Cadeia Respiratória: veja a fase decisiva da Respiração Celular. Biologia Enem.

A respiração celular é um meio altamente eficiente de quebrar moléculas orgânicas e transferir a energia de suas ligações para moléculas mais simples que podem ser rapidamente utilizadas pela células – os ATPs.  A 1ª fase é a Glicólise. Depois vem O Ciclo de Krebs, e a 3ª fase é a Cadeia Respiratória. Veja aula gratuita.

A cadeia respiratória (também chamada de cadeia transportadora de elétrons ou fosforilação oxidativa), assunto deste post, é a fase final e mais rentável da respiração celular.

Você lembra que durante a glicólise e o ciclo de Krebs as reações de descarboxilação e desidrogenação da glicose geravam vários NADH e FADH2? Pois então! Todas estas moléculas carregadoras de elétrons serão utilizadas nesta etapa da respiração celular e a energia contida nelas será transferida para moléculas de ATP, possibilitando o uso dessa energia pela célula.

A Cadeia Respiratória ocorre na Membrana Interna da Mitocôndria. Nesta membrana interna há várias proteínas transmembrana, um composto orgânico chamado de coenzima Q e várias proteínas com átomos de cobre ou ferro, que são chamadas de citocromos.

Todas estas proteínas formam um circuito que irá realizar as reações necessárias para que esta etapa da respiração celular ocorra. A cadeia respiratória irá ocorrer, portanto, na membrana interna da mitocôndria, que forma as cristas mitocondriais.

Veja na Figura 1: Fotomicrografia de mitocôndrias em células do músculo cardíaco feita com microscópio eletrônico de transmissão e coloridas artificialmente. BIO-1Na imagem acima podemos ver as dobras da membrana interna da mitocôndria, formando as cristas mitocondriais onde ocorre a cadeia respiratória.

Os elétrons capturados pelas moléculas de NADH e FADH2 irão passar por esse circuito. No início da cadeia  respiratória, o NADH é quebrado, produzindo NAD+ + H+. Ao mesmo tempo, são liberados elétrons altamente energéticos. Esses elétrons liberados são atraídos pelo oxigênio molecular (proveniente da respiração pulmonar) presente na mitocôndria.

Porém, para chegarem até ele, precisam passar pelas proteínas e citocromos presentes nas cristas mitocondriais. Durante o trajeto, os elétrons formarão, juntamente com os transportadores, diferentes compostos provisórios cuja quantidade de energia é menor que a transportada pelo transportador anterior.

Essa energia liberada em cada etapa será utilizada para transportar íons H+ presentes na matriz, para a região entre a crista e a matriz externa da mitocôndria.

Com isso, essa região ficará carregada positivamente e o outro lado da membrana estará carregada negativamente. Assim, os hidrogênios forçarão sua volta tentando acabar com essa diferença de potencial. Para voltar, os hidrogênios poderão passar apenas pelo complexo proteico transmembrana chamado de enzima ATPsintase.

Quando ocorre a passagem de um íon hidrogênio pela ATPsintase, uma parte desta enzima gira (como uma turbina de uma hidrelétrica), produzindo energia que é utilizada para ligar um ADP + um P, formando ATP.

O oxigênio estará no fim da cadeia respiratória, recebendo os elétrons que passaram pelas proteínas. Assim, o oxigênio ficará instável e reagirá com íons H+, formando moléculas de água.

Dica 1: Antes de estudar a cadeia respiratória, é importante que você saiba tudo sobre as fases anteriores da respiração celular – a glicólise e o ciclo de Krebs. Para isso, veja estes posts que irão te ajudar a entender tudo sobre respiração celularhttps://blogdoenem.com.br/biologia-enem-respiracao-celular-parte-glicolise/ https://blogdoenem.com.br/biologia-enem-respiracao-celular-ciclo-krebs/
Dica 2 – Ainda está difícil de entender o que ocorre na cadeia respiratória? Então veja esta animação super legal sobre a última etapa da respiração celular: https://www.youtube.com/watch?v=md6JdC98dTU

É importante ressaltar que cada molécula de NADH que libera elétrons durante a cadeia respiratória produzirá energia suficiente para produzir 3 moléculas de ATP. Já os elétrons carregados pelas moléculas de FADH2 são menos energéticos e produzem apenas 2 ATPs. Outro detalhe que deve ser lembrado é que a cadeia respiratória também recebe o nome de fosforilação oxidativa.

