Nas seguintes reações químicas são liberadas, respectivamente, energias de 52 \mathrm{kcal} / \mathrm{mol} e 686 \mathrm{kcal} / \mathrm{mol} :
\begin{aligned} & \text { glicose → } 2 \text { ácido lático } \\\ & \text { glicose }+6 \mathrm{O}_{2} \rightarrow 6 \mathrm{CO}_{2}+6 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \end{aligned}áá
a) Calcule a energia produzida na oxidação completa do ácido lático a \mathrm{CO}_{2}, \mathrm{e} \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}.
b) Quantos moles de ATP poderiam ser sintetizados no processo com eficiência de 40 \% ?

Passo 1

O enunciado dá duas reações e as energias liberadas (valores por mol de glicose):
  • Reação 1: glicose → 2 ácido lático. Energia liberada: \,52\\ \mathrm{kcal/mol}.
  • Reação 2: \mathrm{glicose}+6\mathrm{O}_2 \rightarrow 6\mathrm{CO}_2+6\mathrm{H}_2\mathrm{O}. Energia liberada: \,686\\ \mathrm{kcal/mol}.
O que o problema pede:
(a) Calcular a energia produzida na oxidação completa do ácido lático a \mathrm{CO}_2 e \mathrm{H}_2\mathrm{O}.
(b) Quantos mols de ATP poderiam ser sintetizados nesse processo se a eficiência for 40\%.

Passo 2

Entendendo a lógica energética (ideia-chave).
  • A segunda reação dá a energia total liberada quando 1 mol de glicose é totalmente oxidado: \,686\\ \mathrm{kcal} por mol de glicose.
  • A primeira reação mostra que a conversão de 1 mol de glicose em 2 mols de ácido lático libera \,52\\ \mathrm{kcal}.
    Portanto, se eu partir de glicose e primeiro formar 2 lactatos (liberando \,52\\ \mathrm{kcal}) e depois oxidar esses 2 lactatos completamente até \mathrm{CO}_2 e \mathrm{H}_2\mathrm{O}, a soma das energias deve igualar os \,686\\ \mathrm{kcal} da oxidação direta da glicose. Logo, a energia liberada ao oxidar os 2 mols de ácido lático é a diferença entre \,686 e \,52.
Cálculo da diferença:
686-52=634\\ \mathrm{kcal}
Isso significa que a oxidação de 2 mols de ácido lático (formados a partir de 1 mol de glicose) libera \,634\\ \mathrm{kcal}.
Para achar a energia por mol de ácido lático, dividimos por 2:
\frac{634}{2}=317\\ \mathrm{kcal/mol}

Passo 3

Explicando como passar dessa energia para ATP (conceitos e fórmulas).
  • O ATP guarda energia: a síntese de 1 mol de ATP (ADP + Pi → ATP) requer, em condições padrão bioquímicas aproximadas, energia próxima de \Delta G_{\mathrm{ATP}}\approx7{,}3\\ \mathrm{kcal/mol}. Aqui usaremos esse valor porque é o comumente empregado em exercícios e estimativas bioenergéticas.
  • Eficiência significa a fração da energia química liberada que é efetivamente convertida em energia armazenada em ATP. Se a eficiência é 40\%, apenas 40\% da energia liberada pode ser usada para sintetizar ATP; o restante vira calor, perdas, etc.
Fórmula para número de mols de ATP sintetizáveis a partir de uma energia disponível E:
\text{mols ATP}=\frac{E \times \text{eficiência}}{\Delta G_{\mathrm{ATP}}}ê
Onde:
  • E é a energia liberada pelo processo (em \mathrm{kcal}),
  • eficiência é 0{,}40 para 40\%,
  • \Delta G_{\mathrm{ATP}} é 7{,}3\\ \mathrm{kcal/mol}.

Passo 4

Aplicando a fórmula para um mol de ácido lático.
  • Energia disponível por mol de ácido lático: \,317\\ \mathrm{kcal/mol} (do Passo 2).
  • Energia útil para ATP com 40\% de eficiência:
E_{\text{útil}}=317\times0{,}40=126{,}8\\ \mathrm{kcal}ú
  • Mols de ATP formados por mol de ácido lático:
\text{mols ATP}=\frac{126{,}8}{7{,}3}\approx17{,}37\\ \text{mol ATP}
Arredondando de forma razoável: aproximadamente 17{,}4 mols de ATP por mol de ácido lático oxidado.

Passo 5

Extensão para 1 mol de glicose (opcional, para ligar com o enunciado inicial).
  • Como 1 mol de glicose gera 2 mols de ácido lático, a oxidação completa desses 2 mols dá, com 40\% de eficiência, o dobro do ATP calculado por mol de ácido lático:
2\times17{,}37\approx34{,}74\\ \text{mol ATP}
ou seja, aproximadamente 34{,}7 mols de ATP por mol de glicose quando consideramos apenas a energia da oxidação dos lactatos e 40\% de eficiência.

Resposta

(a) \;634\\ \mathrm{kcal} por 2 mols de ácido lático (formados a partir de 1 mol de glicose); portanto \;317\\ \mathrm{kcal/mol} de ácido lático.
(b) \; \approx 17{,}4\\ \text{mol ATP por mol de ácido lático oxidado}áá (com 40\% de eficiência).
(b) (por mol de glicose, oxidando os 2 lactatos) \; \approx 34{,}7\\ \text{mol ATP} (com 40\% de eficiência).

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