Questões Sobre Respiração celular e fermentação - Biologia - concurso

Em 1961, Peter Mitchell revolucionou o entendimento da bioenergética ao propor a hipótese quimiosmótica, que explica como a energia proveniente do gradiente de prótons (ΔpH e ΔΨ) através da membrana mitocondrial interna é utilizada para sintetizar ATP. Essa teoria é fundamental para compreender os efeitos de um ionóforo de prótons, uma substância que desacopla a cadeia transportadora de elétrons ao permitir o fluxo livre de prótons.

Quando um ionóforo de prótons é adicionado a mitocôndrias íntegras, ele dissipa o gradiente eletroquímico de prótons, essencial para a atividade da ATP sintase. Como consequência:

• O consumo de oxigênio aumenta, pois a célula tenta compensar a perda do gradiente, mantendo o fluxo de elétrons na cadeia respiratória sem a produção eficiente de ATP.
• A síntese de ATP diminui, já que a dissipação do gradiente de prótons impede a fosforilação oxidativa.

Portanto, a alternativa correta é A), que descreve precisamente esse fenômeno: aumento do consumo de O₂ (devido ao desacoplamento) e redução na produção de ATP (por falta de força protomotriz). As outras opções não refletem o mecanismo quimiosmótico ou suas consequências bioenergéticas.

A glicólise é uma etapa fundamental da respiração celular, ocorrendo no citoplasma e independente das mitocôndrias. Durante esse processo, uma molécula de glicose é quebrada em duas moléculas de piruvato, gerando energia na forma de ATP e NADH.

O rendimento energético líquido da glicólise é composto por:

• 2 moléculas de NADH
• 2 moléculas de ATP (saldo líquido, considerando que são gastos 2 ATPs no início do processo e produzidos 4 ATPs posteriormente)

Portanto, a alternativa correta que apresenta o rendimento energético líquido dessa etapa é a E) 2 NADH + 2 ATP, conforme indicado no gabarito.

É importante destacar que os ADP mencionados nas outras alternativas não representam produtos finais da glicólise, mas sim moléculas que participam do processo de fosforilação para formação de ATP.

Em camundongos submetidos à inalação de oxigênio radioativo (₈O¹⁸), a detecção inicial desse isótopo ocorre prioritariamente no dióxido de carbono (CO₂), conforme indicado pela alternativa B). Esse fenômeno está diretamente relacionado ao processo de respiração celular, no qual o oxigênio molecular (O₂) atua como receptor final de elétrons na cadeia transportadora de elétrons, sendo reduzido para formar água (H₂O). No entanto, o CO₂ é produzido antes, durante o ciclo de Krebs, quando grupos carboxila são liberados de substratos orgânicos e combinam-se com o oxigênio proveniente da água ou de outras moléculas do meio.

As demais alternativas apresentam menor probabilidade de incorporação imediata do ¹⁸O:

• A) H₂O: Forma-se após o CO₂ na cadeia respiratória, sendo produto final da redução do O₂.
• C) C₆H₁₂O₆: A glicose participa de vias catabólicas, mas não incorpora oxigênio diretamente em sua estrutura.
• D) Acetil-CoA: Não contém oxigênio em seu grupo acetil, limitando a incorporação do isótopo.
• E) NADH: Atua como transportador de elétrons, sem participação direta na fixação de oxigênio.

Portanto, a produção de CO₂ marcado é o evento metabólico mais precoce detectável, refletindo a oxidação de substratos energéticos nas mitocôndrias.

Na respiração celular, o processo fundamental para a geração de energia nas células, ocorre uma série de reações bioquímicas complexas. Uma das etapas mais importantes é a cadeia transportadora de elétrons, onde os elétrons são transferidos através de uma sequência de moléculas até chegarem ao aceptor final.

Entre as opções apresentadas, a molécula que atua como receptor definitivo de elétrons e íons H⁺, formando água como produto final, é o oxigênio (O₂). Essa reação é crucial para o funcionamento da respiração aeróbica, pois garante o fluxo contínuo de elétrons através da cadeia transportadora, permitindo a síntese eficiente de ATP.

