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ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 1 Prof. Carol Negrin vestibulares.estrategia.com EXTENSIVO VESTIBULARES Exasiu 2024 Exasi u Aula 03 – Metabolismo Celular. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 2 SUMÁRIO TABELA DE CONCEITOS 3 AULA 03. METABOLISMO CELULAR 4 1. RESPIRAÇÃO CELULAR 7 1.1. Glicólise 8 1.2. Ciclo de Krebs 11 1.3. Cadeia respiratória 15 2. FERMENTAÇÃO 20 2.1. Fermentação alcoólica 21 2.2. Fermentação láctica 22 2.3. Fermentação acética 23 3. FOTOSSÍNTESE 24 3.1. Luz e pigmentos fotossintetizantes 25 3.2. Etapas da fotossíntese 26 4. QUIMIOSSÍNTESE 37 5. QUESTÕES DE PROVAS ANTERIORES 39 5.1. Lista de questões complementares 39 6. GABARITO 64 6.1. Gabarito da lista de questões complementares 64 7. QUESTÕES DE PROVAS ANTERIORES RESOLVIDAS E COMENTADAS 65 7.1. Lista de questões complementares 65 8. RESUMINDO 105 9. CONSIDERAÇÕES FINAIS 106 10. REFERÊNCIAS 107 11. VERSÕES DAS AULAS 108 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 3 TABELA DE CONCEITOS Anabolismo Conjunto de reações de síntese. Carboxilação Reação em que átomos de carbono são fixados, incorporados a moléculas. Catabolismo Conjunto de reações de degradação. Fosforilação Reação em que ocorre a adição de fosfato à molécula. Hidrólise Reação de quebra de uma molécula pela água. Metabolismo Conjunto de reações químicas que ocorrem no organismo. Moléculas carreadoras (aceptores) Moléculas transportadoras, no caso de elétrons e hidrogênio. Oxidação Reação em que há perda de elétrons e de hidrogênio. Reação endotérmica (endergônica) Reação que precisa receber energia para acontecer. Reação exotérmica (exergônica) Reação que libera energia devido à quebra de moléculas. Reações de degradação Reações em que moléculas complexas são quebradas, decompostas em moléculas mais simples. Reações de síntese Reações em que moléculas mais simples são unidas, formando moléculas mais complexas. Redução Reação em que há ganho de elétrons e de hidrogênio. Respiração aeróbia Tipo de respiração de requer oxigênio como aceptor final de elétrons. Respiração anaeróbia Tipo de respiração que não requer oxigênio, mas outras moléculas como aceptor final de elétrons. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 4 AULA 03. METABOLISMO CELULAR Olá, vestibulando (a)! Preparado para uma aula cheinha de reações químicas? Nesta aula nós estudaremos o metabolismo energético, que é a soma total dos processos químicos que ocorrem em uma célula viva. Dois desses processos foram rapidamente comentados com você na aula anterior, quando falamos sobre mitocôndrias e cloroplastos. Agora falaremos de todos os processos de maneira muito detalhada, para que você entenda tudo sobre o tema e arrase no seu vestibular. Como você verá na aula, diversas são as reações que permitem que a célula e o organismo se mantenham vivos. Além disso, muitos novos conceitos aparecerão. Porém, com a devida explicação, eles não serão um problema para você e, sim, a solução das suas questões do vestibular! Então respire, porque vamos começar! Em nossa primeira aula, nós vimos que todos os seres vivos apresentam características universais: estrutura celular, material genético, metabolismo e capacidade de reprodução. Metabolismo se refere ao conjunto de reações químicas que ocorrem no organismo. Tais reações envolvem diversos processos nos quais moléculas são modificadas ou transformadas em outras de maior ou menor energia. As reações químicas fundamentais são classificadas em dois tipos: reações de síntese e reações de degradação. Nas reações de síntese, moléculas mais simples são unidas para formar moléculas mais complexas. Já nas reações de degradação, moléculas complexas são quebradas (decompostas) em moléculas mais simples. Por exemplo: a união de moléculas de glicose para formação de glicogênio é uma reação de síntese, enquanto a quebra da molécula de glicogênio para liberação de moléculas de glicose é uma reação de degradação. Dessa forma, o metabolismo pode ser dividido em anabolismo, que é o conjunto de reações de síntese, e catabolismo, que é o conjunto de reações de degradação. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 5 Tanto o anabolismo quanto o catabolismo envolvem a transformação da energia. Os processos anabólicos precisam receber energia para que possam acontecer, sendo constituídos por reações endotérmicas (ou endergônicas). Por outro lado, os processos catabólicos liberam energia, sendo constituídos por reações exotérmicas (ou exergônicas). Nas reações endotérmicas, os reagentes têm menos energia do que os produtos, enquanto nas reações exotérmicas, os reagentes têm mais energia que os produtos, sendo a energia liberada na forma de calor (Fig. 1). Figura 1. Esquema representando uma reação endotérmica, em que a energia (e) para a reação deve ser incorporada (A) e uma reação exotérmica, em que energia é liberada (B). (P=produto; R=reagente). É importante ressaltar que é por meio de reações catabólicas, exergônicas, que organismos obtêm a energia necessária à vida. Nos organismos vivos, há quatro tipos de processos que envolvem o metabolismo energético (celular): respiração celular, fermentação, fotossíntese e quimiossíntese. A respiração celular e a fermentação são processos exotérmicos, enquanto a fotossíntese e a quimiossíntese são endotérmicos. Como mencionado anteriormente, a energia é transformada nas reações metabólicas. Tal transformação envolve transferência de energia de uma molécula a outra, sendo essa transferência realizada por enzimas e coenzimas1. A energia liberada pela degradação das moléculas de maior energia, como de carboidratos, deve ser armazenada temporariamente antes que possa ser empregada na síntese das várias outras moléculas de que a célula necessita. Assim, energia é armazenada na forma de ligações químicas em moléculas chamadas de moléculas carreadoras, como o ATP. O ATP ou adenosina trifosfato é a molécula carreadora mais importante que as células possuem. É composta por uma base nitrogenada do tipo adenina ligada a um monossacarídeo do tipo ribose, o qual se liga a três grupos fosfatos (Fig. 2). 1 Coenzima é um cofator (composto químico) de origem orgânica que se liga a uma enzima, a fim de auxiliá-la na sua função catalítica, melhorando a atividade enzimática. Energia não se cria, ela se transforma. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 6 Figura 2. Estrutura da molécula de ATP (Fonte: Shutterstock). O ATP é sintetizado através de uma reação de fosforilação, na qual um grupo fosfato é adicionado à molécula de adenosina difosfato ou ADP, sendo esta uma ligação de alta energia. Quando a energia armazenada na molécula de ATP é necessária, ocorre a quebra da ligação de um dos seus grupos fosfatos (numa reação de hidrólise), formando ADP e fosfato inorgânico (Pi) (Fig. 3). A molécula de ADP regenerada pela degradação do ATP fica disponível para um novo ciclo de fosforilação e armazenamento de energia proveniente da quebra dos alimentos. Figura 3. Esquema da síntese e degradação do ATP (Fonte: Shutterstock). A reação de quebra do ATP é altamente exotérmica, ou seja, libera grande quantidade de energia, a qual é, então, utilizada pela célula nas mais variadas funções, como no transporte ativo de íons através da membrana, em reações de síntese de macromoléculas, no movimento e na produçãode calor. Dessa forma, o ATP é conhecido como a moeda de energia da célula. A energia liberada pela quebra do ATP é utilizada pela célula em diversas funções, como no transporte de moléculas, no movimento, na síntese de macromoléculas e na produção de calor. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 7 Outra maneira de a célula obter energia é por meio de reações químicas em que ocorre a transferência de elétrons. Tais reações são do tipo oxidação-redução. Nelas, o reagente que perde elétrons fica oxidado e o reagente que recebe elétrons fica reduzido. Além de ganhar ou perder elétrons, as moléculas ganham ou perdem H+, simplificadamente, chamados de prótons. Assim, a molécula que se combina com 2H+ também ganha 2 elétrons, enquanto uma molécula que perde 2H+ também perde 2 elétrons. Algumas moléculas carreadoras estão envolvidas no transporte de elétrons e de prótons: são as coenzimas NAD+, NADP+ e FAD2. Ao receberem H+ e elétrons, essas moléculas tornam-se reduzidas. Enquanto NAD+ está envolvido em processos catabólicos, como a respiração e a fermentação, NADP+ está envolvido em processos anabólicos, como a fotossíntese e a quimiossíntese. O FAD também participa de processos catabólicos, mas sua atuação está restrita a algumas etapas específicas da respiração celular. 1. RESPIRAÇÃO CELULAR Um dos processos do metabolismo energético é a respiração celular, a qual pode ser de dois tipos: ▪ Respiração celular anaeróbia: a energia é gerada na ausência de oxigênio. ▪ Respiração celular aeróbia: a energia é obtida com a participação do oxigênio. A partir de agora, esse tipo de respiração será tratado apenas como respiração celular, o qual será estudado neste capítulo. Todas as células animais e vegetais são mantidas pela energia armazenada nas ligações químicas presentes em moléculas orgânicas. Para que essa energia seja utilizada e permitam que vivam, cresçam e se reproduzam, os organismos devem extrai-la de uma forma utilizável (Alberts et al., 2017). Tanto nas células vegetais como nas células animais, a energia é extraída das moléculas de alimentos por um processo de queima3 controlada. Isso quer dizer que as células não queimam as moléculas orgânicas em apenas uma etapa, mas por meio de um grande número de reações. A respiração celular é definida como o processo de oxidação de compostos orgânicos de alto teor energético, que resulta na liberação de energia. Os compostos orgânicos com maior rendimento 2 NAD+: nicotinamida adenina dinucleotídeo (oxidado); NADP+: fosfato de nicotinamida adenina dinucleotídeo (oxidado); FAD: flavina adenina dinucleotídeo (oxidado). 3 Boa parte das reações que envolve o gás oxigênio é uma reação de combustão; por isso, o termo “queimar”. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 8 energético são os carboidratos, a partir dos quais são obtidas moléculas de glicose, utilizadas na respiração celular. A equação química que resume a respiração celular é: Parte da energia liberada pela reação é aproveitada na síntese de ATP, molécula que vai armazená- la até que precise ser utilizada pela célula; a outra parte é perdida na forma de calor. Em organismos endotérmicos4 (aves e mamíferos), a produção de calor contribui para a manutenção da temperatura corpórea em níveis compatíveis com a vida, compensado o calor que normalmente o organismo perde para o meio ambiente. Como já comentamos, a degradação da glicose acontece gradativamente, através de diversas reações, as quais têm início no citosol da célula e terminam no interior da mitocôndria. Assim, a respiração celular é dividida em três etapas: 1.1. GLICÓLISE A glicólise (do grego glykos = açúcar + lyses = quebra) é uma etapa formada pela sequência de 10 reações químicas que acontecem no citoplasma da célula. Sucintamente, na glicólise, cada molécula de glicose é quebrada em duas moléculas piruvato, ou ácido pirúvico. A glicólise tem início com a degradação da molécula de glicose, que resulta na formação de duas moléculas de gliceraldeído 3-fosfato (C3H6O3). Cada uma dessas moléculas dá origem a uma molécula de piruvato (C3H6O3). A quebra da molécula de glicose consome 2 moléculas ATP. No entanto, ao longo do processo de formação dos dois piruvatos são formadas 4 moléculas de ATP. Dessa forma, a glicólise tem um saldo positivo de 2 ATP. Além disso, ocorre a liberação de H+ e elétrons, que reduzem duas moléculas de NAD+ a NADH. Para melhor entendimento, observe o esquema a seguir (Fig. 3): 4 Organismos endotérmicos são aqueles que mantêm a temperatura corporal constante por meio do ajuste de suas taxas metabólicas. Etapas da respiração celular Glicólise Ciclo de Krebs Cadeia respiratória A respiração celular acontece quando a molécula de glicose é utilizada como fonte de energia. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 9 Figura 3. Esquema simplificado da glicólise. A glicólise é um processo em comum com a fermentação. Os piruvatos formados nesse processo podem seguir dois caminhos, a depender da presença ou não de gás oxigênio: na presença de O2, ele segue para o interior da mitocôndria e para segunda etapa da respiração celular; na ausência dele, o piruvato segue para o processo fermentativo. De qualquer maneira, a partir da glicólise, todos os processos ocorrerão em dobro, uma vez que uma molécula de glicose foi quebrada em duas moléculas de gliceraldeído 3-fosfato. Vale ressaltar que a glicólise é uma etapa anaeróbia, uma vez que não necessita de oxigênio para acontecer. Lipídios e aminoácidos também são compostos que resultam em alto rendimento energético e podem ser utilizados no processo de respiração celular. No entanto, há gasto energético para que possam ser utilizados. Assim, a quebra da glicose é a mais vantajosa, sendo por esse motivo, os carboidratos a principal fonte de energia dos organismos. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 10 Como mencionei anteriormente, a glicólise envolve uma sequência de 10 reações que culmina com a formação de duas moléculas de piruvato a partir da quebra de uma molécula de glicose. A seguir, apresentarei a você, de forma detalhada, as reações e as enzimas catalisadoras de cada uma delas. No entanto, esses detalhes não são cobrados nos vestibulares. Então, apresento-os a você como uma curiosidade. A glicólise pode ser dividida em duas fases: 1) a fase preparatória e 2) a fase de pagamento. Na fase preparatória, a energia da hidrólise das duas moléculas ATP para formação do gliceraldeído 3-fosfato é utilizada para preparar a transferência de elétrons e a fosforilação do ADP. Esta fase é composta pelas 5 primeiras reações da glicólise. Já na fase de pagamento, ocorre o pagamento das duas moléculas de ATP consumidas e a formação de um saldo de 2 ATP e mais duas moléculas de piruvato, sendo composta pelas 5 demais reações. 1ª reação: a glicose é fosforilada em glicose-6-fosfato. A enzima responsável por essa reação é a hexoquinase, a qual utiliza um ATP, que doa o fósforo para a glicose. 2ª reação: a glicose-6-fosfato é transformada em frutose-6-fosfato. A enzima responsável pela reação é a fosfo-hexose-isomerase. 3ª reação: a frutose-6-fosfato é fosforilada, formando a frutose-1,6-bifosfato. Essa reação é catalisada pela fosfofrutoquinase-1, que utiliza 1 ATP para fosforilar a frutose-6-fosfato. 4ª reação: a enzima aldose catalisa a divisão da frutose-1,6-bifosfato em dihidroxicetona fosfato e gliceraldeído 3-fosfato. 5ª reação: a dihidroxicetona fosfato é convertida em gliceraldeído 3-fosfato pela enzima triose-fosfato-isomerase. Assim, as duas moléculas de gliceraldeído 3-fosfatoseguem os próximos passos da glicólise. 6ª reação: o gliceraldeído 3-fosfato é oxidado a 1,3-bifosfoglicerato por ação da enzima gliceraldeído 3-fosfato-desidrogenase. Como consequência, uma molécula de NAD+ é reduzida a NADH. 7ª reação: o 1,3-bifosfoglicerato é convertido a 3-fosfoglicerato pela enzima fosfoglicerato- quinase. Essa reação forma 1 ATP. Dessa forma, os 2 ATP consumidos são pagos (lembre-se que a partir da formação do gliceraldeído 3-fosfato as reações ocorrem em dobro). 8ª reação: a molécula de 3-fosfoglicerato é rearranjada, formando o 2-fosfoglicerato por ação da enzima fosfoglicerato-mutase. 9ª reação: a desidratação do 2-fosfoglicerato forma o fosfoenolpiruvato por ação da enzima enolase. 10ª reação: o fósforo do fosfoenolpiruvato é transferido para o ADP, formando piruvato e ATP. A enzima que catalisa essa reação é a piruvato-quinase. Assim mais duas moléculas de ATP são produzidas. Como saldo, temos a formação de 2 ATP, 2 NADH e 2 piruvatos, os quais podem seguir para o ciclo de Krebs, pela via da respiração celular. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 11 1.2. CICLO DE KREBS A segunda etapa da respiração celular acontece na matriz mitocondrial da mitocôndria. Portanto, os dois piruvatos produzidos na glicólise devem ser transportados através das membranas externa e interna dessa organela para que possam seguir no processo metabólico. Uma vez na matriz mitocondrial, cada piruvato é transformado em acetil, uma molécula de dois carbonos, através de uma reação de oxidação. Essa reação libera gás carbônico e hidrogênio, o qual reduz um NAD+ a NADH. A molécula de acetil formada se liga a uma substância chamada de coenzima A (CoA), formando a acetil-coenzima A ou acetil-CoA. A acetil-CoA, por sua vez, reage com o oxaloacetato, formando o ácido cítrico (ou citrato ou, ainda, ácido tricarboxílico), que dá início a uma sequência de reações que regenera o oxaloacetato. Esse conjunto de reações é conhecido com ciclo de Krebs, ciclo do ácido cítrico ou ciclo tricarboxílico (Fig. 4). t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 12 Figura 4. Esquema simplificado da transformação do piruvato em acetil-CoA e do ciclo de Krebs. O ciclo de Krebs libera 2CO2, 1ATP, 3NADH e 1FADH2. Como foram gerados dois piruvatos na glicólise, são necessárias duas rodadas do ciclo de Krebs para cada molécula de glicose degradada. Portanto, o rendimento do ciclo de Krebs é de 4CO2, 2ATP, 6NADH e 2FADH2. No entanto, outros 2NADH e 2CO2 foram produzidos na oxidação dos dois piruvatos a acetil-CoA. Assim, ao final da segunda etapa teremos um saldo de 6CO2, 2ATP, 8NADH e 2FADH2. É importante destacar que todo o gás carbônico liberado na respiração celular é produzido a partir da formação do acetil e do ciclo de Krebs, ou seja, é produzido na segunda etapa da respiração celular. Pode ser que em alguns esquemas apareça que o ciclo de Krebs produz GTP ao invés do ATP. A única diferença entre essas moléculas é que ao invés da base nitrogenada adenina, o GTP possui a base nitrogenada guanina. Além disso, o GTP é transformado em ATP logo após a sua formação. Portanto dizemos que são produzidos 2 ATP no ciclo de Krebs. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 13 Novamente, vou mostrar a você, de maneira detalhada, as reações que constituem o ciclo de Krebs. Reafirmo que esses detalhes muito provavelmente não cairão em sua prova. Mas apresento a você a título de curiosidade. A partir do momento em que o piruvato entra na matriz mitocondrial ele é transformado em acetil- CoA através de uma reação de oxidação catalisada pela enzima complexo da piruvato-desidrogenase. A acetil-CoA segue, então, para o ciclo de Krebs, o qual é composto por uma sequência cíclica de 8 reações: 1ª reação: a acetil-CoA se liga ao oxaloacetato, formando citrato. Essa reação é catalisada pela enzima citrato-sintase. 2ª reação: o citrato é convertido a isocitrato por ação da enzima aconitase. 3ª reação: o isocitrato é oxidado a α-cetoglutarato pela enzima isocitrato desidrogenase. Como consequência, um NAD+ é reduzido a NADH. Essa reação libera uma molécula de CO2. 4ª reação: o α-cetoglutarato é oxidado a succinil-CoA, formando outra molécula de NADH. Além disso, outra molécula de CO2 é liberada. A enzima responsável por essa reação é a α-cetoglutarato- desigrogenase. 5ª reação: o succinil-CoA é convertido a succinato pela enzima succinil-CoA-sintetase. Nessa reação, uma molécula de GDP é fosforilada formando GTP, que rapidamente é convertido em ATP. 6ª reação: o succinato é convertido a fumarato pela succinato desidrogenase. Nessa reação, uma molécula de FAD é reduzida a FADH2. 7ª reação: a enzima fumarase catalisa a conversão do fumarato a malato numa reação de desidratação. 8ª reação: o malato é oxidado formando oxaloacetato por ação da enzima malato desidrogenase. Dessa forma, outra molécula de NAD+ é reduzido a NADH. Assim o oxaloacetato é regenerado e pode entrar novamente no ciclo de Krebs. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 14 Todos os seres vivos necessitam de energia para a realização de suas funções vitais. Os carboidratos são fontes rápidas de energia e são degradados por enzimas digestivas até que cheguem ao monossacarídeo glicose. A partir daí eles passam da luz intestinal ao sangue e, então, entram na célula, para que a glicólise aconteça. Mas nem toda a glicose participa da respiração celular. Parte dela fica estocada na célula sob a forma de glicogênio (e quando necessário, as células quebram esse polissacarídeo em moléculas de glicose). Assim, a glicose proveniente da alimentação será a base para a produção da energia necessária para a manutenção do nosso organismo, e para que realizemos nossas funções diárias. Contudo, como já mencionamos, proteínas e gorduras também podem funcionar como precursores na respiração celular, apesar de serem fontes secundárias. Após a digestão das proteínas, formam-se moléculas de aminoácidos, que são absorvidas e utilizadas para a síntese de novas proteínas na célula. Os aminoácidos em excesso, porém, são convertidos em intermediários da glicólise, para serem transformados em piruvatos, ou em compostos intermediários do ciclo de Krebs, entrando no processo de respiração celular. Para isso, os aminoácidos perdem seus grupos aminas, um processo chamado de desaminação e que forma amônia (NH3) como produto residual. No que diz respeito às gorduras, após serem digeridas, elas se transformam em ácidos graxos e glicerol e são absorvidas no sangue. O glicerol pode ser convertido em gliceraldeído-3-fosfato, um composto que faz parte da glicólise. Os ácidos graxos podem ser decompostos em acetil-CoA num processo de beta oxidação, e entram no ciclo de Krebs. A utilização de gorduras como precursoras para a respiração celular proporciona um rendimento energético muito maior que a glicose. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 15 1.3. CADEIA RESPIRATÓRIA A cadeia respiratória acontece nas cristas mitocondriais da membrana interna da mitocôndria. As membranas mitocondriais interna e externa são estrutural e funcionalmente distintas. Enquanto a membrana externa apresenta uma proporção de 50% de lipídios e 50% de proteínas (assim como ocorre na membrana plasmática), a membrana interna da mitocôndria apresenta 20% de lipídios e 80% de proteínas. Tal fato faz com que a essa membrana tenha funções bem mais definidas e maior seletividade à entrada de substâncias. É na cadeia respiratória que a maior parte do ATP é produzida. Sendo assim,a principal função das proteínas da membrana interna é participar da produção de energia da célula. Tal função é desempenhada por meio da formação de complexos proteicos, que ficam dispostos em sequência na crista mitocondrial, por isso a designação “cadeia” para essa etapa da respiração celular. Além disso, é nessa etapa que o O2 é consumido (etapa aeróbia), e por isso a designação “respiratória” para a cadeia. Nós vimos que NADH e FADH2 são moléculas carreadoras que se encontram na forma reduzida. Dessa forma, são moléculas que carregam energia até que ela possa ser utilizada pela célula em suas variadas funções. Vimos, também, que a molécula de glicose que começou a ser quebrada na glicólise e terminou o processo de degradação no ciclo de Krebs formou 8 NADH e 2 FADH2. É na cadeia respiratória que a energia embutida nessas moléculas será utilizada para a alta produção de ATP, sendo isso possível graças à transferência de elétrons pelos complexos proteicos. Três são os tipos de complexos proteicos presentes na membrana interna da mitocôndria que participam da cadeia transportadora de elétrons. Dentre as proteínas formadoras dos complexos, destacam-se os citocromos, os quais agem captando elétrons de um aceptor anterior e os transferindo ao aceptor seguinte (Fig. 5). Figura 5. Esquema da membrana interna da mitocôndria com os complexos proteicos que atuam na transferência de elétrons (Adaptada de Carvalho e Recco-Pimentel, 2013). A cadeia transportadora de elétrons tem início quando um NADH cede seus 2 elétrons de alta energia para o primeiro complexo proteico (numa reação catalisada pelo complexo NADH desidrogenase). Os elétrons são, então, transferidos para o segundo complexo e, finalmente, para o terceiro complexo. A perda de elétrons também resulta em perda de H+, que são transportados através dos complexos proteicos para o espaço intermembranas da mitocôndria (Fig. 6). É na cadeia respiratória que a maior parte do ATP é produzida. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 16 Figura 6. Esquema da membrana interna da mitocôndria, mostrando o fluxo de elétrons até o O2 e de prótons para o espaço intermembranas. Os elétrons e os prótons são provenientes da oxidação do NADH (Fonte: Adaptada de Carvalho e Recco-Pimentel, 2013). Ao final da série de transferência de elétrons através dos complexos proteicos, eles são capturados pelo O2, o qual é chamado de aceptor final de elétrons. Nesse processo, o O2 se combina com átomos de hidrogênio, formando água. O bombeamento de H+ para o espaço intermembranas faz com que seja formado um gradiente de H+ (ou gradiente de pH eletroquímico) nesse compartimento, o que é de extrema importância para a formação de ATP. Isso porque os prótons acumulados entre as membranas interna e externa da mitocôndria, por uma questão de regulação de concentração, tendem a se difundir para a matriz mitocondrial. Porém, como a membrana interna é impermeável ao H+, esse transporte é realizado através de um complexo proteico denominado ATP sintase (ou ATP sintetase), enzima responsável pela produção de ATP. A passagem de H+ pela ATP sintase produz energia suficiente para unir o ADP ao Pi (fosfato inorgânico), resultando em ATP (Fig. 7). Figura 7. Fluxo de prótons através do complexo ATP sintase, responsável pela fosforilação do ADP em ATP (Adaptada de Carvalho e Recco- Pimentel, 2013). t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 17 Com a molécula de FADH2, a cadeia respiratória funciona de forma um pouco diferente. Essa molécula é transportada diretamente ao segundo complexo proteico. Portanto seus elétrons são transferidos menos vezes e, consequentemente, bombeiam menos prótons para o espaço intermembranas. Tal fato resulta em menor produção de ATP a partir dessa molécula. Por isso, dizemos que o FADH2 é uma molécula carreadora de menor energia comparada ao NADH. A cadeia respiratória é a etapa da respiração celular que utiliza O2 atmosférico. Além disso, a formação do ATP ocorre por uma reação de fosforilação, na qual um fósforo é adicionado à molécula de ADP. Portanto, essa etapa também é chamada de fosforilação oxidativa. Resumidamente... A cadeia respiratória é a etapa em que a energia dos elétrons armazenada no NADH e no FADH2 é utilizada para a produção de ATP pelo processo de fosforilação oxidativa, a única etapa do catabolismo oxidativo dos nutrientes que requer oxigênio. Vamos falar de rendimento? Até pouco tempo, medidas mostravam que o rendimento da quebra de uma molécula de glicose era de 38 ATP. Isso porque se acreditava que cada molécula de NADH rendia 3 ATP e cada molécula de FADH2 rendia 2 ATP, sem distinção de energia entre os NADH do citosol e da mitocôndria: 10 NADH (= 30 ATP) + 2 FADH2 (= 4 ATP) + 4 ATP (da glicólise e ciclo de Krebs) = 38 ATP. Alguns questões antigas de vestibulares cobram dessa forma e isso ainda pode aparecer. Entretanto, medidas atuais demonstram de forma mais precisa o valor energético de cada molécula de NADH e FADH2 para a produção de energia. Na mitocôndria, a molécula de NADH rende 2,5 ATP e a molécula de FADH2 rende 1,5 ATP. No entanto, o NADH produzido no citosol (na glicólise) perde energia ao ser transportado para a matriz mitocondrial e, portanto, são menos energéticos, rendendo apenas cada 1,5 ATP (representado em azul no esquema). Dessa forma, nós temos que a degradação de uma molécula de glicose tem o rendimento de 30 a 32 ATP: G lic ó lis e 2 NADH 2 ATP ____________ Saldo = 2 ATP C ic lo d e K re b s (2 c ic lo s) 8 NADH 2 FADH2 2 ATP ____________ Saldo 2 ATP C ad ei a re sp ir at ó ri a 2 NADH = 3 ATP 8 NADH = 20 ATP 2 FADH2 = 3 ATP _____________ Saldo 26 ATP Sa ld o f in al 2 ATP 2 ATP 26 ATP _____________ 30 ATP O gradiente de prótons no espaço intermembranas é importante para o funcionamento da enzima que produz ATP, a ATP sintase. