Biofísica de membranas

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História – Eletricidade animal 
Contribuição de Galvani e Volta 
 Luigi Galvani – contração da pata de rã 
 “elementos geradores de tensão e de 
corrente elétrica estão situados no 
animal” 
 Alejandro Volta – 1º gerador químico de 
eletricidade empilhando alternadamente discos 
de cobre e zinco 
 “músculos e nervos são apenas 
condutores de eletricidade e que no 
par bimetálico usado por Galvani 
estava a fonte geradora de 
eletricidade” 
Com o desenvolvimento da ciência concluiu-se que 
ambos estavam certos. 
 De fato, as estruturas nervosas são capazes de 
iniciar e propagar estímulos elétricos e estes 
participam na promoção da resposta contrátil 
muscular. 
 Por outro lado, lâminas bimetálicas podem 
produzir uma diferença de potencial elétrico 
suficiente para estimular o aparecimento do 
impulso elétrico nos nervos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Potencial transmembrana 
 A membrana superficial das células vivas se 
encontra submetida a uma diferença de 
potencial chamada de potencial 
transmembrana ou potencial de membrana. 
 As células não excitáveis (ex: células epiteliais 
do ser humano) apresentam um potencial de 
membrana constante de aproximadamente 
- 20mV. 
 Nos nervos e nos músculos, esses potenciais 
chegam a – 90mV. 
 Célula quiescente – potencial de membrana 
constante – potencial de repouso. 
 
 A membrana das células
Evolução dos modelos 
 GORTER & GRENDEL (1925) – mostraram 
que o conteúdo lipídico das membranas, 
quando separado e espalhado sobre uma 
superfície líquida, ocupava uma área 2x maior 
do que a superfície da célula e, assim, 
Biofísica de membranas Biofísica de membranas 
postularam existir na membrana plasmática 
uma bicamada lipídica. 
 DANIELLI & DAVSON (1935) – previram a 
participação na membrana celular – 40 a 50% 
da massa da membrana era composta por 
lipídeos que se encontravam arrumados em 
camada dupla e massa restante era formada 
por proteínas globulares e filamentosas que 
recobriam os lados da matriz lipídica. 
 ROBERTSON (1957) – modificou a ideia 
original de DANIELLI & DAVSON e propôs 
que as proteínas estivessem completamente 
fora da bicamada lipídica. 
 
 STEIN & DANIELLI (1956) – desenvolveram 
a ideia dos poros hidrofílicos formados por 
tapetes de proteínas e dispostos 
transversalmente à membrana, de forma a 
conectar os meios intra e extracelular. 
 
 LUCY & GLAUERT (1964) – idealizaram um 
modelo para a membrana no qual os lipídios 
formavam micelas globulares que, por sua vez, 
estavam revestidas por proteínas. 
 
 BENSON (1966) – sugeriu que as membranas 
celulares deveriam ser compostas por uma 
matriz proteica onde os lipídios se 
dispersavam por entre os sítios hidrofóbicos 
das proteínas. 
 
 LENARD & SINGER (1966) – propuseram 
que o sarcolema fosse formado por uma dupla 
camada descontínua de lipídios. Fixadas à 
membrana lipídica estariam as proteínas. 
 
O modelo do mosaico fluido 
 SINGER & NICOLSON (1972) 
 A membrana celular é constituída por uma 
matriz lipídica onde existem proteínas 
globulares parcialmente mergulhadas nela e 
proteínas intrísecas, que atravessam toda a 
espessura da membrana, estabelecendo uma 
ponte entre os meios intra e extracelular. 
 Esse modelo propõe que as proteínas devem 
estar flutuando na matriz lipídica, podendo 
assum nela submergir ou dela emergir. 
 
 Proteínas extrínsecas = de superfície // 
Proteínas intrísecas = permitem comunicação 
entre citoplasma e meio extracelular. 
 O aspecto ordenado da matriz lipídica e a 
possibilidade de movimento laterais ou 
transversais das proteínas de membrana 
fizeram com que esse modelo ficasse 
conhecido como modelo do masaico fluido. 
 A membrana celulae, além dos lipídeos e das 
proteínas, apresenta na sua superfície externa 
um glicocálice polissacarídico – essas 
moléculas estão relacionadas com 
propriedades imunológicas. 
 
Composição lipídica da membrana celular 
 Fosfolipídeos (lecitina, esfingomielina, 
fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, 
fosfatidilserina) 
 Glicolipídeos 
 Esteroides (colesterol) 
Fluidez da membrana celular 
 Estudos têm demonstrado que a zona mais 
central da membrana celular é dotada de 
fluidez. 
 Colesterol  fluidez x Fosfolipídeos  fluidez 
 O Ca+ e o Mg++ atuam reduzindo a repulsão 
elétrica entre grupos carregados presentes nos 
fosolipídeos. 
 A fluidez das membranas biológicas também 
podem estar alteradas em certos estados 
patológicos – doença de Duchenne (distrofia 
muscular pseudo-hipertrófica), no câncer e na 
distrofia miotônica  Uma membrana com 
viscosidade alterada deve responder 
anormalmente durante suas tarefas elétricas. 
Comportamento elétrico passivo da membrana 
celular 
Circuito RC 
 A resposta das células a pulsos elétricos sugere 
que a membrana superficial se assemelha a 
uma associação do tipo resistor-capacitor em 
paralelo. 
 
 
 Nesse tipo de associação, a aplicação de um 
pulso retangular de voltagem faz a carga do 
capacitor variar segundo uma função 
esponencial simples que obedece à equação: 
 
 Quando a tensão é desligada pela abertura da 
chave (I), o capacitor perde progressivamente 
a carga acumulada. A corrente de descarga 
passa pelo resistor R e a carga do capacitor 
varia obedecendo à equação: 
 
Constante de tempo da membrana 
 Para esse tipo de circuito elétrico, define-se 
como constante de tempo (), o tempo t que é 
numericamente igual ao produto RC. Assim, 
tem-se que: 
 
 Assumindo-se que a membrana celular 
equivale eletricamente a um RC em paralelo, 
pode-se definit para ela uma constante de 
tempo (m):