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Biofísica Biofísica

Aula 5: Biofísica de sistemas e bioeletricidade Aula 5: Biofísica de sistemas e bioeletricidade

Biofísica de sistemas e bioeletricidade Biofísica de sistemas e bioeletricidade

Bioeletricidade

→ sistema nervoso → bioacústica (fonação e audição)

→ biomecânica (respiração)

→ bio-óptica (visão)

As estruturas nervosas são capazes de iniciar e propagar estímulos elétricos que participam da resposta contrátil muscular.

Campo eletromagnético (EM)

Possui forças de atração e repulsão e se divide em: - campo elétrico (E): com carga elétrica, (+) e (-)

- campo magnético (B): com carga magnética, (polo sul) ou (polo norte)

- campo eletromagnético (EM): sem carga, são as radiações eletromagnéticas, com amplo espectro de energia (raios X, luz, calor, etc)

Campo eletromagnético x Sistemas biológicos

Em sua atividade biológica, os seres vivos interagem com os três campos:

- a propagação do campo elétrico e o magnético podem ser medidos por instrumentos

- o campo elétrico pode ser gerado a partir de energia livre liberada por reações bioquímicas (natureza elétrica)

- o campo eletromagnético está presente em todos os seres vivos, participando de todas as estruturas e fenômenos biológicos

Estruturas moleculares

A maioria das biomoléculas tem natureza iônica

Átomos e moléculas → dificilmente permanecem neutros em sistemas biológicos → tendência de ganhar ou perder elétrons → quando resulta carga elétrica, são chamados íons (mobilidade que apresentam em campo elétrico)

Campo elétrico

Lei de Coulomb: um campo elétrico E caracteriza a capacidade que uma carga elétrica tem para influir no espaço que a circunda.

Campo elétrico: grandeza vetorial

(intensidade diminui com a distância em relação a carga)

(direção radial e sentido do campo depende do sinal que deu origem ao campo)

As energias de ligações moleculares → campo elétrico (E)

Existem três tipos de ligações primárias de moléculas: Ligações iônicas, covalentes e mistas.

Ligações iônicas

Um átomo cede e o outro recebe elétrons (transferência completa, 1e- por valência)

Íons em equilíbrio dinâmico em fluidos biológicos

Cargas não se neutralizam

Ligações fortes mas facilmente desfeitas em soluções e na presença do campo elétrico

Ligações covalentes

Cada átomo recebe o mesmo número de elétrons

(para cada valência 2e- são trocados, 1 de cada átomo)

Ligação (sigma e pi)

Cargas se neutralizam Não se separa em presença do campo elétrico

Ligações mistas

Caráter intermediário entre iônica e covalente (tem intercâmbio de elétrons, mas 1 átomo fica mais eletronegativo)

Cargas parcialmente neutralizadas

Molécula polarizada se orienta em campo elétrico mas não se separa em campo elétrico

Concentrações iônicas (célula em repouso)

Potencial elétrico na membrana celular

A geração dos potenciais elétricos na membrana depende muito das correntes iônicas que a atravessam

Sódio Cloreto Potássio Cálcio

Canais iônicos com seletividade variada

Os canais iônicos de sódio

Os íons de sódio atravessam a membrana celular por canais hidrofílicos

Existem canais rápidos e lentos de sódio que são bloqueados quando a célula é despolarizada

A intensidade destas correntes depende do potencial da membrana e da concentração extracelular de Ca2+

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