica fluxo ou movimento de eltrons de um ponto com excesso

    dessas partculas para outro ponto com falta dessas partculas. Esse movimento

    ocorre atravs de um meio metlico ou atravs de estruturas qumicas chamadas ons.

    Convencionou-se chamar o ponto com excesso de eltrons de polo negativo, e o

    ponto com falta de eltrons de polo positivo. So caractersticas importantes de uma

    corrente eltrica:

    A corrente eltrica sempre ocorre na menor distncia possvel entre os polos

    positivo e negativo.

    A medida da corrente est relacionada quantidade de eltrons que flui por um

    determinado ponto ao mesmo tempo.

    A potncia de um circuito proporcional corrente eltrica e diferena de

    potencial eltrico entre os polos da pilha ou gerador.

    Para haver uma pilha importante que existam dois pontos em um sistema com

    eltrons armazenados. E entre esses dois pontos deve haver uma diferena na

    concentrao de eltrons. Como h uma diferena na concentrao de eltrons entre

    esses dois pontos, potencialmente h uma tendncia de os eltrons passarem do local

    de maior concentrao at o local de menor concentrao.

    Quanto maior a diferena de concentrao de eltrons entre os polos positivo e

    negativo, maior a fora com que esses eltrons sero movidos de um polo a outro

    atravs da corrente eltrica. Por isso, quanto maior a diferena, maior a velocidade de

    trnsito desses eltrons entre os polos.

    Voltagem ou diferena de potencial eltrico (DDP) a medida da diferena

    da concentrao de eltrons entre os dois polos de uma pilha, gerador ou capacitor, a

  • qual determina a fora ou a velocidade com a qual esses eltrons potencialmente iro

    trafegar entre os dois polos.

    Gerador: um dispositivo que produz uma diferena de potencial eltrico

    entre seus dois polos atravs de energia mecnica ou energia luminosa.

    Capacitor: um dispositivo composto por placas condutoras separadas por

    material isolante (dieltrico), capazes de armazenar carga e energia eltrica,

    que funciona como uma pilha de descarga imediata.

    Fora eltrica: Foras de atrao ou repulso entre cargas.

    Entre os polos de uma pilha existe essa fora, determinada pela energia

    potencial eltrica. Quanto maior a diferena da quantidade de eltrons entre os polos,

    maior a fora eltrica entre eles.

    NA CLULA:

    Existe uma diferena na concentrao de eltrons entre os dois meios da

    clula, a saber, o meio interior e o meio exterior. Esses meios so separados

    por uma lmina isolante, a membrana celular.

    Um dos meios o polo negativo (o meio interno) e o outro o polo positivo (o

    meio externo).

    Entre os polos eltricos da clula h uma DDP.

    Uma corrente eltrica entre os meios interno e externo pode ocorrer se houver

    condies para tal. Existe, assim, uma fora eltrica entre os meios interno e

    externo da clula.

    Quando ocorre uma corrente eltrica, a DDP entre os polos vai se alterando. E,

    tambm, ocorre uma modificao no valor da fora eltrica entre os meios intra

    e extracelular.

    II. A PILHA CELULAR

    Chamamos de despolarizao da clula quando a DDP entre os polos da clula

    diminui. Isso acontece porque h uma corrente eltrica transferindo cargas eltricas

    entre os meios da clula. Nas clulas, as correntes eltricas se estabelecem atravs

    de outro tipo de condutor: solues inicas.

  • Quando ocorre uma corrente eltrica entre os meios intra e extracelular, pode

    haver passagem tanto de nions do polo negativo para o polo positivo quanto de

    ctions do polo positivo para o negativo. Em ambas as situaes, ocorre reduo da

    DDP entre os meios, o que chamamos despolarizao (perda dos polos).

    As correntes eltricas que acontecem em uma clula tambm so chamadas de

    correntes inicas. Essas correntes acontecem atravs de canais proteicos da

    membrana celular. Quando esses canais se abrem sob condies especficas, ocorre

    passagem de um determinado on atravs da membrana. Essa corrente inica

    promove a alterao da DDP entre os meios intra e extracelular.

    O fenmeno de correntes eltricas contra a diferena de potencial (ou seja, que

    promovem aumento da diferena de concentrao de cargas eltricas entre os dois

    meios) promove aumento da fora eltrica entre os meios intra e extracelular, e

    chamado hiperpolarizao (aumento da fora dos polos da clula).

    A chamada hiperpolarizao ocorre porque no somente a fora eltrica que

    atua entre os dois meios da clula. H uma outra fora que promove movimento de

    partculas de soluto (mesmo que sejam ons) dentro do meio aquoso: a fora de

    difuso.

