2- A membrana celular pode ser comparada a um capacitor. Explique essa relação.

Passo 1

O enunciado pede para explicar por que a membrana celular age como um capacitor. O conteúdo envolvido é eletrodinâmica básica (capacitores) aplicado à biologia de membranas. Para resolver, vamos lembrar o que é um capacitor (condutor–dielétrico–condutor), a definição de capacitância e como isso se aplica à bicamada lipídica.

Passo 2

A membrana celular é formada por uma bicamada lipídica (da ordem de dapprox5;nm de espessura) que separa líquidos iônicos (intracelular e extracelular). Nos capacitores clássicos, dois condutores paralelos são separados por um dielétrico. Aqui:
  • os condutores são as soluções ricas em íons de cada lado da membrana (que conduzem corrente);
  • o dielétrico é a bicamada lipídica (rigidez elétrica alta, corrente quase nula).

Passo 3

A capacitância C de um capacitor de placas paralelas é
C = varepsilon,Ad,
onde varepsilon=varepsilon0,varepsilonr é a permissividade do dielétrico, A a área da membrana e d sua espessura. Para a membrana típica tem-se
Cm = varepsilon,Ad/A approx 1;muF,cm^-2
Ou seja, cada centímetro quadrado de membrana armazena cerca de 1 muC de carga por volt de diferença de potencial, seguindo Q=C,V.

Passo 4

Esse comportamento explica como a célula armazena cargas em suas superfícies: a diferença de potencial de repouso ( sim -70 mV) é justamente a voltagem num “capacitor” que tem a bicamada como dielétrico. Além disso, o ritmo de variação do potencial de membrana num estímulo obedece a uma constante de tempo
tau = Rm,Cm,
onde Rm é a resistência da membrana. Isso modela o atraso na geração de potenciais de ação.

Resposta

A bicamada lipídica funciona como dielétrico entre dois fluidos condutores (intra e extracelular), armazenando cargas em suas superfícies conforme a relação Q=C,V. A capacitância por área da membrana é da ordem de 1 muF,cm^-2, o que permite explicar o potencial de repouso e o comportamento dinâmico do potencial de membrana via tau=Rm,Cm.

Exercícios relacionados