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Biofisica

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Potencial de membrana
Quando uma cé l ula rece be e trons fi ca carregada negativame nte , j á quando el a doa, f i ca carre gada posi ti v amente.
Podemo s di ze r então, que cada uma de ssas cé lul as apresenta um pote nci al elétri co.
Quando te mos duas célul as com difere nte s potenci ai s e létri cos, dizemos qu e exis te entre elas uma di fe ren ça de
potenci al (d. d. p). Con se e nte me nte , se l i garmos es sas d uas l ul as atrav és de u m f i o condu tor, n o caso o ax ônio ,
have uma corrente el étri ca (i mpul so ne rvos o) n o s en tido da célul a que p ossu i mais elé trons ( potenci al ne gati vo)
para a que possu i menos (potenci al posi ti vo) .
As cé lul as apre se n tam d. d.p . entre se u mei o i nte rno ( inte rce lu l ar) e e xte rno ( ex tracelul ar). Esse fen ôme no é
conhe ci d o como pote n ci al de me mb rana, existente sob du as f ormas: o pote nci al de re po uso e o po tenci al de ão,
que ve re mos abaix o .
Potencia de repouso
No pote ncial de repouso, ocorre a alte rnânci a entre o transp orte passi vo e ativo de ío ns. a e ntrada p assi v a de
íon s sódio ( Na+) , q ue poste ri orme nte o ex pul sos ati v amente, ao me smo tempo em q ue íons p otássi o (K+) entram
ativ ame nte . Em se gui da, o K+ sai passi vamen te da cé lul a, tornan do o me io e x te rno po si ti vo em rel ão ao me io
i nte rno. Com isso, a cél ul a f i ca p ol ari zada.
Quando está em repous o, a dife re nça de potenci al (d .d. p.) do ne u rônio é aproxi madamen te - 75 mV , i ndi cando que
o i nte rior da lul a e stá ne gati vo e m rel ação ao me io ex te ri or. O pote ncial de repous o ocorre quand o o potencial
de me mbran a o é alte rado por pote n ci ai s de ação.
Potencial de ação
O p oten ci al de ão consi s te em uma v ari ão b rusca do pote ncial de membrana, prov ocada por um e s mulo .
Quando uma cé lul a ne rvosa é exci tada por um estímulo que ati nj a o seu limi ar de de sp ol ari zação ( -65mV ) , um
potenci al de ão é ge rado de ntro da lei do tudo ou nada. O potenci al de ação é caracte ri zado por trê s e tapas
di fe ren te s: de spol ari zação, re pol ari zação e h ipe rp ol ari zação. Ve j a abai x o:
De spol arização ( entrada de sódio)
Quando u ma cél ul a exci vel ( ne urônio ) re ce be um e s mu lo ne rvos o do tip o li mi ar ou sup ra li mi ar, su a d .d.p. de
rep ouso é elev ada até o li mi tar de desp ol arização ou o ul trapassa, re spe ctiv ame nte , de se ncade ando o p ote nci al de
ão. Ne ste momento, n a me mbrana cel ul ar abre m can ai s de s ódi o ( N a+) . Co m isso, gran de quanti d ade de di o
e ntra na célul a, tornando se u interi or mais posi tivo e se u ex te rio r mai s ne gativ o. Este me cani smo é conhe ci do
como despol ariz ão e a d.d .p . ne sta f ase é aproxi madamente +45mv.
Re pol arização ( saí da de potássio)
A en trada de grande quanti d ade de Na+ na cél ul a estimul a o f e ch amento dos can ai s de Na+ e a i me di ata abe rtura
de canai s de K+, ocorrendo a s da de K+. Ne s ta f ase , a bomb a de sódi o - potássio f unci ona transportando
ativ ame nte trê s mol é cul as de N a+ para o ex te ri or e re co locando duas mol é cul as de K+ no i nte rio r da célula,
tornando se u i nte ri or mai s ne gati vo e seu ex te ri or mai s posi ti vo.
O transporte ativ o de íons en volve gasto d e ene rgi a, nesse cas o, ocorre o aumento da ativ idade me tabólica cel ular
para a obtenção de maior su pri me nto e ne rgé ti co. N a cél ul a, uma mo cu l a de ade nosi na trif osf ato ( ATP) é
quebrada, li be rando u m f osf ato in orgâni co ( Pi) , uma molé cu l a de aden osi n a di f osf ato ( A DP) e e ne rgi a, n e ce ssári a
para o transporte dos íons. A re pol ari z ão f az com que o pote n ci al de me mbran a vol te a s e r ne gativo , reto rnan do
a su a d.d .p. normal de potenci al d e rep ous o ( - 75 mV) .