Isso porque para formarmos ATP juntamos uma molécula de ADP com 1 fosfato (ADP+P) em um processo chamado de fosforilação, que só é possível devido à oxidação da glicose.

Saldo da cadeia respiratória:

Anteriormente comentei que para cada NADH formam-se 3 ATPs na cadeia respiratória. Então vamos fazer as contas: formamos 2 NADH na glicólise, 2 na entrada do piruvato na mitocôndria e 6 NADH no ciclo de Krebs. Portanto, para cada molécula de glicose que inicia a respiração celular, temos 10 NADH entrando na cadeia respiratória.

Assim, a partir dessas moléculas de NADH, teremos a formação de 30 ATPs. Além dos NADHs temos também a formação de 2 moléculas de FADH2, que rendem 2 ATPs cada durante a cadeia respiratória, totalizando 4 ATPs a partir delas. Então, só na cadeia respiratória, temos a formação de 34 ATPs. S

e juntarmos estes a 34 ATPs, mais os 2 produzidos na glicólise e os 2 produzidos no ciclo de Krebs teremos um saldo de 38 ATPs produzidos em toda a respiração celular a partir de uma molécula de glicose. Atenção! Em algumas células, a entrada do piruvato na mitocôndria gasta 2 ATPs, por isso, o saldo da respiração celular nestas células será de 36 ATPs.

Fique atento(a)! Existem venenos que agem diretamente sobre a cadeia respiratória. Um exemplo é o cianeto de potássio. Essa substância bloqueia a passagem dos elétrons que estão saltando na cadeia respiratória para o oxigênio.

Assim, uma pessoa contaminada pelo cianeto pode respirar desesperadamente, mas não conseguirá completar a respiração celular e poderá morrer, pois suas células não conseguirão produzir energia suficiente para mantê-las funcionando.

Agora que você já sabe tudo sobre a cadeia respiratória e a respiração celular, que tal ver uma videoaula legalzona para fixar o conteúdo? Então veja esta aula do professor Paulo Jubilut do canal Biologia Total: https://www.youtube.com/watch?v=Fm2Ydd2ArT0

E aí, curtiu a videoaula sobre cadeia respiratória? Beleza! Vamos testar seus conhecimentos para ver o que você aprendeu sobre respiração celular?

01 – (FGV/2014)  A produção de adenosina trifosfato (ATP) nas células eucarióticas animais acontece, essencialmente, nas cristas mitocondriais, em função de uma cadeia de proteínas transportadoras de elétrons, a cadeia respiratória.

O número de moléculas de ATP produzidas nas mitocôndrias é diretamente proporcional ao número de moléculas de

a) glicose e gás oxigênio que atravessam as membranas mitocondriais.

b) gás oxigênio consumido no ciclo de Krebs, etapa anterior à cadeia respiratória.

c) glicose oxidada no citoplasma celular, na etapa da glicólise.

d) gás carbônico produzido na cadeia transportadora de elétrons.

e) água produzida a partir do consumo de gás oxigênio.

Gab: E

 

02 – (UEM PR/2013) A liberação de energia a partir da quebra de moléculas orgânicas complexas compreende basicamente três fases: glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória. Sobre esse assunto, assinale o que for correto.

01. Na cadeia respiratória, que ocorre nas cristas mitocondriais, o NADH e o FADH2 funcionam como transportadores de íons H+.

02. A glicólise é um processo metabólico que só ocorre em condições aeróbicas, enquanto o ciclo de Krebs ocorre também nos processos anaeróbicos.

04. Nas células eucarióticas, a glicólise ocorre no citoplasma, enquanto o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória ocorrem no interior das mitocôndrias.