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 18 Uma das maneiras mais comuns de o tema “Respiração Celular” ser cobrado em provas é através de questões que tratam de exercícios físicos e atividade das células musculares. No início da aula, nós vimos que a principal função da respiração celular é a produção de energia na forma de ATP, para que a célula seja capaz de realizar suas funções, como o movimento. Pois bem, o movimento corporal é realização pela ação (contração) das células musculares, mais especificamente pelo deslizamento dos filamentos de actina sobre os de miosina. Tal movimento gasta energia, que provém da quebra da molécula de ATP. Portanto, em uma atividade física, grande quantidade de ATP é consumida. Isso somente é possível se grande quantidade de glicose for quebrada, para que o ATP necessário seja produzido. É por isso que é tão importante que a pessoa esteja bem alimentada, com reserva energética adequada, para que a demanda de energia para as células musculares seja atendida. A seguir, veja uma imagem que resume o que ocorre na respiração celular: suas fases e os locais em que ocorrem (Fig. 8). Figura 8. Respiração celular: a primeira etapa (glicólise) ocorre no citosol e as outras duas (oxidação do piruvato e ciclo de Krebs, e fosforilação oxidativa) ocorrem na mitocôndria (adaptada de Biologia de Campbell, 2015) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 19 É importante que você tenha em mente que tudo o que discutimos até aqui diz respeito ao processo de respiração celular em células eucarióticas. Células procariontes, de bactérias, não possuem núcleo nem organelas membranosas, como as mitocôndrias. Dessa forma, onde aconteceria a segundae a terceira etapa da respiração celular das bactérias aeróbias? Bom, a segunda etapa acontece no próprio citoplasma, enquanto a cadeia respiratória, na própria membrana plasmática. A membrana plasmática de algumas células bacterianas sofre invaginações, formando os chamados mesossomos. Neles estão presentes complexos de proteínas onde acontece a transferência de elétrons para a obtenção de ATP. Além disso, vale saber que também é nos mesossomos que ocorre o processo de fotossíntese no caso de bactérias fotossintetizantes (já que também não possuem cloroplastos). CAI NA PROVA 1. (2020/Simulado Geral do Estratégia Vestibulares) A respiração celular é um processo composto por três etapas: glicólise, ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons. Assinale a alternativa que apresenta as etapas em que o gás carbônico é produzido e o oxigênio é consumido. a) Ambos os eventos ocorrem no ciclo de Krebs. b) Os eventos ocorrem, respectivamente, na glicólise e na cadeia transportadora de elétrons. c) Os eventos ocorrem, respectivamente, na glicólise e no ciclo de Krebs. d) Os eventos ocorrem, respectivamente, no ciclo de Krebs e na glicólise. e) Os eventos ocorrem, respectivamente, no ciclo de Krebs e na cadeia transportadora de elétrons. Comentários: O gás carbônico é produzido no ciclo de Krebs, durante o processo de degradação da molécula de acetil- CoA. Já o gás oxigênio é consumido na cadeia transportadora de elétrons, sendo o aceptor final de elétrons e a partir do qual é produzida a molécula de água. A alternativa correta é a letra E. Gabarito: E 2. (2018/FAMEMA – Faculdade de Medicina de Marília) O esquema representa o Ciclo de Krebs. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 20 (João Batista Aguilar. et al. Biologia, 2009. Adaptado.) a) O Ciclo de Krebs é uma das fases de qual reação celular? Em que organela ocorre esse ciclo? b) Qual a função dos NAD e FAD, representados no esquema? Qual a relação dessas moléculas com a síntese de ATP? Gabarito: a) O ciclo de Krebs é uma das fases do processo de respiração celular aeróbia e ocorre na mitocôndria, mais especificamente na matriz mitocondrial dessa organela. b) NAD+ e FAD são moléculas carreadoras de elétrons de alta energia (também chamados de aceptores intermediários de elétrons – lembre-se que o aceptor final é o O2), produzidas nas etapas iniciais da respiração celular por um processo de redução. Essas moléculas são oxidadas na cadeia respiratória, fornecendo elétrons que são transferidos pela cadeia e causando o bombeamento de prótons para o espaço entre as membranas da mitocôndria. Esse bombeamento é importante, pois gera um gradiente de H+ no espaço intermembranas, que, ao se difundir de volta para a matriz mitocondrial através do complexo ATP sintase, produz energia suficiente para que o ATP seja formado. 2. FERMENTAÇÃO Na maioria dos animais e das plantas, a glicólise é apenas o início do processo de degradação da molécula de glicose. Nas células desses organismos, o piruvato formado é rapidamente transportado para a mitocôndria, onde é convertido em CO2 e acetil-CoA, que segue para o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória. No entanto, em muito organismos anaeróbios (que não utilizam oxigênio para crescerem e se dividirem), e até mesmo em organismos aeróbios em condições de níveis reduzidos de oxigênio, a glicólise é a principal fonte de ATP para as células. O processo pelo qual estes organismos obtêm energia é denominado fermentação. Fermentação é um processo anaeróbio de síntese de ATP. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 21 Como vimos, na glicólise ocorre a degradação da molécula de glicose em duas moléculas de piruvato. Esse processo ocorre tanto na respiração celular quanto na fermentação. Porém, na fermentação, o piruvato é degradado em substâncias mais simples, podendo formar ácido láctico (lactato) ou álcool etílico (etanol). Em condições anaeróbias, os piruvatos não entram na mitocôndria, ou seja, todo o processo de fermentação ocorre no citosol. Para que os produtos da fermentação sejam produzidos, o NADH é oxidado a NAD+, sendo esse restabelecimento importante para a manutenção das reações da glicólise e a produção de ATP. Como você pode observar na Figura 9, a fermentação é um processo bem menos energético do que a respiração celular, em que apenas 2 ATP são produzidos pela quebra de uma molécula de glicose. Isso ocorre porque a glicose não é totalmente degradada, além do fato de não haver transferência de elétrons, que é o principal mecanismo de produção de energia. Figura 9. Esquema geral do processo de fermentação. Devido ao fato do piruvato poder ser transformado em etanol ou lactato, a fermentação pode ser de dois tipos principais: alcoólica ou láctica. 2.1. FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA Na fermentação alcoólica, o piruvato é degradado a uma molécula de acetaldeído (um composto de 2 carbonos) e uma de gás carbônico (CO2). O acetaldeído sofre redução pelo NADH, formando álcool etílico. A fermentação tem um saldo energético de apenas 2 ATP. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 22 A fermentação alcoólica ocorre principalmente em leveduras (tipo de fungo), podendo ocorrer em algumas bactérias. Entre as leveduras, a Saccharamyces cerevisiae (levedura anaeróbia facultativa conhecida popularmente como fermento de pão) participa de diversos processos industriais, como na produção de bebidas alcoólicas, de etanol e de pães. Nesse último caso, o CO2 produzido na fermentação fica armazenado no interior da massa, fazendo-a crescer. O etanol sofre evaporação quando o pão é assado, já que é submetido à elevada temperatura. Etanol de segunda geração O etanol de segunda geração, também chamado de etanol 2G, é um biocombustível produzido a partir de resíduos que são descartados no processo de produção do etanol de primeira geração. Como principais resíduos, destacam-se a palha e o bagaço da cana-de-açúcar. A produção de etanol a partir dessa biomassa gerada se utiliza de tratamentos químicos/enzimáticos para a hidrólise da celulose e da hemicelulose presentes na parede celular das células vegetais, que não podem ser degradas pelos microrganismos fermentadores. Assim, carboidratos mais simples são gerados, que posteriormente são convertidos a etanol através da fermentação alcoólica. 2.2. FERMENTAÇÃO LÁCTICA Na fermentação láctica, o piruvato é transformado em ácido láctico ou lactato, através da captação de hidrogênio liberado pela oxidação do NADH produzido na glicólise. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 23 A fermentação láctica é realizada principalmente por algumas bactérias, mas alguns protozoários e fungos também pode realizá-la. Na indústria alimentícia, o emprego de bactérias em processos de fermentação láctica é frequente, principalmente na produção de iogurtes, queijos e coalhadas. Células musculares do tecido muscular esquelético também podem realizar fermentação láctica. Durante exercícios físicos intensos, o gás oxigênio que chega aos músculos pode não ser suficiente para manter a respiração celular e a produção de energia. Nessas condições, as células passam a degradar glicose anaerobicamente por fermentação láctica, formando ácido láctico. Apesar desse tipo de metabolismo produzir menor quantidade de energia, ele supre a demanda energética em situações de emergência. Entretanto, um efeito colateral da fermentação láctica nas células musculares é que ela gera um acúmulo de lactato, um composto tóxico que em excesso pode causar dores e incômodos, como as cãibras. A maioria dos organismos eucariontesobtêm energia por meio da respiração celular aeróbia, sendo o aceptor final de elétrons da cadeia respiratória o oxigênio. Organismos que sobrevivem apenas nessas condições são denominados organismos aeróbios obrigatórios. No entanto, existem organismos eucariontes, como algumas leveduras e alguns moluscos e anelídeos, que realizam fermentação na ausência de oxigênio, mas também respiração aeróbia na presença desse gás. Estes são chamados de organismos anaeróbios facultativos. Já algumas bactérias não necessitam em nenhum caso de oxigênio para sobreviver, sendo denominadas organismos anaeróbios (apenas). Por outro lado, existem bactérias que não sobrevivem na presença de oxigênio, isto é, este gás é letal à sua existência. Tais bactérias ocorrem em ambientes particulares, onde o teor de oxigênio é praticamente nulo, e são classificadas como organismos anaeróbios estritos ou obrigatórios. 2.3. FERMENTAÇÃO ACÉTICA Apesar de menos cobrada nas provas, existe também a fermentação acética. Nesse processo ocorre a oxidação parcial do álcool etílico (produzido pela fermentação alcoólica), formando ácido acético. Para que a fermentação acética ocorra, é necessário que haja oxigênio, além das bactérias transformadoras (principalmente do gênero Acetobacter). Assim, a equação geral da fermentação acética é: É através desse processo que o vinho é transformado em vinagre comum ou vinagre industrial. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 24 PRATIQUE 3. (2017/Escola Bahiana de Medicina e Saúde Pública) Alguns tecidos humanos, em situações de intensa atividade física, são capazes de produzir energia a partir da glicose sem a presença de oxigênio. Com base nos conhecimentos sobre metabolismo energético: a) Denomine esse processo, b) Identifique os tecidos nos quais esse processo pode ocorrer, c) Justifique as desvantagens desse processo em relação ao processo que utiliza o oxigênio para a geração de energia. Comentários: As respostas das alternativas A e B são mais diretas, portanto você deve ter conhecimento do assunto e se lembrar a atividade física demanda movimento. Já para responder à letra C, você deve pensar na questão do rendimento energético da fermentação e da respiração celular. Vamos lá! Gabarito: a) Fermentação láctica. b) Os tecidos em que esse processo pode ocorrer são nos tecidos musculares esqueléticos. c) A fermentação láctica, que ocorre na ausência de oxigênio, é um processo que resulta em menor produção de ATP do que a respiração celular, que necessita de oxigênio para acontecer. Isso porque os produtos gerados na fermentação não são totalmente degradados, ainda restando energia em suas moléculas, além de que não ocorre a cadeia transportadora de elétrons, etapa da respiração em que há a maior produção de energia. Outra desvantagem é que, na fermentação láctica, há produção lactado nas células musculares, que é tóxico e causa dores, inclusive, cãibras. 3. FOTOSSÍNTESE Todos os animais e a maioria dos microrganismos dependem da captação contínua de grandes quantidades de compostos orgânicos do ambiente, os quais fornecem moléculas ricas em carbono, essenciais para a obtenção da energia metabólica que rege a vida. E quem produz praticamente todos os materiais orgânicos necessários pelas células vivas? São os organismos fotossintetizantes, por meio de um processo denominado fotossíntese. A fotossíntese é o processo pelo qual plantas, algas e cianobactérias utilizam energia luminosa para produção de compostos orgânicos altamente energéticos a partir de compostos inorgânicos simples. Esses organismos têm a capacidade de transformar a energia luminosa em energia química. Dessa forma, produzem seu próprio alimento, sendo chamados de organismos autotróficos (do grego auto = próprio + trophos = alimento) ou fotoautotróficos (do grego photo = luz). A equação química geral da fotossíntese é: A fotossíntese é o processo de utilização da energia luminosa para produção, a partir de compostos inorgânicos simples, de compostos orgânicos altamente energéticos. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 25 Essa reação indica que seis moléculas de gás carbônico (CO2) e doze moléculas de água (H2O), na presença de luz, produzem uma molécula de glicose (C6H12O6), seis moléculas de oxigênio (O2) e seis moléculas de água (H2O) – a água participa do processo de fotossíntese como reagente e como produto. No entanto, como vemos nas aulas de química, a reação pode ser simplificada em apenas seis moléculas de água no lado dos reagentes e nenhuma delas no lado dos produtos. Como podemos ver, o suprimento contínuo de água e gás carbônico é essencial para que a fotossíntese ocorra. A água é obtida do meio. Em plantas, ela provém do solo, sendo absorvida por meio das raízes e transportada para as folhas por capilaridade, através de vasos condutores. Já o gás carbônico, fonte de carbono para a produção da molécula orgânica (de glicose), é obtido diretamente do ar atmosférico, entrando nas células por difusão. Em plantas, o ar penetra nas folhas principalmente pela abertura de poros chamados de estômatos, os quais estão presentes na epiderme foliar. Mais detalhes das estruturas citadas serão estudados em Biologia Vegetal. Os seres fotossintetizantes são essenciais para a manutenção da vida na Terra. Além de serem a base da cadeia alimentar, regulam as taxas dos gases oxigênio e gás carbônico na biosfera, mantendo-os em concentrações adequadas para a sobrevivência dos seres vivos. 3.1. LUZ E PIGMENTOS FOTOSSINTETIZANTES A energia da luz solar pode ser captada pela maioria dos organismos autotróficos graças à presença de pigmentos fotossintetizantes nas células. A radiação solar é composta por diversos comprimentos de onda, sendo o olho humano capaz de distinguir os comprimentos que compõem a luz branca, também chamada de luz visível. Ao passar por um prisma, a luz branca é decomposta em diversas cores, as cores do arco-íris, onde cada uma abrange uma faixa do comprimento de onda, como apresentado na Figura 10. Figura 10. Espectro da luz visível e da luz invisível (nm – nanômetros) (Fonte: Shutterstock). t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 26 Os pigmentos fotossintetizantes conseguem absorver alguns comprimentos de onda da luz solar, refletindo os demais comprimentos. O principal pigmento fotossintetizante é a clorofila. A clorofila é um pigmento verde, justamente porque consegue absorver os comprimentos de onda das faixas azul e vermelha, mas reflete a luz verde. Existem vários tipos de clorofila, cada um deles capaz de absorver a luz de maneira mais eficiente em uma faixa de comprimento de onda específica dentro do espectro das luzes azul e vermelha. São eles: clorofila A, clorofila B e clorofila C. A clorofila A ocorre em todos os eucariontes fotossintetizantes e nas cianobactérias. A clorofila B ocorre nas plantas terrestres e nas algas verdes. E a clorofila C ocorre nas algas pardas e nas diatomáceas. A clorofila possui um íon de magnésio em seu centro. Por ser um íon metálico, a clorofila é denominada como uma metalobiomolécula, assim como a hemoglobina, que possui íon ferro em seu interior. Nos organismos eucariontes fotossintetizantes, os pigmentos ficam localizados na membrana dos tilacoides, presentes no estroma do cloroplasto. As reações químicas da fotossíntese acontecem no estroma dessa organela. Portanto, nos organismos eucariontes fotossintetizantes, o processo de fotossíntese ocorre nos cloroplastos. Nas bactérias fotoautotróficas, a fotossíntese ocorre no citosol, uma vez que são seres que não apresentam organelas, bem como cloroplastos. O pigmento fotossintetizante desses seresé a bacterioclorofila, que absorve comprimentos de onda na faixa da luz infravermelha, a qual é invisível aos olhos humanos. 3.2. ETAPAS DA FOTOSSÍNTESE Assim como na respiração celular, a fotossíntese não ocorre em apenas uma etapa. Diversas são as reações que ocorrem durante o processo. Dessa forma, a fotossíntese é dividida em: ▪ Fase clara ou fotoquímica: ocorrem os processos que dependem da luz. Assim, essa etapa acontece na membrana dos tilacoides, onde estão presentes as clorofilas; ▪ Fase escura ou química (ou enzimática): ocorrem as reações químicas, que não dependem da luz (porém podem ocorrer na presença dela). Dessa forma, a fase escura ocorre no estroma dos cloroplastos. Nós vimos que a fotossíntese produz glicose e oxigênio. No entanto, a principal função desse processo é a produção de alimento (glicose), uma vez que, assim como os organismo heterotróficos, os Etapas da fotossíntese Fase clara ou fotoquímica Fase escura ou bioquímica ou enzimática t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 27 seres fotossintetizantes precisam produzir a energia requerida para o funcionamento celular, que nas plantas terrestres e nas algas ocorre através da respiração celular. As moléculas de glicose são produzidas na fase escura da fotossíntese, a partir da absorção do gás carbônico atmosférico. Esse processo de incorporação de elementos da atmosfera é chamado de fixação. No entanto, para que o gás carbônico fixado seja transformado em glicose são necessários três elementos básicos: energia (ATP), íons hidrogênio e elétrons (ambos transportados através de moléculas de NADPH). Esses elementos são provenientes da fase clara da fotossíntese, a qual é responsável, então, por fornecer condições para que a principal fase da fotossíntese aconteça. Observe a Figura 11. Figura 11. Visão geral da fotossíntese: cooperação entre reações de claro e ciclo de Calvin (Fonte: Shutterstock). Fase clara ou etapa fotoquímica A etapa fotoquímica tem início com a captação da energia luminosa pela clorofila, presente na membrana dos tilacoides. Essa captação resulta na degradação da molécula de água, processo denominado fotólise da água (do grego photo = luz + lysis = quebra). Nele há liberação de prótons, elétrons e gás oxigênio (O2). Os elétrons e H+ produzidos pela fotólise da água são capturados por uma molécula aceptora intermediária, o NADP+, que se torna reduzido a NADPH, uma molécula que armazena temporariamente a energia química gerada. As reações luminosas também geram ATP através da fotofosforilação do ADP. Assim, a energia solar é inicialmente convertida em energia química na forma de dois compostos: NADPH e ATP. Isso apresenta, de forma resumida, as reações da fase clara. Agora, veremos como ela ocorre de maneira mais detalhada. Vegetais e algas também realizam respiração celular para sobreviverem. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 28 Podemos dizer que acontecem dois conjuntos de reações na fase fotoquímica: a fotólise da água e a fotofosforilação (adição de fosfato na presença de luz). Nós acabamos de estudar como ocorre o processo de quebra da molécula de água: água é degradada a elétrons, prótons e oxigênio. Nos resta entender como acontece a fotofosforilação. Existem dois tipos de fotofosforilação: a cíclica e a acíclica. Elas diferem quanto à participação de apenas um ou de dois fotossistemas no processo. Fotossistemas são complexos proteicos presentes na membrana dos tilacoides. São formados por um centro de reação, onde se localizam as moléculas de clorofila A, e complexos coletores de luz, onde se encontram associadas moléculas de pigmentos fotossintetizantes acessórios, como a clorofila B, sendo responsáveis por otimizar a captação de luz solar. São dois os tipos de fotossistemas que cooperam nas reações luminosas: fotossistema I (FSI) e fotossistema II (FSII). O fotossistema I foi assim nomeado pelo fato de ter sido descoberto antes que o fotossistema II, mas a numeração não representa a ordem pela qual ocorre o fluxo de elétrons: o fotossistema II atua primeiro que o fotossistema I. As clorofilas A que estão presentes no centro de reação do fotossistema I possuem pico ótimo de absorção de luz no comprimento de onda de 700 nanômetros, sendo chamadas de P700. Já as clorofilas A que estão presentes no centro de reação fotossistema II absorvem luz preferencialmente no comprimento de onda de 680 nanômetros, sendo chamadas de P680. A luz que incide sobre os cloroplastos promove a síntese de ATP e de NADPH por meio da energização dos fotossistemas. A chave para essa transformação energética é um fluxo de elétrons, que compreendem as fotofosforilações acíclica e cíclica. A fotofosforilação acíclica envolve a participação dos dois fotossistemas. A energia solar é captada pelos pigmentos fotossintetizantes do PSII, que transferem energia para a clorofila P680 presente no centro de reação, excitando-a. A clorofila emite dois elétrons energizados, que são capturados por um aceptor primário. Ao mesmo tempo, a molécula de água é degradada (fotólise), liberando dois elétrons, dois H+ e um átomo de oxigênio. Os elétrons são transferidos para a P680, restaurando-a. Os H+ são lançados no espaço do tilacoides e o átomo de oxigênio se combina com outro, produzindo O2. Os dois elétrons capturados pelo aceptor primário são transferidos para uma cadeia transportadora de elétrons. Essa transferência de elétrons, juntamente com o bombeamento de H+, gera energia suficiente para a síntese de ATP. Enquanto isso, a energia luminosa também está incidindo sobre o PSI. Os pigmentos acessórios transferem energia à clorofila P700, excitando-a e fazendo com que emita dois elétrons altamente energizados ao aceptor primário desse fotossistema. Os elétrons são transferidos para uma segunda cadeia transportadora de elétrons, até que sejam capturados pelo NADP+, reduzindo-o a NADPH (por ação da enzima NADP+ redutase). A clorofila P700 do PSI fica “vazia” de elétrons, podendo agir como aceptora final daqueles que chegam da cadeia transportadora do PSII. Assim, a clorofila P700 é restaurada. Etapa fotoquímica - constituída por dois tipos de fotofosforilação Fotofosforilação cíclica Fotofosforilação acíclica t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 29 O processo é chamado de fotofosforilação acíclica porque os elétrons perdidos pela clorofila P700 são empregados na formação do NADPH e não voltam para ela. Os elétrons que a repõe são provenientes da excitação dos elétrons da clorofila P680, a qual tem seus elétrons recompostos pela fotólise da água. Ou seja, essa fosforilação não forma um sistema fechado. Observe a Figura 12. Figura 12. Fotofosforilação acíclica. Envolve a participação do fotossistema II (PSII) e do fotossistema I (PSI). Na fotofosforilação cíclica ocorre a participação apenas do PSI, e o fluxo cíclico é um sistema curto. A energia luminosa é absorvida pela clorofila P700, tornando dois elétrons dessa molécula altamente energizados (excitados). Esses elétrons abandonam a clorofila, são capturados pelo aceptor primário e dele são transferidos por uma cadeia transportadora de elétrons. Conforme os elétrons caminham, íons H+ são bombeados através da membrana do tilacoide, gerando energia suficiente para a síntese de ATP. Os elétrons, que agora estão sem energia, retornam à clorofila P700, fechando o ciclo que foi iniciado. Perceba que, na fotofosforilação cíclica não há produção de NADPH. Observe a Figura 13. Figura 13. Fotofosforilação cíclica. Envolve a participação do fotossistema I (PSI). t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR30 É importante ressaltar que ambos os tipos de fotofosforilação podem acontecer ao mesmo tempo. Ao final da etapa fotoquímica da fotossíntese são produzidos ATP, NADPH e oxigênio, sendo este último liberado para o meio externo. O ATP e o NADPH são transportados até o estroma do cloroplasto, onde serão utilizados na conversão do gás carbônico em glicose. Equação geral da etapa fotoquímica: O oxigênio produzido pela fotossíntese não provém da molécula de CO2, mas de H2O. Esse fato foi comprovado através de estudos com bactérias fotossintetizantes sulforosas. Essas bactérias não utilizam água no processo de fotossíntese, mas sulfeto de hidrogênio (H2S), o qual interage com o CO2 para produzir glicose. No processo, o gás liberado pela reação é o enxofre (S2), sendo esse tipo de fotossíntese chamado de anoxígena, enquanto o tipo clássico (que libera O2) é denominado oxígena. Essas bactérias sulforosas vivem em ambientes anóxicos, sem oxigênio, uma vez que este gás lhes é letal; são ditos organismos anaeróbios estritos. Fase escura, bioquímica ou enzimática A fase escura da fotossíntese ocorre no estroma dos cloroplastos. É assim chamada por não depender diretamente da energia luminosa para acontecer. No entanto, suas reações podem ocorrer tanto na presença quanto na ausência de luz. Essa etapa é mais lenta que a etapa fotoquímica e necessita da atividade de diversas enzimas. Desse modo, também pode ser chamada de etapa enzimática. Na etapa bioquímica, o CO2 do meio ambiente é incorporado pela célula por difusão e transformado em glicose, molécula orgânica de alto valor energético. Para tanto, os organismos fotoautotróficos necessitam do ATP como doador de energia para que as reações aconteçam, além NADPH como doador de H+ e elétrons. No processo de transferência dos prótons para a produção de carboidratos, o NADPH é oxidado a NADP+, o qual fica novamente disponível para receber prótons na etapa fotoquímica. Equação geral da etapa bioquímica: As reações químicas que compõem a etapa bioquímica da fotossíntese são numerosas e relativamente complexas. Elas constituem o ciclo de Calvin ou ciclo de fixação do carbono ou ciclo das pentoses (Fig. 14). t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 31 Figura 14. Ciclo de Calvin: reações possibilitam que moléculas orgânicas sejam produzidas a partir do CO2 (Adaptada de Alberts et al., 2017). Como você pode observar a Figura 14, o ciclo de Calvin envolve três fases: ▪ Carboxilação: ocorre a adição (fixação) de 3 moléculas de CO2 provenientes do ar (1 carbono) a 3 moléculas de ribulose bifosfato (5 carbonos), formando 6 moléculas de 3-fosfoglicerato (3 carbonos). Essa reação é catalisada pela enzima rubisco (RuBP); ▪ Redução: ocorre a adição de prótons e elétrons às moléculas de 3-fosfoglicerato para formação do gliceraldeído-3-fosfato; ▪ Regeneração: ocorre a regeneração de 3 moléculas de ribulose bifosfato a partir do rearranjo de 5 moléculas de gliceraldeído-3-fosfato, para que possam retomar o ciclo e funcionar como aceptoras de CO2. Apenas 1 molécula de gliceraldeído-3-fosfato é destinada à produção de açúcares. Perceba que o ciclo de Calvin não produz glicose, mas gliceraldeído-3-fosfato (G3P), o qual sai do ciclo e é o material inicial para síntese de outros compostos orgânicos, incluindo a glicose (principal), a sacarose e outros carboidratos, além de gorduras e aminoácidos. Os açúcares gerados pela fixação de carbono podem ser armazenados como amido ou consumidos para produzir ATP no processo de respiração celular. Dessa forma, os processos de respiração celular e fotossíntese estão intimamente relacionados nos organismos fotossintetizantes (Fig. 15). Na fotossíntese são produzidos o alimento e o oxigênio que serão utilizados na respiração celular do próprio organismo fotossintetizante ou de um organismo heterótrofo, sendo através da respiração que todos eles obterão a energia necessária para a manutenção das demais atividades celulares e, portanto, da vida. