Questão 98 Enem 2022 - dia 2 - Matemática e Ciências da natureza

A questão exige conhecimentos sobre o processo de respiração celular aeróbica, que pode ser dividido em quatro etapas: glicólise, oxidação do piruvato, ciclo de Krebs (ciclo do ácido cítrico) e fosforilação oxidativa. Dessas etapas, a glicólise ocorre no citosol, enquanto as outras são realizadas no interior da mitocôndria, sendo que a oxidação do piruvato e o ciclo do ácido cítrico ocorrem na matriz mitocondrial e a fosforilação oxidativa na crista mitocondrial (membrana interna da mitocôndria). 

Figura: BIOLOGIA de Campbell. Coautoria de Jane B. Reece et al. 10. ed. Porto Alegre: ArtMed, 2015. E-BOOK. (1 recurso online). ISBN 9788582712306. Disponível em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/books/9788582712306. Acesso em: 20 nov. 2022.

A ATP sintase (denominada ATP sintetase no enunciado) atua na etapa de fosforilação oxidativa, que ocorre na crista mitocondrial e utiliza os transportadores de elétrons e hidrogênios NADH e FADH₂ produzidos nas etapas anteriores. Na cadeia de proteínas transportadoras de elétrons, imersas na membrana interna da mitocôndria, os elétrons são obtidos a partir do NADH ou FADH₂ e são transferidos para a molécula com maior afinidade por ele, sendo que a energia do transporte de elétrons é utilizada para bombear prótons H⁺ (pelos complexos I, III e IV) para o espaço intermembranas. Posteriormente, os prótons que estão concentrados no espaço intermembranas, retornam para a matriz mitocondrial passando pela ATP sintase, sendo que a força motriz dos prótons é utilizada na síntese de ATP a partir de ADP⁺ + Pi. Ao retornar para a matriz mitocondrial o O₂ atua como aceptor final de elétrons e dos íons hidrogênios e ocorre a formação de moléculas de H₂O.

Figura: BIOLOGIA de Campbell. Coautoria de Jane B. Reece et al. 10. ed. Porto Alegre: ArtMed, 2015. E-BOOK. (1 recurso online). ISBN 9788582712306. Disponível em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/books/9788582712306. Acesso em: 20 nov. 2022.

O tecido adiposo marrom (multilocular) é encontrado em mamíferos neonatos e pode persistir na fase adulta de espécies que hibernam. Esse tecido é especializado na produção de calor e regulação da temperatura corporal, pois apresenta grande quantidade de mitocôndrias que não são capazes de utilizar o complexo enzimático necessário para a síntese de ATP e liberam a energia da oxidação dos nutrientes na forma de calor. A termogenina é uma proteína mitocondrial do adipócito marrom que atua como um canal de próton H⁺, ou seja, possibilita a passagem de prótons do espaço intermembranoso em direção à matriz mitocondrial. Esse mecanismo impede a chegada dos prótons até a ATP sintase, proteína da crista mitocondrial que produz ATP. Dessa forma a energia é dissipada na forma de calor. 

a) Incorreta. A glicólise ocorre no citosol e envolve enzimas que catalisam reações de transformação da glicose em piruvato e NADH, além de gerar o saldo energético de 2 ATP. Assim, como essa etapa ocorre fora da mitocôndria e não depende de ATP sintase, não pode ser afetada diretamente pela termogenina.

b) Incorreta. A fermentação lática é um mecanismo anaeróbico de produção de ATP que ocorre no citosol e não necessita de mitocôndria, local onde se localiza a ATP sintase. Nesse processo, do qual a glicólise é a primeira etapa, a glicose é quebrada em ácido lático e há um saldo energético de 2 ATP.

c) Incorreta. O ciclo do ácido cítrico também conhecido como ciclo de Krebs promove a descarboxilação e desidrogenação do acetil-CoA em dois ciclos, liberando NADH, FADH2, ATP e CO₂. Essa etapa envolve reações químicas sequenciais catalisadas por enzimas, mas não há atuação da ATP sintase.

d)  Incorreta. A oxidação do piruvato, produzido na glicólise, ocorre na matriz mitocondrial e envolve a transformação do piruvato em acetil-CoA, molécula que é utilizada no ciclo de Krebs. Assim como o ciclo de Krebs, essa etapa ocorre na matriz mitocondrial e não é dependente de ATP sintase.

e) Correta. A fosforilação oxidativa ocorre na crista mitocondrial e depende da cadeia de transporte de elétrons e da quimiosmose, realizada pela ATP sintase. A termogenina atua como canal de próton, mecanismo que impede a chegada dos prótons até a ATP sintase e, consequente, síntese de ATP.