Questão 108 — ENEM 2017 PPL

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Biologia → Fisiologia vegetal (fotossíntese, fase fotoquímica) e noções de Física (efeito fotoelétrico)
• ⚡ Nível: Médio — a questão não cobra decoreba, mas exige transferir um conceito físico (fluxo de elétrons gerado pela luz) para o processo biológico correspondente
• 🎯 Tema/Habilidade: Conversão de energia luminosa em energia química/elétrica por meio do deslocamento de elétrons — competência de interpretar textos científicos e relacionar fenômenos de áreas diferentes (H3/H8 da matriz de Ciências da Natureza)
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual processo biológico funciona de forma parecida com a célula fotovoltaica, ou seja, qual processo usa luz para arrancar elétrons e gerar um fluxo de energia?"
• Palavras-chave decisivas: luz incide, libera elétrons, corrente elétrica
• Armadilha típica: confundir "produção de energia" em sentido genérico e marcar respiração celular ou fermentação, que são processos que liberam energia de moléculas orgânicas, mas não dependem de luz nem de elétrons "arrancados" por fótons
• O que a resposta precisa demonstrar: identificar que o candidato entende que o mecanismo central do texto é a excitação de elétrons por luz, e reconhecer em qual processo biológico esse mesmo mecanismo ocorre

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Efeito fotoelétrico: fenômeno físico em que a luz (fótons) incide sobre um material e arranca elétrons de seus átomos, gerando um fluxo ordenado de cargas — a corrente elétrica.
• Fotossíntese (fase fotoquímica ou "fase clara"): ocorre nos tilacoides do cloroplasto; a luz incide sobre pigmentos como a clorofila, excita elétrons que saem de um nível de energia mais baixo para um mais alto e passam a circular pela cadeia transportadora de elétrons, gerando ATP e NADPH.
• Fotólise da água: para repor os elétrons perdidos pela clorofila (assim como o ouro "devolve" elétrons ao selênio na célula fotovoltaica), a planta quebra moléculas de água, liberando elétrons, prótons (H⁺) e oxigênio (O₂) — fechando o "circuito" bioquímico.
• Respiração celular e fermentação (para contraste): processos que liberam energia química já armazenada em moléculas orgânicas (glicose) por meio de oxidação, sem depender de luz nem de excitação eletrônica por fótons.
• Quimiossíntese (para contraste): produção de matéria orgânica usando energia liberada por reações químicas inorgânicas (ex.: oxidação de enxofre), também sem participação de luz.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "Quando a luz incide sobre certas substâncias, libera elétrons que, circulando livremente de átomo para átomo, formam uma corrente elétrica." → revela que o mecanismo central é fotoexcitação: luz → elétrons livres → fluxo de carga.
• Evidência 2: "A luz atravessa a película, incide sobre o selênio e retira elétrons, que são atraídos pelo ouro... A película de ouro é conectada à placa de ferro, que recebe os elétrons e os devolve para o selênio, fechando o circuito." → revela um circuito fechado: elétrons saem de um material fotossensível e retornam a ele por outra via, mantendo o fluxo contínuo.
• Síntese: o texto descreve, em essência, um sistema onde (1) luz excita e libera elétrons, (2) esses elétrons são transportados por um "condutor", e (3) o sistema precisa repor os elétrons perdidos para continuar funcionando. Esse é exatamente o esqueleto da fase fotoquímica da fotossíntese, em que a clorofila perde elétrons excitados pela luz e os repõe pela fotólise da água.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Identificar o mecanismo-chave do texto

O texto não fala de "geração de energia" de forma genérica: ele é específico sobre como essa energia é gerada — a luz retira elétrons de um material (selênio) e esses elétrons passam a se mover, formando corrente. O verbo central é "retirar elétrons por ação da luz". Isso restringe a busca a processos biológicos que dependem diretamente da luz para excitar/mobilizar elétrons.

Subpasso 4.2 — Comparar com a fotossíntese

Na fase fotoquímica da fotossíntese, fótons de luz atingem os pigmentos fotossintéticos (clorofila a, principalmente nos fotossistemas I e II, localizados nas membranas dos tilacoides). Essa energia excita elétrons da clorofila, que saltam para níveis energéticos mais altos e são capturados por uma cadeia transportadora de elétrons — de forma muito semelhante ao selênio que perde elétrons para o ouro na célula fotovoltaica. Para que o processo continue (não "descarregue"), a planta precisa repor esses elétrons: isso é feito pela fotólise da água, que quebra H₂O em elétrons, H⁺ e O₂ — o papel equivalente ao da placa de ferro que devolve elétrons ao selênio, fechando o circuito. A energia desse fluxo de elétrons é usada para produzir ATP (fotofosforilação) e NADPH, moléculas que alimentam a fase seguinte (ciclo de Calvin).

