EXERCÍCIOS EXTRAS - FERMENTAÇÃO E RESPIRAÇÃO

3° Colegial
Fermentação e Respiração Aeróbica
Professor Fernando Borella
1. (Unifesp) Obter energia é vital para todos os seres
vivos, tais como as bactérias, os protozoários, as
algas, os fungos, as plantas e os animais. Nesse
processo, a energia é armazenada na forma de ATP,
a partir de doadores e de aceptores de elétrons. Em
certos casos, organelas como as mitocôndrias são
fundamentais para o processo.
a) Dos organismos citados, quais são os que possuem
mitocôndrias?
b) É correto afirmar que, tanto na fermentação quanto
na respiração aeróbica, o doador inicial e o aceptor
final de elétrons são moléculas orgânicas? Justifique.
2. (Unifesp) Considere uma receita de pão.
a) Qual processo biológico é o responsável pelo
crescimento da massa do pão? Considerando esse
processo, explique por que a bolinha no copo com
água vem à tona depois que a massa cresce.
b) Considerando que a produção de vinho e a
produção de pão têm por princípio o mesmo processo
biológico, explique por que o vinho contém álcool e o
pão assado não.
3. (Uftm) O vinho é produzido por ação de fungos
conhecidos como leveduras que são, na maioria,
anaeróbias facultativas. Eles conseguem digerir a
sacarose presente na uva e alguns produtos
resultantes estão presentes na bebida. Responda:
a) Em que condição, aeróbia ou anaeróbia, ocorre a
produção de vinho? Justifique sua resposta.
b) Explique como esses micro-organismos conseguem
aproveitar a sacarose presente nas uvas.
4. (Ufjf) Com a realização de grandes eventos
esportivos, como copa do mundo e olimpíadas, a
preocupação com o doping de atletas aumenta. Uma
das formas mais comuns de doping é a utilização de
drogas que aumentam a capacidade de transporte de
oxigênio do organismo. Sobre os processos celulares
relacionados ao doping, responda:
a) Qual é a relação entre o aumento da capacidade
atlética do esportista e o aumento do transporte de
oxigênio?
b) Em qual organela celular é consumida a maior parte
desse oxigênio e qual é o principal papel desse gás
nessa organela?
c) Qual é a consequência sobre a produção de
energia e a capacidade atlética da utilização de
drogas que provocam a formação de poros para
prótons nas membranas dessas organelas? Justifique.
5. (Unesp) Tadeu adora iogurte natural, mas
considerando o preço do produto industrializado,
vendido em copos plásticos no supermercado,
resolveu construir uma iogurteira artesanal e produzir
seu próprio produto. Para isso, adaptou um pequeno
aquário sem uso, no qual havia um aquecedor com
termostato para regular a temperatura da água. Nesse
aquário, agora limpo e com água em nível e
temperatura adequados, colocou vários copos nos
quais havia leite fresco misturado à uma colherinha do
iogurte industrializado. Passadas algumas horas,
obteve, a partir de um único copo de iogurte de
supermercado, vários copos de um iogurte fresquinho.
Explique o processo biológico que permite ao leite se
transformar em iogurte e explique por que Tadeu
precisou usar uma colherinha de iogurte já pronto e
um aquecedor com termostato na produção do iogurte
caseiro.
6. (Ufc) Para a produção de iogurte caseiro, uma
cozinheira esquentava o leite a aproximadamente 40
ºC e adicionava meio copo de iogurte. Depois disso,
mantinha essa mistura nessa temperatura por
aproximadamente quatro horas. Com base nessas
informações, responda o que se pede a seguir.
a) Quais microrganismos são responsáveis pela
produção do iogurte?
b) Que tipo de processo é realizado pelos
microrganismos para que o leite se torne iogurte?
c) Por que não haveria a formação de iogurte se a
mistura fosse mantida a 80 ºC?
d) Por que não haveria a formação de iogurte se, ao
invés de adicionar iogurte, a cozinheira tivesse
adicionado fermento biológico?