08. No ciclo de Krebs, uma molécula de glicose é quebrada em duas moléculas de ácido pirúvico.

16. A utilização de O2 se dá no citoplasma, durante a

Gab: 05

 

03 – (FGV/2013) O cianeto é uma toxina que atua bloqueando a última das três etapas do processo respiratório aeróbico, impedindo, portanto, a produção de ATP, molécula responsável pelo abastecimento energético de nosso organismo.

O bloqueio dessa etapa da respiração aeróbica pelo cianeto impede também a

a) síntese de gás carbônico a partir da quebra da glicose.

b) produção de moléculas transportadoras de elétrons.

c) oxidação da glicose e consequente liberação de energia.

d) formação de água a partir do gás oxigênio.

e) quebra da glicose em moléculas de piruvato.

Gab: D

 

04 – (UNIVAG MT/2013) As células musculares podem realizar a respiração celular ou a fermentação mediante algumas condições. É correto afirmar que

a) a célula muscular utiliza o ATP produzido na respiração celular, pois o gás oxigênio consegue captar elétrons no ciclo de Krebs enquanto na fermentação não há transferência de elétrons.

b) a fermentação ocorre somente em condição anaeróbia e a respiração celular ocorre em condição anaeróbia ou aeróbia, favorecendo a produção de 34 ATP para o trabalho muscular.

c) a respiração celular fornece o gás oxigênio que será utilizado na fermentação muscular, reação que produz pouco ATP pelo fato de não ocorrer no interior das mitocôndrias mas, sim, no citosol.

d) os dois processos dependem das mitocôndrias para ocorrerem, entretanto, apenas a fermentação ocorre na matriz mitocondrial, gerando 2 ATP e ácido lático, prejudicial ao músculo.

e) tanto a respiração celular quanto a fermentação iniciam-se com a glicólise, porém, apenas na primeira ocorre o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória, que geram um elevado saldo energético para o músculo.

Gab: E

 

05 – (UFPR/2013) 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?

BIO-3

BIO-4

Gab: A

 

06 – (UEL PR/2010)   Analise o esquema da respiração celular em eucariotos, a seguir:

BIO-5

(Adaptado de: LOPES, Sônia. Bio 1, São Paulo: Ed. Saraiva, 1992, p.98)

Com base nas informações contidas no esquema e nos conhecimentos sobre respiração celular, considere as afirmativas a seguir:

I. A glicose é totalmente degradada durante a etapa A que ocorre na matriz mitocondrial.

II. A etapa B ocorre no hialoplasma da célula e produz menor quantidade de ATP que a etapa A.

III.  A etapa C ocorre nas cristas mitocondriais e produz maior quantidade de ATP que a etapa B.

IV. O processo anaeróbico que ocorre no hialoplasma corresponde à etapa A.

Assinale a alternativa correta.

a) Somente as afirmativas I e II são corretas.

b) Somente as afirmativas I e III são corretas.

c) Somente as afirmativas III e IV são corretas.

d) Somente as afirmativas I, II e IV são corretas.

e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas.

Gab: C

 

07 – (UNIR RO/2010)   Sobre o processo respiratório de uma célula vegetal, analise as afirmativas.

I. Na glicólise, são produzidos ATP e Piruvato.

II. A cadeia respiratória ocorre na matriz mitocondrial.

III.  Fosforilação oxidativa é quando se dá a liberação de CO2.

IV. O oxigênio é o aceptor final dos elétrons da cadeia respiratória.

Estão corretas as afirmativas

a) I e II, apenas.

b) II e III, apenas.

c) I e IV, apenas.

d) II, III e IV, apenas.

e) I, II e III, apenas.

Gab: C

 

08 – (UFPB/2010)   O esquema a seguir mostra parte das reações da cadeia respiratória que ocorre nas membranas internas das mitocôndrias, com detalhe para a produção de ATP (adenosina trifosfato), de acordo com a teoria quimiosmótica.

