(UERJ 2002) - Citologia

Células hepáticas, adequadamente rompidas, foram separadas, por centrifugação, em quatro frações particuladas e uma fração solúvel. Cada uma das frações particuladas apresentava predominância, respectivamente, de núcleos, mitocôndrias, lisossomas ou microssomas.

(A) Admita que todas as frações tenham sido incubadas com concentrações iguais de ácido pirúvico marcado com carbono radioativo (14 C ). Nomeie a fração que deverá produzir, nesta condição, maior quantidade de 14 CO2, quando em aerobiose, e cite as etapas da respiração aeróbica envolvidas em tal produção.
(B) Indique a fração que poderá, em condições adequadas, sintetizar proteínas do citosol, nomeando os tipos de ácido ribonucléicos necessários para a síntese.

Resolução:

(A) Fração mitocondrial. Oxidação do ácido pirúvico para acetil coenzima A e ciclo dos ácidos tricarboxílicos ou ciclo de Krebs. 
(B) Fração de microssomas. Mensageiro (m-RNA), ribossomal (r-RNA) e transferidor (t-RNA).

(UERJ 2005) - Biologia Molecular e Respiração Celular

O oxigênio é um elemento imprescindível à manutenção da vida dos seres aeróbicos, pois participa do processo
de extração de energia dos alimentos, como aceptor final de elétrons, conforme exemplificado pela reação abaixo.
C
6H12O6 + 6 O2 → 6 H 2O + 6 CO2
Em virtude de sua configuração eletrônica, o oxigênio tem forte tendência a receber um elétron de cada vez,
dando origem a moléculas intermediárias, denominadas espécies reativas de oxigênio, que são fortes agentes
oxidantes. Essas moléculas, por serem muito reativas, causam alterações, inclusive no DNA, fato que pode
induzir mutações tanto em células somáticas quanto em células germinativas.


A) Considerando o processo de oxidação completa da glicose pela célula eucariótica, indique a etapa responsável
pela formação de espécies reativas de oxigênio e o local da célula onde essas reações ocorrem.
B) Uma espécie reativa de oxigênio induziu uma mutação no gene de uma célula, acarretando a substituição
de uma base guanina por uma adenina, sem alterar, porém, a estrutura primária da proteína codificada
pelo gene.
Justifique por que não houve alteração da estrutura da proteína.

Resolução:

A) Cadeia respiratória. Membrana interna da mitocôndria. 
B) Como o código genético é degenerado, ou seja, existe mais de um códon para a maioria dos aminoácidos, o códon alterado pode pertencer ao mesmo aminoácido que teria sido inserido na cadeia polipeptídica antes da mutação.

(UNIRIO 2009) - Metabolismo Energético

Resolução:

a) fermentação láctica 
b) na deficiência ou escassez do oxigênio

(UNIRIO 2006) - Respiração Celular

O cianeto de potássio, veneno conhecido popularmente como cianureto, liga-se à forma férrica do citocromo a,3 cuja ação é muito potente impedindo que os elétrons cheguem ao aceptor final que é o oxigênio.
Em que etapa da respiração aeróbica se verifica a interrupção do processo que leva o indivíduo ao óbito? Justifique sua resposta.

Resolução:

Cadeia respiratória, pois o citocromo a é um dos aceptores intermediários de elétrons da referida etapa. 

(UERJ 2013) - Respiração Celular

A entrada de água nas sementes é essencial para desencadear sua germinação. Essa hidratação, reativando tanto enzimas que hidrolisam moléculas de carboidratos como enzimas envolvidas no ciclo de Krebs e na cadeia de transporte de elétrons, ocasiona um nítido aumento do consumo de O 2 e da produção de ATP. Aponte as duas principais funções dos carboidratos hidrolisados para o desenvolvimento do embrião. Indique, ainda, a organela reativada responsável pelo aumento do consumo de O 2 e da produção de ATP com o processo de hidratação

Resolução:

Fonte de energia para a germinação. Matéria-prima para a formação das novas estruturas. Mitocôndria

(UERJ 2009) - Respiração Celular

O monóxido de carbono é um gás que, ao se ligar à enzima citocromo C oxidase, inibe a etapa final da cadeia mitocondrial de transporte de elétrons. Considere uma preparação de células musculares à qual se adicionou monóxido de carbono. Para medir a capacidade de oxidação mitocondrial, avaliou-se, antes e depois da adição do gás, o consumo de ácido cítrico pelo ciclo de Krebs. Indique o que ocorre com o consumo de ácido cítrico pelo ciclo de Krebs nas mitocôndrias dessas células após a adição do monóxido de carbono. Justifique sua resposta.

Resolução:

O consumo diminui. 1 Ao cessar o transporte de elétrons pela cadeia respiratória mitocondrial, a acumulação das coenzimas de oxirredução na forma reduzida (NADH, FADH2) inibe a atividade das enzimas desidrogenases.

(UERJ 2010) - Fotossíntese e Respiração Celular

Algumas funções metabólicas opostas são realizadas por células eucariotas específicas. Nos compartimentos I, II e III de uma dessas células, ilustrados no esquema abaixo, ocorrem reações que levam tanto à degradação de glicose, gerando CO 2 ,quanto à síntese desse carboidrato, a partir do CO 2 .

Nomeie os compartimentos celulares I, II e III. Em seguida, identifique o compartimento que mais produz ATP e o que mais consome ATP.

Resolução:

I – citosol. 
II – mitocôndria 
III – cloroplasto 
Produção: mitocôndria (II)
Consumo: cloroplasto (III)

(UERJ 2009) - Respiração Celular

Na fosforilação oxidativa, a passagem de elétrons através da cadeia respiratória mitocondrial libera a energia utilizada no bombeamento de prótons da matriz para o espaço entre as duas membranas da mitocôndria. O gradiente de prótons formado na membrana interna, por sua vez, é a fonte de energia para a formação de ATP, por fosforilação do ADP. Algumas substâncias tóxicas, como o dinitrofenol (DNF), podem desfazer o gradiente de prótons, sem interferirem no fluxo de elétrons ao longo da cadeia respiratória. Em um experimento, uma preparação de mitocôndrias foi incubada com substrato, O2 , ADP e fosfato, mantidos em concentrações elevadas durante todo o tempo considerado. Após alguns minutos de incubação, adicionou-se ao meio a droga DNF. Observe os gráficos abaixo:

Indique o gráfico que representa a variação do quociente Q durante o tempo de incubação no experimento realizado. Justifique sua resposta.

Resolução:

Gráfico I: o DNF, desfazendo o gradiente de prótons, inibe a síntese de ATP, mas não atua na cadeia respiratória. Consequentemente, o quociente entre ataxa de síntese de ATPe a taxa de consumo de O 2 deverá ser menor, após a adição do DNF.

(UERJ 2009) - Respiração Ceular

A hidrólise dos triacilgliceróis na célula adiposa produz glicerol e ácidos graxos. No fígado, em determinadas situações metabólicas, o glicerol pode ser usado na síntese da glicose, através da reversão de etapas da glicólise, como mostra o esquema abaixo:

Aponte o número máximo de carbonos radioativos que pode ser encontrado na glicose se dois dos carbonos do glicerol forem marcados com o isótopo 14 C. Justifique sua resposta. 

Resolução:

Número de carbonos: quatro. O glicerol é transformado em diidroxiacetona-fosfato que, por sua vez, forma o isômero gliceroaldeído-3-fosfato. A união desses dois compostos formará o esqueleto carbônico da glicose. Assim, haverá, no máximo, dois carbonos marcados originários de cada um dos compostos citados. 