7. (Ufu) Sob idênticas condições experimentais,
cultivaram-se dois tipos diferentes de microorganismos em tubos separados (1 e 2). Em cada
tubo foram adicionados glicose e oxigênio. Após a
total degradação da glicose, no tubo 1, detectou-se a
produção de ATP, CO2 e H2O. No tubo 2, detectaramse apenas ATP e um outro composto orgânico. Com
base nessas informações, responda:
a) quanto à forma de degradação de compostos
orgânicos para obtenção de energia, como se
classificam, respectivamente, os micro-organismos
presentes nos tubos 1 e 2?
b)
quais
processos
metabólicos
ocorreram,
respectivamente, nos tubos 1 e 2?
c) além do ATP, qual foi o composto orgânico
detectado no tubo 2?
8. (Unesp) A realização dos jogos pan-americanos no
Brasil, em julho de 2007, estimulou muitos jovens e
adultos à prática de atividades físicas. Contudo, o
exercício físico não orientado pode trazer prejuízos e
desconforto ao organismo, tais como as dores
musculares que aparecem quando de exercícios
intensos. Uma das possíveis causas dessa dor
muscular é a produção e o acúmulo de ácido láctico
nos tecidos musculares do atleta. Por que se forma
ácido láctico durante os exercícios e que cuidados um
atleta amador poderia tomar para evitar a produção
excessiva e acúmulo desse ácido em seu tecido
muscular?
b) Admita que a bactéria considerada seja aeróbica
facultativa e que, em anaerobiose, produza ácido
lático. Nessas condições, explique o processo de
geração de ATP e de produção de ácido lático.
9. (Ufscar) Há cerca de um século, o químico e
microbiologista Louis Pasteur, estudando leveduras,
verificou que esses organismos eram anaeróbicos
facultativos, uma vez que podiam viver tanto na
presença quanto na ausência de oxigênio. Pasteur
verificou que a taxa de consumo de açúcar por
leveduras crescendo em ambientes anaeróbicos era
maior que aquela apresentada por leveduras
crescendo em meio aeróbico.
a) Que processos são utilizados pelas leveduras para
a obtenção de energia a partir de glicose, na presença
e na ausência de oxigênio?
b) Explique as diferenças na utilização do açúcar
nesses processos.
12. (Ufrj 2005) A glicólise gera energia sob a forma de
ATP. A enzima fosfofrutocinase (PFK) faz parte da
glicólise e catalisa a reação de formação de frutose-16-bisfosfato a partir da frutose-6-fosfato. Essa reação
é uma etapa importante da glicólise, pois pode ser
regulada por diferentes metabólitos. Por exemplo: a
atividade da PFK é inibida por ATP e é ativada por
ADP e AMP (ambos produtos da degradação do ATP).
Sabendo que o ATP é produzido ao longo da glicólise,
explique de que modo a inibição da PFK por ATP e a
sua ativação por ADP e AMP tornam mais eficiente o
uso da energia pelas células.
10. (Unifesp 2007) Na produção de cerveja, são
usadas principalmente duas linhagens de leveduras:
I. 'Saccharomyces cerevisae', que apresenta altos
índices de formação de gás carbônico;
II. 'Saccharomyces carlsbergensis', que possui índices
mais baixos de formação desse gás.
Em geral, as cervejas inglesas contêm maior teor
alcoólico que as cervejas brasileiras e cada uma delas
usa uma linhagem diferente de levedura.
a) Qual linhagem de levedura é usada para produzir a
cerveja brasileira? Justifique sua resposta.
b) Um estudante argumentou que, para aumentar a
quantidade de gás carbônico produzido, bastaria
aumentar a quantidade de leveduras respirando no
meio de cultura. O argumento é válido ou não? Por
quê?