Hi pe rpol ari zação (saída do exce sso de potássio)
Quando uma l ul a re ce be um e smu lo i ni b itório , ocorre a saíd a do íon potássi o (K+) e a entrada do íon cl oro (Cl -) ,
tornando o mei o in te rno da cél ul a mais ne gati vo e o meio exte rno mai s p osi tiv o, in ibindo a propagação do
potenci al de ação . A hi pe rpol ari zação dura al guns mi li sse gundos e, ne sta f ase , a d.d.p. pode che gar até a - 90mV .
Cone s e bastone tes
A retina te m uma consti tui ção mu ito compl ex a e é uma parte vi tal para a nossa capaci dade de visão. A sua pri nci pal
f unção é rece be r e transmi ti r imagens p ara o cére bro e, para is so, as cél ul as que lhe aju dam são o s b astone tes e os
cone s. Ex istem ce rca de 125 mil e s de basto ne tes e cone s de ntro d a re ti na.
Os bastone te s são os mai s nume rosos entre os d oi s f otorre ce p tores ( supe rando os cone s nu ma proporção de 18
para 1) e f uncionam me smo com po uca l uz ( conse gue m de te ctar um úni co f óton) , cri ando imagen s e m pre to e
branco na pe nu mbra. Mas q u ando bastante l uz ( por e xe mpl o, a l uz do di a o u l uz artifi ci al numa sal a) , s ão os
cone s que e n tram e m ação e nos dão a capaci dade d e ve r cores e de talhes d e o bje to s.
As i nf ormaçõe s re cebi das pelos bastone te s e co ne s são transmi ti das, i nte rpre tam as me nsagen s envi adas e
reenvi am essas in f ormações p ara o cé re bro pel o ne rvo ópti co.
Olho humano doe nças
Miopi a é a co ndi ção e m que os olhos p ode m v e r objetos que e s tão pe rto, mas não são capaze s de e nxe rgar
cl aramente os obje tos que estão lon ge , as pessoas co m e sta condi ção, f re e nte me nte ape rtam o s ol hos p ara ve r
mel hor à di s tânci a. O ol ho míope apre se nta u ma cu rv atura corne ana acentuada ou compri me nto do ol ho alé m do

normal. Por e sse mo ti vo, a formação da image m se ante s d a re ti na, re sul tando e m uma b aix a de v is ão. Miopia:
uso de l ente s dive rgentes o s negativ as, de supe rf ície côncava.
Hi pe rmetropia é o no me dado ao erro de focali zação da i mage m no ol ho, f aze ndo com que a i mage m s ej a f ormada
após a re ti n a. Isso acon te ce pri nci pal men te po rque o ol h o do h ipe rmetrope é um pou co men or do que o normal .
Outras caus as incl ue m si tuaçõe s o nde a córne a ou o cri stal i no apre se ntam al te rações no se u f ormato qu e
di mi nue m o s eu pode r refrativ o, como a megal ocórne a, onde a córne a é mai s pl ana do que de ve ri a ser.
Hi pe rme tropi a: uso de le nte s con ve rge nte s ou posi ti vas, de supe rf ície conve xa.
Presbi opi a tamm conhe ci da como vis ta cansada”, a presbi opi a é uma f alha ref rati va d o ol ho. Costuma
acome te r pe s soas com mai s de quare nta anos de id ade. Ne ste cas o, a i mage m f orma- se atrás d a reti na. A
pre sbi opi a o co rre e m f unção do e nri je ci me nto da le nte do b ul b o ocul ar. Este e n ri jecimen to ocorre e m f un ção do
e nvel he ci me nto do glo bo ocul ar, embo ra não ati nj a ne ce s sari ame nte todos os i ndivíd uos. A p ess oa que p ossui
pre sbi opi a pos sui di fi cul d ade em f ocal izar obje tos próxi mos ao campo de vi s ão. Pre sbi opi a: p el o me nos trê s
ti pos d if e re nte s de le nte s p ara a corre ção da pre sbi opi a: 1- Le nte s Mono f ocai s: s ão len te s si mples , com fo co úni co,
de ve m se r util izadas na v isão de pe rto, poi s de s focam as i mage ns quando no olhar a distanci a. 2- Le nte s Bif ocais:
são f aci lmente i de nti fi cadas p el a pre se nça de uma di vi são entre a parte su pe ri or da lente - p ara vi s ão a d i stancia, e
a parte i nfe ri or da len te - para vi são de pe rto. m como pri nci pal inco nve nien te à mudança brus ca n o grau de
l onge para pe rto. 3- Len te s Mul ti focais : propo rci on an do foco s distinto s p ara d istanci as di fe re nte s . Isto se conse gue
atravé s de um aume nto progre ssivo do grau, de ci ma p ara b aix o, permi ti ndo ao usuári o o se u uso na v i o de longe
e pe rto. Ex te rname nte não dife re m das l en tes comuns , ou se j a, não apres entam traço div is ório.
