GRÁTIS: Apostila de apoio e exercícios

RESPIRAÇÃO
CELULAR
MÓDULO 2 | CITOLOGIA
RESPIRAÇÃO
CELULAR
RESPIRAÇÃO é o processo de oxidar a matéria
orgânica pra obter energia. Ela não acontece no
pulmão, mas sim em organelas especiais chamadas
MITOCÔNDRIAS. As mitocôndrias possuem uma
membrana externa, separada da membrana interna
pelo espaço intermembranas, e uma matriz mitocondrial com seus próprios ribossomos e cromossomo.
A mitocôndria é tão diferente das outras organelas porque ela tem origem em uma bactéria. Há
bilhões de anos, um eucarionte primitivo fagocitou
uma bactéria que era capaz de usar oxigênio para
obter mais energia dos alimentos. Assim, o eucarionte acabou usando essa bactéria para conseguir
mais energia, o que conferiu vantagens tanto pro
eucarionte quanto pra bactéria (que não precisa
mais se preocupar em ser comida). Nós chamamos
isso de endossimbiose. As evidências de que a
mitocôndria já foi uma bactéria independente são
as duas membranas (a externa sendo do fagossomo
e a interna, com fosfolipídios que só existem lá, da
bactéria); o DNA próprio da mitocôndria, que é
circular como o das bactérias; os ribossomos mitocondriais, que são mais parecidos com os bacterianos do que com os de eucarionte; e a capacidade
da mitocôndria de se dividir por fissão binária de
forma independente da célula.
De modo geral, a gente pode representar a respiração com a seguinte equação:
A oxidação da glicose acontece na mitocôndria,
mas o processo geral começa lá no citoplasma. A
glicólise é a quebra de uma molécula de glicose (que
tem 6 carbonos) em 2 moléculas de piruvato (que
tem 3 carbonos). Nesse processo, que acontece
no citoplasma das células, são consumidos 2 ATP e
produzidos 4, dando um saldo de 2 ATP formados.
Além disso, é formada uma molécula de NADH, que
vai ser usada na próxima etapa.
A próxima etapa se chama ciclo de Krebs, mas
também é conhecida como ciclo dos ácidos tricarboxílicos ou ciclo do ácido cítrico. O ciclo de Krebs
acontece na mitocôndria e somente na presença
do oxigênio. Ele é o grande responsável pela alta
produtividade de ATP ao final do processo respiratório. É uma sequência de reações que começam
e terminam com o acetil-CoA (que vem do piruvato). Do ciclo saem mais 3 NADH, 1 FADH2 (que
vão ser usados na próxima etapa), 2 CO2 e 1 GTP,
que é transformado em ATP.
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Agora, todos aqueles NADH e FADH2 produzidos vão doar seus elétrons para uma cadeia de
proteínas da membrana interna que vão usar a
energia desses elétrons para gerar um gradiente de
concentração de hidrogênio através dessa membrana.
A diferença na concentração de H+ entre a matriz
mitocondrial e o espaço intermembranas (o gradiente eletroquímico de H+) faz com que os íons H+
“queiram” passar por difusão de volta para a matriz.
Os hidrogênios então vão passar pelo “gerador”
de ATP (a proteína ATP sintase) do mesmo modo
como a água passa pela turbina de uma usina hidroelétrica. Os elétrons vão passando de uma proteína
para outra até serem finalmente usados para fazer
a ligação entre os H+ e o oxigênio, que é o chamado
aceptor final de elétrons.
Mas isso tudo só acontece se houver oxigênio:
sem oxigênio, não tem aceptor final de elétrons e
a cadeia de transporte para. Se a cadeia parar, o
excesso de NADH e FADH2 acumulado vai inibir
o ciclo de Krebs. Na ausência de oxigênio, ou em
situações em que a respiração não está formando
ATP o suficiente (como num exercício intenso),
o organismo usa o piruvato formado na glicólise
para fazer a F E R M E N TAÇ ÃO . A fermentação
produz só 2 ATP e não é o bastante para sustentar
um organismo como nós, mas pode ser o bastante
para bactérias e alguns fungos. O álcool utilizado
como bebida ou combustível vem da fermentação
alcóolica produzida por leveduras. Além disso, como
a fermentação alcóolica libera um CO2, ela também
é usada na produção de pães e bolos para que as
bolhas de CO2tornem a massa mais “fofinha” (e o
álcool evapora no calor do forno).
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EXERCÍCIOS
RESPIRAÇÃO CELULAR
1. (UFV/adaptado) As mitocôndrias, organelas
celulares relacionadas com a produção de energia
(ATP), estão presentes em:
a) eucariotos.
b) eucariotos e procariotos.
c) células animais apenas.
d) células vegetais apenas.
4. (UFPR) A figura abaixo representa o transporte
de elétrons (e -) pela cadeia respiratória presente na
membrana interna das mitocôndrias. Cada complexo
possui metais que recebem e doam elétrons de
acordo com seu potencial redox, na sequência
descrita. Caso uma droga iniba o funcionamento do
citocromo c (cit. c), como ficarão os estados redox
dos componentes da cadeia?
e) procariotos.
v
2. (UEL) A produção de ATP numa célula animal
ocorre, fundamentalmente:
a) nos golgiossomos.
b) nos cromossomos.