    A fora de difuso (ou fora de gradiente de concentrao) promove a difuso

    de substncias em uma soluo, pois essa fora aponta do ponto em que h maior

    concentrao de soluto para o(s) ponto(s) em que h menor concentrao de soluto.

    Quando no ocorre alterao significativa da DDP da clula, seja porque foras

    esto em equilbrio para determinados ons, seja porque no h condies para o

    estabelecimento de correntes para outros ons (canais fechados), dizemos que essa

    clula est em repouso, e eis o potencial eltrico de repouso da membrana celular.

    1. O POTENCIAL DE REPOUSO DA CLULA

    O valor do potencial de repouso varia de clula para clula (entre -50mV e -

    90mV).

  • Todas as clulas do corpo mantm uma DDP de repouso em relao ao meio

    que as circunda.

    O motivo da existncia dessa DDP nas clulas que a DDP possibilita que haja

    fluxo de corrente eltrica entre as clulas.

    Inicialmente preciso compreender que o interior da clula no est em

    equilbrio como o meio extracelular, pois se assim fosse, no seria possvel a

    existncia dos potenciais de membrana. Quando dizemos que a clula no est em

    equilbrio com o meio extracelular, queremos dizer que existem ons que so

    predominantemente extracelulares, enquanto outros so predominantemente

    intracelulares.

    Mas quem o responsvel por essas diferenas de concentrao? So

    protenas que, ativamente, contra o gradiente de concentrao, expulsam ons do

    interior das clulas e puxam outros ons para seu interior. Como esse processo

    envolve gasto energtico (para vencer os gradientes de concentrao), essas

    protenas so conhecidas como bombas. O combustvel para essas bombas o ATP.

    Uma das causas da negatividade interna da clula em repouso a presena, em

    seu interior, de nions impermeveis membrana celular: em primeiro lugar as

    protenas, e, em segundo lugar, os fosfatos (que compem as molculas de ATP,

    DNA, RNA e diversas protenas).

  • Porm, o fator causal mais importante para a gnese do potencial de repouso

    o seguinte: o interior da clula est repleto de potssio, que um on positivo

    bombeado ativamente para o meio intracelular. H cerca de 30 vezes mais potssio

    dentro da clula do que no meio exterior. A bomba puxa dois ons para dentro da

    clula, ao mesmo tempo que expulsa trs ons para fora. Se a clula no tivesse

    potssio em seu interior, a DDP da clula seria bem mais negativa: cerca de -200 a -

    250mV. O potssio presente no interior da clula, por ser uma carga positiva, diminui a

    DDP intracelular para valores prximos a -70mv.

    Pelo visto, se levarmos em conta a fora de difuso, existe uma tendncia de o

    sdio entrar e de o potssio sair. Acontece que a membrana em repouso 100 vezes

    mais permevel ao potssio do que ao sdio. Com isso, comea a sair potssio

    atravs da fora de difuso, e pelo fato de existirem canais de potssio abertos.

    Entretanto, assim que o potssio comea a sair, o sdio que est fora da clula

    comea a exercer uma fora eltrica de repulso; alm disso, as protenas

    intracelulares tambm exercem uma fora eltrica de atrao pelo potssio. Quando

    essas foras eltricas se equilibram com a fora de difuso, o potssio pra de sair e

    tampouco volta para o meio intracelular. Dizemos ento que a membrana est em

    repouso.

    Mas a pequena quantidade de potssio que sai j suficiente para deixar a

    superfcie interna da membrana mais negativa que a superfcie externa.

    EQUILBRIO ELETROQUMICO E EQUAO DE NERNST:

    Quando no h fora resultante sobre o on (as foras do gradiente de

    concentrao e eltrico so iguais e opostas), nenhum movimento do on ocorre, e diz-

    se que o on est em equilbrio eletroqumico atravs da membrana.

    A equao de Nernst determina o valor potencial de equilbrio ( ) de um on

    qualquer para o qual a membrana permevel.

    =

    ln

    Onde,

  • : Potencial de equilbrio.

    R : Constante dos gases.

    T : Temperatura em K.

    z : Valncia do on.

    F : Constante de Faraday.

    : Concentrao interna do on.

    : Concentrao externa do on.

    Esse seria o potencial de repouso da membrana caso ela fosse permevel

    apenas ao on considerado.

    POTENCIAL DE EQUILBRIO:

    A tendncia natural de qualquer on que possa se mover atravs da membrana

    a de procurar o equilbrio (at que sua diferena de p

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