Astigmatismo se caracteri za pe l a fo rmação da i mage m e m vários f ocos, e m e ix os d if e re nci ados. Uma córne a
normal é redon da e li sa, no caso de que m te m asti gmati smo, e l a é mai s ov al ada, i sto f az co m q ue a luz se re f rate
por v ári os pontos d a reti na e m v e z de se focar em ape nas um.
Para as pe ss oas com e ste proble ma, todos os obje to s tanto próxi mos como distante s f i cam distorcid os. A s
i mage ns fi cam embaçadas p orque al gu ns dos rai os de l uz o fo cali zados e outros não. A se ns ão é pare ci da com
a di s torção produ zid a por um pe d o de v id ro ond ul ado. Asti gmatis mo: us o de lente s ri cas na re cei ta de óculos
corre spon de ao cil i nd ro, cuj o grau v em acompanh ado do eix o corri gido. Pre cis am de le nte s co rre toras que te nham
um meri di ano posi ti vo e o utro ne gati vo .
Estrabi smo é quando pe rda do paral elis mo e ntre os olhos. Pop ul arme nte as pessoas com e strabi smo s ão
chamadas de "ve sgas". Embora a f o rma mai s comum se j a o de svio conv e rgen te ( de svio de um dos olhos para
de ntro) , podem se r di ve rgentes ( de svi o para f ora) o u v e rti cais ( um ol ho fi ca mai s al to ou mais baix o d o q ue o
outro).
As le ntes posi ti v as s ão i ndi cad as para hipe rme trop i a e p resbiopi a, as le nte s ne gati vas p ara mi o pi a e as l ente s
ci l índricas para asti gmati smo. Sua geo me tria é caracte sti ca porque o usual me nte compostas de u ma sup e rfície
conv ex a e outra côncava para se ad aptar mel hor a anatomi a ocul ar.
Daltonismo
Dal toni s mo é um distúrbi o d a vi são d as core s provo cado pe l a ausê n ci a de uma o u mai s das su bstânci as sensíve is à
l uz exi ste nte s n as l ul as da re ti na. S ão e ssas s ubstânci as as re spon sáveis pel a vi s ão cromáti ca, resul tado da
combinação das três core s qu e existem no s rai os l uminosos: o ve rmel h o, o ve rde e o azul . Os d altô ni cos o
i ncapaze s de distingui r uma, du as ou essas três core s. A f orma mai s co mum de dal ton ismo, po m, é a q ue se
caracteri za pela imp oss ibil idade de di sti ngui r o ve rmel ho do v e rde e m ambie nte s d e pou ca l uz.
Há i ndi víduos q ue apre se n tam es sa anomali a ape nas e m circunstânci as esp e ci ai s e são raríssi mos os casos de
ce gue i ra congê nita para to das as co re s. O dalto ni s mo afe ta mai s o s h ome ns, e mb ora sej a transmi ti do ape nas pe las
mul he re s. N a grande maiori a dos casos, as alte raçõe s na vi s ão das cores consti tue m um proble ma he re di tário, para
o qual não há tratamen to.
Osmose /capil aridade
Quando um tub o de vi dro de pe que no di âmetro é i me rso ve rti cal me nte no l íqui do conti do num recipie nte , o
l íquido so be pe lo inte ri or do tu bo até certo nível, que p ode si tuar - se aci ma da supe rfície do l íq ui do no re cipie n te -
caso d a água- ou abai xo d ele, no cas o do me rcú ri o. Iss o ocorre e m vi rtude d a capil aridade , n ome q ue al ud e ao
di âme tro d os tubos capi l are s, semelh ante ao de um fi o de cabel o.