Complexo 1
Ubiquinona (UQ) Complexo 3
Complexo 4
a)
reduzido
reduzido
reduzido
oxidado
b)
reduzido
reduzido
neutro
oxidado
c)
oxidado
oxidado
reduzido
reduzido
d)
oxidado
oxidado
neutro
reduzido
3. (UECE) O aparecimento do oxigênio na atmosfera terrestre deu oportunidade de se revelar como
positiva a seguinte variabilidade genética:
e)
oxidado
oxidado
oxidado
neutro
a) possibilidade de realizar a fotossíntese, evidenciada, inicialmente, pela presença de estromatólitos,
secreção produzida pelas cianobactérias
Companheira viajante
c) nos lisossomos.
d) nos ribossomos.
e) nas mitocôndrias.
b) capacidade de realizar a respiração aeróbia,
na qual a produção de energia é irrisória quando
comparada com a fermentação
c) surgimento dos seres amnióticos, reforçando a
capacidade de realizar a fecundação externa
d) aparecimento das bactérias putrefativas capazes
de produzir CO2 e H2O a partir do seu metabolismo energético, usando o oxigênio como aceptor
final de elétrons.
5. (ENEM)
Suavemente revelada? Bem no interior de nossas células,
uma clandestina e estranha alma existe. Silenciosamente, ela trama e aparece cumprindo seus afazeres
domésticos cotidianos, descobrindo seu nicho especial em nossa fogosa cozinha metabólica, mantendo
entropia em apuros, em ciclos variáveis noturnos e
diurnos. Contudo, raramente ela nos acende, apesar
de sua fornalha consumi-la. Sua origem? Microbiana,
supomos. Julga-se adaptada às células eucariontes,
considerando-se como escrava — uma serva a serviço
de nossa verdadeira evolução.
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McMURRAY, W. C. The traveler. Trends in Biochemical
a) liberação de gás carbônico.
Sciences, 1994 (adaptado).
b) formação de ácido lático.
A organela celular descrita de forma poética no
texto é o(a)
c) formação de água.
d) produção de ATP.
a) centríolo.
e) liberação de calor
b) lisossomo.
c) mitocôndria.
8. (ENEM) O esquema representa, de maneira simpli-
d) complexo golgiense.
ficada, o processo de produção de etanol utilizando
e) retículo endoplasmático liso.
milho como matéria-prima.
6. (ENEM) Segundo a teoria evolutiva mais
aceita hoje, as mitocôndrias, organelas celulares
responsáveis pela produção de ATP em células
eucariotas, assim como os cloroplastos, teriam
sido originados de procariontes ancestrais que
foram incorporados por células mais complexas.
Uma característica da mitocôndria que sustenta
essa teoria é a
a) capacidade de produzir moléculas de ATP.
A etapa de hidrólise na produção de etanol a partir
b) presença de parede celular semelhante à de
do milho é fundamental para que
procariontes.
a) a glicose seja convertida em sacarose.
c) presença de membranas envolvendo e sepa-
b) as enzimas dessa planta sejam ativadas.
rando a matriz mitocondrial do citoplasma.
d) capacidade de autoduplicação dada por DNA
circular próprio semelhante ao bacteriano.
e) reações químicas do metabolismo aeróbio.
c) a maceração favoreça a solubilização em água.
d) o amido seja transformado em substratos
utilizáveis pela levedura.
e) os grãos com diferentes composições químicas
sejam padronizados.
7. (ENEM) Há milhares de anos o homem faz uso
da biotecnologia para a produção de alimentos
como pães, cervejas e vinhos. Na fabricação de
9. (ENEM) Normalmente, as células do organismo
pães, por exemplo, são usados fungos unicelu-
humano realizam a respiração aeróbica, na qual
lares, chamados de leveduras, que são comercial-
o consumo de uma molécula de glicose gera 38
izados como fermento biológico. Eles são usados
moléculas de ATP. Contudo, em condições anaer-
para promover o crescimento da massa, deixan-
óbicas, o consumo de uma molécula de glicose pelas
do-a leve e macia. O crescimento da massa do pão
células é capaz de gerar apenas duas moléculas
pelo processo citado é resultante da
de ATP.
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Que substâncias poderiam ter a mesma função do
O2 na respiração celular realizada pelos loricíferos?
a) S e CH4
b) S e NO3–
c) H2 e NO3–
d) CO2 e CH4
e) H2 e CO2
Qual curva representa o perfil de consumo de glicose,
para manutenção da homeostase de uma célula que
inicialmente está em uma condição anaeróbica e é
submetida a um aumento gradual da concentração?
a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
e) 5
10. (ENEM) Um ambiente capaz de asfixiar todos
os animais conhecidos do planeta foi colonizado
por pelo menos três espécies diferentes de invertebrados marinhos. Descobertos a mais de 3.000
m de profundidade no Mediterrâneo, eles são os
primeiros membros do reino animal a prosperar
mesmo diante da ausência total de oxigênio. Até
agora, achava-se que só bactérias pudessem ter
esse estilo de vida. Não admira que os bichos
pertençam a um grupo pouco conhecido, o dos
loricíferos, que mal chegam a 1,0 mm. Apesar do
tamanho, possuem cabeça, boca, sistema digestivo
e uma carapaça. A adaptação dos bichos à vida no
sufoco É tão profunda que suas células dispensaram
as chamadas mitocôndrias.
LOPES, R. J. Italianos descobrem animal que vive em
água sem oxigênio. Disponível em: http://www1.folha.
uol.com.br. Acesso em: 10 abr. 2010 (adaptado).
GABARITO: 1A, 2E, 3B, 4A, 5C, 6D, 7A, 8D, 9E, 10B
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