(UERJ 2008) - Respiração Celular

A queima do gás utilizado em aquecedores de água produz monóxido de carbono, cujo acúmulo em ambientes mal ventilados pode causar graves acidentes. O risco associado a esse gás deve-se a sua alta afinidade pelo átomo de Fe ++ presente em grupamentos prostéticos de certas proteínas. Explique por que o monóxido de carbono, ao se combinar com o átomo de Fe ++ desses grupamentos, interfere no transporte de gases do organismo e na fosforilação mitocondrial do ADP.

Resolução:

O monóxido de carbono, por ter maior afinidade com o Fe ++ , impede a ligação do grupamento heme da hemoglobina com o oxigênio, diminuindo o aporte desse gás aos tecidos.  Já sua ligação ao heme da citocromo C oxidase paralisa a cadeia respiratória mitocondrial, impedindo a síntese de ATP.

(UERJ 2008) - Respiração Celular

A concentração de lactato no sangue de uma pessoa foi medida em três diferentes momentos:

1) antes do início de um intenso exercício muscular;
2) ao final desse exercício;
3) algumas horas após seu final.
Os resultados obtidos estão representados no gráfico.

Explique o aumento da concentração de lactato sangüíneo observado e justifique a importância de sua produção para que as reações químicas da glicólise não sejam interrompidas.

Resolução:

Como a produção de ATP via metabolismo aeróbio é insuficiente pelas limitações no aporte de oxigênio durante o exercício, a célula muscular passa a usar, principalmente, a fermentação láctica, que gera ATP de modo mais rápido. Essa fermentação é o mecanismo pelo qual a célula muscular reoxida o NADH + H + , permitindo o funcionamento contínuo da glicólise em condições anaeróbias.

(UERJ 2005) - Respiração Celular

Em um experimento, foram medidas as taxas de produção de ATP e de consumo de O2 em células de folhas verdes de uma planta sob as seguintes condições experimentais:

- obscuridade ou iluminação;
- ausência ou presença de um desacoplador específico da fosforilação oxidativa mitocondrial.

O desacoplador empregado interfere na síntese de ATP pela mitocôndria, acelerando a passagem de elétrons pela cadeia respiratória. Observe os gráficos abaixo, considerando que o de número 1 se refere a um experimento controle, realizado sob iluminação e na ausência do desacoplador. 

A) Indique os gráficos que são compatíveis com os resultados de experimentos realizados na presença do desacoplador, sob iluminação, e na presença do desacoplador, na obscuridade. Justifique suas indicações. B) Um outro experimento, realizado na presença de um inibidor específico da cadeia respiratória mitocondrial, apresentou resultados similares aos mostrados no gráfico 2. Indique o que deve ocorrer com a taxa de produção de CO 2 nesse outro experimento, em relação à que seria obtida no experimento controle mostrado no gráfico 1. Justifique sua resposta.

Resolução:

A) Gráfico 5 – sob iluminação; gráfico 3 – na obscuridade. O desacoplador diminui a síntese de ATP na mitocôndria e acelera a cadeia respiratória, provocando um decréscimo da taxa de produção de ATP mitocondrial e um acréscimo no consumo de O2 pela cadeia respiratória. O gráfico 5 é o que apresenta a síntese de ATP no cloroplasto similar ao controle. O gráfico 3, apresentando uma baixa produção de ATP no cloroplasto, indica, portanto, o experimento realizado na obscuridade. 
B) A taxa de produção de CO2 deverá diminuir. Devido à inibição da cadeia respiratória mitocondrial, a síntese de ATP e o consumo de O2 na mitocôndria estão diminuídos em relação ao controle. Em conseqüência do acúmulo de coenzimas de oxirredução sob a forma reduzida, as oxidações do ciclo dos ácidos tricarboxílicos e a produção de CO2 estão diminuídas.

(UNICAMP-2007) - Respiração Celular

Analise o gráfico abaixo, no qual é mostrada a variação do nível de oxigênio na atmosfera terrestre em função do tempo em bilhões de anos.