As outras moléculas listadas têm funções distintas:

• ATP: armazena e fornece energia para as células.
• NAD e FAD: são coenzimas que atuam como transportadores de elétrons em etapas anteriores.
• NADP: participa principalmente de processos anabólicos, como a fotossíntese.

Portanto, a alternativa correta é C) oxigênio, pois ele é o aceptor final dos elétrons na respiração celular, completando o processo com a formação de água.

A respiração celular aeróbica é um tema fundamental na biologia, pois está diretamente relacionada à produção de energia nos seres vivos. O processo descrito na alternativa C) é o que melhor define esse mecanismo essencial para a vida.

Ao analisar as opções apresentadas, é possível compreender por que a alternativa C) está correta:

• A) Descreve a ventilação ou troca gasosa, não a respiração celular em si.
• B) Embora plantas e animais tenham diferenças metabólicas, a respiração aeróbica ocorre da mesma forma em ambos.
• C) Corretamente define a respiração aeróbica como um processo bioquímico que usa oxigênio como aceptor final de elétrons na cadeia respiratória, gerando ATP.
• D) É incorreta, pois a respiração aeróbica ocorre em todos os organismos aeróbios, incluindo unicelulares.

Portanto, a compreensão da respiração celular como um processo bioquímico energético, comum a diversos seres vivos e fundamental para a manutenção da vida, justifica plenamente a escolha da alternativa C) como correta.

A presença de carboidratos no trato gastrointestinal desencadeia a liberação de incretinas, hormônios polipeptídicos essenciais para o controle glicêmico. Esses hormônios atuam estimulando as células beta pancreáticas a sintetizar e secretar insulina. Dentre os medicamentos que modulam a ação das incretinas, destaca-se a sitagliptina, um inibidor da enzima DPP-4, responsável pela degradação desses hormônios, prolongando assim seus efeitos benéficos.

O mecanismo de secreção de insulina pelas células beta pancreáticas está intimamente ligado ao metabolismo da glicose. Quando a glicose é captada por essas células, ocorre um aumento na produção de ATP por meio da fosforilação oxidativa. Esse aumento de ATP leva ao fechamento dos canais de potássio dependentes de ATP, causando despolarização da membrana celular. Essa despolarização, por sua vez, abre os canais de cálcio dependentes de voltagem, permitindo a entrada de cálcio e estimulando a exocitose dos grânulos de insulina.

Analisando as alternativas apresentadas:

• A) Incorreta - O ciclo de Krebs não causa hiperpolarização, mas sim contribui para a geração de ATP.
• B) Incorreta - A via glicolítica é apenas a etapa inicial do metabolismo da glicose, não levando à hiperpolarização.
• C) Incorreta - A gliconeogênese não ocorre nas células beta pancreáticas em resposta à glicose elevada.
• D) Incorreta - A glicogênese não está diretamente relacionada ao mecanismo de secreção de insulina.
• E) Correta - A fosforilação oxidativa é responsável pelo aumento de ATP que leva à despolarização e estimulação da secreção de insulina.

Portanto, a alternativa correta é a E), que descreve adequadamente o mecanismo pelo qual o aumento de ATP, proveniente da fosforilação oxidativa, leva à despolarização celular e consequente estímulo à secreção de insulina.

A respiração celular e a fermentação são dois processos bioquímicos fundamentais para a produção de energia nas células, mas apresentam diferenças significativas em termos de eficiência e condições em que ocorrem.

A respiração celular é um processo aeróbico, ou seja, depende do oxigênio para ocorrer, e possui um rendimento energético elevado, produzindo uma grande quantidade de ATP. Já a fermentação é um processo anaeróbico, que ocorre na ausência de oxigênio, e tem um rendimento energético consideravelmente menor.