11. (Uerj 2006)
Muitas bactérias aeróbicas
apresentam um mecanismo de geração de ATP
parecido com o que é encontrado em células
eucariotas. O esquema a seguir mostra a localização,
nas bactérias aeróbicas, da cadeia respiratória, da
enzima ATP-sintase e das etapas do metabolismo
energético da glicose.
a) Cite em que estruturas se localizam, nas células
eucariotas, os elementos indicados na legenda do
esquema apresentado.
13. (Unesp 2005) Os esquemas representam três
rotas metabólicas possíveis, pelas quais a glicose é
utilizada como fonte de energia.
a) Quais rotas ocorrem em ambiente totalmente
anaeróbico?
b) Cite dois grupos de organismos nos quais se
verificam as rotas 1 e 2. Cite dois produtos da
indústria alimentícia fabricados a partir dos processos
representados nessas rotas.
14. (Uerj 2001)
Usando-se uma preparação de
mitocôndrias isoladas, incubada em condições
adequadas, foram medidas as taxas de consumo do
oxigênio e do substrato e a taxa de produção de ATP,
em duas situações:
I - ausência de cianeto; II - presença de cianeto.
Observe o gráfico que representa o resultado desse
experimento.
Indique a ação do cianeto na cadeia respiratória
mitocondrial.
Resolução:
7: a) Tubo 1 – micro-organismos aeróbicos (aeróbios).
Tubo 2 – micro-organismos anaeróbicos ou anaeróbicos
facultativos.
Micro-organismos anaeróbicos obrigatórios.
b) Tubo 1 - respiração, respiração aeróbia, glicólise aeróbia
ou fosforilação oxidativa.
Tubo 2 - Fermentação, fermentação láctica ou fermentação
não alcoólica.
Fermentação alcoólica.
c) Lactato ou Ácido láctico
1: a) Mitocôndrias estão presentes nas células dos
protozoários, algas, fungos, plantas e animais.
b) Não. Na fermentação alcoólica, o doador inicial e o
aceptor final de elétrons são moléculas orgânicas,
respectivamente, glicose (C6H12O6) e o álcool etílico
(C2H5OH).
8: Quando o músculo entra em "débito" de oxigênio. Para
evitar a produção excessiva e acúmulo desse ácido, o atleta
amador poderia realizar um "aquecimento" muscular, e
treinamentos periódicos antes das competições a fim de
ativar a circulação sanguínea, facilitar o transporte de O 2 e
retirar com maior eficácia os excretas produzidos.
15. (Fuvest 1991)
O fungo 'Saccharomyces
cerevisiae' (fermento de padaria) é um anaeróbico
facultativo. Quando cresce na ausência de oxigênio,
consome muito mais glicose do que quando cresce na
presença de oxigênio. Por que existe essa diferença
no consumo de glicose?
2: a) Fermentação alcoólica – equação:
C6H12O6  2C2H5OH  2CO2  2 ATP
A bolinha de massa vem à tona devido à liberação do gás
carbônico durante a fermentação realizada pelo fungo
Saccharomyces cerevisiae.
b) Durante a produção do vinho, o álcool etílico (etanol) é
conservado no produto. Na confecção do pão, durante o
crescimento da massa, o etanol evapora.
3: a) A produção de vinho ocorre na ausência de oxigênio.
Nessas condições, as leveduras fermentam a sacarose da
uva, produzindo álcool etílico (etanol e CO2). Na presença
do oxigênio, as leveduras realizam a respiração aeróbica,
fenômeno que transforma a sacarose em gás carbônico e
água.
b) As leveduras liberam enzimas no meio ambiente. A
hidrólise da sacarose é extracelular e o fungo absorve os
monossacarídeos produtos da digestão extracorpórea.