(Figura adaptada de Alberts, B. et al. Molecular Biology of the Cell . 4ª- ed., New York: Garland Publ. Inc., 2002, p. 825.)

a) Em que período (A ou B) devem ter surgido os primeiros organismos eucariotos capazes de fazer respiração aeróbica? E os primeiros organismos fotossintetizantes? Justifique as duas respostas.
b) Qual organela celular foi imprescindível para o aparecimento dos organismos eucariotos aeróbicos? E para os organismos eucariotos fotossintetizantes?
c) Explique a teoria cientificamente mais aceita sobre a origem dessas organelas. Dê uma característica comum a essas organelas que apóie a teoria.

Resolução:

a) Os eucariotos capazes de fazer respiração aeróbica surgiram no período B, devido à presença deO2 na atmosfera. Já os organismos fotossintetizantes surgiram no período A, período posterior à presença de água líquida, e que possibilitou a liberação deO2 na atmosfera. 
b) Nos eucariotos aeróbicos a mitocôndria consiste na organela imprescindível para seu metabolismo, e o cloroplasto é a organela imprescindível nos eucariotos fotossintetizantes.
c) Ambas organelas apresentam como teoria mais aceita, quanto ao surgimento, a teoria endossimbiótica. Essa teoria defende que os ancestrais de mitocôndrias e cloroplastos eram procariontes, semelhantes às bactérias, que foram englobados pelas células eucariontes ancestrais. As característica comuns a essas organelas são: Membranas duplas, DNA próprio, Ribossomos 70s, Metabolismo independente, Sem carioteca.

(Unicamp-2008)

Um grupo de camundongos recebeu para inalação uma mistura de ar e cádmio (Cd), metal pesado normalmente encontrado na fumaça do cigarro. Um outro grupo recebeu apenas ar, sem Cd. A tabela abaixo mostra o resultado da análise das mitocôndrias das células presentes nos testículos desses animais. Tabela - Porcentagem (%) de mitocôndrias com membrana interna e cristas danificadas

 a) Qual a conseqüência no consumo de O2 nas mitocôndrias de animais do grupo que inalou cádmio? Por que isso ocorre?
 b) O que se pode esperar sobre a mobilidade dos espermatozóides dos animais expostos a Cd em relação ao grupo controle? Por quê?

Resolução:

a) Nas mitocôndrias dos animais que inalaram Cd, há uma diminuição no consumo de oxigênio, pois a transferência de elétrons que se dá na membrana interna e nas cristas da mitocôndria vai ocorrer mais lentamente. 
b) A mobilidade do flagelo do espermatozóide irá diminuir, pois as mitocôndrias com as membranas internas danificadas produzirão menos ATP, fonte de energia para a mobilidade do espermatozóide.

(UFC-2007) - Respiração Celular

As membranas celulares são permeáveis ao gás oxigênio (O2). Essa molécula é vital para a sobrevivência dos organismos aeróbicos. Esse gás se difunde para dentro das células, onde é utilizado. De acordo com as características de permeabilidade do O2 , responda às questões propostas.

a) Quantas membranas uma molécula de O2 atravessaria se migrasse: a.1. do nucleoplasma até a matriz mitocondrial? a.2. do interior de um lisossomo para dentro de um peroxissomo? a.3. de um ribossomo para outro ribossomo?
b) Cite dois processos biológicos celulares nos quais ocorre a participação direta do O2.

Resolução:

A membrana nuclear e a mitocôndria possuem duas membranas. O lisossomo e o peroxissomo possuem uma membrana cada, e os ribossomos não possuem membrana. Desta forma, os valores corretos do item A seriam: a.1. = 4, a.2. = 2 e a.3. = zero (não teria membrana para atravessar). Na respiração aeróbica, o oxigênio é o último aceptor da cadeia transportadora de elétrons. Essa cadeia ocorre nas membranas internas das mitocôndrias e é necessária para a formação do ATP. Na fase clara da fotossíntese, o O2 é liberado na fotólise da água (H2O), reação que ocorre nas membranas dos tilacóides dos cloroplastos. Portanto, os 2 processos seriam: respiração aeróbica, fotossíntese e oxidação de substâncias orgânicas (item B). 