Analisando as alternativas:

• A) Incorreta. A respiração celular ocorre tanto no citoplasma (glicólise) como nas mitocôndrias (ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons), enquanto a fermentação ocorre exclusivamente no citoplasma.
• B) Incorreta. A respiração celular produz gás carbônico e água, mas a fermentação pode produzir diferentes subprodutos, como álcool etílico e gás carbônico (fermentação alcoólica) ou ácido láctico (fermentação lática).
• C) Correta. Ambos os processos são reações bioquímicas que visam a produção de ATP, embora com eficiências diferentes.
• D) Incorreta. Apenas a respiração celular depende do gás oxigênio. A fermentação ocorre justamente na ausência de oxigênio.
• E) Incorreta. Em alguns organismos e tecidos, os dois processos podem ocorrer na mesma célula, dependendo da disponibilidade de oxigênio.

Portanto, a alternativa correta é a C), pois tanto a respiração celular quanto a fermentação são processos bioquímicos que têm como objetivo a produção de ATP, a molécula energética utilizada pelas células.

O ADN (ou DNA) mitocondrial é um componente genético fundamental, presente nas mitocôndrias, organelas responsáveis pela produção de energia nas células. Com apenas 16.569 pares de bases, ele codifica 37 genes e inclui uma região não codificante conhecida como alça D, que contém duas regiões altamente variáveis (HV1 e HV2). Sua herança é um tema relevante na genética, pois possui características distintas em relação ao DNA nuclear.

Analisando as afirmativas apresentadas:

I. O ADN mitocondrial tem uma herança exclusivamente materna. Essa afirmação está correta, pois o DNA mitocondrial é transmitido quase que exclusivamente pela mãe. Durante a fertilização, as mitocôndrias do espermatozoide, localizadas na cauda, geralmente não penetram no óvulo, e mesmo quando algumas entram, são degradadas por mecanismos celulares.

II. As mitocôndrias do espermatozoide, que eventualmente consigam entrar no óvulo, serão majoritariamente degradadas. Essa afirmação também está correta. Estudos demonstram que, mesmo em casos raros em que mitocôndrias paternas entram no óvulo, elas são eliminadas por processos de seleção e degradação, garantindo a predominância do DNA mitocondrial materno.

III. A presença de mais de um tipo de ADN mitocondrial no óvulo, a chamada heteroplasmia, impede o desenvolvimento normal do embrião. Essa afirmação está igualmente correta. A heteroplasmia pode levar a desequilíbrios energéticos e disfunções mitocondriais, resultando em complicações no desenvolvimento embrionário e até mesmo em doenças genéticas.

Portanto, todas as afirmativas (I, II e III) estão corretas, tornando a alternativa E a resposta adequada.

Com relação aos carboidratos, julgue os próximos itens.

A glicose pode ser produzida a partir do piruvato e da acetil-CoA na via da neoglicogênese ou no ciclo do ácido cítrico, respectivamente.

• C) CERTO
• E) ERRADO

O gabarito correto é E) ERRADO.

Com relação aos carboidratos, o glicogênio muscular desempenha um papel fundamental no fornecimento de energia durante atividades físicas intensas. Quando o corpo necessita de energia rapidamente, o glicogênio armazenado nos músculos é quebrado em moléculas de glicose, que são então metabolizadas para gerar ATP, a moeda energética das células.

Durante exercícios de alta intensidade, quando o oxigênio disponível é insuficiente para atender à demanda energética (condição anaeróbica), a glicose derivada do glicogênio é convertida em lactato por meio da glicólise anaeróbica. Esse lactato pode ser posteriormente reconvertido em glicose no fígado por meio do ciclo de Cori, mas esse processo requer oxigênio, pois ocorre predominantemente em condições aeróbicas.

Portanto, a afirmação de que "O glicogênio muscular é rapidamente metabolizado em lactato, este, por sua vez, só será metabolizado em glicose na presença de oxigênio" está correta, pois reflete os processos bioquímicos envolvidos no metabolismo energético durante diferentes condições de atividade física.

• Resposta correta: C) CERTO