Subpasso 4.3 — Verificação por eliminação dos demais processos

Nenhum dos outros processos citados nas alternativas depende de luz para arrancar elétrons de uma substância:

• Fermentação e respiração celular liberam energia de moléculas orgânicas já prontas, por oxidação, sem luz.
• Quimiossíntese produz matéria orgânica a partir de energia química (não luminosa) de reações inorgânicas.
• Hidrólise de ATP apenas rompe uma ligação química para liberar energia armazenada, sem qualquer relação com luz ou elétrons "arrancados" por fótons.

Logo, o único processo cujo mecanismo se equipara ponto a ponto ao da célula fotovoltaica é a fotossíntese.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) fotossíntese.

✅ Correta: na fase fotoquímica, a luz excita elétrons da clorofila, que se movimentam por uma cadeia transportadora (assim como os elétrons do selênio migram até o ouro) e são repostos pela fotólise da água (papel equivalente ao da placa de ferro), fechando um ciclo funcional análogo ao da célula fotovoltaica.

B) fermentação.

❌ Incorreta: é um processo anaeróbio de obtenção de energia a partir da oxidação parcial da glicose (produzindo, por exemplo, álcool e CO₂ ou ácido lático), que ocorre no citoplasma sem qualquer participação de luz ou de elétrons excitados por fótons.

C) quimiossíntese.

❌ Incorreta: bactérias quimiossintetizantes produzem matéria orgânica usando a energia liberada por reações químicas inorgânicas (como a oxidação de compostos de enxofre ou nitrogênio), e não a energia luminosa — o gatilho do processo é químico, não fotônico.

D) hidrólise de ATP.

❌ Incorreta: é a quebra da ligação fosfato do ATP em ADP + Pi para liberar energia já armazenada previamente; não há incidência de luz nem remoção de elétrons de um átomo por fótons, apenas ruptura de uma ligação química.

E) respiração celular.

❌ Incorreta: assim como a fermentação, é um processo de oxidação da glicose (aeróbio, com cadeia respiratória na mitocôndria) que libera energia química armazenada; embora envolva transporte de elétrons na cadeia respiratória, esse transporte é iniciado pela oxidação de substratos orgânicos, e não pela ação direta da luz sobre um material, como no efeito fotoelétrico.

🏆 Gabarito: A — a fotossíntese é o único processo biológico em que a luz incide diretamente sobre uma substância (a clorofila) e arranca/excita elétrons, que circulam e são repostos por outra via (fotólise da água), reproduzindo o mesmo princípio físico do efeito fotoelétrico descrito na célula fotovoltaica.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: apenas a fotossíntese apresenta o requisito central do texto — elétrons sendo retirados de uma substância pela ação direta da luz e circulando em um sistema que precisa repor essas cargas para continuar funcionando.
• Padrão de cobrança: o ENEM adora testar se o estudante entende fotossíntese além do "planta produz oxigênio", cobrando a fase fotoquímica, o papel da clorofila e a analogia entre fenômenos físicos (ondas, energia, elétrons) e processos biológicos — é um clássico de interdisciplinaridade entre Física e Biologia.
• Generalização: em questões de "processo X se assemelha a qual fenômeno biológico?", identifique o(s) verbo(s)-chave do texto de referência (aqui, "luz retira elétrons") e procure, entre as opções, o único processo cujo mecanismo — não apenas o resultado — reproduz exatamente essa ação.
• Dica de eliminação rápida: risque de cara qualquer processo que não dependa de luz para funcionar (fermentação, respiração celular, hidrólise de ATP) e qualquer processo cujo gatilho seja químico, não luminoso (quimiossíntese) — sobra fotossíntese.
• Conexões: revise fotofosforilação, fotossistemas I e II e fotólise da água; e, do lado da Física, o próprio efeito fotoelétrico (tema recorrente em questões sobre energia solar e dualidade onda-partícula da luz).