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 32 Figura 15. Como as atividades dos cloroplastos e das mitocôndrias colaboram para suprir as células com metabólitos e ATP (adaptada de Alberts et al., 2017). Mecanismos alternativos de fixação do carbono Na maioria das plantas, como arroz, soja e trigo, a fixação inicial do carbono ocorre via rubisco, enzima do ciclo de Calvin que adiciona o CO2 à ribulose-bifosfato. Essas plantas são denominadas plantas C3, pois o primeiro produto gerado pela incorporação do carbono é um composto orgânico de três carbonos, o 3-fosfoglicerato. Em dias quentes e secos, as plantas C3 necessitam realizar ajustes que impeçam a perda excessiva de água. Um desses ajustes é promover o fechamento parcial dos estômatos, que são estruturas presentes na epiderme das folhas, os quais formam poros. Os estômatos fechados impedem a perda de água (por transpiração), porém também impedem que o CO2 seja captura e entre nos tecidos que preenchem as folhas (mesofilo). Nessa situação, as concentrações desse gás começam a diminuir, e as concentrações de O2 começam a aumentar devido às reações da fase clara da fotossíntese. Essa condição favorece, então, a ocorrência do processo conhecido como fotorrespiração. A fotorrespiração constitui o seguinte processo: à medida que o CO2 se torna escasso nas folhas, a rubisco passa a incorporar O2 no ciclo de Calvin, formando um composto de dois carbonos. Esse composto sai do cloroplasto e é decomposto por peroxissomos e mitocôndrias, liberando CO2. Apesar da fotorrespiração gerar gás carbônico, ela não é um processo de respiração celular normal, pois consome energia ao invés de produzi-la. O CO2 formado na fotorrespiração pode ser fixado pelo ciclo de Calvin caso suas concentrações forem suficientemente elevadas. Entretanto esse é um mecanismo muito dispendioso, principalmente por ser inevitável nesse tipo de plantas, nas condições climáticas expostas. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 33 Devido ao fato de as plantas terrestres ocuparem os mais variados ambientes terrestres, em algumas espécies vegetais ocorreu a evolução de mecanismos alternativos de fixação do carbono, que minimizam a fotorrespiração e tornam o ciclo de Calvin mais eficiente mesmo em climas áridos e secos. Tais mecanismos ocorrem em plantas C4 e em plantas CAM, sendo eles resultantes de adaptações metabólicas (não anatômicas, como o armazenamento de água em folhas e a transformação de folhas em espinhos). Plantas C4, como o milho, a cana-de-açúcar e algumas gramíneas, são assim chamadas por formarem um composto de quatro carbonos como primeiro produto do modo alternativo de fixação do carbono, o qual antecede o ciclo de Calvin. Esse modo alternativo está relacionado à anatomia foliar dessas plantas, que tem dois tipos de células fotossintetizantes: as células da bainha do feixe vascular (que ficam ao redor dos vasos condutores de seiva) e as células do mesofilo. Enquanto as células do mesofilo são responsáveis pela fixação do carbono, as células da bainha do feixe vascular realizam o ciclo de Calvin. Nas plantas C4 ocorre, resumidamente, o seguinte mecanismo. Primeiramente, o CO2 é adicionado a uma molécula de três carbonos nas células do mesofilo, formando um composto de quatro carbonos. Isso ocorre devido à maior afinidade da enzima que promove essa reação ao CO2 do que a enzima rubisco e nenhuma afinidade dela ao O2. Dessa forma, mesmo em dias quentes e secos, quando as concentrações de gás carbônico nas folhas se tornam baixas, a fotorrespiração é evitada. O composto de quatro carbonos produzido é, então, exportado para as células da bainha do feixe vascularvia plasmodesmos (canais de comunicação das células vegetais). Nessas células, o composto de quatro carbonos é degradado, liberando CO2 e permitindo a sua incorporação no ciclo de Calvin pela rubisco. Plantas CAM (ou MAC) são aquelas que apresentam mecanismos de adaptação à ambientes áridos, como suculentas, numerosas cactáceas e abacaxizeiro, além e outras espécies vegetais. Essas plantas abrem seus estômatos apenas durante a noite, quando capturam o CO2 atmosférico, auxiliando na conservação de água. O CO2 absorvido é incorporado a uma variedade de ácidos orgânicos, os quais ficam armazenados nos vacúolos das células das folhas até o amanhecer, quando as reações fotoquímicas acontecem e fornecem o ATP e o NADPH necessários para a fixação do carbono no ciclo de Calvin e a produção de moléculas orgânicas, como a glicose. Essa forma de fixação do carbono é chamada de metabolismo ácido das crassuláceas (primeiras plantas em que o processo foi descoberto), uma vez que o CO2 é incorporado a ácidos orgânicos. Note que, nesse processo, a fotorrespiração também é impedida, pois o CO2 é incorporado em um intermediário orgânico antes de entrar no ciclo de Calvin, porém por t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 34 mecanismos diferentes daqueles apresentados pelas plantas C4: enquanto nestas as etapas iniciais da fixação do carbono são separadas espacialmente do ciclo de Calvin (ocorre em células distintas), nas plantas CAM as duas etapas acontecem em tempos diferentes (a separação é temporal – noite e dia). Adaptada de Biologia de Campbell, 2015. Fatores limitantes da fotossíntese A realização da fotossíntese não é afetada apenas do tipo de luz que incide sobre a planta. Ela depende também do fornecimento de alguns fatores externos e internos do vegetal, os quais serão listados a seguir: Fatores internos: • Disponibilidade de enzimas e cofatores: uma vez que todas as reações fotossintéticas envolvem a participação de enzimas e de cofatores transportadores de elétrons, estes devem estar presentes em quantidades suficientes. • Disponibilidade de pigmentos fotossintetizantes: a clorofila é a responsável pela captação da energia luminosa. Sua falta restringe a intensidade da fotossíntese por restringir a absorção de luz e a produção de energia química. • Cloroplastos: quanto maior o número de cloroplastos na célula vegetais, maior sua capacidade em realizar fotossíntese, já que o processo ocorre nessas organelas. Fatores externos: • Intensidade luminosa: quanto maior a intensidade luminosa, maior a taxa fotossintética, no entanto, isso ocorre até que se atinja um ponto de saturação, a partir do qual, mesmo em intensidades luminosas superiores, a taxa fotosssintética passa a ser constante. • Disponibilidade de CO2: diante de concentrações mais elevadas de CO2, maior a taxa fotossintética. Porém, a partir de certa concentração essa taxa estabiliza. Vale ressaltar que uma planta submetida a um local que não apresenta esse gás, ela realiza a fotossíntese em uma taxa bastante baixa, utilizando o CO2 gerado na sua própria respiração. • Disponibilidade de água: uma vez que o processo fotossintético tem a água como um de seus reagentes, a disponibilidade é um fator limitante. Quanto maior sua disponibilidade, maior a taxa fotossintética, pelo menos até que se atinja um nível máximo de desempenho. • Temperatura: com elevação da temperatura há aumento da taxa fotossintética até que se atinga a temperatura ótima da panta. Acima dessa temperatura ocorre declinio da taxa, sendo esse fator correlacionado com a atividade enzimática. • Nutrientes minerais: são indispensáveis para a manutenção do metabolismo. Um exemplo é o magnésio, componente da clorofila e, portanto, importante para a captura de energia luminosa. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 35 O que você deve ter em mente é: caso todos os fatores necessários sejam fornecidos em condições ideais e constantes, o organismo apresenta uma boa taxa fotossintética. No entanto, uma vez que um fator se apresente em condição variável e menor daquela considerada normal, então ele será o fator limitante, e fará com que o processo fotossintético não apresente o seu máximo desempenho. Ponto de compensação fótico ou luminoso Visto que grande parte dos organismos fotossintetizantes também realiza respiração celular, a taxa de oxigênio produzida no processo de fotossíntese deve ser maior ou igual à taxa consumida pela respiração. Caso isso não ocorra, esses seres não terão energia suficiente para suprir suas necessidades vitais e morrerão. Isso quer dizer que a taxa fotossintética desses organismos deve estar acima ou ser equivalente à sua taxa respiratória, isto é, ser igual ao maior que seu ponto de compensação fótico ou luminoso. O ponto de compensação luminoso corresponde à intensidade luminosa em que a taxa da atividade fotossintética é igual à taxa de respiração. Nesse ponto, o ser fotossintetizante consome na respiração uma quantidade de oxigênio e glicose equivalente à quantidade produzida desse gás e da matéria orgânica na fotossíntese, ou consome na fotossíntese uma quantidade de gás carbônico equivalente à quantidade produzida dele na respiração. Observando gráfico abaixo, note que B corresponde ao ponto de compensação luminoso. Na faixa entre A e B, o organismo está abaixo do ponto de compensação. E a partir do ponto B, o organismo está acima do ponto de compensação. Um organismo que se mantiver no ponto de compensação ou abaixo dele não sobrevive por muito tempo, enquanto aquele que se mantiver por mais tempo acima do ponto B conseguirá crescer e se desenvolver. CAI NA PROVA 4. (2020/Provão de Bolsas do Estratégia Vestibulares) Qual a função da enzima Rubisco? a) Catalisar o primeiro passo da fixação do carbono no ciclo de Calvin b) Catalisar o primeiro passo da fixação do carbono nas plantas C4. c) Catalisar a síntese do primeiro ácido oxaloacético nas plantas C3. d) Catalisar o primeiro passo da redução do carbono no ciclo de Calvin. e) Catalisar o primeiro passo da regeneração do carbono nas plantas CAM. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 36 Comentários: A rubisco, abreviação de ribulose-bisfosfato carboxilase/oxigenasse,é a enzima mais abundante nos cloroplastos das plantas, responsável pelo importante primeiro passo do ciclo de Calvin e em concreto pela fixação do dióxido de carbono na sua forma orgânica.Ela catalisa a reação que combina o dióxido de carbono (CO₂)com a ribulose 1,5-bisfosfato (RuBP), molécula de cinco carbonos. Nesta reação, forma- se um composto intermediário de 6 carbonos que se divide em duas moléculas de ácido 3-fosfoglicérico (3PGA), moléculas com um esqueleto de 3 carbonos. As duas moléculas de 3PGA são, assim, o primeiro produto da fixação do CO₂. A alternativa correta é a letra A. Gabarito: A 5. (2014/UESB – Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia) Disponível em: <http://www.sprweb.com.br/app/mod_app/index.php. Acesso em: 20 out.2013. A figura representa as interações existentes entre dois processos bioenergéticos presentes nos vegetais a partir da atuação das organelas envolvidas. A respeito da dinâmica existente entre esses dois processos bioenergéticos e suas respectivas organelas citoplasmáticas, é possível afirmar: 01. A fotossíntese é capaz de oxidar moléculas orgânicas a partir dos produtos liberados pela respiração celular. 02. A mitocôndria utiliza, através da respiração celular, as moléculas orgânicas e o oxigênio produzidos no cloroplasto a partir da fotossíntese aeróbica 03. Os vegetais são os únicos seres fotoautótrofos detentores dos processos de respiração celular e fotossíntese, ocorrendo de forma simultâneano seu ambiente citoplasmático. 04. O CO2 liberado como produto pela mitocôndria é utilizado pelo cloroplasto na obtenção do oxigênio molecular produzido pela fotossíntese. 05. As moléculas de ATP são produzidas exclusivamente ao longo do processo de respiração celular. Comentários: 01 está incorreta, pois o processo descrito refere-se à respiração celular, não à fotossíntese. 02 está correta. A respiração celular utiliza produtos da fotossíntese: moléculas orgânicas e oxigênio. 03 está incorreta, pois os vegetais não são os únicos organismos a desempenharem os dois processos simultaneamente. Algas e cianobactérias também o fazem. 04 está incorreta, pois o oxigênio produzido pela fotossíntese provém da fotólise da água, que ocorre na etapa fotoquímica do processo. O gás carbônico é utilizado para produção das moléculas orgânicas. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 37 05 está incorreta, pois na fotossíntese também são produzidas moléculas de ATP, as quais são seguidamente utilizadas no mesmo processo, durante a síntese das moléculas orgânicas. Portanto, a alternativa correta é a 02. Gabarito: 02 4. QUIMIOSSÍNTESE Algumas espécies de bactérias autotróficas podem produzir seu próprio alimento na ausência de luz. Dessa forma, a fonte de energia para a produção de moléculas orgânicas não é proveniente da energia luminosa, como na fotossíntese. Nesses organismos, a energia utilizada provém da oxidação de substâncias inorgânicas. Esse processo é denominado quimiossíntese e os organismos que o realizam são chamados de quimioautotróficos ou quimiossintetizantes. As moléculas inorgânicas que podem ser utilizadas por esses organismos como fonte de energia são o sulfeto de hidrogênio (H2S), o enxofre elementar (S), íons de ferro (Fe2+), o gás hidrogênio (H2), o monóxido de carbono (CO), a amônia (NH3) e íons nitrito (NO2-). Assim, de acordo com o tipo de molécula inorgânica que utilizam, as bactérias recebem diferentes denominações. Os principais exemplos de bactérias quimiossintetizantes são as sulfobactérias (oxidam o sulfeto de hidrogênio), as ferrobactérias (oxidam compostos de ferro) e as nitrobactérias (oxidam compostos de nitrogênio). Assim como os seres fotoautotróficos, os quimioautotróficos utilizam o gás carbônico (CO2) como fonte de carbono para a produção de moléculas orgânicas, como os carboidratos. A quimiossíntese realizada por bactérias é de grande importância para a reciclagem do nitrogênio no planeta. As bactérias dos gêneros Nitrosomonas e Nitrobacter vivem no solo e realizam quimiossíntese a partir de compostos nitrogenados (são nitrobactérias). Enquanto as bactérias Nitrosomonas metabolizam o íon amônio (NH4+) em íon nitrito (NO2-), as Nitrobacter oxidam o nitrito em íon nitrato (NO3-). O nitrato presente no solo é uma das principais fontes de nitrogênio das plantas, o qual é necessário para a síntese de moléculas essenciais, como as proteínas e os ácidos nucleicos. A energia liberada nesses processos de oxidação serve para a conversão de gás carbônico e água em matéria orgânica. A quimiossíntese é o processo que utiliza a energia liberada pela oxidação de moléculas inorgânicas para a produção de compostos orgânicos. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 38 Mais detalhes da reciclagem do nitrogênio serão estudados no tópico de Ecologia. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 39 5. QUESTÕES DE PROVAS ANTERIORES 5.1. LISTA DE QUESTÕES COMPLEMENTARES 1. (2021/UNICAMP – Universidade Estadual de Campinas) Plantas são organismos que interferem na composição da atmosfera e regulam o ciclo de carbono em nosso planeta, permitindo a vida como a conhecemos. Enquanto a parte aérea das plantas está exposta a variações de intensidade luminosa, as raízes têm íntimo contato com o solo fonte de nutrientes essenciais ao seu desenvolvimento. Considerando a figura a seguir e a biologia de uma planta terrestre mesófita na ausência de luz, assinale a alternativa que identifica corretamente as moléculas nas posições numeradas (as setas indicam o sentido do movimento das moléculas). a) (1) O2; (2) CO2; (3) amido; (4) sacarose. b) (1) CO2; (2) O2; (3) sacarose; (4) nitrogênio. c) (1) O2; (2) CO2; (3) sacarose; (4) nitrogênio. d) (1) CO2; (2) O2; (3) amido; (4) sacarose. 2. (2020/Simulado Geral do Estratégia Vestibulares) Bactérias anaeróbias facultativas são aquelas que realizam respiração celular na presença de oxigênio, mas que realizam fermentação para a obtenção de energia na sua ausência. Sobre esse metabolismo anaeróbio, foram feitas as seguintes afirmações: I. Na fermentação, a energia obtida na forma de ATP é gerada na glicólise. II. Na fermentação láctica, além do lactato, há produção de gás carbônico. III. A fermentação ocorre apenas em organismos unicelulares, como bactérias e fungos. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 40 IV. O etanol, produzido na fermentação alcoólica, e o lactato, produzido na fermentação láctica, são moléculas de três carbonos e que, portanto, ainda são energéticas. Por isso a menor produção de ATP gerada na fermentação. Está correto o que se afirma em a) I. b) I e II. c) I e IV. d) I, II e III. e) I, II e IV. 3. (2020/Simulado Geral do Estratégia Vestibulares) A fotossíntese é um processo dividido em duas etapas. A fase clara ocorre na membrana dos tilacoides, e a fase escura ocorre: a) no citosol. b) no estroma. c) na matriz mitocondrial. d) nas cristas do cloroplasto. e) no espaço intermembranas. 4. (2020/Provão de Bolsas do Estratégia Vestibulares) Pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) desenvolveram, por meio de técnicas de engenharia genética, um fungo capaz de produzir um coquetel de enzimas que degrada a biomassa. Por esse processo, as enzimas atuam de forma coordenada na quebra e conversão de carboidratos da palha e do bagaço da cana-de-açúcar em açúcares simples, que podem sofrer fermentação e, assim, se transformar em biocombustível. Agência FAPESP. Disponível em: https://bityli.com/xbWKL. Acesso em 08 de out. 2020. A esse respeito, assinale a alternativa correta. a) A modificação genética que esses fungos sofreram ocorreu no RNA. b) Um dos açúcares formados pela ação do coquetel de enzimas é a celulose. c) Como em todo processo de fermentação, além do biocombustível também é produzido gás carbônico. d) A técnica de biotecnologia empregada ocorre por edição do código genético do fungo. e) O desenvolvimento dessa técnica permite maior aproveitamento dos resíduos da cana-de-açúcar e a produção etanol de segunda geração. 5. (2020/Simulado para Medicina do Estratégia Vestibulares) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 41 Em um experimento, foi fornecida água marcada a uma planta. Água marcada é água com oxigênio portador de número de massa 18 (O18), diferente de água comum, onde o oxigênio tem número de massa 16 (O16). Após o fornecimento da água marcada, verificou-se que as moléculas de O2 produzidas na fotossíntese continham apenas O18. Em um segundo momento, foi fornecido gás carbônico marcado a uma planta, e, dessa vez, o oxigênio liberado no processo de fotossíntese continha O16. Com base na descrição acima e nos seus conhecimentos, pode-se concluir que a) o oxigênio liberado na fotossíntese provém da hidrólise do CO2. b) o oxigênio liberado na fotossíntese provém da hidrólise da água. c) o oxigênio utilizado na fotossíntese provém da hidrólise do CO2. d) o oxigênio utilizadona fotossíntese provém da hidrólise da água. e) não é possível determinar a proveniência do oxigênio produzido na fotossíntese. 6. (2020/Albert Einstein) Em um experimento hipotético, utilizaram-se leveduras (Saccharomyces cerevisiae) para a análise da síntese de ATP gerada no metabolismo energético. As leveduras foram colocadas em solução rica em glicose e mantidas em pH ideal e temperatura de 35 ºC. O gráfico indica o número de moléculas de ATP sintetizadas pelas células de levedura a partir de cada molécula de glicose. De acordo com o gráfico, a partir do ponto indicado pela seta, conclui-se que as leveduras no interior do tubo estavam em ambiente __________ e os produtos gerados, para cada molécula de glicose utilizada, foram __________ . As lacunas do texto são preenchidas por a) aeróbio; 2 C3H6O3 e 2 ATP. b) anaeróbio; 2 C2H5OH e 4 ATP. c) anaeróbio; 2 C3H6O3 , 2 CO2 e 2 ATP. d) anaeróbio; 2 C2H5OH, 2 CO2 e 2 ATP. e) aeróbio; 2 C2H5OH, 2 CO2 e 4 ATP. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 42 Pesquisadores brasileiros desenvolveram uma técnica para recuperar o cobre de placas eletrônicas de computadores obsoletos através de um processo bio-hidrometalúrgico. Nesse processo, as placas são trituradas e o ferro e o níquel são magneticamente separados. O próximo passo é adicionar uma solução de íon ferroso (Fe+2) e bactérias Acidithiobacillus ferrooxidans linhagem LR. As bactérias oxidam o íon ferroso, transformando-o em íon férrico (Fe+3). Este, por fim, oxida o cobre, que é liberado dos grânulos da placa e dissolvido na solução. Na etapa final, o cobre solubilizado é quimicamente precipitado e recuperado. (Yuri Vasconcelos. https://revistapesquisa.fapesp.br, dezembro de 2013. Adaptado.) A etapa oxidativa descrita e realizada pela bactéria Acidithiobacillus ferrooxidans compreende um conjunto de reações químicas que permite a esse microrganismo a) usar a energia na fermentação de compostos orgânicos. b) degradar compostos orgânicos para obter energia. c) obter energia para a síntese de compostos orgânicos. d) incorporar íons metálicos em compostos orgânicos. e) transformar compostos orgânicos em inorgânicos. 8. (2019/UEA - Universidade do estado do Amazonas) As condições ideais para que ocorra o processo de produção de ATP, realizado pelas mitocôndrias existentes nas células humanas, são: ______________ de oxigênio; temperatura próxima de ______________ ºC; e utilização de ______________ como fonte de energia. Assinale a alternativa que completa as lacunas do texto. a) ausência – 25 – nucleotídeos b) presença – 35 – carboidratos c) presença – 65 – aminoácidos d) presença – 55 – enzimas e) ausência – 45 – lipídios 9. (2018/UNICAMP – Universidade Estadual de Campinas) Algumas plantas de ambientes áridos apresentam o chamado "metabolismo ácido das crassuláceas", em que há captação do CO2 atmosférico durante a noite, quando os estômatos estão abertos. Como resultado, as plantas produzem ácidos orgânicos, que posteriormente fornecem substrato para a principal enzima fotossintética durante o período diurno. É correto afirmar que essas plantas a) respiram e fotossintetizam apenas durante o período diurno. b) respiram e fotossintetizam apenas durante o período noturno. c) respiram o dia todo e fotossintetizam apenas durante o período diurno. d) respiram e fotossintetizam o dia todo. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 43 10. (2018/UNESP – Universidade Estadual Paulista) Os gráficos apresentam as taxas de respiração e de fotossíntese de uma planta em função da intensidade luminosa a que é submetida. De acordo com os gráficos e os fenômenos que representam, a) no intervalo A-B a planta consome mais matéria orgânica que aquela que sintetiza e, a partir do ponto B, ocorre aumento da biomassa vegetal. b) no intervalo A-C a planta apenas consome as reservas energéticas da semente e, a partir do ponto C, passa a armazenar energia através da fotossíntese. c) a linha 1 representa a taxa de respiração, enquanto a linha 2 representa a taxa de fotossíntese. d) no intervalo A-C a planta se apresenta em processo de crescimento e, a partir do ponto C, há apenas a manutenção da biomassa vegetal. e) no intervalo A-B a variação na intensidade luminosa afeta as taxas de respiração e de fotossíntese e, a partir do ponto C, essas taxas se mantêm constantes. 11. (2018/UERJ – Universidade Estadual do Rio de Janeiro) A contração da musculatura esquelética depende basicamente de quatro fontes de energia: metabolismo aeróbico e anaeróbico e reservas de ATP e de fosfocreatina. Observe o gráfico, que indica o aproveitamento de energia por um indivíduo, por meio dessas fontes, durante a realização de um exercício físico. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 44 A curva que representa a síntese de ATP a partir do metabolismo anaeróbico é: a) I b) II c) III d) IV 12. (2018/UNITAU – Universidade de Taubaté) A figura abaixo representa o processo de geração de energia nas células eucarióticas, que compreende as etapas A, B e C. As etapas B e C ocorrem dentro da mitocôndria, enquanto a etapa A ocorre no citosol (hialoplasma). Com relação a essa figura, afirma-se: I. A etapa A representa a glicólise: uma molécula de glicose gera 2 moléculas de ácido pirúvico e também um saldo de 2 ATPs. II. A etapa B indica a utilização do ácido pirúvico para o processo fermentativo, que produz NADH e FADH2. Esses compostos são utilizados na geração de ácido lático ou de etanol, representado pela etapa C. III. A etapa C representa a cadeia respiratória, em que os elétrons de NADH e FADH2 são transferidos de uma molécula transportadora para outra. Está CORRETO o que se afirma em a) I, apenas. b) II, apenas. c) I e II, apenas. d) I e III, apenas. e) III, apenas. 13. (2018/UNCISAL – Universidade Estadual de Ciências da Saúde de Alagoas) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 45 A cana-de-açúcar é matéria-prima para a obtenção da sacarose, também conhecida como açúcar comum. Além do açúcar, com o caldo de cana, pode-se obter o etanol, cuja produção por meio da fermentação alcoólica tenta atender à demanda por energia alternativa no setor de transporte do Brasil. Considerando o processo de fermentação alcoólica, as substâncias nele envolvidas e a importância de combustíveis no cotidiano, assinale a alternativa correta. a) A sacarose é classificada como um polissacarídeo, pois é um carboidrato formado por cinco unidades de monossacarídeos. b) A frutose e a glicose são hidrocarbonetos de alto ponto de fusão e que, em contato com fermento biológico, produzem álcool. c) A cana-de-açúcar apresenta grande teor de sacarose que, ao ser hidrolisada, produz glicose e frutose, que são isômeros de função. d) O etanol obtido pela fermentação alcoólica da sacarose tem um poder calorífico maior que o da gasolina e do diesel, o que gera maior energia e faz com que ele tenha um maior rendimento em termos de quilometragem. e) Na síntese do etanol, feita pela fermentação alcoólica, a sacarose presente no caldo da cana é convertida em glicose e frutose (pela enzima invertase) que, posteriormente, são transformadas em etanol e dióxido de carbono. 