4: a) O aumento da disponibilidade de oxigênio aumenta a
possibilidade de ocorrer transporte de elétrons na cadeia
respiratória e, consequentemente, aumenta a síntese de
ATP, molécula fundamental para a contração muscular.
b) O oxigênio é consumido principalmente nas mitocôndrias,
onde age como aceptor final de elétrons e hidrogênios no
processo de fosforilação oxidativa.
c) Diminui a síntese de ATP e, consequentemente, a
capacidade atlética do indivíduo. A formação de poros para
prótons fará com que menos prótons passem pela enzima
ATP sintetase (ou sintase), provocando redução da síntese
de ATP.
5: Iogurtes se formam a partir da fermentação do leite por
bactérias que realizam a fermentação lática, os lactobacilos.
Essas bactérias se alimentam do açúcar do leite (lactose),
com o qual obtêm energia, liberando ácido lático como
subproduto da fermentação. É o ácido lático altera o pH do
leite, provoca a desnaturação de suas proteínas que
proporciona a textura e a acidez característica do iogurte.
Para produzir iogurte caseiro, Tadeu precisou colocar um
pouco de lactobacilos vivos presentes no iogurte
industrializado. Daí a necessidade de usar uma colherinha
de iogurte já pronto. O aquecedor com termostato é para
manter os lactobacilos numa temperatura constante ideal
para o metabolismo dessas bactérias, já que o processo
bioquímico da fermentação é influenciado pela temperatura.
6: a) O iogurte é produzido por bactérias que fermentam o
leite, os lactobacilos.
b) Os lactobacilos realizam a fermentação lática.
c) Porque a 80 ºC, as proteínas das bactérias responsáveis
pela fermentação do leite desnaturam e morrem.
d) Porque as leveduras, fungos que constituem o fermento
biológico, realizam a fermentação alcoólica e produzem
álcool, não realizam, portanto, a fermentação lática.
9: a) Na presença de oxigênio, os fungos obtêm energia por
meio da respiração aeróbica. Na ausência de oxigênio,
esses microorganismos realizam a fermentação alcoólica.
b) No processo da respiração celular, as moléculas de
glicose são "quebradas", liberando gás carbônico, água e
grande quantidade de energia (ATP). Na fermentação, a
"quebra" da glicose é parcial, resultando, no final do
processo, em moléculas de gás carbônico e álcool etílico,
com uma menor liberação de energia.
10: a) 'Saccharomyces carlsbergensis', pois índices mais
baixos de CO2 significa também menor teor alcoólico.
b) O argumento é válido, pois a respiração libera mais CO 2
por mol de glicose quando comparada a fermentação
alcoólica.
11: a) Cadeia respiratória: membrana interna da mitocôndria
ATP-sintase: membrana interna da mitocôndria
Ciclo de Krebs: matriz mitocondrial
Glicólise: citosol
b) Em anaerobiose, a geração de ATP será exclusivamente
feita durante a glicólise, já que a cadeia respiratória e,
consequentemente, o ciclo de Krebs estarão inativos. Para
que haja continuidade na atividade glicolítica, é preciso que
o NADH produzido seja reoxidado a NAD+, o que é possível
por meio da redução do ácido pirúvico formado na glicólise
em ácido lático.
12: O excesso de ATP inibe a glicólise, evitando desse
modo a produção desnecessária de mais ATP. Outrossim,
quando há consumo de ATP, os seus produtos de
degradação levam à reativação da glicólise, restabelecendo
os níveis de ATP.
13: a) Rotas 1 e 2, ou seja, fermentação alcoólica e láctica.
b) Organismos:
Rota 1 - fungos (fermento biológico).
Rota 2 - bactérias (lactobacilos).
Produtos:
Rota 1 - bebidas alcoólicas e pães.
Rota 2 - iogurtes e coalhadas.
14: O cianeto é um inibidor da cadeia respiratória
mitocondrial.
15: Na ausência de oxigênio ocorre apenas a fermentação,
processo que tem rendimento energético de 2 ATP por mol
de glicose. Na presença de oxigênio ocorrem os dois
processos, fermentação e respiração, neste último o
rendimento é de 38 ATP por mol de glicose.