UEM 2015 (Verão) — questão 19 de Física

Enunciado em texto
A célula é a unidade fundamental para a vida biológica. Uma célula eucariótica é formada por um núcleo que está envolvido pelo citoplasma e esse está rodeado por uma membrana chamada membrana plasmática. Uma das características das células é a capacidade de controlar a entrada e a saída de íons (cargas elétricas) através da membrana plasmática. Sobre o assunto, assinale o que for correto.
(01) Íons, por exemplo Na⁺ e K⁺, são encontrados em diferentes quantidades no interior e no exterior da célula. Esses íons são separados pela membrana plasmática, o que causa uma diferença de potencial elétrico entre o interior e o exterior da célula.
(02) O interior e o exterior das células são formados por soluções salinas, que são boas condutoras elétricas. Já a membrana plasmática que separa essas duas soluções condutoras pode ser considerada um dielétrico. Assim, temos configurado um capacitor elétrico.
(04) Um valor típico para a diferença de potencial entre o interior e o exterior de uma célula é = 70 mV. Considerando que a carga elétrica localizada nas proximidades da membrana plasmática é de C, podemos dizer que esta célula possui uma capacitância de F.
(08) Mudanças no valor da diferença de potencial em uma célula ocorrem devido ao trânsito de íons por meio da abertura de canais na membrana plasmática.
(16) Um neurônio é excitado por um impulso elétrico a partir da energia fornecida pelo núcleo da célula. Considerando que durante esse impulso cerca de íons Na⁺ penetram a membrana plasmática em 1 ms, gera-se uma corrente elétrica de A.
(Enunciado: Vestibular UEM 2015 (Verão) — UEM/CVU.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).
Resolução comentada
O que a questão pede: tratar a membrana celular como um capacitor e calcular capacitância e corrente (Física com Biologia).
(01) Verdadeira. Há mais K⁺ dentro e mais Na⁺ fora, e a membrana mantém essa separação. A distribuição desigual de cargas cria o potencial de membrana (o interior fica negativo em relação ao exterior).
(02) Verdadeira. Dois condutores (as soluções salinas de dentro e de fora) separados por um isolante fino (a bicamada lipídica) formam exatamente um capacitor.
(04) Verdadeira. Pela definição de capacitância:
(08) Verdadeira. A ddp só muda se cargas atravessarem a membrana; isso acontece quando canais iônicos se abrem e deixam passar íons (como o Na⁺ entrando no impulso nervoso).
(16) Falsa. Primeiro, a energia do impulso vem dos gradientes de íons mantidos pela bomba de sódio e potássio (que gasta ATP), não do núcleo. Segundo, a conta está errada. A carga que entra é
O valor é a carga (em coulombs), não a corrente.
⚠️ A armadilha: na (16), esquecer de dividir a carga pelo tempo de 1 ms; corrente é carga por segundo.
A ideia em uma frase: a membrana é um capacitor (C = Q/ΔV), e a corrente é a carga dos íons que passam dividida pelo tempo.
Resposta: soma 15 (01 + 02 + 04 + 08).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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