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
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
de um capacitor de placas paralelas é
onde
é a permissividade do dielétrico,
a área da membrana e
sua espessura. Para a membrana típica tem-se
Ou seja, cada centímetro quadrado de membrana armazena cerca de
de carga por volt de diferença de potencial, seguindo
.
Passo 4
Esse comportamento explica como a célula armazena cargas em suas superfícies: a diferença de potencial de repouso (
) 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
onde
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
. A capacitância por área da membrana é da ordem de
, o que permite explicar o potencial de repouso e o comportamento dinâmico do potencial de membrana via
.