BIO-6

 

Considerando a estrutura mitocondrial, o processo destacado na figura e a utilização do ATP pelas células, identifique as afirmativas corretas:

I. O ADP é transformado em ATP, a partir da energia resultante de um gradiente de prótons, liberada durante as reações da cadeia respiratória.

II. A síntese de ATP é maior em células que realizam intenso trabalho, como as células da musculatura cardíaca.

III.  O ATP é a moeda universal de transferência de energia entre os produtores de bens (respiração celular) e os consumidores de bens (trabalho celular).

IV. A quantidade de invaginações (cristas) da membrana interna é inversamente proporcional à atividade celular.

V. O cianeto, um veneno de ação rápida que bloqueia o transporte de elétrons, não altera a síntese do ATP.

Gab: I, II, III

 

09 – (UEPG PR/2008) No metabolismo celular existem dois processos predominantes de obtenção de energia: a respiração celular e a fermentação. A respeito deste assunto, assinale o que for correto.

01. Um processo que permite obter energia a partir do açúcar é a fermentação, que ocorre em condições anaeróbias, ou seja, na ausência de oxigênio.

02. A respiração celular ocorre principalmente nas mitocôndrias. Nesse processo a glicose combina-se com o oxigênio do ar, transforma-se em dois resíduos: gás carbônico e água, e libera energia.

04. A energia liberada pela respiração ou pela fermentação nunca é usada diretamente no trabalho celular. Ela é inicialmente armazenada numa molécula especial, o ATP (adenosina trifosfato), sob a forma de ligações químicas muito ricas em energia. O ATP é constituído pela substância adenina, ligada a uma ribose e a três grupos fosfóricos. O ATP pode perder um grupo fosfórico e transformar-se em ADP (adenosina difosfato), liberando energia. O ATP tem duas ligações de alta energia e o ADP tem somente uma dessas ligações. Pode-se considerar o ATP como uma bateria celular “carregada” de energia, enquanto o ADP representa a forma “descarregada”.

08. Os resíduos que a respiração produz são moléculas menores (água e gás carbônico) do que os da fermentação (álcool e gás carbônico). A fermentação libera muito menos energia do que a respiração, porque na fermentação boa parte da energia da glicose não fica disponível por estar armazenada no álcool.

Gab: 15

 

10 – (UNIFOR CE/2008) O processo de respiração celular ocorre tanto no citosol como nas mitocôndrias. As etapas que ocorrem no interior das mitocôndrias são:

a) glicólise e ciclo de Krebs.

b) glicólise e fosforilação oxidativa.

c) glicólise e ciclo das pentoses.

d) ciclo de Krebs e ciclo das pentoses.

e) ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa.

Gab: E

 

11 – (UFU MG/2008) O esquema a seguir representa etapas do consumo de glicose.

BIO-7

Analise o que representam os números 1, 2, 3, 4 e 5 no esquema acima e marque a alternativa correta.

a) 1 – gás carbônico; 2 – álcool etílico; 3 – glicólise; 4 – ciclo de Krebs; 5 – gás carbônico.

b) 1 – ciclo de Krebs; 2 – álcool etílico; 3 – gás carbônico; 4 – glicólise; 5 – ATP.

c) 1 – glicólise; 2 – gás carbônico; 3 – álcool etílico; 4 – ciclo de Krebs; 5 – gás carbônico.

d) 1 – álcool etílico; 2 – ciclo de Krebs; 3 – glicólise; 4 – gás carbônico; 5 – ATP.

Gab: C

 

12 – (UNIMONTES MG/2007) A mitocôndria é considerada como o centro de produção energética da célula, em que ocorrem as principais etapas de degradação dos alimentos para a produção de energia. Assinale a alternativa que contém uma etapa que NÃO ocorre na mitocôndria.

a) Descarboxilação oxidativa.

b) Ciclo de Krebs.

c) Glicólise.

d) Fosforilação oxidativa.

Gab: C

 

13 – (UFRGS/2007) Assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as afirmações que seguem, referentes à respiração celular.

