Suas Tecnologias

Professor Eduardo Cavalcanti
Ciências da Natureza e
Suas Tecnologias
FÍSICA
nº10
POTENCIAIS ELÉTRICOS DAS CÉLULAS
As células vivas dependem de uma série
de reações químicas em seu interior, que,
delicadamente articuladas entre si, em sequência
ou em paralelo, operam para manter o frágil
equilíbrio dinâmico que significa “estar vivo”. Esse
incessante turbilhão bioquímico libera energia,
quebrando ligações químicas de nutrientes
ingeridos, constrói e reconstrói biopolímeros como
proteínas, ácidos nucleicos, lipídios e glicídios,
e também desfaz e descarta os restos dessas
substâncias, uma vez que qualquer biomolécula é
funcional apenas por um tempo limitado dentro das
células. Em 1963, Hodgkin e Huxley receberam o
prêmio Nobel de Fisiologia por suas descobertas
sobre a geração de potenciais elétricos em
neurônios.
+
+
Estímulo
Exercícios
1. Suponha que o potencial elétrico fora
de uma célula viva seja maior do que
aquele em seu interior em 0,070 V. Qual
o trabalho realizado pela força elétrica
quando um íon de sódio (carga = +e)
se move do lado de fora para o lado de
dentro?
A) 1,1 · 10 –20 J
B) 2,0 · 10 –21 J
C) 1,1 · 10 –21 J
D) 2,0 · 10 –20 J
E) 1,6 · 10 –19 J
2. As superfícies interna e externa da
membrana de uma célula possuem
uma carga negativa e positiva,
respectivamente.
++
+
+
++
+
+
++
+ ++
++ ++ ++ + ++ +++ ++ + + ++++
+
+
+
+
+ +
+ ++
+
Despolarização da membrana,
provocando impulso nervoso (I.N.)
Na+ Na+
+ ++ ++ + + ++++
+++++++++
+++++++++
+++ ++ + + ++++
Na+ Na+
+
+
++
+
+
+ ++
++
K
++
+
+
+
+
+
+
+ +
+ ++
+
+
+
++
+
+
+ ++
++
++
+
+
+
+
+
+
+
+
Área de repolarização + +
Na Na
++ ++ ++ + ++ ++
K+ K+Na+
++ ++ ++ + ++ ++
Na+ Na+
(I.N.)
Esquema da relação bomba de sódio e potássio na condução do impulso nervoso.
Membranas celulares separam o meio intracelular
do meio externo à célula, sendo polarizadas em
decorrência do fluxo de íons.
+
– +
– +
K+
Na+ – +
– +
+
+ –
+
–
– +
+
–
–
+
–
++
+
+
++ ++ ++ + ++ +++ ++ + + ++++
Na
Por causa dessas cargas, existe uma
diferença de potencial de 0,070 V na
espessura da membrana. A espessura
da membrana é de 8 · 10 –9 m. Qual o
módulo do campo elétrico na membrana,
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considerando o mesmo como um
campo elétrico uniforme causado pela
distribuição uniforme de carga nas
superfícies da membrana celular?
A) 8,75 · 105 V/m
B) 8,75 · 106 V/m
C) 8,75 · 107 V/m
D) 5,60 · 10 –10 V/m
E) 5,60 · 10 –11 V/m
3. O acúmulo de cargas opostas nas
superfícies interna e externa faz com
que a membrana possa ser tratada, de
forma aproximada, como um capacitor.
Considere uma célula em que íons, de
carga unitária e = 1,6 × 10 –19 C, cruzam
a membrana e dão origem a uma
diferença de potencial elétrico de 80 mV.
Quantos íons atravessaram a membrana,
cuja área é A = 5 × 10 –5 cm2, se sua
capacitância por unidade de área é
C(área) = 0,8 × 10 –6 F/cm2?
A) 2 · 107 íons.
B) 3 · 107 íons.
C) 4 · 107 íons.
D) 2 · 108 íons.
E) 4 · 108 íons.
4. Se uma membrana, inicialmente polarizada,
é despolarizada por uma corrente de íons,
qual a potência elétrica entregue ao conjunto
de íons no momento em que a diferença
de potencial for 20 mV e a corrente for
5 × 108 íons/s, sendo a carga de cada íon
e = 1,6 × 10–19 C?
A) 1,6 · 10 –12 W
B) 1,6 · 10 –11 W
C) 1,2 · 10 –11 W
D) 1,2 · 10 –10 W
E) 1,0 · 10 –10 W
5. O potencial eletronegativo criado no
interior da fibra nervosa devido à bomba
de sódio e potássio é chamado potencial
de repouso da membrana, ficando o
exterior da membrana positivo e o
interior negativo. Dizemos, então, que a
membrana está polarizada.
Neurônio em repouso
Exterior do neurônio
Na+ Na+ Na+
+
Na
Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+
+
+
+ + +
+
+
+
+
+
+ +
Membrana celular
–
–
–
K+
–
–
K+
–
K+
–
–
K+
–
–
K+
–
–
–
K+
K+
Citoplasma
NEURÔNIO
A membrana que envolve um certo tipo
de célula viva tem uma área supeficial de
5 × 10–9 m2 e uma espessura de 1,0 × 10–8 m.
Suponha que a membrana se comporta
como um capacitor de praças e tem uma
constante dielétrica de 5,0. O potencial
na superfície externa da membrana
é + 60 mV maior que na superfície
interna. Quanta carga reside sobre a
superfície externa? Se a carga na parte
externa for de íons de Na+ (carga +e),
quantos desses íons estão presentes
sobre a superfície externa?
A) 1,3 · 10 –12 C e 8,1 · 106 íons.
B) 2,6 · 10 –11 C e 4,0 · 106 íons.
C) 1,6 · 10 –11 C e 8,1 · 105 íons.
D) 1,6 · 10 –12 C e 4,0 · 105 íons.
E) 1,3 · 10 –11 C e 8,1 · 107 íons.
FB no Enem – Nº 9 – Professor
Hermano Melo
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57713/12 | 20/03/2012 / Dig.: André – Rev.: TSS
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