Capil ari dade é o fenômeno f ísi co e m vi rtude d o qu al um l íqui do sobe ou de sce p or uma p assagem estrei ta, que
pode se r um tubo capi l ar, o e s paço si tuado e ntre as f i bras de um te cid o ou u m mate ri al p oroso q ual qu e r. De corre
das f orças que atuam na s upe rf íci e de co ntato entre um l íqui do e um v apor, espe ci almen te. Se a atração e ntre as
molé cul as do l íqui do é fraca , como no caso da água, ele sobe p el as paredes do tu bo e diz - se que "mol ha" o tubo. Se
a atração inte rmol e cul ar é f orte , como no me rcúrio, ele de s ce pel o tu bo e não o mol ha. Nos tub os e stre i tos , em
que mai or tensão supe rf i ci al, o l íqui do sobe mai s que e m tu bos mai s l argos.
A supe rf íci e l íq ui da em co ntato com o ar dentro do tubo, chamada inte rf ace l íqui d o- v apor, nunca é pl ana. Quando
o l íqui do mo lha a p arede s óli da, a supe rf ície é côncava e ade re tan ge ncial me nte à pare de ; se o l íqui do n ão mol ha a

parede , su a sup e rfície é convexa e es tabe le ce com a parede uma curva de conco rdân ci a, ou seja, que admi te um
me smo pl ano tange n te .
Entre os fe nôme n os que se devem à capi l ari dade e s o a asce nsão da água sub te rrâne a até a supe rfície, a
f ormação de bol has e gotas, a atração e repulsão de corp os q ue fl utuam s obre u ma supe rfície l íquid a e ou tros.
Tens ão supe rfi ci al
Sinapse
Si naps e é o l ocal on de um ne o ronio e n tra e m contato com outro para a passage m d o impul s o ne rvos o. Te m a
si naps e e trica q ue é a capaci dade q ue uma l ul a te m de modifi car, de al guma f orma, uma outra e x ci táve l e a
química que ocorre quando há um ci rcui to d e ne oronio, formando uma f en da si nápti ca.
Conse rvação de e ne rgia
A e ne rgi a consti tui o sub strato b ási co d o unive rso e de todos os processos de transformação, p ropagação e
i nte ração que nele ocorre m.
Energi a é a cap aci dade que po ssuem os corpos e sistema s de re al izar trab al ho. Essa prop rie d ade se e vi de nci a de
di ve rsas f ormas q ue se pode m transf ormar e s e i n te r - re l aci onar.
Um trabal ho re ali zado e m um corpo ou si ste ma de corp os ge ra um aume nto de s ua e ne rgi a. A ssi m, qu ando se
curva um arco ou s e compri me u ma mol a, armazen a- se ne ss es obje tos e ne rgi a em fo rma el ásti ca, q ue se manifesta
quando a flecha é di sp arada ou a mol a s e di ste nde . N esse processo se produz ape nas cessão de ene rgi a entre os
compone nte s do si ste ma, d e modo que o s aldo ge ral é nul o. Esse fe nôme no, conhe cid o como princípi o d a
conse rvação da ene rgi a, s e traduz na máxi ma de que a en e rgi a o se cri a ne m se pe rde , mas si mple sme n te sof re
tran sf ormaçõe s, p assando de um es tado para outro. Tal princípi o consti tui u um dos ax i omas da f ísi ca, até se r
supe rado pe l as te ori as rel ati vi s tas de Al be rt Ei nstei n.
Transf ormação da e nergia. No fim do cul o XV I I, Isaac New ton l ançou as base s de um n ovo conce i to da f ísi ca e
propôs a n oção de força como um agen te capaz de alte rar o e q ui l íbri o di nâmi co o u estático dos corpos. Entre tanto,
se us suce ss ores su bsti tram as fo as pe l as e ne rgi as a e l as associ adas como as causas f und amen tai s dos
f e me nos f ísi cos . Se gun do tai s pri ncípi os, as trocas de e ne rgi a e ntre os di fe ren te s si s te mas o responsáve i s por
e sse s fe nôme nos e se mani fe s tam em di ve rsas f ormas conve rsív ei s e ntre si .
