RESPIRAÇÃOCELULAR

MÓDULO 2 | CITOLOGIA

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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 mitocon-

drial com seus próprios ribossomos e cromossomo.

A mitocôndria é tão diferente das outras organ-

elas 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 eucar-

ionte 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 mito-

condriais, que são mais parecidos com os bacteri-

anos 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 respi-

ração 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 tricar-

boxílicos 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 respi-

ratório. É uma sequência de reações que começam

e terminam com o acetil-CoA (que vem do piru-

vato). 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 produz-

idos 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 gradi-

ente 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 hidro-

elétrica. 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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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.

e) procariotos.

2. (UEL) A produção de ATP numa célula animal ocorre, fundamentalmente:

a) nos golgiossomos.

b) nos cromossomos.

c) nos lisossomos.

d) nos ribossomos.

e) nas mitocôndrias.

3. (UECE) O aparecimento do oxigênio na atmos-fera terrestre deu oportunidade de se revelar como positiva a seguinte variabilidade genética:

a) possibilidade de realizar a fotossíntese, eviden-ciada, inicialmente, pela presença de estromatólitos, secreção produzida pelas cianobactérias

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 metabo-lismo energético, usando o oxigênio como aceptor final de elétrons.

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?

v

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

e) oxidado oxidado oxidado neutro

5. (ENEM)

Companheira viajante

Suavemente revelada? Bem no interior de nossas células, uma clandestina e estranha alma existe. Silenciosa-mente, ela trama e aparece cumprindo seus afazeres domésticos cotidianos, descobrindo seu nicho espe-cial 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.

EXERCÍCIOS RESPIRAÇÃO CELULAR

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McMURRAY, W. C. The traveler. Trends in Biochemical

Sciences, 1994 (adaptado).

A organela celular descrita de forma poética no

texto é o(a)

a) centríolo.

b) lisossomo.

c) mitocôndria.

d) complexo golgiense.

e) retículo endoplasmático liso.

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.

b) presença de parede celular semelhante à de

procariontes.

c) presença de membranas envolvendo e sepa-

rando a matriz mitocondrial do citoplasma.

d) capacidade de autoduplicação dada por DNA

circular próprio semelhante ao bacteriano.

e) reações químicas do metabolismo aeróbio.

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

pães, por exemplo, são usados fungos unicelu-

lares, chamados de leveduras, que são comercial-

izados como fermento biológico. Eles são usados

para promover o crescimento da massa, deixan-

do-a leve e macia. O crescimento da massa do pão

pelo processo citado é resultante da

a) liberação de gás carbônico.

b) formação de ácido lático.

c) formação de água.

d) produção de ATP.

e) liberação de calor

8. (ENEM) O esquema representa, de maneira simpli-

ficada, o processo de produção de etanol utilizando

milho como matéria-prima.

A etapa de hidrólise na produção de etanol a partir

do milho é fundamental para que

a) a glicose seja convertida em sacarose.

b) as enzimas dessa planta sejam ativadas.

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.

9. (ENEM) Normalmente, as células do organismo

humano realizam a respiração aeróbica, na qual

o consumo de uma molécula de glicose gera 38

moléculas de ATP. Contudo, em condições anaer-

óbicas, o consumo de uma molécula de glicose pelas

células é capaz de gerar apenas duas moléculas

de ATP.

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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 inver-

tebrados 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).

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

GABARITO: 1A, 2E, 3B, 4A, 5C, 6D, 7A, 8D, 9E, 10B