Q. 07
Q. 07
Pesquisadores da Universidade de São Paulo mostraram que as bromélias, que vivem no alto de árvores e acumulam água entre suas folhas, obtêm nitrogênio da ureia presente nessa água e que é proveniente da urina dos anfíbios que aí habitam. Nessas plantas, a ureia sofre uma reação catalisada pela enzima urease, que origina amônia e gás carbônico. Em outra reação, catalisada pela enzima sintetase de glutamina, a amônia formada é utilizada na produção do aminoácido glutamina.
Revista Pesquisa FAPESP, 157, março de 2009. Adaptado.
Fórmula da ureia
a) Escreva a equação química balanceada que representa a reação, citada no texto, em que são produzidos amônia e gás carbônico.
b) Em que processos, associados ao crescimento das plantas, as bromélias podem utilizar o gás carbônico e a glutamina?
a) Escreva a equação química balanceada que representa a reação, citada no texto, em que são produzidos amônia e gás carbônico.
b) Em que processos, associados ao crescimento das plantas, as bromélias podem utilizar o gás carbônico e a glutamina?
Passo 1
O enunciado pede duas coisas:
- (a) Escrever a equação química balanceada da reação, catalisada pela urease, em que a ureia origina amônia e gás carbônico.
- (b) Dizer em que processos, associados ao crescimento das plantas, as bromélias podem utilizar o gás carbônico e a glutamina.
Informações relevantes fornecidas no enunciado:
- A fórmula da ureia está dada na questão. Vou representá‑la como
. - A enzima urease transforma ureia em amônia e gás carbônico.
- A enzima sintetase de glutamina (glutamine synthetase) utiliza a amônia formada para produzir o aminoácido glutamina.
Vou manter cada parte bem explicada e passo a passo.
Passo 2
Entendendo a reação da urease (parte a) — o que acontece quimicamente:
- A urease catalisa a hidrólise da ureia. “Hidrólise” significa que uma molécula de água participa da transformação, quebrando ligações na ureia e permitindo a formação dos produtos.
- A ureia tem a fórmula
. Quando ela é hidrolisada, os grupos são convertidos em amônia ( ) e o carbono com oxigênios forma dióxido de carbono ( ). - Assim, a forma geral esperada da reação é: ureia + água → amônia + dióxido de carbono.
Antes de escrever a equação balanceada, vamos lembrar como balancear equações:
- Contamos átomos de cada elemento nos reagentes e produtos e ajustamos coeficientes inteiros para que o número de átomos de cada elemento seja o mesmo em ambos os lados.
- Não alteramos fórmulas químicas individuais, apenas colocamos coeficientes (inteiros) na frente das fórmulas.
Passo 3
Balanceando a equação da hidrólise da ureia:
- Escrevendo a reação “bruta” com fórmulas:
- Vamos contar átomos nos reagentes:
- C:
(da ureia) - N:
(da ureia) - O:
(da ureia) + (da água) = - H:
(da ureia, dois grupos ) + (da água) =
- C:
- Se os produtos forem
e : - C:
(em ) - N:
(em ) - O:
(em ) - H:
(em )
- C:
Os números coincidem, logo a equação está balanceada com esses coeficientes.
Passo 4
Apresentando a equação balanceada (parte a) e comentando pequenas variações reais:
- A equação balanceada da hidrólise da ureia catalisada pela urease é:
- Observação prática (não exigida para a resposta, mas útil para a prova): em solução aquosa, o
formado pode reagir parcialmente com água para dar ou dependendo do pH, e a amônia pode captar um próton formando . Porém, a equação acima é a representação direta da reação catalisada.
Passo 5
Entendendo o destino do
nas plantas (parte b, primeira metade) — aula sobre fotossíntese e assimilação de carbono:
- As plantas usam
como fonte de carbono na fotossíntese. A reação global simplificada da fotossíntese é:
- O que isso significa na prática:
- O
entra na planta (estômatos) e, na fase escura da fotossíntese (Ciclo de Calvin), é fixado em moléculas orgânicas (triosefosfatos) que são transformadas em glicose e outros açúcares. - Esses açúcares servem como:
- Fonte de energia (respiração) para crescer e dividir células.
- Blocos de construção para formar polímeros estruturais — por exemplo, a celulose das paredes celulares é formada a partir de unidades de glicose.
- Reserva de carbono em forma de amido ou sacarose para transporte e uso posterior.
- O
- Então, o
pode ser usado pelas bromélias para produzir matéria orgânica necessária ao crescimento (parede celular, expansão celular, síntese de biomassa) e também para gerar energia necessária aos processos metabólicos.
Passo 6
Entendendo o destino da glutamina nas plantas (parte b, segunda metade) — aula sobre assimilação de nitrogênio e usos da glutamina:
- A glutamina é um aminoácido que funciona como forma “ativada” e móvel de nitrogênio nas plantas. A reação catalisada pela sintetase de glutamina (glutamine synthetase) pode ser escrita assim, genericamente:
- Funções e usos da glutamina nas plantas:
- Doação de nitrogênio: a glutamina fornece grupos amida (–NH_2) como doadores de nitrogênio em muitas reações biossintéticas, sendo precursora para a síntese de outros aminoácidos (via transaminações).
- Síntese de proteínas: aminoácidos (incluindo a glutamina e os que derivam dela) são usados para construir proteínas estruturais e enzimáticas essenciais ao crescimento (ex.: enzimas do metabolismo, proteínas do citoesqueleto, paredes celulares).
- Biossíntese de nucleotídeos: o nitrogênio para bases purínicas e pirimidínicas é parcialmente fornecido por nitrogênios oriundos da glutamina — logo a glutamina é importante para a síntese de DNA e RNA, necessária para divisão celular e crescimento.
- Produção de pigmentos e cofatores nitrogenados: a síntese de clorofila e de outros compostos nitrogenados depende da disponibilidade de nitrogênio assimilado; portanto a glutamina contribui indiretamente para a formação de clorofila (essencial para fotossíntese).
- Transporte e armazenamento de nitrogênio: a glutamina é uma molécula que pode transportar nitrogênio dentro da planta para áreas de crescimento ativo (meristemas).
- Em resumo, a glutamina fornece o nitrogênio orgânico necessário para formar proteínas, ácidos nucleicos e outros compostos nitrogenados fundamentais para crescimento e divisão celular.
Passo 7
Exemplos concretos de processos de crescimento onde
e glutamina entram:
-
: - Formação de glicose -> síntese de celulose para parede celular -> expansão celular e aumento de tamanho.
- Produção de sacarose para transporte de carbono até brotos e raízes que crescem.
- Reserva energética (amido) que sustenta crescimento futuro.
- Glutamina:
- Síntese de proteínas estruturais e enzimáticas em tecidos em crescimento (folhas novas, raízes, ramos).
- Síntese de nucleotídeos para replicação do DNA durante divisão celular nos meristemas.
- Formação de clorofila (indiretamente, fornecendo nitrogênio) para manter fotossíntese eficiente.
Resposta
(a)
(b)
é usado na fotossíntese para sintetizar açúcares que viram energia, celulose (paredes celulares) e reservas (amido) necessários ao crescimento; a glutamina é usada como fonte de nitrogênio para sintetizar proteínas (enzimas e estruturas), nucleotídeos (DNA/RNA), clorofila e outros compostos nitrogenados, além de atuar no transporte/armazenamento de nitrogênio para tecidos em crescimento.