Um s i ste ma ide al que não sof re sse pe rdas consti tui ri a um moto contín uo, i de al pe rse gui do du ran te sé cul os, j á q ue
sua ene rgi a ge rari a um trab alho pe rmanen te. N a re al idade , tai s sistemas não e xi s te m, e as p e rdas de e ne rgi a se
trad uzem e m e mi ss ão de cal or. P or i sso consid e ra- se que o cal or é a forma mais de gradada de ene rgi a, a q ual , por
não s e r re cupe vel p ara o sistema, não é tamb ém transformável .
O s é cul o XX assi s ti u ao nascimento de uma no va te ori a, que de te rmi nou a mo difi cação su bstanci al do conce ito de
e ne rgi a e de suas rel açõe s de troca com os co rpos. A rel atividade f ísi ca, de fe ndida por Einste in, consi de ra a e ne rgi a
e a massa como dife re nte s mani festaçõe s de uma úni ca proprie d ad e, o qu e al te ra o tradi cio nal pri ncípi o da
conse rvação. Se gundo a teori a, a e ne rgi a pod e passar a outros es tados e até me smo conv e rte r -se e m mass a e vi ce -
ve rsa. Expe ri mento s cie ntíficos comp rovaram, n as al ssimas te mpe raturas al cançadas duran te as reaçõe s
nucle ares, o fen ôme no de transf ormação de mass a em e ne rgi a pura, embora tenha s ido i mposv el p rovocar a
conv e rsão e m se nti do i nve rso. Quando o p roble ma anali s ado não i ncl ui proce ssos nu cle are s pode -se ace i tar o
pri ncíp io da conse rvação, que consi de ra o cal or o úni co me io d e pe rda energé ti ca e m um si ste ma i sol ado.
Formas de e ne rgia. Ene rgi a ci né ti ca é a de riv ada do movimento das p artícul as mate ri ais, enquanto e ne rgi a
potenci al é aquela que os corpos possuem e m vi rtude de suas pos i çõe s ou confi guraçõe s. Um marte lo, po r
e xe mplo , utiliza a e ne rgi a ci né ti ca para vence r as forças de atri to q ue se oe m à penetração do prego. Po r sua
ve z, as que das d"águ a tran sformam em e ne rgi a e létri ca a di fe re nça de ene rgi a potenci al , de co rre nte das di fe ren te s
al turas ou di stânci as e m rel ão ao ce ntro da Te rra.
Tradi ci onal me nte, di s ti ngue -se a e ne rgi a ciné ti ca de transl ão, prov ocada pela ve loci dade li ne ar dos corp os, da
e ne rgi a de rotação do s l idos em torno de um ei xo. Do mesmo modo, a e ne rgi a potenci al pode s e r de natureza
grav i tacional , el ásti ca, magné ti ca, elétri ca, qmi ca etc.
A comparão e ntre todo s esses tipos d e ene rgi a basei a -s e no trabal h o me câni co consumido na prod ução de cada
uma delas. A f ísi ca expe ri men tal de monstrou q ue a uma dada v ari ão na quantidade de e ne rgi a cor re s ponde
se mp re o me s mo trabal ho, de fi ni do como se u e qui vale nte me câni co .
Inte rpre taçõe s da ene rgi a. N o passado , a e ne rgi a f oi consi de rada, do pon to de vi s ta f ísi co, como um f lu i do
i ntri nse came nte pre se n te n os d ife ren te s corp os. A i n te rpre tação d ad a aos f e menos f ísi cos pel os cie nti s tas dos
cul os XV I I e XV II I, q ue os atri buíam a forças que agi am a di stânci a, redu zi u o papel das mani fe staçõe s ene rgé ti cas
a me ras conse q üê nci as de tai s fo as, obse rvadas em f o rma de trabalho me câni co ou de calor.
O p rogre s so no e studo d o eletromagne ti smo, o co rrido prin ci p al me nte no sé cul o X IX , provo cou uma primeira
mudança a respe i to dos concei tos de e ne rgi a. A n oção de campo , proposta por Mi chae l F araday, s egun do a qual os
movi me n tos de correntes el é tri cas, ou cargas, e ram produzi d os não po r f orças, e sim por pe rtu rbaçõe s e cu rvatu ras
e ne rgé ti cas do e spaço, f e z re nasce r a i déi a de fl ui do de e ne rgi a. Mai s uma ve z, as trocas e ne rgé ti cas se conve rti am,