14. (2017/UDESC – Universidade do Estado de Santa Catarina) Após assistir a diferentes modalidades desportivas na Olimpíada do Rio 2016, um jovem resolve abandonar sua vida sedentária e se propõe iniciar a prática de exercícios físicos intensos e regulares. Analise as proposições em relação às células musculares esqueléticas deste jovem.I. O número de mitocôndrias nestas células deve aumentar com o passar do tempo. II. O número de mitocôndrias aumentará indefinidamente à medida que os exercícios físicos forem aumentando gradativamente. III. O nível do consumo de oxigênio nestas células deve aumentar com o passar do tempo. IV. O número de mitocôndrias não se alterará nestas células. V. O único aumento notável nestas células será a produção de ATP. Assinale a alternativa correta: a) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. b) Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras. c) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. d) Somente as afirmativas III, IV e V são verdadeiras. e) Somente as afirmativas IV e V são verdadeiras. 15. (2017/UNIPÊ – Centro Universitário de João Pessoa) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 46 BIOQUIMICA. Disponível em: <http://www.sobiologia.com.br/conteudos/bioquimica/bioquimica16.php>. Acesso em: 23 out. 2016. Observando-se o ciclo ilustrado, é correto afirmar: 01) A etapa de fixação depende da ação da rubisco e ocorre no estroma do cloroplasto. 02) A redução dos NADPH promove a gênese das moléculas precursoras da glicose. 03) A regeneração da RuDP demanda de energia metabólica produzida exclusivamente pelo condrioma das células vegetais. 04) A luz viabiliza a fosforilação do ADP a partir da clorofila presente no interior dos tilacoides. 05) O oxigênio molecular liberado é originado da H2O, sendo o objetivo do processo observado. 16. (2017/FAMECA – Faculdade de Medicina de Catanduva) Cidades como Nova York e Chicago já consomem plantas cultivadas por hidroponia e iluminadas por lâmpadas LED. Na prática, a tecnologia vem tendo resultados extraordinários na produção de alface, couve e temperos como manjericão, orégano e cebolinha. (http://epocanegocios.globo.com. Adaptado.) Para favorecer o crescimento das plantas cultivadas por meio dessa tecnologia, as lâmpadas LED utilizadas devem emitir luz nas cores a) amarelo e vermelho. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 47 b) verde e azul. c) amarelo e azul. d) verde e amarelo. e) azul e vermelho. 17. (2017/UFGD – Universidade Federal de Grande Dourados) Sobre a respiração celular, assinale a alternativa correta: a) Podemos dividir a respiração celular nas seguintes etapas: glicólise, Ciclo de Krebs e cadeia respiratória. b) A cadeia respiratória ocorre nos cloroplastos e promove a conversão das moléculas produzidas durante as fases anteriores (NADH2, FADH2 e GTP) em moléculas de ATP. c) A glicólise ocorre no citoplasma da célula e produz ácido pirúvico a partir da frutose, d) Ao final da cadeia respiratória, o Ciclo de Krebs permitirá a formação de 24 ADPs. e) Todas as alternativas estão corretas. 18. (2017/ACAFE – Associação Catarinense das Fundações Educacionais) Em 1665, Robert Hooke, ao examinar cortes de cortiça em seu microscópio, observou espaços que denominou de célula. A Ciência que estuda as células, sua composição e estruturas é denominada Citologia. Nesse sentido, a alternativa correta é: a) A respiração celular é um processo em que moléculas orgânicas são oxidadas e ocorre a produção de ATP - adenosina trifosfato, que é usada pelos seres vivos para suprir suas necessidades energéticas. A respiração celular ocorre em três etapas básicas: a glicólise, o ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa. Essas etapas ocorrem em uma organela celular denominada mitocôndria. b) A silicose é uma doença muito comum em trabalhadores que lidam com amianto. Um dos componentes do amianto é a sílica, uma substância inorgânica que forma minúsculos cristais que podem se acumular nos pulmões. As células dos alvéolos pulmonares afetadas por esses cristais acabam sofrendo autólise, devido à destruição das mitocôndrias. c) Os fibroblastos são um tipo de célula do tecido conjuntivo. Eles sintetizam e secretam glicoproteínas, como o colágeno. As organelas citoplasmáticas denominadas retículo endoplasmático agranular e complexo golgiense participam de forma interativa para a produção e a secreção dessa glicoproteína. d) O citoplasma de células eucarióticas apresenta um conjunto de fibras finas e longas, de constituição proteica, chamado de citoesqueleto. Entre as funções desempenhadas pelo citoesqueleto podemos citar a compartimentalização do citoplasma, a realização de movimentos celulares e o deslocamento de determinadas organelas citoplasmáticas. 19. (2017/PUC GO – Pontifícia Universidade Católica de Goiás) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 48 […] Aos domingos, quando Zana me pedia para comprar miúdos de boi no porto da Catraia, eu folgava um pouco, passeava ao léu pela cidade, atravessava as pontes metálicas, perambulava nas áreas margeadas por igarapés, os bairros que se expandiam àquela época, cercando o centro de Manaus. Via um outro mundo naqueles recantos, a cidade que não vemos, ou não queremos ver. Um mundo escondido, ocultado, cheio de seres que improvisavam tudo para sobreviver, alguns vegetando, feito a cachorrada esquálida que rondava os pilares das palafitas. Via mulheres cujos rostos e gestos lembravam os de minha mãe, via crianças que um dia seriam levadas para o orfanato que Domingas odiava. Depois caminhava pelas praças do centro, ia passear pelos becos e ruelas do bairro da Aparecida e apreciar a travessia das canoas no porto da Catraia. O porto já estava animado àquela hora da manhã. Vendia-se tudo na beira do igarapé de São Raimundo: frutas, peixe, maxixe, quiabo, brinquedos de latão. O edifício antigo da Cervejaria Alemã cintilava na Colina, lá no outro lado do igarapé. Imenso, todo branco, atraía o meu olhar e parecia achatar os casebres que o cercavam. […]. Mirava o rio. A imensidão escura e levemente ondulada me aliviava, me devolvia por um momento a liberdade tolhida. Eu respirava só de olhar para o rio. E era muito, era quase tudo nas tardes de folga. Às vezes Halim me dava uns trocados e eu fazia uma festa. Entrava num cinema, ouvia a gritaria da plateia, ficava zonzo de ver tantas cenas movimentadas, tanta luz na escuridão. […]. (HATOUM, Milton. Dois irmãos. 19. reimpr. São Paulo: Companhia das Letras, 2015. p. 59-60.) Considere o fragmento retirado do texto: “O edifício antigo da Cervejaria Alemã cintilava na Colina, lá no outro lado do igarapé”. A cerveja, uma das mais antigas bebidas alcoólicas do mundo, em muitos países, é consumida com paixão. Com sabores que variam de acordo com a sua produção, trazem também variações de cor e agradam a públicos variados, desde os mais jovens aos mais idosos. Há quem prefira consumi-la natural ou, como dizem os brasileiros, “estupidamente gelada”. Sobre o processo de fabricação de cervejas, é correto afirmar que: a) os ingredientes básicos da cerveja são: água, uma fonte de amido, uma levedura de cerveja e o lúpulo. b) a principal fonte de açúcar da cerveja é o lúpulo, carboidrato fermentável responsável pelo teor alcoólico da bebida. c) a fermentação da cerveja é um processo aeróbico de conversão de carboidratos em álcool e gás carbônico por meio da utilização de leveduras. d) a diferente composição mineral da água nada interfere no caráter regional e no sabor dos diferentes tipos de cerveja. 20. (2017/UNIOESTE – Universidade Estadual do Oeste do Paraná) O processo de fotossíntese consiste, basicamente, na produção de compostos orgânicos a partir do CO2 e H2O, utilizando energia luminosa. Este processo ocorre nos organismos clorofilados, tais como as plantas. Em relação à fotossíntese nos vegetais, são feitas as seguintes afirmativas: I. A energia luminosa solar é captada por pigmentos presentes nos cloroplastos, sendo os principais denominadosclorofilas a e b; II. Quanto maior a concentração de CO2 e a intensidade luminosa, maior será a taxa fotossintética; t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 49 III. O único fator limitante do processo é a energia luminosa, uma vez que o processo não ocorre na ausência de luz; IV. O ponto de compensação fótico corresponde à intensidade de energia luminosa na qual as taxas de fotossíntese e de respiração se equivalem. São VERDADEIRAS as afirmativas a) I e II. b) I e IV. c) II e III. d) I e III. e) III e IV. 21. (2017/IFBA – Instituto Federal da Bahia) Muitos dizem que Usain Bolt não corre, voa. Ou que o jamaicano não é de carne e osso. [...] Eis as explicações de John Brewer, diretor da Escola de Saúde Esportiva e Ciências Aplicadas da Universidade de St. Mary’s, na Inglaterra: [...] Muitos nem se preocupam em respirar, já que isso os tornaria mais lentos. E nesta alta intensidade o oxigênio não importa. [...] Ele criou uma alta porcentagem de energia anaeróbica, o que resulta em falta de oxigênio. Por isso vemos que ele, como os outros atletas, respira profundamente. A frequência cardíaca começa a baixar e a se estabilizar, mas o ácido lático se deslocará dos músculos ao sangue, o que pode causar tonturas e náuseas. Mas, claro, Bolt está eufórico e parece com bastante energia. Isso ocorre pela liberação de endorfina, o ópio natural do corpo, (...) que permite a Bolt aproveitar sua nova façanha olímpica. A diferença é que 80% da musculatura de Usain Bolt é composto por ‘fibras rápidas’ (Disponível em: http://www.bbc.com/portuguese/geral-37084886#share-tools). Acesso em:10/09/2016 Considerando-se o alto desempenho do atleta Usain Bolt e as vias metabólicas de obtenção de energia por parte do organismo, podemos avaliar para esta situação que: a) A respiração celular como via exclusiva de obtenção de energia, por degradar completamente a molécula orgânica com maior aproveitamento energético, condição que possibilita o êxito do atleta. b) A fermentação láctica como estratégia de obtenção de energia, condição que leva o organismo a consumir maior quantidade de matéria orgânica para compensar a ausência do oxigênio no processo. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 50 c) A fermentação láctica como a via metabólica utilizada, condição que leva às náuseas e tonturas em virtude do álcool etílico produzido. d) A ausência de mitocôndrias nos músculos do atleta favorece o processo da fermentação láctica, pois serve como estratégia que aumenta suas chances de melhor desempenho. e) O elevado número de mitocôndrias nos músculos do atleta favorece a grande disponibilidade de energia por parte dessas organelas que realizam a respiração celular. 22. (2017/UNCISAL – Universidade estadual de Ciências da Saúde de Alagoas) A glicólise, etapa da respiração celular, é uma sequência de 10 reações enzimáticas, na qual uma molécula de glicose é convertida em duas moléculas de três carbonos, o piruvato, com a produção concomitante de ATP e NADH. Quando o oxigênio molecular não está presente (por exemplo, em raízes de plantas em solos alagados), a glicólise pode ser a fonte principal de energia para as células. Para que a produção de energia em raízes de plantas continue ocorrendo na via glicolítica, quando o oxigênio molecular não está presente, é necessário que o NADH, produzido na glicólise, seja reoxidado pelas vias de fermentação láctica ou alcoólica, permitindo a) a produção de uma pequena quantidade de energia química na forma de ATP. b) que os produtos lactato e etanol sejam imediatamente oxidados no ciclo do ácido cítrico. c) a liberação de CO2 pelas duas vias de fermentação, produzindo pequena quantidade de ATP. d) o pleno funcionamento do ciclo do ácido cítrico e da cadeia transportadora de elétrons na mitocôndria. e) que ambas as vias da fermentação, as quais ocorrem exclusivamente na matriz mitocondrial, liberem CO2, produzindo ATP. 23. (2017/UECE – Universidade Estadual do Ceará) Qualquer ser vivo precisa de energia para realizar suas funções metabólicas. Seres vivos aeróbios realizam o processo conhecido como respiração celular, sobre o qual é correto afirmar que a) a glicólise, etapa da respiração celular também conhecida como fermentação, acontece na ausência de oxigênio. b) compreende um processo pouco eficiente, pois são obtidos apenas 2 ATP. c) o ATP é utilizado e produzido na respiração celular, sendo moeda energética também na respiração anaeróbia. d) na cadeia respiratória o receptor final do carbono é o oxigênio, formando o CO2. 24. (2017/UEMG – Universidade Estadual de Minas Gerais) Analise o esquema, a seguir, que representa as três etapas de um processo metabólico energético. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 51 Fonte: CAMPBELL, Neil e colaboradores. Biologia. Editora Artmed. 8ª edição, 2010, p.176. Sobre esse processo metabólico, é correto afirmar que a) as plantas realizam as etapas II e III, mas não realizam a I. b) a maior produção de CO2 ocorrerá na fosforilação oxidativa. c) a etapa I é comum aos metabolismos de respiração anaeróbia e aeróbia. d) os procariotos, por não apresentarem mitocôndrias, não realizam a etapa III. 25. (2017/PUC RS – Pontifícia Universidade Católica do rio Grande do Sul) Observe as reações químicas abaixo: I. C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2 + ENERGIA II. 6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O III. C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + ATP A partir da análise das reações acima, marque a alternativa correta. a) A reação I é catabólica e corresponde à respiração celular. b) A reação I é exotérmica e pode explicar a hipótese heterotrófica para a origem da vida. c) A reação II corresponde a um processo dividido em duas fases que são dependentes de luz para a sua ocorrência. d) A reação II é um tipo de reação anabólica que não pode ser realizada por indivíduos do Domínio Eukarya. e) A reação III, embora seja aeróbica, produz um saldo energético inferior à reação I. 26. (2017/UNINORTE – Centro Universitário do Norte) No que talvez constitua o maior exemplo de reciclagem de todos os tempos, as bactérias empregaram o oxigênio reativo para aprimorar os processos celulares de transformação de energia. → ⎯⎯⎯⎯⎯⎯ →⎯ Luminosa Energia → t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 52 Decompondo as moléculas orgânicas e produzindo dióxido de carbono e água, as bactérias desviaram a combustão natural do oxigênio para seus próprios fins. MARGULIS, Lynn ; SAGAN, Dorion. O que é vida? Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 2002, p. 142. Adaptado. A transformação bioenergética que representa o processo de reciclagem referido no texto é a a) fotossíntese aeróbia. b) fermentação. c) respiração aeróbia. d) fotossíntese anaeróbia. e) quimiossíntese. 27. (2017/UEFS – Universidade Estadual de Feira de Santana) Na tabela apresentada, notam-se variações de fermentação com algumas características. A partir dessa observação e com os conhecimentos sobre o assunto, é correto afirmar: 01. Independentemente do tipo de fermentação, essa ocorrerá, na ausência de oxigênio, no interior de organelas membranosas. 02. Na fermentação, ocorrerá, invariavelmente, a descarboxilação da molécula orgânica. 03. A fermentação é realizada apenas por organismos procariontes. 04. O aceptor final de hidrogênio na fermentação será um composto inorgânico. 05. O produto final é energético por ter sido originado de uma quebra parcial da molécula orgânica. 28. (2017/UniRV – Universidade de Rio Verde) A respiração celular é o processo de obtenção de energia mais utilizadopelos seres vivos. Ocorrendo liberação de CO2, energia e água. Com base em seus conhecimentos, analise os itens abaixo e assinale V (verdadeiro) ou F (falso) para as alternativas: a) A oxidação de glicose a piruvato, no citoplasma, gera ATP pela fosforilação a nível de substrato e redução de FADH2. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 53 b) O Acetil- CoA, quando usado para produzir energia, vai para o ciclo de Krebs, onde será oxidado, produzindo CO2, água e GTP. c) A via das pentoses fosfato é outra via de oxidação da glicose, que resulta na produção de NADPH, que fornece poder redutor para reações de biossíntese, e pentoses fosfato, que são componentes dos nucleotídeos e ácidos nucleicos. d) Em uma etapa da respiração celular, quando os elétrons são doados aos complexos, que estão na matriz mitocondrial, são liberados H+, formando assim o gradiente eletroquímico, gerando a força eletromotriz para a enzima ATP sintase formar uma molécula de ATP. 29. (2017/UNITAU – Universidade de Taubaté) A respiração aeróbia envolve a quebra de moléculas combustíveis para síntese de ATP. As etapas que envolvem a quebra completa da glicose e o local intracelular em que ocorrem essas etapas são a) glicólise no citosol, ciclo de Krebs e cadeia respiratória na mitocôndria. b) glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória no citosol (hialoplasma). c) glicólise e ciclo de Krebs na mitocôndria, cadeia respiratória no núcleo. d) glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória na mitocôndria. e) glicólise nos lisossomos, ciclo de Krebs e cadeia respiratória no aparelho de Golgi. 30. (2017/UFJF – Universidade Federal de Juiz de Fora) Uma jovem comeu um lanche que continha pão, alface, tomate, queijo e carne bovina, além de óleos vegetais no molho. Nas próximas horas seu corpo irá utilizar a energia proveniente desses alimentos. Em relação a isso, assinale a alternativa CORRETA: a) a quantidade de energia química que a jovem obteve ao comer o queijo e a carne é a mesma quantidade que os bovinos adquirirem ao comer suas rações. b) para a produção do pão foi utilizado o trigo, cujas moléculas de clorofila transferiram a energia luminosa do sol, sob a forma de energia química, para moléculas de ATP na etapa química da fotossíntese. c) o tomate é um dos alimentos que forneceu a glicose que entra na mitocôndria para a realização do Ciclo de Krebs. d) a alface é um vegetal capaz de aproveitar gás carbônico e água para produzir substâncias orgânicas que lhes servem de alimento, utilizando a luz solar como fonte de energia. e) para a produção, pela indústria panificadora, do pão desse sanduíche foi realizado um processo de respiração aeróbia por bactérias. 31. (2017/UEFS – Universidade Estadual de Feira de Santana) Na mitocôndria, uma série de reações bioquímicas e o transporte de substâncias garante, ao final da respiração celular, a produção de moléculas de ATP formadas durante a fosforilação oxidativa. Na fosforilação oxidativa, as moléculas t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 54 a) de glicose são convertidas em moléculas de ácido pirúvico no citoplasma, havendo liberação de moléculas de NADH e gás carbônico. b) de acetil-Coenzima A são oxidadas no ciclo de Krebs, havendo a liberação de moléculas de NADH, FADH2 e gás carbônico. c) de NADH e FADH2 doam seus elétrons na cadeia respiratória e liberam íons H+ que retornam à matriz pela membrana interna. d) de água são reduzidas ao receberem os elétrons livres oriundos das moléculas de NADH e FADH2 produzidas no ciclo de Krebs. e) de ADP recebem os fosfatos liberados pelas moléculas de NADH e FADH2 e são convertidos em ATP na cadeia respiratória. 32. (2017/UEPG – Universidade Estadual de Ponta Grossa) Ao contrário da respiração aeróbia, na fermentação, a glicose é quebrada sem consumo de oxigênio do ambiente, sendo que para muitos organismos, esse processo é a única fonte de energia. Assinale o que for correto a respeito deste processo. 01. Os vírus causadores de botulismo (Clostridium botulinum) e tétano (Clostridium tetani) são exemplos de organismos fermentadores, os quais se reproduzem em ambientes pobres em oxigênio e glicose. 02. As bactérias denominadas de lactobacilos podem ser utilizadas na produção de iogurtes e coalhadas. A sua fermentação (fermentação láctica) produz ácido láctico, o qual coagula o leite. O ácido láctico é produzido quando os hidrogênios retirados da glicose são recebidos pelo ácido pirúvico. 04. As células musculares esqueléticas podem realizar tanto respiração aeróbia quanto fermentação láctica. Durante um esforço muscular muito intenso, o oxigênio que chega aos músculos não é suficiente para a obtenção de toda energia necessária e as células musculares realizam fermentação láctica. 08. Os organismos anaeróbios estritos ou obrigatórios não possuem as enzimas responsáveis pelas reações químicas do ciclo de Krebs e da cadeia respiratória. O oxigênio é tóxico para eles, os quais só crescem e se reproduzem em ambientes sem oxigênio. 33. (2017/IFSC – Instituto Federal de Santa Catarina) Um dos fatores limitantes à vida é a obtenção de energia. Organismos autótrofos são capazes de sintetizar compostos orgânicos que são degradados, liberando a energia necessária para a realização das atividades metabólicas celulares. Já os organismos heterótrofos necessitam consumir outros seres para a obtenção desses compostos, pois não apresentam tal capacidade de síntese. Em relação a esse assunto, assinale no cartão-resposta a soma da(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. A principal diferença entre fotossíntese e quimiossíntese é a origem da energia utilizada para a obtenção de compostos orgânicos: no primeiro processo, a energia é luminosa enquanto que, no segundo, a energia é obtida a partir de reações de oxidação. 02. Fotossíntese é o processo realizado pelos seres vivos clorofilados e que utiliza energia luminosa para sintetizar glicose a partir de oxigênio e água. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 55 04. A fotossíntese e a respiração celular não são processos antagônicos, mas sim, complementares: o primeiro sintetiza moléculas orgânicas, enquanto o segundo degrada tais moléculas, produzindo energia. 08. Nas células vegetais, a respiração celular ocorre tanto durante o dia quanto à noite pois, para que a célula obtenha energia, é necessário que esse processo se realize a todo momento, independentemente da presença ou ausência de luz. 16. As células vegetais fazem fotossíntese quando há luz disponível no ambiente; já a respiração celular ocorre apenas na ausência de luz. 32. As plantas são seres autótrofos fotossintetizantes. Portanto, não realizam o processo de respiração celular, já que obtêm a energia diretamente da energia solar. 34. (2017/UFMS – Universidade Federal do Mato Grosso do Sul) Japão planeja a construção do maior edifício de madeira do mundo: “A empresa japonesa Sumitomo Forestry Co anunciou a construção de um novo edifício, com 350 metros de altura e 70 andares. Mas o edifício apresenta um detalhe: ele será quase todo construído em madeira. O uso de madeira em construções japonesas não chega a ser uma novidade. Desde 2010 uma lei determina que todo novo prédio público com até três andares precisa ser construído com o material. Mas nada, porém, chega perto da grandiosidade do projeto batizado de W350.” Fonte: <https://revistagalileu.globo.com/Sociedade/noticia/2018/02/japao-planeja-construcao-do-maior-edificio-de-madeira- domundo.html>. A madeira, de modo geral, é derivada da incorporação de CO2 realizada pela fotossíntese em plantas. Considerando as características bioquímicas e metabólicas que ocorrem nas células vegetais,assinale a alternativa correta: a) O gás oxigênio liberado pela fotossíntese realizada pelos eucariontes e cianobactérias é proveniente da molécula de CO2. b) Para ocorrer fotossíntese, é necessária a presença de clorofila, um pigmento que absorve principalmente os comprimentos de onda verde e azul. c) A etapa fotoquímica, também chamada reações de claro, ocorre no estroma e a etapa química ou reações de escuro ocorre nos tilacoides dos cloroplastos. d) Entre os principais produtos da etapa fotoquímica, podemos encontrar água, ATP e glicose, que serão utilizadas na etapa química ou fase escura. e) A etapa química ou fase escura da fotossíntese, ocorre no estroma dos cloroplastos, sem necessidade direta da luz. 35. (2016/PUCCamp – Pontifícia Universidade Católica de Campinas) Há muito, muito tempo, quando ocorreu a origem da vida na Terra, surgiram vários processos biológicos. Tendo em vista as condições ambientais existentes então, podemos afirmar que a sequência correta do aparecimento dos processos abaixo foi a mostrada em a) respiração aeróbia fermentação fotossíntese. → → t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 56 b) fermentação respiração aeróbia fotossíntese. c) fermentação fotossíntese respiração aeróbia. d) fotossíntese respiração aeróbia fermentação. e) fotossíntese fermentação respiração aeróbia. 36. (2016/UNESPAR – Universidade Estadual do Paraná) Com base nos conhecimentos sobre fotossíntese, assinale a afirmativa correta. a) Somente seres eucariontes como Euglenas, Diatomáceas, Algas pardas, Algas vermelhas, Algas verdes e Plantas são capazes de realizar a fotossíntese; b) O oxigênio produzido na fotossíntese é proveniente da quebra da molécula de CO2 absorvido pelas plantas; c) Os pigmentos fotossintéticos, representados principalmente pelas clorofilas, ficam imersos na membrana dos tilacoides, formando os chamados complexos antena, responsáveis por capturar a energia luminosa; d) No processo de fotossíntese são produzidos glicídios que são transportados por meio do xilema para todas as partes da planta que não realizam fotossíntese; e) A clorofila necessita absorver o máximo de energia luminosa, por isso absorve com maior eficiência os comprimentos de onda das luzes verde e amarelo, nas quais a fotossíntese é mais intensa. 