Questão 115 — ENEM 2023 PPL

Ficha da Questão

• Matérias necessárias: Biologia → Respiração celular (glicólise, ciclo de Krebs, cadeia respiratória) + Fermentação (láctica/alcoólica) + Organelas celulares (mitocôndria).
• Nível: Médio — exige comparar rendimentos energéticos entre dois cultivos (com e sem O₂) e concluir qual organela está inativa quando falta oxigênio.
• Tema/Habilidade BNCC: metabolismo energético celular e papel das organelas.
• Gabarito: C — Mitocôndrias.

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "O cultivo A tem glicose + O₂ e rende 219 kcal/mol; o cultivo B tem apenas glicose e rende 29 kcal/mol. Qual organela está inativa em B, explicando o baixo rendimento?"
• Palavras-chave decisivas: glicose + O₂ (cultivo A), apenas glicose (cultivo B), 219 kcal/mol vs 29 kcal/mol, organela inativa em B.
• Armadilha típica: marcar A (núcleo) — núcleo é ativo em toda célula viva, não depende de O₂.
• Critério de acerto: reconhecer que sem O₂ → mitocôndria não funciona (Krebs + cadeia respiratória só ocorrem com O₂ como aceptor final de elétrons) → célula realiza apenas glicólise (no citosol, rendimento ~2 ATP) + fermentação, resultando em muito menos energia.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Respiração aeróbica (completa, com O₂):

1. Glicólise (citosol): glicose → 2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH.

2. Ciclo de Krebs (matriz mitocondrial): piruvato → CO₂ + NADH + FADH₂.

3. Cadeia respiratória (cristas mitocondriais): NADH/FADH₂ + O₂ → H₂O + ATP (fosforilação oxidativa).

- Rendimento total: ~30-38 ATP por glicose ≈ ~680 kcal/mol (energia total); com o cultivo A rendendo 219 kcal/mol, representa aproximadamente 1/3 da energia teórica da glicose — o que corresponde a respiração aeróbica real.

• Fermentação (anaeróbica, sem O₂):

1. Glicólise normal (2 ATP, citosol).

2. Piruvato → lactato (fermentação láctica) ou etanol + CO₂ (alcoólica), sem produção adicional de ATP.

- Rendimento: 2 ATP por glicose ≈ ~14-30 kcal/mol. Cultivo B com 29 kcal/mol bate com esse cenário.

• Organelas envolvidas:

- Mitocôndria: sede de Krebs + cadeia respiratória. Ativa apenas quando há O₂.

- Núcleo, lisossomos, Golgi, RE: funcionam independentemente da respiração.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1 (cultivo A): glicose + O₂ → 219 kcal/mol → respiração aeróbica completa → mitocôndria ativa.
• Evidência 2 (cultivo B): só glicose → 29 kcal/mol → rendimento ~10× menor → sem O₂ → apenas glicólise + fermentação → mitocôndria inativa.
• Síntese: a organela desligada em B é a mitocôndria (C).

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Calcular a razão de rendimento

• Razão B/A = 29/219 ≈ 0,13 (~13%).
• Respiração aeróbica completa rende ~15-19× mais ATP que só glicólise (30-38 vs 2).
• A proporção bate com "mitocôndria parada".

Subpasso 4.2 — Mapear onde cada etapa ocorre

| Etapa | Local | Exige O₂? | ATP produzido |

|---|---|---|---|

| Glicólise | Citosol | Não | 2 |

| Krebs | Matriz mitocondrial | Indiretamente (precisa de NAD⁺ regenerado pela cadeia) | (GTP equivalente a ATP) |

| Cadeia respiratória | Membrana interna mitocondrial | Sim (O₂ = aceptor final de e⁻) | ~26-32 |

• Sem O₂ → cadeia respiratória para → acumula NADH → Krebs também para (falta NAD⁺).
• Resultado: apenas a glicólise (citosol) funciona → fermentação regenera NAD⁺ para manter a glicólise rodando.

Subpasso 4.3 — Identificar a organela inativa

• A mitocôndria hospeda Krebs + cadeia respiratória; ambas pararam sem O₂.
• Logo, mitocôndria está inativa no cultivo B.

Subpasso 4.4 — Descartar as demais

• Núcleo, lisossomos, Golgi, RE continuam fazendo suas funções (síntese de RNA, digestão intracelular, secreção, síntese de proteínas/lipídios), independentes de O₂.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) Núcleo.

❌ Incorreta. Núcleo não depende de O₂ para suas funções (armazenamento de DNA, transcrição de RNA). Continua ativo em qualquer célula viva.

B) Lisossomos.

❌ Incorreta. Lisossomos degradam macromoléculas por hidrólise enzimática, sem relação direta com O₂.

C) Mitocôndrias. ✅ Correta.

Sem O₂, a cadeia respiratória para → ciclo de Krebs também → mitocôndria sem atividade de oxidação. Queda drástica no rendimento energético (219 → 29 kcal/mol).

D) Complexo de Golgi.

❌ Incorreta. Golgi processa e empacota proteínas/lipídios vindos do RE. Funciona com qualquer fonte de ATP disponível; não depende de O₂.

E) Retículo endoplasmático.

❌ Incorreta. RE (rugoso e liso) sintetiza proteínas e lipídios; embora consuma ATP, não é organela oxidativa e permanece ativa na fermentação.

🏆 Gabarito: C — Mitocôndrias.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação: sem O₂ = mitocôndria parada = só glicólise funciona = baixo rendimento (2 ATP vs. 30+ ATP).
• Padrão de cobrança ENEM: respiração celular é tema clássico. ENEM costuma dar rendimentos e pedir para comparar (aeróbico x anaeróbico) ou identificar organelas.
• Generalização: Regra do O₂ — rendimento energético alto exige aeróbica + mitocôndria; rendimento baixo com só glicose sugere anaeróbica + só glicólise.
• Dica de eliminação: todas as demais organelas (núcleo, lisossomos, Golgi, RE) são independentes de O₂; apenas a mitocôndria depende dele para fosforilação oxidativa.
• Conexões: fermentação alcoólica (leveduras, produção de pão e bebidas), fermentação láctica (músculos em exercício intenso, bactérias em laticínios), efeito Pasteur, Warburg e câncer, ATP sintase.