13- Nos neurônios do cérebro humano, a energia armazenada em uma molécula de ATP liberada pela reação
É utilizada para retirar 3 íons
da célula e levar 2 íons
para o seu interior. Cada bomba de sódio desse neurônio pode transportar, por segundo, até
para fora e
para dentro da célula. Contudo, esse transporte é ajustado à necessidade da célula. Um pequeno neurônio possui cerca de um milhão de bombas de sódio, que podem transportar aproximadamente 200 milhões
por segundo. Estime a corrente elétrica devida às bombas de sódio através da membrana de um neurônio.
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
Passo 1
O enunciado pede para estimar a corrente elétrica gerada pelas bombas de sódio na membrana de um neurônio. O conteúdo aqui é eletrodinâmica básica: corrente é razão entre carga e tempo, isto é
Para resolver, vamos usar que cada bomba move
íons
para fora e
íons
para dentro por ciclo, resultando num transporte líquido de
carga positiva por ciclo, e que cada íon tem carga elementar
.
Passo 2
Calculamos quantos ciclos por segundo cada bomba faz a partir do número de
transportados. Cada bomba transporta até
por segundo, e em cada ciclo sai
. Logo
Passo 3
Em cada ciclo, há transporte líquido de
carga positiva para fora da célula, ou seja, de
. Portanto, cada bomba gera por segundo uma carga
Passo 4
Como o neurônio tem cerca de
bombas, a carga total transportada por segundo é
Passo 5
Finalmente, como corrente é carga por tempo, temos
aproximando para um algarismo significativo,
.
Resposta
(e)