37. (2016/FAMERP – Faculdade de Medicina de São José do Rio Preto) A fermentação lática e a respiração celular são reações bioquímicas que ocorrem em diferentes condições nas células musculares, gerando alguns produtos similares. Sobre essas reações, assinale a alternativa correta. a) A fermentação ocorre na ausência de gás oxigênio e a respiração celular ocorre somente na presença desse gás. As duas reações geram energia, armazenada na forma de ATP. b) A fermentação ocorre na presença de gás carbônico e a respiração celular ocorre na ausência desse gás. As duas reações geram ATP, um tipo de energia. c) A fermentação ocorre na ausência de gás oxigênio e a respiração celular ocorre somente na presença desse gás. As duas reações absorvem energia da molécula de ATP. d) A fermentação ocorre na presença de ácido lático e a respiração celular ocorre na ausência desse ácido. As duas reações liberam a mesma quantidade de energia na forma de ATP. e) A fermentação ocorre na presença de gás oxigênio e a respiração celular ocorre na ausência desse gás. As duas reações geram energia, armazenada na forma de ATP. 38. (2016/UECE – Universidade Estadual do Ceará) As mitocôndrias são organelas citoplasmáticas com formas variáveis medindo aproximadamente de 0,2μm a 1μm de diâmetro e 2μm a 10μm de comprimento. Existem teorias sobre a origem das mitocôndrias que discutem o provável surgimento dessas organelas nas células eucariontes durante a evolução. Supõe-se que, por volta de 2,5 bilhões de anos, células procarióticas teriam fagocitado, → → → → → → → → t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 57 sem digestão, arqueobactérias capazes de realizar respiração aeróbia, disponibilizando energia para a célula hospedeira, garantindo alimento e proteção (uma relação harmônica de dependência). (Krukemberghe Fonseca, BRASIL ESCOLA. Em: http://www.brasilescola. com/biologia/mitocondrias.htm. Acessado em 2015.). A respeito das mitocôndrias, pode-se afirmar corretamente que: a) são constituídas por duas membranas das quais a mais interna é lisa e a externa é pregueada, formando as cristas mitocondriais que delimitam a matriz mitocondrial local onde ficam dispersas estruturas ribossomais, enzimas e um filamento de DNA circular. b) a membrana externa das mitocôndrias é rica em enzimas respiratórias. c) durante o processo de respiração aeróbia, ocorrem reações determinantes nas mitocôndrias: o Ciclo de Krebs nas cristas mitocondriais e a Cadeia Respiratória na matriz mitocondrial. d) o fato de esta organela possuir material genético próprio permite a ela capacidade de autoduplicar-se, principalmente em tecidos orgânicos que requerem uma compensação fisiológica maior quanto à demanda energética; isso é percebido pela concentração de mitocôndrias em células de órgãos como o fígado (células hepáticas) e a musculatura (fibra muscular). 39. (2016/Faculdade Israelita de Ciências da Saúde Albert Einstein) Troels Prahl, mestre cervejeiro e microbiólogo da distribuidora de lêvedo White Labs, está diante de quatro copos de cerveja. Entre um gole e outro, ele descreve cada uma. (...) As cores das cervejas são tão diferentes quanto seus sabores, variando de dourado enevoado a âmbar transparente. (...) Após milhares de anos de domesticação involuntária, os lêvedos – os micro-organismos que fermentam grãos, água e lúpulo para que se transformem em cerveja – são tão distintos quanto a bebida que produzem. (THE NEW YORK TIMES INTERNATIONAL WEEKLY, 10/junho/2014) As afirmações abaixo estão relacionadas direta ou indiretamente com o texto. Assinale a INCORRETA. a) Lêvedos ou leveduras realizam o processo de fermentação alcoólica, no qual há liberação de gás carbônico. b) Lêvedos ou leveduras realizam o processo de fermentação alcoólica, no qual há produção de etanol e de ATP. c) Aromas e cores diferentes de cerveja devem-se a diferentes processos de fermentação que ocorrem nos cloroplastos das células de cada variedade específica de lêvedo. d) Aromas e cores diferentes de cerveja devem-se a diferenças na sequência de bases nitrogenadas do DNA dos vários tipos de lêvedos utilizados. 40. (2016/FMABC – Faculdade de Medicina do ABC) A tira de quadrinhos abaixo mostra uma situação muito comum em casos em que se exercita muito a musculatura. t.me/CursosDesignTelegramhub http://www.brasilescola/ ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 58 Sobre este caso foram feitas três afirmações: I. O processo metabólico relacionado à tira é a fermentação lática, que ocorre nas fibras musculares esqueléticas, em situações de emergência, garantindo, assim, o suprimento de energia para a contração muscular. II. As fibras estriadas esqueléticas não apresentam mitocôndrias e, portanto, realizam, de forma acentuada, um processo anaeróbico, que leva à produção de ácido lático, responsável pela dor ou fadiga muscular. III. No processo de fermentação envolvido neste caso, há produção de gás carbônico. Pode-se considerar a) apenas I verdadeira. b) apenas II verdadeira. c) apenas duas delas verdadeiras. d) I, II e III verdadeiras. 41. (2016/UEFS – Universidade Estadual de Feira de Santana) Células vivas requerem transfusão de energia a partir de fontes externas para realizarem suas diferentes tarefas, como montagem de biopolímeros, bombeamento de substâncias através de membranas, movimento e reprodução. Assim,a energia armazenada nas moléculas orgânicas dos alimentos a) proporciona a fosforilação do ATP, quando liberadas. b) é usada diretamente nas atividades metabólicas. c) é utilizada totalmente na respiração aeróbica. d) é produto da transformação da energia fótica. e) é melhor aproveitada em anaerobiose. 42. (2016/IFCE – Instituto Federal do Ceará) Na figura abaixo estão esquematizados dois importantes processos celulares, sobre os quais foram propostas quatro afirmativas. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 59 I. O processo representado por a está ocorrendo no interior dos cloroplastos (I) e representa a fotossíntese, na qual energia luminosa é absorvida pela clorofila que se encontra armazenada em bolsas denominadas tilacoides (II), sendo posteriormente usada na síntese de açúcares. II. Os produtos do processo representado por a, açúcar e oxigênio, são usados na respiração celular realizada pelas mitocôndrias (III), e no interior da estrutura IV ocorre a glicólise, que é a última etapa deste processo metabólico importante para a síntese de ATP. III. Mitocôndrias (III) e cloroplastos (I) são organelas citoplasmáticas presentes nas células vegetais e possuem capacidade de autoduplicação, pelo fato de apresentarem certa quantidade de ácido desoxirribonucleico (DNA). IV. Os processos representados por a e b ocorrem nas células de todos os organismos eucariontes, uma vez que a respiração celular é o único processo metabólico realizado pelas células vivas na obtenção de energia. Estão corretas a) apenas II, III e IV. b) apenas I e III. c) apenas I e II. d) apenas II e III. e) I, II, III e IV. 43. (2015/UEM – Universidade Estadual de Maringá) Uma célula possui diversas estruturas e moléculas em seu interior que realizam processos metabólicos coordenados e garantem o funcionamento e a sobrevivência da mesma. Assinale o que for correto sobre esse tema. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 60 01. Na falta de glicose, uma célula pode utilizar lipídeos e até mesmo proteínas no processo de respiração celular. 02. A passagem de substâncias através da membrana plasmática, sem necessidade de proteínas transportadoras, é denominada difusão simples. 04. Nas células vegetais, o complexo de Golgi é responsável pela secreção celular de glicoproteínas e polissacarídeos. 08. Os espermatozoides se locomovem porque possuem flagelos originados a partir de centríolos. 16. Membrana plasmática, citoplasma, lisossomos, mitocôndria e retículo endoplasmático são encontrados nas células de bactérias, cianobactérias, protozoários, fungos, algas, animais e plantas. 44. (2015/UEFS – Universidade Estadual de Feira de Santana) A figura ilustra um esquema de uma região da mitocôndria, mostrando os complexos moleculares integrantes da cadeia transportadora de elétrons. A respeito do processo representado, é correto afirmar. a) O complexo IV, citocromo C oxidase, é especificamente potencializado pelo cianeto que se liga à forma férrica do citocromo. b) A maior parte do NADH é produzida no citosol durante a transformação do ácido pirúvico em acetilCoA, que migra para o interior da mitocôndria, na fosforilação oxidativa. c) Quatro grandes complexos de proteínas dispostos em sequência na membrana interna da mitocôndria participam na condução dos elétrons do NADH e do FADH2 até o gás oxigênio. d) Um par de elétrons de alta energia do NADH é transferido para o primeiro aceptor da cadeia respiratória, fazendo com que esses elétrons percam energia, repentinamente, até seu último aceptor. e) O rendimento máximo da respiração celular obtido de uma molécula de glicose, assim que conclui a passagem dos elétrons com alta energia pela cadeia respiratória, corresponde a 26 ATP. 45. (2015/FCM – Faculdade de Ciências Médicas) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 61 Sabe-se que a glicose é usada como combustível para a respiração celular. Entretanto, aminoácidos, glicerol e ácidos graxos também podem participar desse processo. A respiração se processa em três etapas distintas: glicólise, cadeia respiratória e ciclo de Krebs que visam à liberação de energia a partir da quebra de moléculas orgânicas complexas. Assinale a alternativa CORRETA com relação a essas etapas: a) O uso de O2 se dá no citoplasma, durante a glicólise. b) Tanto a glicólise quanto a cadeia respiratória ocorrem no citoplasma da célula. c) Durante o ciclo de Krebs, uma molécula de glicose é quebrada em 2 moléculas de ácido pirúvico. d) Por meio da cadeia respiratória, que acontece nas cristas mitocondriais, ocorre transferência dos hidrogênios pelo NAD e FAD, formando água. e) Das fases de respiração, a glicólise é uma via metabólica que acontece apenas nos processos de aerobiose, enquanto que, o ciclo de Krebs ocorre também em anaerobiose. 46. (2015/UDESC – Universidade do Estado de Santa Catarina) Toda energia para a manutenção dos seres vivos tem origem a partir da degradação de moléculas orgânicas. No entanto, nos seres vivos, esta degradação não transfere a energia diretamente para os processos celulares, e sim para uma molécula que é utilizada em diferentes processos metabólicos das células. Assinale a alternativa que contém o nome da molécula utilizada nos processos metabólicos celulares. a) trifosfato de adenosina b) glicose c) glicídio d) glucagon e) glicina 47. (2015/OBB- Olimpíadas Brasileiras de Biologia) Na cadeia transportadora de elétrons, a energia livre disponibilizada pelo fluxo de elétrons criado no espaço intermembranas da mitocôndria é acoplada ao transporte contracorrente de prótons através da membrana interna dessa organela, conservando parte da energia na forma de ATP. A molécula que doa elétrons para as enzimas transportadoras de elétrons da cadeia respiratória, em um nível energético mais baixo é: a) NAD+ b) FADH2 c) ADP d) FAD+ e) NADH t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 62 48. (2014/FGV – Faculdade Getúlio Vargas) A produção de adenosina trifosfato (ATP) nas células eucarióticas animais acontece, essencialmente, nas cristas mitocondriais, em função de uma cadeia de proteínas transportadoras de elétrons, a cadeia respiratória. O número de moléculas de ATP produzidas nas mitocôndrias é diretamente proporcional ao número de moléculas de a) glicose e gás oxigênio que atravessam as membranas mitocondriais. b) gás oxigênio consumido no ciclo de Krebs, etapa anterior à cadeia respiratória. c) glicose oxidada no citoplasma celular, na etapa da glicólise. d) gás carbônico produzido na cadeia transportadora de elétrons. e) água produzida a partir do consumo de gás oxigênio. 49. (2014/UNESP – Universidade Estadual Paulista) Um pequeno agricultor construiu em sua propriedade uma estufa para cultivar alfaces pelo sistema de hidroponia, no qual as raízes são banhadas por uma solução aerada e com os nutrientes necessários ao desenvolvimento das plantas. Para obter plantas maiores e de crescimento mais rápido, o agricultor achou que poderia aumentar a eficiência fotossintética das plantas e para isso instalou em sua estufa equipamentos capazes de controlar a umidade e as concentrações de CO2 e de O2 na atmosfera ambiente, além de equipamentos para controlar a luminosidade e a temperatura. É correto afirmar que o equipamento para controle da a) umidade relativa do ar é bastante útil, pois, em ambiente mais úmido, os estômatos permanecerão fechados por mais tempo, aumentando a eficiência fotossintética. b) temperatura é dispensável, pois, independentemente da temperatura ambiente, quanto maior a intensidadeluminosa maior a eficiência fotossintética. c) concentração de CO2 é bastante útil, pois um aumento na concentração desse gás pode, até certo limite, aumentar a eficiência fotossintética. d) luminosidade é dispensável, pois, independentemente da intensidade luminosa, quanto maior a temperatura ambiente maior a eficiência fotossintética. e) concentração de O2 é bastante útil, pois quanto maior a concentração desse gás na atmosfera ambiente maior a eficiência fotossintética. 50. (2010/UFAL – Universidade Federal de Alagoas) Vida demanda energia. Sem energia, a organização característica dos seres vivos não consegue se manter. Com relação a esse tema, analise as proposições a seguir. 1) Na quimiossíntese, a energia utilizada na formação de compostos orgânicos provém da oxidação de substâncias inorgânicas. 2) Na fotofosforilação, a energia luminosa do sol, captada pelas moléculas de clorofila, organizadas nas membranas dos tilacoides, é transformada em energia química. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 63 3) Na fermentação, há liberação de energia suficiente para a síntese de duas moléculas de ATP. 4) Ao final do ciclo de Krebs, os elétrons energizados e os íons H+ produzidos são utilizados para constituir ATP, na cadeia respiratória. Está(ão) correta(s): a) 1, 2 e 4 apenas. b) 2 e 3 apenas. c) 1, 3 e 4 apenas. d) 1, 2, 3 e 4. e) 2 apenas. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – METABOLISMO CELULAR 64 6. GABARITO 6.1. GABARITO DA LISTA DE QUESTÕES COMPLEMENTARES 1. C 2. A 3. B 4. E 5. B 6. D 7. C 8. B 9. C 10. A 11. C 12. D 13. E 14. C 15. 01 16. E 17. A 18. D 19. A 20. B 21. B 22. A 23. C 24. C 25. B 26. C 27. 05 28. FVVF 29. A 30. D 31. C 32. 14 33. 13 34. E 35. C 36. C 37. A 38. D 39. C 40. A 41. A 42. B 43. 15 44. C 45. D 46. A 47. B 48. E 49. C 50. D 1. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 65 7. QUESTÕES DE PROVAS ANTERIORES RESOLVIDAS E COMENTADAS 7.1. LISTA DE QUESTÕES COMPLEMENTARES 1. (2021/UNICAMP – Universidade Estadual de Campinas) Plantas são organismos que interferem na composição da atmosfera e regulam o ciclo de carbono em nosso planeta, permitindo a vida como a conhecemos. Enquanto a parte aérea das plantas está exposta a variações de intensidade luminosa, as raízes têm íntimo contato com o solo fonte de nutrientes essenciais ao seu desenvolvimento. Considerando a figura a seguir e a biologia de uma planta terrestre mesófita na ausência de luz, assinale a alternativa que identifica corretamente as moléculas nas posições numeradas (as setas indicam o sentido do movimento das moléculas). a) (1) O2; (2) CO2; (3) amido; (4) sacarose. b) (1) CO2; (2) O2; (3) sacarose; (4) nitrogênio. c) (1) O2; (2) CO2; (3) sacarose; (4) nitrogênio. d) (1) CO2; (2) O2; (3) amido; (4) sacarose. Comentários: A alternativa A está incorreta, pois o amido é a reserva energética das plantas e fica armazenado nos vacúolos das células. Quem parte das fontes geradoras de energia química (folhas) para os drenos (todas as partes da planta, mas frequentemente representado como movimento descendente em direção às raízes) são os produtos da seiva elaborada (glicose e metabólitos secundários). As alternativas B e D estão incorretas, pois na ausência de luz não ocorre fotossíntese e, consequentemente, captação de CO2. A alternativa C está correta. Gabarito: C 2. (2020/Simulado Geral do Estratégia Vestibulares) Bactérias anaeróbias facultativas são aquelas que realizam respiração celular na presença de oxigênio, mas que realizam fermentação para a obtenção de energia na sua ausência. Sobre esse metabolismo anaeróbio, foram feitas as seguintes afirmações: I. Na fermentação, a energia obtida na forma de ATP é gerada na glicólise. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 66 II. Na fermentação láctica, além do lactato, há produção de gás carbônico. III. A fermentação ocorre apenas em organismos unicelulares, como bactérias e fungos. IV. O etanol, produzido na fermentação alcoólica, e o lactato, produzido na fermentação láctica, são moléculas de três carbonos e que, portanto, ainda são energéticas. Por isso a menor produção de ATP gerada na fermentação. Está correto o que se afirma em a) I. b) I e II. c) I e IV. d) I, II e III. e) I, II e IV. Comentários: I está correta. A quantidade de ATP produzida na fermentação é de 2 ATP, ambos obtidos na glicólise. II está incorreta, pois o gás carbônico é produto da fermentação alcoólica. III está incorreta, pois organismos multicelulares também podem realizar fermentação. É o caso de nós, seres humanos, que produzimos ATP por fermentação láctica em nossos músculos em situação de atividade física intensa. IV está incorreta, pois o etanol é uma molécula de dois carbonos proveniente do metabolismo de uma molécula de piruvato, de três carbonos. Um carbono é perdido na forma de CO2. Portanto, a alternativa correta é a letra A. Gabarito: A 3. (2020/Simulado Geral do Estratégia Vestibulares) A fotossíntese é um processo dividido em duas etapas. A fase clara ocorre na membrana dos tilacoides, e a fase escura ocorre: a) no citosol. b) no estroma. c) na matriz mitocondrial. d) nas cristas do cloroplasto. e) no espaço intermembranas. Comentários: A alternativa B está certa. A fase escura, também chamada etapa química, ocorre no estroma dos cloroplastos. Gabarito: B t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 67 4. (2020/Provão de Bolsas do Estratégia Vestibulares) Pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) desenvolveram, por meio de técnicas de engenharia genética, um fungo capaz de produzir um coquetel de enzimas que degrada a biomassa. Por esse processo, as enzimas atuam de forma coordenada na quebra e conversão de carboidratos da palha e do bagaço da cana-de-açúcar em açúcares simples, que podem sofrer fermentação e, assim, se transformar em biocombustível. Agência FAPESP. Disponível em: https://bityli.com/xbWKL. Acesso em 08 de out. 2020. A esse respeito, assinale a alternativa correta. a) A modificação genética que esses fungos sofreram ocorreu no RNA. b) Um dos açúcares formados pela ação do coquetel de enzimas é a celulose. c) Como em todo processo de fermentação, além do biocombustível também é produzido gás carbônico. d) A técnica de biotecnologia empregada ocorre por edição do código genético do fungo. e) O desenvolvimento dessa técnica permite maior aproveitamento dos resíduos da cana-de-açúcar e a produção etanol de segunda geração. Comentários: A alternativa correta é a letra E. A alternativa A está errada, pois a modificação genética ocorreu no DNA. A alternativa B está errada, pois são formados açúcares simples pela ação das enzimas e a celulose é um açúcar complexo, um dos que serão degradados no processo para que ocorra a fermentação. A alternativa C está errada, pois apenas a fermentação alcoólica produz gás carbônico. A fermentação láctica, outro tipo de fermentação, não produz. A alternativa D está errada, pois o código genético é universal. A edição ocorreu no genoma. Gabarito: E 5. (2020/Simulado para Medicina do Estratégia Vestibulares) Em um experimento, foi fornecida água marcada a uma planta. Água marcada é água com oxigênio portador de número de massa 18 (O18), diferente de água comum, onde o oxigênio tem número de massa 16 (O16). Após o fornecimento da água marcada, verificou-se que as moléculasde O2 produzidas na fotossíntese continham apenas O18. Em um segundo momento, foi fornecido gás carbônico marcado a uma planta, e, dessa vez, o oxigênio liberado no processo de fotossíntese continha O16. Com base na descrição acima e nos seus conhecimentos, pode-se concluir que a) o oxigênio liberado na fotossíntese provém da hidrólise do CO2. b) o oxigênio liberado na fotossíntese provém da hidrólise da água. c) o oxigênio utilizado na fotossíntese provém da hidrólise do CO2. d) o oxigênio utilizado na fotossíntese provém da hidrólise da água. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 68 e) não é possível determinar a proveniência do oxigênio produzido na fotossíntese. Comentários: A alternativa correta é a letra B. A alternativa A está incorreta, pois o oxigênio produzido no processo de fotossíntese é proveniente da hidrólise da molécula de água na primeira etapa do processo, chamada de etapa fotoquímica ou fase clara. As alternativas C e D estão incorretas, pois o oxigênio é produzido na fotossíntese e não utilizado como substrato. E a alternativa E está incorreta, pois o experimento permite identificar que a origem do oxigênio é da molécula de água. Gabarito: B 6. (2020/Albert Einstein) Em um experimento hipotético, utilizaram-se leveduras (Saccharomyces cerevisiae) para a análise da síntese de ATP gerada no metabolismo energético. As leveduras foram colocadas em solução rica em glicose e mantidas em pH ideal e temperatura de 35 ºC. O gráfico indica o número de moléculas de ATP sintetizadas pelas células de levedura a partir de cada molécula de glicose. De acordo com o gráfico, a partir do ponto indicado pela seta, conclui-se que as leveduras no interior do tubo estavam em ambiente __________ e os produtos gerados, para cada molécula de glicose utilizada, foram __________ . As lacunas do texto são preenchidas por a) aeróbio; 2 C3H6O3 e 2 ATP. b) anaeróbio; 2 C2H5OH e 4 ATP. c) anaeróbio; 2 C3H6O3 , 2 CO2 e 2 ATP. d) anaeróbio; 2 C2H5OH, 2 CO2 e 2 ATP. e) aeróbio; 2 C2H5OH, 2 CO2 e 4 ATP. Comentários: Essas leveduras são seres anaeróbios facultativos, ou seja, realizam respiração celular na presença de oxigênio e fermentação na sua ausência. Na respiração, maior quantidade de ATP é gerada, enquanto t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 69 apenas 2 ATP é produzido na fermentação. A S. cerevisiae realizam fermentação alcoólica, que tem como produto etanol (C2H5OH) e gás carbônico (CO2). Assim, a partir do ponto indicado pela seta, a produção de ATP caiu consideravelmente, o que indica que o ambiente se tornou anaeróbio, ocorrem fermentação alcoólica, com produção de 2 ATP para cada molécula de glicose consumida. A alternativa correta é a letra D. Gabarito: D Pesquisadores brasileiros desenvolveram uma técnica para recuperar o cobre de placas eletrônicas de computadores obsoletos através de um processo bio-hidrometalúrgico. Nesse processo, as placas são trituradas e o ferro e o níquel são magneticamente separados. O próximo passo é adicionar uma solução de íon ferroso (Fe+2) e bactérias Acidithiobacillus ferrooxidans linhagem LR. As bactérias oxidam o íon ferroso, transformando-o em íon férrico (Fe+3). Este, por fim, oxida o cobre, que é liberado dos grânulos da placa e dissolvido na solução. Na etapa final, o cobre solubilizado é quimicamente precipitado e recuperado. (Yuri Vasconcelos. https://revistapesquisa.fapesp.br, dezembro de 2013. Adaptado.) A etapa oxidativa descrita e realizada pela bactéria Acidithiobacillus ferrooxidans compreende um conjunto de reações químicas que permite a esse microrganismo a) usar a energia na fermentação de compostos orgânicos. b) degradar compostos orgânicos para obter energia. c) obter energia para a síntese de compostos orgânicos. d) incorporar íons metálicos em compostos orgânicos. e) transformar compostos orgânicos em inorgânicos. Comentários: A quimiossíntese é um processo que utiliza substâncias inorgânicas e não necessita de luminosidade para ocorrer, sendo realizada por algumas bactérias autótrofas. A alternativa correta é a letra C. Gabarito: C 8. (2019/UEA - Universidade do estado do Amazonas) As condições ideais para que ocorra o processo de produção de ATP, realizado pelas mitocôndrias existentes nas células humanas, são: ______________ de oxigênio; temperatura próxima de ______________ ºC; e utilização de ______________ como fonte de energia. Assinale a alternativa que completa as lacunas do texto. a) ausência – 25 – nucleotídeos b) presença – 35 – carboidratos t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 70 c) presença – 65 – aminoácidos d) presença – 55 – enzimas e) ausência – 45 – lipídios Comentários: As condições ideais para que ocorra o processo de produção de ATP, realizado pelas mitocôndrias existentes nas células humanas, são: presença de oxigênio; temperatura próxima de 35 °C; e utilização de carboidratos como fonte de energia. A alternativa correta é a letra B. Gabarito: B 9. (2018/UNICAMP – Universidade Estadual de Campinas) Algumas plantas de ambientes áridos apresentam o chamado "metabolismo ácido das crassuláceas", em que há captação do CO2 atmosférico durante a noite, quando os estômatos estão abertos. Como resultado, as plantas produzem ácidos orgânicos, que posteriormente fornecem substrato para a principal enzima fotossintética durante o período diurno. É correto afirmar que essas plantas a) respiram e fotossintetizam apenas durante o período diurno. b) respiram e fotossintetizam apenas durante o período noturno. c) respiram o dia todo e fotossintetizam apenas durante o período diurno. d) respiram e fotossintetizam o dia todo. Comentários: A respiração celular é realizada constantemente pelos organismos aeróbios, como plantas. Assim, as plantas respiram o dia todo – dia e noite. Com relação à fotossíntese, ela ocorre apenas durante o dia, uma vez que a fase clara desse processo ocorre apenas na presença de luz solar, independentemente do tipo de planta. A única diferença é que plantas crassuláceas, para reduzir a perda de água através da abertura dos estômatos (estrutura que também estudaremos futuramente), elas os abrem e capturam gás carbônico apenas durante a noite, porém o utiliza durante o dia, quando a fotossíntese é permitida. Portanto, a alternativa correta é a letra C. Gabarito: C 10. (2018/UNESP – Universidade Estadual Paulista) Os gráficos apresentam as taxas de respiração e de fotossíntese de uma planta em função da intensidade luminosa a que é submetida. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 71 De acordo com os gráficos e os fenômenos que representam, a) no intervalo A-B a planta consome mais matéria orgânica que aquela que sintetiza e, a partir do ponto B, ocorre aumento da biomassa vegetal. b) no intervalo A-C a planta apenas consome as reservas energéticas da semente e, a partir do ponto C, passa a armazenar energia através da fotossíntese. c) a linha 1 representa a taxa de respiração, enquanto a linha 2 representa a taxa de fotossíntese. d) no intervalo A-C a planta se apresenta em processo de crescimento e, a partir do ponto C, há apenas a manutenção da biomassa vegetal. e) no intervalo A-B a variação na intensidade luminosa afeta as taxas de respiração e de fotossíntese e, a partir do ponto C, essas taxas se mantêm constantes. Comentários: Antes de respondermos a essa questão, vale a pena identificarmos que 1 representa a curva da taxa de fotossíntese, uma vez que aumenta de acordo com a intensidade luminosa (até atingiro platô), e que 2 representa a taxa de respiração da planta, a qual é constante durante todo o dia, independentemente da intensidade luminosa. A alternativa correta é a letra A. No intervalo A-B a planta está abaixo do seu ponto de compensação fótico, ou seja, a planta está consumindo mais matéria orgânica, através da respiração, do que produzindo-a através da fotossíntese. A alternativa B está incorreta, pois a partir de B (acima do ponto de compensação fótico) a planta já passa a armazenar energia. A alternativa C está incorreta, pois, como já dissemos, a linha 1 representa a fotossíntese, enquanto a linha 2 representa a respiração. A alternativa D está incorreta, pois a planta consegue crescer apenas a partir do momento em que produz mais energia do que gasta, ou seja, a partir do ponto B. E a alternativa E está incorreta, pois a intensidade luminosa não afeta a taxa respiratória no intervalo A-B. Gabarito: A 11. (2018/UERJ – Universidade Estadual do Rio de Janeiro) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 72 A contração da musculatura esquelética depende basicamente de quatro fontes de energia: metabolismo aeróbico e anaeróbico e reservas de ATP e de fosfocreatina. Observe o gráfico, que indica o aproveitamento de energia por um indivíduo, por meio dessas fontes, durante a realização de um exercício físico. A curva que representa a síntese de ATP a partir do metabolismo anaeróbico é: a) I b) II c) III d) IV Comentários: A curva I se refere à reserva de ATP, a primeira que é utilizada pelas células musculares esquelética, porém como essa reserva é muito pequena, ela mantém a contração por apenas 1 a 2 segundos. A curva II se refere à reserva de fosfocreatina, que é uma molécula que contém uma ligação fosfato de alta energia semelhante à do ATP. A fosfocreatina é clivada e a energia gerada provoca a ligação do fosfato ao ADP para convertê-lo em ATP. Essa é uma fonte adicional de energia, que mantém a contração por mais 5 a 8 segundos. A curva III se refere ao metabolismo anaeróbio, que produz energia para as células em exercícios de alta intensidade. Porém esse metabolismo ocorre em exercícios de pequena duração, pois a energia é suficiente para manter a contração por até 2 minutos. A curva IV se refere ao metabolismo aeróbio, que produz energia em atividades moderadas e de longa duração. Portanto, a alternativa correta é a letra C. Gabarito: C 12. (2018/UNITAU – Universidade de Taubaté) A figura abaixo representa o processo de geração de energia nas células eucarióticas, que compreende as etapas A, B e C. As etapas B e C ocorrem dentro da mitocôndria, enquanto a etapa A ocorre no citosol (hialoplasma). t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 73 Com relação a essa figura, afirma-se: I. A etapa A representa a glicólise: uma molécula de glicose gera 2 moléculas de ácido pirúvico e também um saldo de 2 ATPs. II. A etapa B indica a utilização do ácido pirúvico para o processo fermentativo, que produz NADH e FADH2. Esses compostos são utilizados na geração de ácido lático ou de etanol, representado pela etapa C. III. A etapa C representa a cadeia respiratória, em que os elétrons de NADH e FADH2 são transferidos de uma molécula transportadora para outra. Está CORRETO o que se afirma em a) I, apenas. b) II, apenas. c) I e II, apenas. d) I e III, apenas. e) III, apenas. Comentários: I está correta. A glicólise ocorre no citosol da célula e degrada a molécula de glicose (de 6 carbonos) em duas moléculas de ácido pirúvico (de 3 carbonos cada). Nesse processo são consumidos 2 ATP, mas gerados 4 ATP. Portanto o salto da glicólise é de 2 ATP. II está incorreta. A etapa B demonstra o ciclo de Krebs, o qual forma NADH e FADH2, além de ATP e CO2. A fermentação acontece no citosol e não resulta na formação de NADH e FADH2. Na verdade, o NADH produzido na glicólise é consumido na etapa seguinte do processo de fermentação. III está correta. A etapa da cadeia respiratória utiliza as moléculas carreadoras de elétrons e hidrogênio NADH e FADH2 produzidas nas etapas anteriores para a transferência de elétrons, a qual libera energia para a produção de ATP. Nesse processo também é consumido O2 e produzido H2O. Portanto, a alternativa correta é a letra D. Gabarito: D 13. (2018/UNCISAL – Universidade Estadual de Ciências da Saúde de Alagoas) A cana-de-açúcar é matéria-prima para a obtenção da sacarose, também conhecida como açúcar comum. Além do açúcar, com o caldo de cana, pode-se obter o etanol, cuja produção por meio da t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 74 fermentação alcoólica tenta atender à demanda por energia alternativa no setor de transporte do Brasil. Considerando o processo de fermentação alcoólica, as substâncias nele envolvidas e a importância de combustíveis no cotidiano, assinale a alternativa correta. a) A sacarose é classificada como um polissacarídeo, pois é um carboidrato formado por cinco unidades de monossacarídeos. b) A frutose e a glicose são hidrocarbonetos de alto ponto de fusão e que, em contato com fermento biológico, produzem álcool. c) A cana-de-açúcar apresenta grande teor de sacarose que, ao ser hidrolisada, produz glicose e frutose, que são isômeros de função. d) O etanol obtido pela fermentação alcoólica da sacarose tem um poder calorífico maior que o da gasolina e do diesel, o que gera maior energia e faz com que ele tenha um maior rendimento em termos de quilometragem. e) Na síntese do etanol, feita pela fermentação alcoólica, a sacarose presente no caldo da cana é convertida em glicose e frutose (pela enzima invertase) que, posteriormente, são transformadas em etanol e dióxido de carbono. Comentários: A alternativa correta é a letra E. A sacarose é um dissacarídeo formado por glicose e frutose, que pode ser degradado por uma reação de hidrólise (reação de quebra pela molécula de água), catalisada pela enzima invertase. A glicose e a frutose, podem agora, seguir para o metabolismo energético e fornecer energia para a célula. No processo de fermentação alcoólica, essas moléculas são degradadas em etanol e gás carbônico A alternativa A está incorreta, pois a sacarose não é um polissacarídeo, mas um dissacarídeo, formada pela união de dois monossacarídeos. A alternativa B está incorreta, pois tanto a glicose quanto a frutose não são hidrocarbonetos. Aqui, você teria que se lembrar de um conceito da Química, de que hidrocarbonetos são moléculas compostas apenas por átomos de hidrogênio e carbono. As moléculas de glicose e frutose possuem também átomos de oxigênio em sua composição. A alternativa C está incorreta. Isômeros são compostos que apresentam a mesma fórmula molecular, mas diferentes propriedades. Na hidrólise da sacarose, a glicose e a frutose se separam, formando estruturas distintas: A glicose é formada por um ciclo de 6 componentes (5 carbonos mais 1 oxigênio), enquanto a frutose é formada por um ciclo de 5 componentes (4 carbonos mais 1 oxigênio). Assim, a frutose e a glicose são isômeros de cadeia (mesma fórmula molecular, mas cadeias distintas). t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 75 E a alternativa D está incorreta, pois, como você deve saber, o poder de rendimento do etanol é inferior ao poder de rendimento da gasolina. Lembrando mais uma vez da Química, isso se deve ao poder calorífero das moléculas: quanto maior a quantidade de hidrogênios, maior seu poder calorífero e seu rendimento energético. Como a gasolina é um hidrocarboneto de cadeia longa, ou seja, tem muitos hidrogênios, seu poder calorífero émaior. Gabarito: E 14. (2017/UDESC – Universidade do Estado de Santa Catarina) Após assistir a diferentes modalidades desportivas na Olimpíada do Rio 2016, um jovem resolve abandonar sua vida sedentária e se propõe iniciar a prática de exercícios físicos intensos e regulares. Analise as proposições em relação às células musculares esqueléticas deste jovem. I. O número de mitocôndrias nestas células deve aumentar com o passar do tempo. II. O número de mitocôndrias aumentará indefinidamente à medida que os exercícios físicos forem aumentando gradativamente. III. O nível do consumo de oxigênio nestas células deve aumentar com o passar do tempo. IV. O número de mitocôndrias não se alterará nestas células. V. O único aumento notável nestas células será a produção de ATP. Assinale a alternativa correta: a) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. b) Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras. c) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. d) Somente as afirmativas III, IV e V são verdadeiras. e) Somente as afirmativas IV e V são verdadeiras. Comentários: I está correta, pois, como os músculos terão uma demanda maior de energia, maior quantidade de mitocôndrias será necessária para a produção de ATP. II está incorreta, pois o número de mitocôndrias não aumenta indefinidamente, uma vez que a célula não comporta tal fenômeno. III está correta, pois para que haja maior produção de ATP, maior consumo de O2 será necessário, uma vez que esta molécula é a aceptora final dos elétrons que são transferidos ao longo da cadeia respiratória. A saída dos elétrons do complexo proteico da cadeia é importante pois libera espaço para a entrada de novos elétrons, fazendo com que a cadeia não pare e a produção de ATP continue. IV está incorreta, pois, como dissemos, o número de mitocôndrias pode aumentar, visando maior produção de energia pela célula. V está incorreta, pois o aumento na produção de ATP é decorrente do maior consumo de glicose, do maior número de mitocôndrias e também do maior número de cristas mitocondriais presentes na membrana interna da organela (aumentando a superfície da membrana e, portanto, a área funcional a cadeia respiratória). t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 76 Portanto, a alternativa correta é a letra C. Gabarito: C 15. (2017/UNIPÊ – Centro Universitário de João Pessoa) BIOQUIMICA. Disponível em: <http://www.sobiologia.com.br/conteudos/bioquimica/bioquimica16.php>. Acesso em: 23 out. 2016. Observando-se o ciclo ilustrado, é correto afirmar: 01) A etapa de fixação depende da ação da rubisco e ocorre no estroma do cloroplasto. 02) A redução dos NADPH promove a gênese das moléculas precursoras da glicose. 03) A regeneração da RuDP demanda de energia metabólica produzida exclusivamente pelo condrioma das células vegetais. 04) A luz viabiliza a fosforilação do ADP a partir da clorofila presente no interior dos tilacoides. 05) O oxigênio molecular liberado é originado da H2O, sendo o objetivo do processo observado. Comentários: 01 está correta. A etapa de fixação ocorre na fase escura da fotossíntese e refere-se ao processo de fixação do carbono proveniente do gás carbônico atmosférico na molécula de ribulose bifosfato, numa reação catalisada pela enzima rubisco. A fase escura acontece no estroma dos cloroplastos. 02 está incorreta, pois é a oxidação da molécula de NADPH em NADP+ que libera elétrons, para que ocorra a produção da molécula precursora da glicose. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 77 03 está incorreta, pois a regeneração da RuBP (ribulose bifosfato) demanda energia produzida pela fase clara da fotossíntese, ou seja, produzida pelos cloroplastos. Vale destacar que condrioma é um termo pouco utilizado e se refere à mitocôndria da célula vegetal. 04 está incorreta, pois apesar da energia luminosa ser absorvida pela clorofila e promover a fosforilação do ADP em ATP, a molécula de clorofila se encontra na membrana do tilacoide, não no interior dele. 05 está incorreta, pois o objetivo da fotossíntese não é produção de oxigênio, mas sim a síntese de moléculas orgânicas altamente energéticas, como a glicose. O oxigênio molecular liberado é uma consequência de todo o processo. Portanto, a alternativa correta é a 01. Gabarito: 01 16. (2017/FAMECA – Faculdade de Medicina de Catanduva) Cidades como Nova York e Chicago já consomem plantas cultivadas por hidroponia e iluminadas por lâmpadas LED. Na prática, a tecnologia vem tendo resultados extraordinários na produção de alface, couve e temperos como manjericão, orégano e cebolinha. (http://epocanegocios.globo.com. Adaptado.) Para favorecer o crescimento das plantas cultivadas por meio dessa tecnologia, as lâmpadas LED utilizadas devem emitir luz nas cores a) amarelo e vermelho. b) verde e azul. c) amarelo e azul. d) verde e amarelo. e) azul e vermelho. Comentários: Para que a fotossíntese aconteça, é necessário que as clorofilas absorvam a luz solar nos comprimentos de onda nas faixas do azul e do vermelho. Dessa forma, as lâmpadas de LED devem emitir luz também nesses comprimentos de onda. A alternativa correta é a letra E. Gabarito: E 17. (2017/UFGD – Universidade Federal de Grande Dourados) Sobre a respiração celular, assinale a alternativa correta: a) Podemos dividir a respiração celular nas seguintes etapas: glicólise, Ciclo de Krebs e cadeia respiratória. b) A cadeia respiratória ocorre nos cloroplastos e promove a conversão das moléculas produzidas durante as fases anteriores (NADH2, FADH2 e GTP) em moléculas de ATP. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 78 c) A glicólise ocorre no citoplasma da célula e produz ácido pirúvico a partir da frutose, d) Ao final da cadeia respiratória, o Ciclo de Krebs permitirá a formação de 24 ADPs. e) Todas as alternativas estão corretas. Comentários: A alternativa correta é a letra A. A respiração celular é dividida em glicólise, ciclo de Krebs (ou ciclo do ácido cítrico) e cadeira respiratória (ou fosforilação oxidativa). A alternativa B está incorreta, pois o GTP se transforma em ATP logo após sua formação. Não necessita passar pela cadeia transportadora de elétrons. Veja que aqui o NADH foi tratado como NADH2. Esse tratamento da molécula é menos usual, porém pode parecer e significam a mesma coisa. A alternativa C está incorreta, pois a glicólise, apesar de ocorrer no citoplasma da célula, produz ácido pirúvico a partir da molécula de glicose. A alternativa D está incorreta, pois ao final da cadeia respiratória são formados 30 ATP. Se levarmos em consideração apenas o que o ciclo de Krebs fornece à terceira etapa, então há a formação de 25 ATP (2 FADH2 = 3 ATP; 8 NADH = 20 ATP; 2 ATP). E a alternativa E está incorreta, pois não são todas as alternativas que estão corretas. Gabarito: A 18. (2017/ACAFE – Associação Catarinense das Fundações Educacionais) Em 1665, Robert Hooke, ao examinar cortes de cortiça em seu microscópio, observou espaços que denominou de célula. A Ciência que estuda as células, sua composição e estruturas é denominada Citologia. Nesse sentido, a alternativa correta é: a) A respiração celular é um processo em que moléculas orgânicas são oxidadas e ocorre a produção de ATP - adenosina trifosfato, que é usada pelos seres vivos para suprir suas necessidades energéticas. A respiração celular ocorre em três etapas básicas: a glicólise, o ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa. Essas etapas ocorrem em uma organela celular denominada mitocôndria. b) A silicose é uma doença muito comum em trabalhadores que lidam com amianto. Um dos componentes do amianto é a sílica, uma substânciainorgânica que forma minúsculos cristais que podem se acumular nos pulmões. As células dos alvéolos pulmonares afetadas por esses cristais acabam sofrendo autólise, devido à destruição das mitocôndrias. c) Os fibroblastos são um tipo de célula do tecido conjuntivo. Eles sintetizam e secretam glicoproteínas, como o colágeno. As organelas citoplasmáticas denominadas retículo endoplasmático agranular e complexo golgiense participam de forma interativa para a produção e a secreção dessa glicoproteína. d) O citoplasma de células eucarióticas apresenta um conjunto de fibras finas e longas, de constituição proteica, chamado de citoesqueleto. Entre as funções desempenhadas pelo citoesqueleto podemos citar a compartimentalização do citoplasma, a realização de movimentos celulares e o deslocamento de determinadas organelas citoplasmáticas. Comentários: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 79 A alternativa correta é a letra D. O citoesqueleto é formado por três tipos de estruturas filamentosas (filamentos de actina, filamentos intermediários e microtúbulos), todas proteicas e com funções estruturais de grande importância para a células, como a compartimentalização do citoplasma, a realização de movimentos celulares e o deslocamento de determinadas organelas citoplasmáticas. A alternativa A está incorreta, pois, apesar de todo o processo explicado estar correto, não são todas as etapas da respiração celular que ocorrem na mitocôndria. A glicólise acontece no citosol. A alternativa B está incorreta, pois na doença conhecida como silicose, a organela que sofre autólise é o lisossomo, não a mitocôndria. E a alternativa C está incorreta, pois as organelas citoplasmáticas que participam de forma interativa para a produção e a secreção do colágeno são o retículo endoplasmático granular (ou rugoso) e o complexo golgiense. Gabarito: D 19. (2017/PUC GO – Pontifícia Universidade Católica de Goiás) […] Aos domingos, quando Zana me pedia para comprar miúdos de boi no porto da Catraia, eu folgava um pouco, passeava ao léu pela cidade, atravessava as pontes metálicas, perambulava nas áreas margeadas por igarapés, os bairros que se expandiam àquela época, cercando o centro de Manaus. Via um outro mundo naqueles recantos, a cidade que não vemos, ou não queremos ver. Um mundo escondido, ocultado, cheio de seres que improvisavam tudo para sobreviver, alguns vegetando, feito a cachorrada esquálida que rondava os pilares das palafitas. Via mulheres cujos rostos e gestos lembravam os de minha mãe, via crianças que um dia seriam levadas para o orfanato que Domingas odiava. Depois caminhava pelas praças do centro, ia passear pelos becos e ruelas do bairro da Aparecida e apreciar a travessia das canoas no porto da Catraia. O porto já estava animado àquela hora da manhã. Vendia-se tudo na beira do igarapé de São Raimundo: frutas, peixe, maxixe, quiabo, brinquedos de latão. O edifício antigo da Cervejaria Alemã cintilava na Colina, lá no outro lado do igarapé. Imenso, todo branco, atraía o meu olhar e parecia achatar os casebres que o cercavam. […]. Mirava o rio. A imensidão escura e levemente ondulada me aliviava, me devolvia por um momento a liberdade tolhida. Eu respirava só de olhar para o rio. E era muito, era quase tudo nas tardes de folga. Às vezes Halim me dava uns trocados e eu fazia uma festa. Entrava num cinema, ouvia a gritaria da plateia, ficava zonzo de ver tantas cenas movimentadas, tanta luz na escuridão. […]. (HATOUM, Milton. Dois irmãos. 19. reimpr. São Paulo: Companhia das Letras, 2015. p. 59-60.) Considere o fragmento retirado do texto: “O edifício antigo da Cervejaria Alemã cintilava na Colina, lá no outro lado do igarapé”. A cerveja, uma das mais antigas bebidas alcoólicas do mundo, em muitos países, é consumida com paixão. Com sabores que variam de acordo com a sua produção, trazem também variações de cor e agradam a públicos variados, desde os mais jovens aos mais idosos. Há quem prefira consumi-la natural ou, como dizem os brasileiros, “estupidamente gelada”. Sobre o processo de fabricação de cervejas, é correto afirmar que: a) os ingredientes básicos da cerveja são: água, uma fonte de amido, uma levedura de cerveja e o lúpulo. b) a principal fonte de açúcar da cerveja é o lúpulo, carboidrato fermentável responsável pelo teor alcoólico da bebida. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 80 c) a fermentação da cerveja é um processo aeróbico de conversão de carboidratos em álcool e gás carbônico por meio da utilização de leveduras. d) a diferente composição mineral da água nada interfere no caráter regional e no sabor dos diferentes tipos de cerveja. Comentários: A alternativa correta é a letra A. Apesar dos ingredientes em si da cerveja não serem de importância para você, alguns elementos que tornam possível a sua fabricação o são. Nós vimos o processo de fabricação da cerveja ocorre por fermentação alcoólica. Para que a fermentação alcoólica ocorra são necessários a fonte de carboidratos e o microrganismo que realizará o processo, a levedura. A fonte de carboidrato é o amido, a reserva energética de plantas. Como dados extras, para que o líquido se forme é necessário água e a erva que dá o sabor característico da cerveja, o lúpulo. A alternativa B está incorreta, pois o lúpulo é a erva que dá o sabor amargo à cerveja. Não a fonte de carboidratos do processo de fermentação alcoólica. A alternativa C está incorreta, pois a fermentação da cerveja é um processo anaeróbio. E a alternativa D está incorreta, pois a composição mineral a água interfere, sim, no sabor da cerveja. Gabarito: A 20. (2017/UNIOESTE – Universidade Estadual do Oeste do Paraná) O processo de fotossíntese consiste, basicamente, na produção de compostos orgânicos a partir do CO2 e H2O, utilizando energia luminosa. Este processo ocorre nos organismos clorofilados, tais como as plantas. Em relação à fotossíntese nos vegetais, são feitas as seguintes afirmativas: I. A energia luminosa solar é captada por pigmentos presentes nos cloroplastos, sendo os principais denominados clorofilas a e b; II. Quanto maior a concentração de CO2 e a intensidade luminosa, maior será a taxa fotossintética; III. O único fator limitante do processo é a energia luminosa, uma vez que o processo não ocorre na ausência de luz; IV. O ponto de compensação fótico corresponde à intensidade de energia luminosa na qual as taxas de fotossíntese e de respiração se equivalem. São VERDADEIRAS as afirmativas a) I e II. b) I e IV. c) II e III. d) I e III. e) III e IV. Comentários: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 81 I está correta, pois os pigmentos fotossintetizantes presentes nos cloroplastos, como as clorofilas a e b, são as moléculas responsáveis pela captação da luz solar. II está incorreta, pois a taxa fotossintética depende de outros fatores além da concentração de CO2 e da intensidade luminosa: a concentração de água e as condições externas e internas, como a disponibilidade de pigmentos e enzimas também influenciam na taxa. III está incorreta, pois, como mencionado acima, existem diversos fatores limitantes da taxa fotossintética. IV está correta, pois o ponto de compensação fótico ou luminoso corresponde à intensidade luminosa em que a taxa de produção de oxigênio é igual à taxa de consumo de gás carbônico. Portanto, a alternativa correta é a letra B. Gabarito: B 21. (2017/IFBA – Instituto Federal da Bahia) Muitos dizem que Usain Bolt não corre, voa. Ou que o jamaicano não é de carne e osso. [...] Eis as explicações de John Brewer, diretor da Escola de Saúde Esportiva e Ciências Aplicadas da Universidade de St. Mary’s, na Inglaterra:[...] Muitos nem se preocupam em respirar, já que isso os tornaria mais lentos. E nesta alta intensidade o oxigênio não importa. [...] Ele criou uma alta porcentagem de energia anaeróbica, o que resulta em falta de oxigênio. Por isso vemos que ele, como os outros atletas, respira profundamente. A frequência cardíaca começa a baixar e a se estabilizar, mas o ácido lático se deslocará dos músculos ao sangue, o que pode causar tonturas e náuseas. Mas, claro, Bolt está eufórico e parece com bastante energia. Isso ocorre pela liberação de endorfina, o ópio natural do corpo, (...) que permite a Bolt aproveitar sua nova façanha olímpica. A diferença é que 80% da musculatura de Usain Bolt é composto por ‘fibras rápidas’ (Disponível em: http://www.bbc.com/portuguese/geral-37084886#share-tools). Acesso em:10/09/2016 Considerando-se o alto desempenho do atleta Usain Bolt e as vias metabólicas de obtenção de energia por parte do organismo, podemos avaliar para esta situação que: a) A respiração celular como via exclusiva de obtenção de energia, por degradar completamente a molécula orgânica com maior aproveitamento energético, condição que possibilita o êxito do atleta. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 82 b) A fermentação láctica como estratégia de obtenção de energia, condição que leva o organismo a consumir maior quantidade de matéria orgânica para compensar a ausência do oxigênio no processo. c) A fermentação láctica como a via metabólica utilizada, condição que leva às náuseas e tonturas em virtude do álcool etílico produzido. d) A ausência de mitocôndrias nos músculos do atleta favorece o processo da fermentação láctica, pois serve como estratégia que aumenta suas chances de melhor desempenho. e) O elevado número de mitocôndrias nos músculos do atleta favorece a grande disponibilidade de energia por parte dessas organelas que realizam a respiração celular. Comentários: A alternativa correta é a letra B. A alta demanda energética necessária para que Bolt tenha um ótimo desempenho, faz com que os músculos obtenham energia através da fermentação láctica. Nesse processo, mais rápido e que não utiliza oxigênio, as células passam a degradar a glicose mais rapidamente, aumentando o consumo desse açúcar. A alternativa A está incorreta, pois a respiração celular não é a via exclusiva de obtenção de energia a partir da molécula de glicose. A fermentação é uma outra via metabólica. A alternativa C está incorreta, pois a fermentação láctica pode levar às náuseas e tonturas em virtude da produção de lactato, não de etanol. A alternativa D está incorreta, pois as mitocôndrias estão presentes e em grandes quantidades nas células musculares, mas nas condições apontadas, a via anaeróbia, que não ocorre nessas organelas, é mais rápida na produção de energia E a alternativa E está incorreta, pois apesar do elevado número de mitocôndrias nos músculos do atleta, não é através da respiração celular que ele obtém a maior parte da energia, mas através da fermentação láctea. Gabarito: B 22. (2017/UNCISAL – Universidade estadual de Ciências da Saúde de Alagoas) A glicólise, etapa da respiração celular, é uma sequência de 10 reações enzimáticas, na qual uma molécula de glicose é convertida em duas moléculas de três carbonos, o piruvato, com a produção concomitante de ATP e NADH. Quando o oxigênio molecular não está presente (por exemplo, em raízes de plantas em solos alagados), a glicólise pode ser a fonte principal de energia para as células. Para que a produção de energia em raízes de plantas continue ocorrendo na via glicolítica, quando o oxigênio molecular não está presente, é necessário que o NADH, produzido na glicólise, seja reoxidado pelas vias de fermentação láctica ou alcoólica, permitindo a) a produção de uma pequena quantidade de energia química na forma de ATP. b) que os produtos lactato e etanol sejam imediatamente oxidados no ciclo do ácido cítrico. c) a liberação de CO2 pelas duas vias de fermentação, produzindo pequena quantidade de ATP. d) o pleno funcionamento do ciclo do ácido cítrico e da cadeia transportadora de elétrons na mitocôndria. e) que ambas as vias da fermentação, as quais ocorrem exclusivamente na matriz mitocondrial, liberem CO2, produzindo ATP. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 83 Comentários: A alternativa correta é a letra A. Ambas as vias da fermentação apresentam baixo rendimento energético. O ATP, molécula que armazena a energia química, produzido provém da glicólise. Ou seja, apenas 2 ATP são sintetizados na fermentação. A alternativa B está incorreta, pois o lactato e o etanol são os produtos finais do processo de fermentação. Eles não entram em outra via de metabolização energética. A alternativa C está incorreta, pois apenas na fermentação alcoólica que é liberado CO2 para o meio. A alternativa D está incorreta, pois a fermentação é o processo final do metabolismo energético da molécula de piruvato na ausência de oxigênio. Seus produtos não entram no ciclo do ácido cítrico nem na cadeia transportadora de elétrons. E a alternativa E está incorreta, pois as reações da fermentação ocorrem no citosol. Gabarito: A 23. (2017/UECE – Universidade Estadual do Ceará) Qualquer ser vivo precisa de energia para realizar suas funções metabólicas. Seres vivos aeróbios realizam o processo conhecido como respiração celular, sobre o qual é correto afirmar que a) a glicólise, etapa da respiração celular também conhecida como fermentação, acontece na ausência de oxigênio. b) compreende um processo pouco eficiente, pois são obtidos apenas 2 ATP. c) o ATP é utilizado e produzido na respiração celular, sendo moeda energética também na respiração anaeróbia. d) na cadeia respiratória o receptor final do carbono é o oxigênio, formando o CO2. Comentários: A alternativa correta é a letra C. Na respiração celular, o ATP é produzido, mas também é consumido na etapa inicial, para a conversão da glicose em gliceraldído-3-fosfato. Como essa reação ocorre também na fermentação (a glicólise é uma etapa em comum entre a respiração e a fermentação), o ATP é moeda de troca, a energia necessária em ambos os processos. A alternativa A está incorreta, pois a glicólise é a etapa inicial da fermentação, não a fermentação como um todo. A alternativa B está incorreta, pois a respiração é um processo altamente eficiente e energético, que produz 30 moléculas de ATP. E a alternativa D está incorreta, pois na cadeia respiratória, o oxigênio é o aceptor final de elétrons e hidrogênio, produzindo água. Gabarito: C 24. (2017/UEMG – Universidade Estadual de Minas Gerais) Analise o esquema, a seguir, que representa as três etapas de um processo metabólico energético. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 84 Fonte: CAMPBELL, Neil e colaboradores. Biologia. Editora Artmed. 8ª edição, 2010, p.176. Sobre esse processo metabólico, é correto afirmar que a) as plantas realizam as etapas II e III, mas não realizam a I. b) a maior produção de CO2 ocorrerá na fosforilação oxidativa. c) a etapa I é comum aos metabolismos de respiração anaeróbia e aeróbia. d) os procariotos, por não apresentarem mitocôndrias, não realizam a etapa III. Comentários: A alternativa correta é a letra C. A glicólise (etapa I) é comum aos processos de respiração aeróbia e anaeróbia, esta tendo como exemplo a fermentação. A alternativa A está incorreta, pois as plantas realizam respiração celular aeróbia e, portanto, as três etapas, e não apenas as etapas II e III. A alternativa B está incorreta, pois a produção de CO2 ocorre na etapa II, no ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico. E a alternativa D está incorreta,pois os procariotos não realizam as etapas II e III, uma vez que ambas ocorrem nas mitocôndrias, organelas membranosas ausentes nesses organismos. Gabarito: C 25. (2017/PUC RS – Pontifícia Universidade Católica do rio Grande do Sul) Observe as reações químicas abaixo: I. C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2 + ENERGIA II. 6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O III. C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + ATP A partir da análise das reações acima, marque a alternativa correta. a) A reação I é catabólica e corresponde à respiração celular. b) A reação I é exotérmica e pode explicar a hipótese heterotrófica para a origem da vida. → ⎯⎯⎯⎯⎯⎯ →⎯ Luminosa Energia → t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 85 c) A reação II corresponde a um processo dividido em duas fases que são dependentes de luz para a sua ocorrência. d) A reação II é um tipo de reação anabólica que não pode ser realizada por indivíduos do Domínio Eukarya. e) A reação III, embora seja aeróbica, produz um saldo energético inferior à reação I. Comentários: A reação I é uma reação de fermentação, em que uma molécula de glicose (6 carbonos) é degradada (catabolizada) em duas moléculas de 2 carbonos (lactato ou etanol) e 2 moléculas de gás carbônico, além de liberar energia na forma de 2 ATP (reação exotérmica). A reação II é uma reação de fotossíntese, uma reação anabólica, em que ocorre a síntese de uma molécula orgânica complexa (glicose) a partir da fixação de uma substância inorgânica simples, o gás carbônico. Tal reação demanda energia, isto é, é endotérmica. A reação III é uma reação de respiração celular aeróbia, a qual degrada uma molécula de glicose em gás carbônico e produz grande quantidade de ATP (30 ATP). Portanto, a alternativa correta é a letra B. A reação I é exotérmica, libera 2 ATP de energia, e pode explicar a hipótese heterotrófica para a origem da vida, a qual sugere que os primeiros organismos apresentavam metabolismo simples e não produziam seu próprio alimento. Tais organismos eram procariontes e, portanto, não apresentavam organelas. Dessa forma, não realizavam respiração celular, mas fermentação. A alternativa A está incorreta, pois a reação I representa o processo de fermentação. A alternativa C está incorreta, pois a segunda etapa da fotossíntese não depende da energia luminosa. Ela pode ocorrer no escuro, sendo por isso chamada de fase escura. A alternativa D está incorreta, pois a reação II, de fotossíntese, pode ser realizada por organismo do domínio Eukarya, como plantas. E a alternativa E está incorreta, pois a reação II, de respiração celular aeróbia, produz quantidade de energia bem superior à reação I, de fermentação. Gabarito: B 26. (2017/UNINORTE – Centro Universitário do Norte) No que talvez constitua o maior exemplo de reciclagem de todos os tempos, as bactérias empregaram o oxigênio reativo para aprimorar os processos celulares de transformação de energia. Decompondo as moléculas orgânicas e produzindo dióxido de carbono e água, as bactérias desviaram a combustão natural do oxigênio para seus próprios fins. MARGULIS, Lynn ; SAGAN, Dorion. O que é vida? Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 2002, p. 142. Adaptado. A transformação bioenergética que representa o processo de reciclagem referido no texto é a a) fotossíntese aeróbia. b) fermentação. c) respiração aeróbia. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 86 d) fotossíntese anaeróbia. e) quimiossíntese. Comentários: O texto citado faz referência ao processo de respiração celular aeróbia, no qual ocorre a degradação de moléculas orgânicas, na presença de oxigênio, em gás carbônico e água, além de energia. Portanto, a alternativa correta é a letra C. Gabarito: C 27. (2017/UEFS – Universidade Estadual de Feira de Santana) Na tabela apresentada, notam-se variações de fermentação com algumas características. A partir dessa observação e com os conhecimentos sobre o assunto, é correto afirmar: 01. Independentemente do tipo de fermentação, essa ocorrerá, na ausência de oxigênio, no interior de organelas membranosas. 02. Na fermentação, ocorrerá, invariavelmente, a descarboxilação da molécula orgânica. 03. A fermentação é realizada apenas por organismos procariontes. 04. O aceptor final de hidrogênio na fermentação será um composto inorgânico. 05. O produto final é energético por ter sido originado de uma quebra parcial da molécula orgânica. Comentários: Apesar de você não ter visto na aula a fermentação butírica, você consegue resolver a questão tranquilamente, pois você aprendeu os principais pontos sobre o processo de fermentação. Agora, vamos avaliar as alternativas: 01 está incorreta, pois, apesar de todos os tipos de fermentação ocorrerem na ausência de oxigênio, elas acontecem no citosol das células, não no interior de organelas membranosas. 02 está incorreta, pois não são em todos os tipos de fermentação que ocorre a descarboxilação, ou seja, a liberação de CO2. Por exemplo: na fermentação láctica não há liberação de gás carbônico, enquanto na fermentação alcoólica há. 03 está incorreta, pois a fermentação pode ocorrer nas células musculares também, como quando há atividade física intensa. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 87 04 está incorreta, pois o aceptor final de hidrogênios (carreados pela molécula de NADH) é a molécula orgânica produzida pelo processo de fermentação. 05 está correta, pois na fermentação, não há degradação total da molécula orgânica. O produto final é um composto de 2 carbonos e, por isso, ainda energético (há energia na ligação química entre as moléculas de carbono). Portanto, a alternativa correta é a 05. Gabarito: 05 28. (2017/UniRV – Universidade de Rio Verde) A respiração celular é o processo de obtenção de energia mais utilizado pelos seres vivos. Ocorrendo liberação de CO2, energia e água. Com base em seus conhecimentos, analise os itens abaixo e assinale V (verdadeiro) ou F (falso) para as alternativas: a) A oxidação de glicose a piruvato, no citoplasma, gera ATP pela fosforilação a nível de substrato e redução de FADH2. b) O Acetil- CoA, quando usado para produzir energia, vai para o ciclo de Krebs, onde será oxidado, produzindo CO2, água e GTP. c) A via das pentoses fosfato é outra via de oxidação da glicose, que resulta na produção de NADPH, que fornece poder redutor para reações de biossíntese, e pentoses fosfato, que são componentes dos nucleotídeos e ácidos nucleicos. d) Em uma etapa da respiração celular, quando os elétrons são doados aos complexos, que estão na matriz mitocondrial, são liberados H+, formando assim o gradiente eletroquímico, gerando a força eletromotriz para a enzima ATP sintase formar uma molécula de ATP. Comentários: A alternativa A é falsa (F), pois a oxidação da glicose na etapa da glicólise, a qual ocorre no citoplasma, gera ATP e NADH. A alternativa B é verdadeira (V), pois a acetil-CoA vai para o ciclo de Krebs e, através de diversas reações, produz CO2, água e GTP, que rapidamente é transformado em ATP, pela troca da base nitrogenada guanina pela adenina. A alternativa C é verdadeira (V), pois a via das pentoses-fosfato é uma via alternativa de oxidação da glicose, que resulta na produção de NADPH, o qual fornece poder redutor para reações de biossíntese do açúcar de 5 carbonos, a ribulose-5-fosfato. Este açúcar é a pentose constituinte dos nucleotídeos que formam os ácidos nucleicos. E a alternativa D é falsa (F), pois na etapa da cadeia respiratória, os elétrons são doados aos complexos que estão nas cristas mitocondriais da membrana interna das mitocôndrias. Portanto, a resposta correta é F, V, V, F. Gabarito: FVVF 29. (2017/UNITAU– Universidade de Taubaté) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 88 A respiração aeróbia envolve a quebra de moléculas combustíveis para síntese de ATP. As etapas que envolvem a quebra completa da glicose e o local intracelular em que ocorrem essas etapas são a) glicólise no citosol, ciclo de Krebs e cadeia respiratória na mitocôndria. b) glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória no citosol (hialoplasma). c) glicólise e ciclo de Krebs na mitocôndria, cadeia respiratória no núcleo. d) glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória na mitocôndria. e) glicólise nos lisossomos, ciclo de Krebs e cadeia respiratória no aparelho de Golgi. Comentários: Esta é uma questão de fixação, memorização. A glicólise acontece no citosol. Já as reações do ciclo de Krebs e da cadeia respiratória acontecem na mitocôndria, na matriz mitocondrial e nas cristas mitocondriais, respectivamente. Portanto a alternativa correta é a letra A. Gabarito: A 30. (2017/UFJF – Universidade Federal de Juiz de Fora) Uma jovem comeu um lanche que continha pão, alface, tomate, queijo e carne bovina, além de óleos vegetais no molho. Nas próximas horas seu corpo irá utilizar a energia proveniente desses alimentos. Em relação a isso, assinale a alternativa CORRETA: a) a quantidade de energia química que a jovem obteve ao comer o queijo e a carne é a mesma quantidade que os bovinos adquirirem ao comer suas rações. b) para a produção do pão foi utilizado o trigo, cujas moléculas de clorofila transferiram a energia luminosa do sol, sob a forma de energia química, para moléculas de ATP na etapa química da fotossíntese. c) o tomate é um dos alimentos que forneceu a glicose que entra na mitocôndria para a realização do Ciclo de Krebs. d) a alface é um vegetal capaz de aproveitar gás carbônico e água para produzir substâncias orgânicas que lhes servem de alimento, utilizando a luz solar como fonte de energia. e) para a produção, pela indústria panificadora, do pão desse sanduíche foi realizado um processo de respiração aeróbia por bactérias. Comentários: A alternativa correta é a letra D. A alface é um vegetal que realiza fotossíntese, processo pelo qual utiliza gás carbônico e água para produzir substâncias orgânicas a partir da energia captada pela luz solar. A alternativa A está incorreta, pois a quantidade de energia química que a jovem obteve ao comer o queijo e a carne é menor que a quantidade que os bovinos adquirirem ao comerem suas rações, as quais são ricas em carboidratos. Lembre-se que: 1) carboidratos são as principais moléculas fornecedoras de energia para o organismo; 2) os bovinos são ruminantes, que conseguem metabolizar os açúcares da parede celular das células vegetais (da celulose). A alternativa B está incorreta, pois a energia transferida para a produção de ATP ocorre na etapa fotoquímica da fotossíntese. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 89 A alternativa C está incorreta, pois, dentre os alimentos consumidos, o pão é o que forneceu maior energia para o jovem, uma vez que o pão é rico em carboidratos, principal fonte de energia das células. E a alternativa E está incorreta, pois o processo de fabricação do pão é a fermentação alcoólica, um tipo de respiração anaeróbia. Gabarito: D 31. (2017/UEFS – Universidade Estadual de Feira de Santana) Na mitocôndria, uma série de reações bioquímicas e o transporte de substâncias garante, ao final da respiração celular, a produção de moléculas de ATP formadas durante a fosforilação oxidativa. Na fosforilação oxidativa, as moléculas a) de glicose são convertidas em moléculas de ácido pirúvico no citoplasma, havendo liberação de moléculas de NADH e gás carbônico. b) de acetil-Coenzima A são oxidadas no ciclo de Krebs, havendo a liberação de moléculas de NADH, FADH2 e gás carbônico. c) de NADH e FADH2 doam seus elétrons na cadeia respiratória e liberam íons H+ que retornam à matriz pela membrana interna. d) de água são reduzidas ao receberem os elétrons livres oriundos das moléculas de NADH e FADH2 produzidas no ciclo de Krebs. e) de ADP recebem os fosfatos liberados pelas moléculas de NADH e FADH2 e são convertidos em ATP na cadeia respiratória. Comentários: A alternativa correta é a letra C. As moléculas de NADH e FADH2 doam seus elétrons na cadeia respiratória e liberam íons H+ para o espaço intermembranas. Esses prótons retornam à matriz para equilibrar suas concentrações através do complexo da ATP sintase, gerando energia para a produção de ATP a partir de ADP e fosfato inorgânico. A alternativa A está incorreta, pois a fosforilação oxidativa é a terceira etapa da respiração celular. A etapa em que a glicose é convertida em moléculas de ácido pirúvico é a glicólise. A alternativa B está incorreta, pois a acetil-Coenzima A já foi oxidada. Os produtos da conversão da glicose e da acetil-CoA é que são utilizados na fosforilação oxidativa. A alternativa D está incorreta, pois as moléculas de água são produzidas na fosforilação oxidativa, numa reação de redução de moléculas de oxigênio, que recebem elétrons e hidrogênios doados por NADH e FADH2. E a alternativa E está incorreta, pois os fosfatos para a fosforilação do ADP em ATP não são fornecidos pelas moléculas de NADH e FADH2. Gabarito: C 32. (2017/UEPG – Universidade Estadual de Ponta Grossa) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 90 Ao contrário da respiração aeróbia, na fermentação, a glicose é quebrada sem consumo de oxigênio do ambiente, sendo que para muitos organismos, esse processo é a única fonte de energia. Assinale o que for correto a respeito deste processo. 01. Os vírus causadores de botulismo (Clostridium botulinum) e tétano (Clostridium tetani) são exemplos de organismos fermentadores, os quais se reproduzem em ambientes pobres em oxigênio e glicose. 02. As bactérias denominadas de lactobacilos podem ser utilizadas na produção de iogurtes e coalhadas. A sua fermentação (fermentação láctica) produz ácido láctico, o qual coagula o leite. O ácido láctico é produzido quando os hidrogênios retirados da glicose são recebidos pelo ácido pirúvico. 04. As células musculares esqueléticas podem realizar tanto respiração aeróbia quanto fermentação láctica. Durante um esforço muscular muito intenso, o oxigênio que chega aos músculos não é suficiente para a obtenção de toda energia necessária e as células musculares realizam fermentação láctica. 08. Os organismos anaeróbios estritos ou obrigatórios não possuem as enzimas responsáveis pelas reações químicas do ciclo de Krebs e da cadeia respiratória. O oxigênio é tóxico para eles, os quais só crescem e se reproduzem em ambientes sem oxigênio. Comentários: 01 está incorreta, pois vírus não apresentam metabolismo próprio. 02 está correta, pois trata do processo de fermentação láctica, a qual é executada por bactérias anaeróbias e é empregada na fabricação de leite, iogurtes e coalhadas. 04 está correta, pois as células musculares, em condições de intensa atividade física, podem realizar fermentação láctica como forma de obter energia de maneira mais rápida. 08 está correta, pois os organismos anaeróbios estritos vivem na ausência de oxigênio, uma vez que este gás os é letal. Assim, não realizam as últimas fases da respiração celular. Portanto, a soma das alternativas correta é 14 (02 + 04 + 08). Gabarito: 14 33. (2017/IFSC – Instituto Federal de Santa Catarina) Um dos fatores limitantes à vida é a obtenção de energia. Organismos autótrofos são capazes de sintetizar compostos orgânicos que são degradados, liberando a energia necessária para a realização das atividades metabólicas celulares. Já os organismos heterótrofos necessitam consumiroutros seres para a obtenção desses compostos, pois não apresentam tal capacidade de síntese. Em relação a esse assunto, assinale no cartão-resposta a soma da(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. A principal diferença entre fotossíntese e quimiossíntese é a origem da energia utilizada para a obtenção de compostos orgânicos: no primeiro processo, a energia é luminosa enquanto que, no segundo, a energia é obtida a partir de reações de oxidação. 02. Fotossíntese é o processo realizado pelos seres vivos clorofilados e que utiliza energia luminosa para sintetizar glicose a partir de oxigênio e água. 04. A fotossíntese e a respiração celular não são processos antagônicos, mas sim, complementares: o primeiro sintetiza moléculas orgânicas, enquanto o segundo degrada tais moléculas, produzindo energia. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 91 08. Nas células vegetais, a respiração celular ocorre tanto durante o dia quanto à noite pois, para que a célula obtenha energia, é necessário que esse processo se realize a todo momento, independentemente da presença ou ausência de luz. 16. As células vegetais fazem fotossíntese quando há luz disponível no ambiente; já a respiração celular ocorre apenas na ausência de luz. 32. As plantas são seres autótrofos fotossintetizantes. Portanto, não realizam o processo de respiração celular, já que obtêm a energia diretamente da energia solar. Comentários: 01 está correta. A principal diferença entre fotossíntese e quimiossíntese é a origem da energia utilizada para a obtenção de compostos orgânicos: na fotossíntese, a energia é proveniente da luz; na quimiossíntese, a energia é proveniente de reações de oxidação. 02 está incorreta, pois a fotossíntese é o processo realizado pelos seres vivos clorofilados e que utiliza energia luminosa para sintetizar glicose a partir de gás carbônico e água. 04 está correta. A fotossíntese e a respiração celular não são processos antagônicos, mas sim, complementares: o primeiro sintetiza moléculas orgânicas (glicose), enquanto o segundo degrada tais moléculas para produção da energia necessária à vida. 08 está correta. Nas células vegetais, a respiração celular ocorre tanto durante o dia quanto à noite, uma vez que a energia obtida através desse processo é indispensável para ela que elas realizem suas funções vitais, independentemente da presença ou ausência de luz. 16 está incorreta, pois, apesar da fotossíntese ser dependente da luza solar, a respiração celular ocorre tanto na presença quanto na ausência dela. 32 está incorreta, pois, apesar das plantas serem seres autótrofos fotossintetizantes, elas também realizam o processo de respiração celular, já que obtêm a energia da oxidação das moléculas de glicose produzidas pela fotossíntese. Portanto, a soma das alternativas corretas é 13 (01 + 04 + 08). Gabarito: 13 34. (2017/UFMS – Universidade Federal do Mato Grosso do Sul) Japão planeja a construção do maior edifício de madeira do mundo: “A empresa japonesa Sumitomo Forestry Co anunciou a construção de um novo edifício, com 350 metros de altura e 70 andares. Mas o edifício apresenta um detalhe: ele será quase todo construído em madeira. O uso de madeira em construções japonesas não chega a ser uma novidade. Desde 2010 uma lei determina que todo novo prédio público com até três andares precisa ser construído com o material. Mas nada, porém, chega perto da grandiosidade do projeto batizado de W350.” Fonte: <https://revistagalileu.globo.com/Sociedade/noticia/2018/02/japao-planeja-construcao-do-maior-edificio-de-madeira- domundo.html>. A madeira, de modo geral, é derivada da incorporação de CO2 realizada pela fotossíntese em plantas. Considerando as características bioquímicas e metabólicas que ocorrem nas células vegetais, assinale a alternativa correta: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 92 a) O gás oxigênio liberado pela fotossíntese realizada pelos eucariontes e cianobactérias é proveniente da molécula de CO2. b) Para ocorrer fotossíntese, é necessária a presença de clorofila, um pigmento que absorve principalmente os comprimentos de onda verde e azul. c) A etapa fotoquímica, também chamada reações de claro, ocorre no estroma e a etapa química ou reações de escuro ocorre nos tilacoides dos cloroplastos. d) Entre os principais produtos da etapa fotoquímica, podemos encontrar água, ATP e glicose, que serão utilizadas na etapa química ou fase escura. e) A etapa química ou fase escura da fotossíntese, ocorre no estroma dos cloroplastos, sem necessidade direta da luz. Comentários: A alternativa correta é a letra E. A etapa escura necessita do que foi produzido na etapa dependente da luz, mas não depende diretamente da luz solar. A alternativa A está incorreta, pois o gás oxigênio é proveniente da quebra da molécula de água (fotólise da água), não da molécula de gás carbônico. A alternativa B está incorreta, pois a clorofila absorve melhor o comprimentos de onda nas faixas do azul e do vermelho, refletindo a luz verde. A alternativa C está incorreta, pois é o contrário: a etapa fotoquímica ocorre nos tilacoides, onde estão as clorofilas, e a etapa química ocorre no estroma do cloroplasto. E a alternativa D está incorreta, pois na etapa fotoquímica são produzidos O2, ATP e NADPH, sendo esses dois últimos utilizados na etapa química. Gabarito: E 35. (2016/PUCCamp – Pontifícia Universidade Católica de Campinas) Há muito, muito tempo, quando ocorreu a origem da vida na Terra, surgiram vários processos biológicos. Tendo em vista as condições ambientais existentes então, podemos afirmar que a sequência correta do aparecimento dos processos abaixo foi a mostrada em a) respiração aeróbia fermentação fotossíntese. b) fermentação respiração aeróbia fotossíntese. c) fermentação fotossíntese respiração aeróbia. d) fotossíntese respiração aeróbia fermentação. e) fotossíntese fermentação respiração aeróbia. Comentários: A sequência correta do aparecimento das formas de metabolismo energético teriam sido: fermentação, fotossíntese e respiração aeróbia. Isso porque, acredita-se que na terra primitiva não havia oxigênio. Assim, os primeiros organismos seriam anaeróbios e teriam de obter energia das substâncias simples presentes no ambiente daquele tempo, por fermentação. Com o aumento do número de indivíduos, teria havido escassez de alimento e a evolução de organismos autotróficos fotossintetizantes, que produziam moléculas orgânicas complexas a partir de moléculas de CO2 e energia luminosa, → → → → → → → → → → t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 93 abundantes no ambiente. Tal processo permitiu o aparecimento dos organismos aeróbios, que realizam respiração celular do tipo aeróbica, já que um dos produtos da fotossíntese é o O2, Portanto, a alternativa correta é a letra C. Gabarito: C 36. (2016/UNESPAR – Universidade Estadual do Paraná) Com base nos conhecimentos sobre fotossíntese, assinale a afirmativa correta. a) Somente seres eucariontes como Euglenas, Diatomáceas, Algas pardas, Algas vermelhas, Algas verdes e Plantas são capazes de realizar a fotossíntese; b) O oxigênio produzido na fotossíntese é proveniente da quebra da molécula de CO2 absorvido pelas plantas; c) Os pigmentos fotossintéticos, representados principalmente pelas clorofilas, ficam imersos na membrana dos tilacoides, formando os chamados complexos antena, responsáveis por capturar a energia luminosa; d) No processo de fotossíntese são produzidos glicídios que são transportados por meio do xilema para todas as partes da planta que não realizam fotossíntese; e) A clorofila necessita absorver o máximo de energia luminosa, por isso absorvecom maior eficiência os comprimentos de onda das luzes verde e amarelo, nas quais a fotossíntese é mais intensa. Comentários: A alternativa correta é a letra C. A alternativa A está incorreta, pois organismos procariontes, como cianobactérias, também podem realizar fotossíntese. A alternativa B está incorreta, pois o O2 é proveniente da quebra da molécula de água (fotólise). A alternativa D está incorreta, pois os compostos orgânicos dos vegetais são transportados por vasos do floema. O xilena transporta água e sais minerais. Veremos isso em Biologia Vegetal. A alternativa E está incorreta, pois clorofila absorve comprimentos de onda na faixa da luz azul e vermelha. Gabarito: C 37. (2016/FAMERP – Faculdade de Medicina de São José do Rio Preto) A fermentação lática e a respiração celular são reações bioquímicas que ocorrem em diferentes condições nas células musculares, gerando alguns produtos similares. Sobre essas reações, assinale a alternativa correta. a) A fermentação ocorre na ausência de gás oxigênio e a respiração celular ocorre somente na presença desse gás. As duas reações geram energia, armazenada na forma de ATP. b) A fermentação ocorre na presença de gás carbônico e a respiração celular ocorre na ausência desse gás. As duas reações geram ATP, um tipo de energia. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 94 c) A fermentação ocorre na ausência de gás oxigênio e a respiração celular ocorre somente na presença desse gás. As duas reações absorvem energia da molécula de ATP. d) A fermentação ocorre na presença de ácido lático e a respiração celular ocorre na ausência desse ácido. As duas reações liberam a mesma quantidade de energia na forma de ATP. e) A fermentação ocorre na presença de gás oxigênio e a respiração celular ocorre na ausência desse gás. As duas reações geram energia, armazenada na forma de ATP. Comentários: A alternativa correta é a letra A. Células musculares esqueléticas podem realizar tanto a respiração celular aeróbia, na presença de oxigênio, quanto fermentação láctica, em condições em que o suprimento de oxigênio não é suficiente para atender a demanda metabólica da célula. A alternativa B está incorreta, pois a fermentação independe da presença de gás carbônico. A alternativa C está incorreta, pois a respiração celular pode ser do tipo anaeróbia. Neste caso, outras moléculas são utilizadas como aceptor final de elétrons na cadeia respiratória. A alternativa D está incorreta, pois a fermentação láctica produz ácido láctico e a respiração celular em nada está envolvida com esse ácido. Além disso, no processo de fermentação são produzidos menos moléculas de ATP que na respiração (2 ATP versus 30 ATP). E a alternativa E está incorreta, pois ocorre o contrário: a respiração ocorre na presença de gás oxigênio e a fermentação ocorre na ausência desse gás. Gabarito: A 38. (2016/UECE – Universidade Estadual do Ceará) As mitocôndrias são organelas citoplasmáticas com formas variáveis medindo aproximadamente de 0,2μm a 1μm de diâmetro e 2μm a 10μm de comprimento. Existem teorias sobre a origem das mitocôndrias que discutem o provável surgimento dessas organelas nas células eucariontes durante a evolução. Supõe-se que, por volta de 2,5 bilhões de anos, células procarióticas teriam fagocitado, sem digestão, arqueobactérias capazes de realizar respiração aeróbia, disponibilizando energia para a célula hospedeira, garantindo alimento e proteção (uma relação harmônica de dependência). (Krukemberghe Fonseca, BRASIL ESCOLA. Em: http://www.brasilescola. com/biologia/mitocondrias.htm. Acessado em 2015.). A respeito das mitocôndrias, pode-se afirmar corretamente que: a) são constituídas por duas membranas das quais a mais interna é lisa e a externa é pregueada, formando as cristas mitocondriais que delimitam a matriz mitocondrial local onde ficam dispersas estruturas ribossomais, enzimas e um filamento de DNA circular. b) a membrana externa das mitocôndrias é rica em enzimas respiratórias. c) durante o processo de respiração aeróbia, ocorrem reações determinantes nas mitocôndrias: o Ciclo de Krebs nas cristas mitocondriais e a Cadeia Respiratória na matriz mitocondrial. d) o fato de esta organela possuir material genético próprio permite a ela capacidade de autoduplicar-se, principalmente em tecidos orgânicos que requerem uma compensação fisiológica maior quanto à demanda energética; isso é percebido pela concentração de mitocôndrias em células de órgãos como o fígado (células hepáticas) e a musculatura (fibra muscular). t.me/CursosDesignTelegramhub http://www.brasilescola/ ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 95 Comentários: A alternativa correta é a letra D. As mitocôndrias são organelas com capacidade de autoduplicação, pois apresentam em sua matriz mitocondrial DNA e ribossomos próprios. Estão presentes em maior quantidade em células que dependem de alta demanda energética, como nas células do fígado, do cérebro e dos músculos. A alternativa A está incorreta, pois a membrana interna da mitocôndria forma invaginações, as cristas mitocondriais, que delimitam a matriz mitocondrial. A membrana externa é que é lisa. A alternativa B está incorreta, pois é a membrana interna das mitocôndrias que é rica em enzimas respiratórias. E a alternativa C está incorreta, pois o Ciclo de Krebs ocorre na matriz mitocondrial e a cadeia respiratória, nas cristas mitocondriais. Gabarito: D 39. (2016/Faculdade Israelita de Ciências da Saúde Albert Einstein) Troels Prahl, mestre cervejeiro e microbiólogo da distribuidora de lêvedo White Labs, está diante de quatro copos de cerveja. Entre um gole e outro, ele descreve cada uma. (...) As cores das cervejas são tão diferentes quanto seus sabores, variando de dourado enevoado a âmbar transparente. (...) Após milhares de anos de domesticação involuntária, os lêvedos – os micro-organismos que fermentam grãos, água e lúpulo para que se transformem em cerveja – são tão distintos quanto a bebida que produzem. (THE NEW YORK TIMES INTERNATIONAL WEEKLY, 10/junho/2014) As afirmações abaixo estão relacionadas direta ou indiretamente com o texto. Assinale a INCORRETA. a) Lêvedos ou leveduras realizam o processo de fermentação alcoólica, no qual há liberação de gás carbônico. b) Lêvedos ou leveduras realizam o processo de fermentação alcoólica, no qual há produção de etanol e de ATP. c) Aromas e cores diferentes de cerveja devem-se a diferentes processos de fermentação que ocorrem nos cloroplastos das células de cada variedade específica de lêvedo. d) Aromas e cores diferentes de cerveja devem-se a diferenças na sequência de bases nitrogenadas do DNA dos vários tipos de lêvedos utilizados. Comentários: A alternativa incorreta é a letra C. Não existem diferentes tipos de fermentação alcoólica. Além disso, esse metabolismo ocorre no citosol das leveduras – elas não possuem cloroplastos, são fungos. As alternativas A e B estão corretas. As leveduras realizam a fermentação alcoólica, liberando etanol, gás carbônico e ATP. E a alternativa D está correta. Gabarito: C t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 96 40. (2016/FMABC – Faculdade de Medicina do ABC) A tira de quadrinhos abaixo mostra uma situação muito comum em casos em que se exercita muito a musculatura. Sobre este caso foram feitas três afirmações: I. O processo metabólico relacionado à tira é a fermentação lática, que ocorre nas fibras musculares esqueléticas, em situações de emergência, garantindo, assim, o suprimento de energia para a contração muscular. II. As fibras estriadas esqueléticas não apresentam mitocôndrias e, portanto, realizam, de forma acentuada, um processo anaeróbico,que leva à produção de ácido lático, responsável pela dor ou fadiga muscular. III. No processo de fermentação envolvido neste caso, há produção de gás carbônico. Pode-se considerar a) apenas I verdadeira. b) apenas II verdadeira. c) apenas duas delas verdadeiras. d) I, II e III verdadeiras. Comentários: A afirmativa I está correta. A fermentação láctica pode ocorrer nas células musculares esqueléticas em situação de intensa atividade física, quando a demanda de oxigênio não atende toda a energia necessária para a contração muscular. A afirmativa II está incorreta, pois as fibras estriadas esqueléticas apresentam grande quantidade de mitocôndrias. A afirmativa III está incorreta, pois na fermentação láctica não há produção de gás carbônico. Portanto, a alternativa correta é a letra A. Gabarito: A 41. (2016/UEFS – Universidade Estadual de Feira de Santana) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 97 Células vivas requerem transfusão de energia a partir de fontes externas para realizarem suas diferentes tarefas, como montagem de biopolímeros, bombeamento de substâncias através de membranas, movimento e reprodução. Assim, a energia armazenada nas moléculas orgânicas dos alimentos a) proporciona a fosforilação do ATP, quando liberadas. b) é usada diretamente nas atividades metabólicas. c) é utilizada totalmente na respiração aeróbica. d) é produto da transformação da energia fótica. e) é melhor aproveitada em anaerobiose. Comentários: As ligações entre os carbonos das moléculas orgânicas armazenam grande quantidade de energia. Assim, reações que quebram as ligações de tais moléculas liberam energia, a qual é aproveitada para a produção de moléculas de armazenam energia para os momentos que a células precisa desempenhar suas atividades – as moléculas de ATP. Portanto, a alternativa correta é a letra A. A alternativa B está incorreta, pois a molécula orgânica deve ser quebrada para formar compostos que posam ser utilizados no metabolismo energético. A alternativa C está incorreta, pois na fermentação, por exemplo, também são utilizadas a energia armazenada nas moléculas orgânicas. A alternativa D está incorreta, pois a energia fótica está envolvida no processo de síntese de moléculas orgânicas, pela transformação de energia luminosa em energia química. E a alternativa E está incorreta, pois a anaerobiose é menos energética que a aerobiose. Gabarito: A 42. (2016/IFCE – Instituto Federal do Ceará) Na figura abaixo estão esquematizados dois importantes processos celulares, sobre os quais foram propostas quatro afirmativas. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 98 I. O processo representado por a está ocorrendo no interior dos cloroplastos (I) e representa a fotossíntese, na qual energia luminosa é absorvida pela clorofila que se encontra armazenada em bolsas denominadas tilacoides (II), sendo posteriormente usada na síntese de açúcares. II. Os produtos do processo representado por a, açúcar e oxigênio, são usados na respiração celular realizada pelas mitocôndrias (III), e no interior da estrutura IV ocorre a glicólise, que é a última etapa deste processo metabólico importante para a síntese de ATP. III. Mitocôndrias (III) e cloroplastos (I) são organelas citoplasmáticas presentes nas células vegetais e possuem capacidade de autoduplicação, pelo fato de apresentarem certa quantidade de ácido desoxirribonucleico (DNA). IV. Os processos representados por a e b ocorrem nas células de todos os organismos eucariontes, uma vez que a respiração celular é o único processo metabólico realizado pelas células vivas na obtenção de energia. Estão corretas a) apenas II, III e IV. b) apenas I e III. c) apenas I e II. d) apenas II e III. e) I, II, III e IV. Comentários: Os processos a e b representam, respectivamente, a fotossíntese e a respiração celular. I representa o cloroplasto e III a mitocôndria. E II e IV representam os tilacoides e as cristas mitocondriais, estruturas que constituem os cloroplastos e as mitocôndrias, respectivamente. Diante do exposto, as afirmativas I e III estão corretas. A afirmativa II está incorreta, pois em IV (crista mitocondrial) ocorre a etapa da cadeia respiratória. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 99 A afirmativa IV está incorreta, pois o processo “a” ocorre apenas em organismo fotossintetizantes, como plantas. Portanto, a alternativa correta é a letra B. Gabarito: B 43. (2015/UEM – Universidade Estadual de Maringá) Uma célula possui diversas estruturas e moléculas em seu interior que realizam processos metabólicos coordenados e garantem o funcionamento e a sobrevivência da mesma. Assinale o que for correto sobre esse tema. 01. Na falta de glicose, uma célula pode utilizar lipídeos e até mesmo proteínas no processo de respiração celular. 02. A passagem de substâncias através da membrana plasmática, sem necessidade de proteínas transportadoras, é denominada difusão simples. 04. Nas células vegetais, o complexo de Golgi é responsável pela secreção celular de glicoproteínas e polissacarídeos. 08. Os espermatozoides se locomovem porque possuem flagelos originados a partir de centríolos. 16. Membrana plasmática, citoplasma, lisossomos, mitocôndria e retículo endoplasmático são encontrados nas células de bactérias, cianobactérias, protozoários, fungos, algas, animais e plantas. Comentários: 01 está correta. Nós vimos que outras fontes de energia podem ser utilizadas, como lipídios e proteínas, mas que a glicose é o composto mais estudado e primeiramente utilizado pela célula. 02 está correta. O processo de transporte de substâncias através da membrana sem gasto de energia é chamado de difusão. 04 está correta. O complexo golgiense é responsável por diversos processos nas células animais e vegetais. Nas células vegetais produzem, inclusive polissacarídeos, como a celulose. 08 está correta. Os flagelos são estruturas formadas por microtúbulos, os quais se originam dos centríolos da célula. São responsáveis pelo movimento do gameta masculino. 16 está incorreta, pois bactérias são procariontes e não possuem organelas membranosas em seu citoplasma. Portanto, a soma das alternativas corretas é 15 (01 + 02 + 04 + 08). Gabarito: 15 44. (2015/UEFS – Universidade Estadual de Feira de Santana) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 100 A figura ilustra um esquema de uma região da mitocôndria, mostrando os complexos moleculares integrantes da cadeia transportadora de elétrons. A respeito do processo representado, é correto afirmar. a) O complexo IV, citocromo C oxidase, é especificamente potencializado pelo cianeto que se liga à forma férrica do citocromo. b) A maior parte do NADH é produzida no citosol durante a transformação do ácido pirúvico em acetilCoA, que migra para o interior da mitocôndria, na fosforilação oxidativa. c) Quatro grandes complexos de proteínas dispostos em sequência na membrana interna da mitocôndria participam na condução dos elétrons do NADH e do FADH2 até o gás oxigênio. d) Um par de elétrons de alta energia do NADH é transferido para o primeiro aceptor da cadeia respiratória, fazendo com que esses elétrons percam energia, repentinamente, até seu último aceptor. e) O rendimento máximo da respiração celular obtido de uma molécula de glicose, assim que conclui a passagem dos elétrons com alta energia pela cadeia respiratória, corresponde a 26 ATP. Comentários: A alternativa correta é a letra C. O oxigênio é o aceptor final dos elétrons transportados pelos quatro complexos proteicos sequenciais da membrana internada mitocôndria, os quais constituem a cadeia respiratória. A alternativa A está incorreta, pois é potencializado com a ligação do oxigênio, o aceptor final de elétrons. Alternativa B está incorreta, pois a maior parte do NADH é produzida no ciclo de Krebs. A alternativa D está incorreta, pois os elétrons transportados pela cadeia não perdem energia rapidamente, a perda é gradual, conforme passam de um complexo proteico a outro. E a alternativa E está incorreta, pois o rendimento máximo da quebra da molécula de glicose pelo processo de respiração celular é de 30 ATP. Gabarito: C 45. (2015/FCM – Faculdade de Ciências Médicas) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 101 Sabe-se que a glicose é usada como combustível para a respiração celular. Entretanto, aminoácidos, glicerol e ácidos graxos também podem participar desse processo. A respiração se processa em três etapas distintas: glicólise, cadeia respiratória e ciclo de Krebs que visam à liberação de energia a partir da quebra de moléculas orgânicas complexas. Assinale a alternativa CORRETA com relação a essas etapas: a) O uso de O2 se dá no citoplasma, durante a glicólise. b) Tanto a glicólise quanto a cadeia respiratória ocorrem no citoplasma da célula. c) Durante o ciclo de Krebs, uma molécula de glicose é quebrada em 2 moléculas de ácido pirúvico. d) Por meio da cadeia respiratória, que acontece nas cristas mitocondriais, ocorre transferência dos hidrogênios pelo NAD e FAD, formando água. e) Das fases de respiração, a glicólise é uma via metabólica que acontece apenas nos processos de aerobiose, enquanto que, o ciclo de Krebs ocorre também em anaerobiose. Comentários: A alternativa correta é a letra D. Na cadeia respiratória ocorre a transferência de elétrons e hidrogênios, os quais terminarão com a molécula de oxigênio, formando água. A alternativa A está incorreta, pois o oxigênio é utilizado na cadeia respiratória, ou seja, na mitocôndria. A alternativa B está incorreta, pois a cadeia respiratória ocorre na membrana interna da mitocôndria. A alternativa C está incorreta, pois as duas moléculas de ácido pirúvico são formadas na etapa chamada de glicólise. E a alternativa E está incorreta, pois a glicólise é uma etapa em comum com a respiração celular (aeróbia) e a fermentação (anaeróbio). Gabarito: D 46. (2015/UDESC – Universidade do Estado de Santa Catarina) Toda energia para a manutenção dos seres vivos tem origem a partir da degradação de moléculas orgânicas. No entanto, nos seres vivos, esta degradação não transfere a energia diretamente para os processos celulares, e sim para uma molécula que é utilizada em diferentes processos metabólicos das células. Assinale a alternativa que contém o nome da molécula utilizada nos processos metabólicos celulares. a) trifosfato de adenosina b) glicose c) glicídio d) glucagon e) glicina Comentários: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 102 A degradação das moléculas orgânicas libera energia, que é armazenada em moléculas de adenosina trifosfato ou ATP. Essas moléculas são as moedas energéticas, as moedas de troca, da célula. Uma vez que seja necessária energia para os processos celulares, a molécula de ATP é hidrolisada para fornecer energia. Portanto, a alternativa correta é a letra A. Gabarito: A 47. (2015/OBB- Olimpíadas Brasileiras de Biologia) Na cadeia transportadora de elétrons, a energia livre disponibilizada pelo fluxo de elétrons criado no espaço intermembranas da mitocôndria é acoplada ao transporte contracorrente de prótons através da membrana interna dessa organela, conservando parte da energia na forma de ATP. A molécula que doa elétrons para as enzimas transportadoras de elétrons da cadeia respiratória, em um nível energético mais baixo é: a) NAD+ b) FADH2 c) ADP d) FAD+ e) NADH Comentários: Na respiração celular, duas são as moléculas carreadoras de elétrons: o NAD+ e o FAD. No processo de redução, ocorre a formação de NADH + H+ e FADH2. O primeiro é um transportador de elétrons mais energético, pois, na cadeia respiratória, doa seus elétrons ao primeiro complexo proteico. Dessa forma, seus elétrons passam por mais complexos, o que faz com que mais prótons sejam bombeados para o espaço intermembranas, que, no retorno à matriz, geram mais força para que a enzima ATP sintase produza mais ATP. Já o FADH2 é menos energético. Seus elétrons são transferidos diretamente ao segundo complexo proteico da cadeia, o que resulta em menor quantidade de força para geração de ATP. Portanto, a alternativa correta é a letra B. Gabarito: B 48. (2014/FGV – Faculdade Getúlio Vargas) A produção de adenosina trifosfato (ATP) nas células eucarióticas animais acontece, essencialmente, nas cristas mitocondriais, em função de uma cadeia de proteínas transportadoras de elétrons, a cadeia respiratória. O número de moléculas de ATP produzidas nas mitocôndrias é diretamente proporcional ao número de moléculas de a) glicose e gás oxigênio que atravessam as membranas mitocondriais. b) gás oxigênio consumido no ciclo de Krebs, etapa anterior à cadeia respiratória. c) glicose oxidada no citoplasma celular, na etapa da glicólise. d) gás carbônico produzido na cadeia transportadora de elétrons. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 103 e) água produzida a partir do consumo de gás oxigênio. Comentários: A maior parte do ATP originado no processo de respiração celular é produzido na etapa da cadeia respiratória. No entanto, para que ele seja produzido, o aceptor final de elétrons, o oxigênio, deve capturar os dois elétrons que estão no último complexo proteico da cadeia, além se ligar a dois átomos de hidrogênio. Nesse processo é formada uma molécula de água. Nele também ocorre a remoção dos elétrons que ocupavam o último complexo proteico, fazendo com que ele possa receber novos elétrons, não interrompendo, assim, a cadeia transportadora de elétrons. Com isso, a produção de ATP também não é interrompida. Portanto, a alternativa correta é a letra E. A produção de ATP é diretamente proporcional ao número de moléculas de água formada. Gabarito: E 49. (2014/UNESP – Universidade Estadual Paulista) Um pequeno agricultor construiu em sua propriedade uma estufa para cultivar alfaces pelo sistema de hidroponia, no qual as raízes são banhadas por uma solução aerada e com os nutrientes necessários ao desenvolvimento das plantas. Para obter plantas maiores e de crescimento mais rápido, o agricultor achou que poderia aumentar a eficiência fotossintética das plantas e para isso instalou em sua estufa equipamentos capazes de controlar a umidade e as concentrações de CO2 e de O2 na atmosfera ambiente, além de equipamentos para controlar a luminosidade e a temperatura. É correto afirmar que o equipamento para controle da a) umidade relativa do ar é bastante útil, pois, em ambiente mais úmido, os estômatos permanecerão fechados por mais tempo, aumentando a eficiência fotossintética. b) temperatura é dispensável, pois, independentemente da temperatura ambiente, quanto maior a intensidade luminosa maior a eficiência fotossintética. c) concentração de CO2 é bastante útil, pois um aumento na concentração desse gás pode, até certo limite, aumentar a eficiência fotossintética. d) luminosidade é dispensável, pois, independentemente da intensidade luminosa, quanto maior a temperatura ambiente maior a eficiência fotossintética. e) concentração de O2 é bastante útil, pois quanto maior a concentração desse gás na atmosfera ambiente maior a eficiência fotossintética. Comentários: A alternativa correta é a letra C. O controle da concentração de CO2 é útil, pois, até certo limite,o aumento na concentração desse gás contribui para o aumento da atividade fotossintética. A alternativa A está incorreta, pois, como veremos nas aulas de Botânica, os estômatos são estruturas que permitem as trocas gasosas nas plantas, isto é, controlam a entrada e a saída de gases. Dessa forma, sua permanência fechada não contribui para o aumento da atividade fotossintética, mas pela sua redução. A alternativa B está incorreta, pois a temperatura do ambiente influencia, sim, na atividade fotossintética, uma vez que temperatura muito elevadas causam o fechamento das estruturas chamadas t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 104 de estômatos, visando a menor perda de água devido à transpiração do vegetal. Mais detalhes desse processo serão estudados em Fisiologia Vegetal. A alternativa D está incorreta, pois a eficiência fotossintética está relacionada com a intensidade luminosa, uma vez que esse processo depende da presença de luz. E a alternativa E está incorreta, pois o O2 é um produto da fotossíntese, não um reagente. Assim, sua concentração na atmosfera não está relacionada com ao aumento da atividade fotossintética. Gabarito: C 50. (2010/UFAL – Universidade Federal de Alagoas) Vida demanda energia. Sem energia, a organização característica dos seres vivos não consegue se manter. Com relação a esse tema, analise as proposições a seguir. 1) Na quimiossíntese, a energia utilizada na formação de compostos orgânicos provém da oxidação de substâncias inorgânicas. 2) Na fotofosforilação, a energia luminosa do sol, captada pelas moléculas de clorofila, organizadas nas membranas dos tilacoides, é transformada em energia química. 3) Na fermentação, há liberação de energia suficiente para a síntese de duas moléculas de ATP. 4) Ao final do ciclo de Krebs, os elétrons energizados e os íons H+ produzidos são utilizados para constituir ATP, na cadeia respiratória. Está(ão) correta(s): a) 1, 2 e 4 apenas. b) 2 e 3 apenas. c) 1, 3 e 4 apenas. d) 1, 2, 3 e 4. e) 2 apenas. Comentários: A proposição 1 está correta. Na quimiossíntese, a energia para a produção de matéria orgânica é proveniente de reações de oxidação, as quais ocorrem em substâncias inorgânicas. A proposição 2 está correta. Na fotofosforilação, a energia da luz solar, captada pelas moléculas de clorofila, que estão presentes nas membranas dos tilacoides dos cloroplastos, é transformada em energia química. A proposição 3 está correta. A fermentação é um processo pouco energético, com rendimento de 2 ATP. A proposição 4 está correta. Os produtos obtidos no ciclo de Krebs, H+ e elétrons, seguem para a próxima etapa da respiração celular (a cadeia respiratória), onde são utilizados para a produção de energia na forma de ATP. Portanto, a alternativa correta é a letra D. Gabarito: D t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 105 8. RESUMINDO Metabolismo refere-se ao conjunto de reações químicas que ocorrem no organismo. Tais reações envolvem diversos processos, nos quais determinadas moléculas são transformadas em outras de maior ou menor energia. As reações químicas fundamentais podem ser de síntese ou de degradação. Dessa forma, o metabolismo pode ser composto por um conjunto de reações de síntese, num processo chamado de anabólico, ou por um conjunto de reações de degradação, sendo chamado de catabólico. Existem quatro tipos de metabolismo energético: ▪ Respiração celular ▪ Fermentação ▪ Fotossíntese ▪ Quimiossíntese Respiração celular • Processo aeróbio de obtenção de energia a partir da degradação de moléculas orgânicas altamente energéticas • Etapas: glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória • Produtos: CO2, H2O e ATP • Processo altamente energético Fermentação • Processo anaeróbio de obtenção de energia a partir de moléculas orgânicas altamente energéticas • Tipos: fermentação láctica, fermentação alcoólica e fermentação acética • Menor produção de ATP: moléculas orgânicas não são inteiramente degradadas Fotossíntese • Processo em que a energia luminosa é utlizada para obtenção de compostos orgânicos energéticos a partir de compostos inorgânicos • Etapas: fase clara ou fotoquímica e fase escura ou bioquímica • Produtos: molécula orgânica (glicose), O2 e H2O Quimiossíntese • Processo que utiliza a energia liberada da oxidação de moléculas inorgânicas para produção de moléculas orgânicas • CO2 é a fonte de carbonos para as moléculas orgânicas que são sintetizadas t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 106 9. CONSIDERAÇÕES FINAIS Vestibulando (a)! Esta foi a aula sobre Metabolismo Celular, uma aula cheia de reações, etapas e conceitos químicos, todos de extrema importância para você entender os processos energéticos que ocorrem no organismo. Além disso, contém tudo o que você precisa saber para se dar bem no vestibular. O conteúdo é bastante extenso, eu sei, mas é tratado de forma bastante didática, pois, como você pôde ver pela lista de exercícios, é um tema muito recorrente nas provas de vestibulares. Então, volte ao conteúdo, releia, faça esquemas e gabarite esse assunto caso caia na sua prova. Na próxima aula nós iniciaremos o estudo de outro compartimento celular, o Núcleo. Prepare-se, pois ainda vem muita teoria e exercícios por aí. Tudo focado na sua aprendizagem e aprovação! E lembre-se, estou aqui para sanar toda e qualquer questão que, porventura, não tenha ficado clara. Venha me procurar no nosso Fórum de Dúvidas. Conte comigo, eu estou a sua disposição! Abraço, Professora Carol Negrin. PS: Eu também estou nas redes sociais. Ou você achou que eu ficaria fora dessa? @carolnegrin https://t.me/carolnegrin /profcarolnegrin t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 107 10. REFERÊNCIAS Bibliografia: Alberts, B; Johnson, A; Lewis, J; Morgan, D; Raff, M; Roberts, K; Walter, P. Biologia Molecular da Célula. 6 ed. Porto Alegre: Artmed Editora, 2017. Amabis, JM; Martho, GR. Biologia das células. 2 ed. Vol. 1. São Paulo: Editora Moderna, 2004. Carvalho, HF; Recco-Pimentel, SM. A Célula. 3 ed. Barueri - SP: Manole Editora, 2013. Lopes, S; Rosso, S. Conecte Bio. Volume único. 1 ed. São Paulo: Editora Saraiva, 2014. Ogo, M; Godoy, L. #Contato Biologia, 1º ano. 1 ed. São Paulo: Quinteto Editorial, 2016. Paulino, WR. Biologia. Volume único. 8 ed. São Paulo: Editora Ática, 2002. Reece, JB; Urry, LA, Kain, ML, Wasserman, AS; Ninorsky, PV; Jackson, RB. Biologia de Campbell. 10 ed. Porto Alegre: Artmed, 2015. Referências das figuras de sites: Figuras: disponíveis em Shutterstock. Acesso em 01 de Março de 2019. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – METABOLISMO CELULAR AULA 03 – PROFESSORA CAROL NEGRIN 108 11. VERSÕES DAS AULAS Caro aluno! Para garantir que o curso esteja atualizado, sempre que alguma mudança no conteúdo for necessária, uma nova versão da aula será disponibilizada. 14/01/2022: Primeira versão. t.me/CursosDesignTelegramhub