(Ufjf-pism 1 2016) No processo de respiração celular o gás oxigênio atua como agente oxidante de moléculas orgânicas. As afirmativas a seguir são relacionadas a esse processo.
I. Os produtos finais da respiração celular são moléculas de gás carbônico e moléculas de água.
II. A degradação da glicose na respiração celular ocorre em três etapas metabólicas (glicólise, ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa).
III. O saldo energético líquido da primeira etapa da respiração celular é de dois ATP por moléculas de glicose.
IV. O oxigênio é necessário em todas as três etapas metabólicas da respiração celular.
V. Nas células eucarióticas, o ciclo de Krebs, uma das etapas metabólicas da respiração celular, ocorre no citosol.
São CORRETAS as afirmativas:
a) I, III e V.
b) II, IV e V.
c) I, II e III.
d) I, II e IV.
e) I, II, III e V.

Passo 1

O enunciado apresenta cinco afirmativas (I a V) sobre respiração celular e pede que identifiquemos quais são corretas. As afirmativas dadas são:
I. Os produtos finais da respiração celular são moléculas de gás carbônico e moléculas de água.
II. A degradação da glicose na respiração celular ocorre em três etapas metabólicas (glicólise, ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa).
III. O saldo energético líquido da primeira etapa da respiração celular é de dois ATP por moléculas de glicose.
IV. O oxigênio é necessário em todas as três etapas metabólicas da respiração celular.
V. Nas células eucarióticas, o ciclo de Krebs, uma das etapas metabólicas da respiração celular, ocorre no citosol.

Passo 2

Vou primeiro dar uma visão geral do que é respiração celular e quais são os produtos finais, para depois analisar cada afirmativa com segurança. A respiração celular aeróbica é o processo pelo qual a célula quebra a glicose para obter energia. A reação global simplificada é:
\mathrm{C_6H_{12}O_6} + 6\,\mathrm{O_2} \longrightarrow 6\,\mathrm{CO_2} + 6\,\mathrm{H_2O} + \text{energia}
Ou seja, os produtos finais principais são \mathrm{CO_2} (dióxido de carbono) e \mathrm{H_2O} (água), além de energia armazenada principalmente em moléculas de \mathrm{ATP} (a “moeda energética” da célula).

Passo 3

Agora vou explicar as três etapas clássicas da respiração celular (como enunciado na afirmativa II), com localizações e papéis básicos, porque isso será usado para avaliar as afirmativas:
  • Glicólise: ocorre no citosol; quebra uma molécula de glicose em duas moléculas de piruvato; gera ATP e reduz equivalentes (NADH).
  • Ciclo de Krebs (ou ciclo do ácido cítrico): ocorre na matriz mitocondrial nas células eucarióticas; oxida o acetil-CoA (derivado do piruvato) liberando CO2 e gerando NADH e FADH2.
  • Fosforilação oxidativa (cadeia respiratória + quimiosmose): ocorre na membrana interna da mitocôndria; usa os elétrons de NADH/FADH2 para bombear prótons e gerar ATP pela ATP sintase; o oxigênio atua como aceptor final de elétrons formando água.

Passo 4

Explicação detalhada sobre a glicólise (a primeira etapa), já que a afirmativa III fala do saldo energético líquido desta etapa. A glicólise tem duas fases:
  • Fase de investimento: a célula gasta 2 \mathrm{ATP} por molécula de glicose para ativá-la.
  • Fase de retorno (payoff): a glicose ativada é quebrada e a célula produz 4 \mathrm{ATP} por glicose, além de 2 moléculas de \mathrm{NADH} e 2 piruvatos.
    Logo, o saldo energético líquido da glicólise é
4\,\mathrm{ATP} - 2\,\mathrm{ATP} = 2\,\mathrm{ATP}
por molécula de glicose (além dos 2 \mathrm{NADH} formados).

Passo 5

Esclarecimento sobre o papel do oxigênio (afirmativa IV). Importante distinguir:
  • A glicólise não requer oxigênio para ocorrer; ela é uma via anaeróbia e acontece no citosol mesmo na ausência de \mathrm{O_2}.
  • O ciclo de Krebs depende que haja um aceitador final de elétrons disponível para manter o \mathrm{NAD^+} e \mathrm{FAD} oxidados (ou seja, ocorre em condições aeróbias na prática), mas o oxigênio em si não é substrato direto nas reações do ciclo; o papel do oxigênio é na etapa final (fosforilação oxidativa) como aceptor de elétrons.
  • A fosforilação oxidativa exige \mathrm{O_2} porque o oxigênio recebe os elétrons e forma \mathrm{H_2O}.
    Portanto, dizer que o oxigênio é necessário em todas as três etapas é incorreto: ele é essencial como aceptor final na fosforilação oxidativa, mas não é diretamente necessário para a glicólise; o ciclo de Krebs é dependente de condições aeróbias indiretamente, mas o \mathrm{O_2} não participa quimicamente no próprio ciclo.

Passo 6

Análise da afirmativa I: “Os produtos finais da respiração celular são moléculas de gás carbônico e moléculas de água.”
Com base na equação global e na explicação do Passo 2, isso é verdadeiro: os produtos finais principais da respiração aeróbica são \mathrm{CO_2} e \mathrm{H_2O}. Concluímos: I é correta.

Passo 7

Análise da afirmativa II: “A degradação da glicose na respiração celular ocorre em três etapas metabólicas (glicólise, ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa).”
Isso corresponde à forma clássica de dividir a respiração celular aeróbica. Alguns autores detalham uma etapa intermediária (descarboxilação do piruvato), mas a divisão em glicólise, ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa é perfeitamente aceitável e corresponde ao enunciado. Concluímos: II é correta.

Passo 8

Análise da afirmativa III: “O saldo energético líquido da primeira etapa da respiração celular é de dois ATP por moléculas de glicose.”
Do Passo 4 já vimos o cálculo da glicólise: produção de 4\,\mathrm{ATP}, consumo de 2\,\mathrm{ATP} → saldo líquido de 2\,\mathrm{ATP} por glicose. Concluímos: III é correta.

Passo 9

Análise da afirmativa IV: “O oxigênio é necessário em todas as três etapas metabólicas da respiração celular.”
Pelo raciocínio do Passo 5, isso é falso: a glicólise não requer \mathrm{O_2} e o ciclo de Krebs não usa \mathrm{O_2} diretamente (ele depende indiretamente de uma cadeia respiratória funcionando, mas não precisa de oxigênio como reagente em suas reações). Apenas a fosforilação oxidativa usa \mathrm{O_2} diretamente como aceptor final de elétrons. Portanto IV é incorreta.

Passo 10

Análise da afirmativa V: “Nas células eucarióticas, o ciclo de Krebs, uma das etapas metabólicas da respiração celular, ocorre no citosol.”
Isso é incorreto: nas células eucarióticas o ciclo de Krebs ocorre na matriz da mitocôndria. O ciclo ocorre no citosol apenas em procariotos (que não têm mitocôndrias). Portanto V é falsa.

Passo 11

Reunindo as conclusões: I é correta, II é correta, III é correta, IV é falsa, V é falsa. Portanto as afirmativas corretas são I, II e III.

Resposta

c) I, II e III.

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