(  )  A respiração celular é constituída por três rotas: a oxidação do piruvato, o ciclo do ácido cítrico e o ciclo das pentose

(  )  Nas transferências de íons hidrogênio ao longo da cadeia respiratória, há liberação de elétrons que vão sendo captados por transportadores intermediários como os citocromos

(  )  No ciclo do ácido cítrico, ocorre uma maior produção de ATP do que durante a fase de glicólise

(  )  Nos eucariontes, a fase de glicólise ocorre no interior das mitocôndrias e na ausência de oxigênio

A sequência correta de preenchimento dos parêntese, de cima para baixo, é

a) FFFV

b) FVFV

c) VVVF

d) VFVV

e) FVVF

Gab: E

 

14 – (UFAL/2005) A energia para o metabolismo celular é obtida com a queima de um açúcar, a glicose. Considere as seguintes afirmações sobre esse processo:

I. A glicólise ocorre no citoplasma.

II. O ciclo de Krebs ocorre na mitocôndria.

III.  O transporte de elétrons ocorre no citoplasma.

IV. A glicólise é a etapa de maior geração de energia.

Está correto o que se afirma em

a) I, somente.

b) I e II, somente.

c) II e III, somente.

d) III e IV, somente.

e) I, II, III e IV.

Gab: B

 

15 – (UNIFOR CE/2002) Um tipo de respiração celular pode ser esquematizado da seguinte maneira:

BIO-8

Esse processo e os locais de ocorrência das suas etapas são: respiração:

a) aeróbica, ribossomo e mitocôndria.

b) aeróbica, citosol e mitocôndria.

c) aeróbica, nucléolo e lisossomo.

d) anaeróbica, citosol e membrana.

e) anaeróbica, nucléolo e lisossomo.

Gab: B

 

16 – (UEPB/2002) Complete a frase a seguir, com as expressões indicadas corretamente nas alternativas abaixo:

“A respiração ______ se desenvolve sobretudo no(a) _____, organela citoplasmática que atua como verdadeira usina produtora de _____”.

a) anaeróbica; complexo de Golgi; energia.

b) aeróbica; mitocôndria; energia.

c) anaeróbica; mitocôndria; energia.

d) aeróbica; ribossomos; energia.

e) aeróbica, cloroplastos; energia.

Gab: B

 

17 – (UFMT/2002)  A respiração celular, pela utilização da glicose como substrato, envolve três fases importantes:

a) Transformação da glicose em ácido pirúvico;

b) Ciclo de Krebs;

c) Cadeia de transporte de elétrons, com liberação de energia.

 

A respeito das fases da respiração celular, julgue os itens.

00. Na glicólise, reação que ocorre no citoplasma, a glicose sofre sucessivas transformações até chegar a ácido pirúvico.

01. Os H+ retirados da molécula de glicose não ocasionam acidose da célula porque os O2 combinam-se com eles, formando moléculas de H2O.

02. O Ciclo de Krebs, também chamado Ciclo do Ácido Cítrico, ocorre nas cristas mitocondriais, mais precisamente nos corpúsculos elementos.

03. A função da cadeia respiratória ou cadeia de transporte de elétrons é a formação de moléculas de ATP, processo chamado fosforilação oxidativa.

Gab: CCEC

 

18 – (UERJ/2001) Usando-se uma preparação de mitocôndrias isoladas, incubada em condições adequadas, foram medidas as taxas de consumo do oxigênio e do substrato e a taxa de produção de ATP, em duas situações:

I. ausência de cianeto;

II. presença de cianeto.

Observe o gráfico que representa o resultado desse experimento.

BIO-9

Indique a ação do cianeto na cadeia respiratória mitocondrial.

Gab: O cianeto é um inibidor da cadeia respiratória mitocondrial.

Juliana Biologia Enem
Os textos e exemplos acima foram preparados pela professora Juliana Santos para o Blog do Enem. Juliana é formada em Ciências Biológicas pela Universidade Federal de Santa Catarina. Dá aulas de Ciências e Biologia em escolas da Grande Florianópolis desde 2007. Facebook: https://www.facebook.com/juliana.evelyndossantos.