(UNICAMP-2006) - Respiração Celular

As macromoléculas (polissacarídeos, proteínas ou lipídios) ingeridas na alimentação não podem ser diretamente usadas na produção de energia pela célula. Essas macromoléculas devem sofrer digestão (quebra), produzindo moléculas menores, para serem utilizadas no processo de respiração celular.

a) Quais são as moléculas menores que se originam da digestão das macromoléculas citadas no texto?
b) Como ocorre a “quebra” química das macromoléculas ingeridas?
c) Respiração é um termo aplicado a dois processos distintos, porém intimamente relacionados, que ocorrem no organismo em nível pulmonar e celular. Explique que relação existe entre os dois processos.

Resolução:

a) As moléculas resultantes em cada caso são, respectivamente: monossacarídeos; aminoácidos; ácidos graxos e glicerol. 
b) As macromoléculas ingeridas são submetidas, durante o processo digestivo, à hidrólise enzimática. 
c) A respiração pulmonar (trocas gasosas) permite a ocorrência da respiração celular aeróbia. Os pulmões captam o oxigênio necessário para a respiração celular e eliminam o gás carbônico produzido nas células.

(UFRJ-2005) - Respiração Celular

A glicólise gera energia sob a forma de ATP. A enzima fosfofrutocinase (PFK) faz parte da glicólise e catalisa a reação de formação de frutose-1-6- bisfosfato a partir da frutose-6-fosfato. Essa reação é uma etapa importante da glicólise, pois pode ser regulada por diferentes metabólitos. Por exemplo: a atividade da PFK é inibida por ATP e é ativada por ADP e AMP (ambos produtos da degradação do ATP). Sabendo que o ATP é produzido ao longo da glicólise, explique de que modo a inibição da PFK por ATP e a sua ativação por ADP e AMP tornam mais eficiente o uso da energia pelas células.

Resolução:

O excesso de ATP inibe a glicólise, evitando desse modo a produção desnecessária de mais ATP. Já quando há consumo de ATP, os seus produtos de degradação levam à reativação da glicólise, restabelecendo os níveis de ATP.

(UFSCar-2008) - Respiração Celular

Há cerca de um século, o químico e microbiologista Louis Pasteur, estudando leveduras, verificou que esses organismos eram anaeróbicos facultativos, uma vez que podiam viver tanto na presença quanto na ausência de oxigênio. Pasteur verificou que a taxa de consumo de açúcar por leveduras crescendo em ambientes anaeróbicos era maior que aquela apresentada por leveduras crescendo em meio aeróbico.

a) Que processos são utilizados pelas leveduras para a obtenção de energia a partir de glicose, na presença e na ausência de oxigênio?
b) Explique as diferenças na utilização do açúcar nesses processos.

Resolução:

a) Na presença de oxigênio, as leveduras obtêm energia por meio da respiração aeróbica; na ausência de oxigênio, esses microorganismos realizam a fermentação alcoólica. 
b) No processo da respiração celular, as moléculas de glicose são “quebradas”, deixando como resíduos gás carbônico e água e liberando grande quantidade de energia (ATP). Na fermentação, a “quebra” da glicose é parcial, resultando, no final do processo, moléculas de gás carbônico e álcool etílico (etanol), com uma menor liberação de energia.

(UERJ-2006) - Respiração Celular

Muitas bactérias aeróbicas apresentam um mecanismo de geração de ATP parecido com o que é encontrado em células eucariotas. O esquema abaixo mostra a localização, nas bactérias aeróbicas, da cadeia respiratória, da enzima ATP-sintase e das etapas do metabolismo energético da glicose.

A) Cite em que estruturas se localizam, nas células eucariotas, os elementos indicados na legenda do esquema apresentado.
B) Admita que a bactéria considerada seja aeróbica facultativa e que, em anaerobiose, produza ácido lático. Nessas condições, explique o processo de geração de ATP e de produção de ácido lático.

Resolução:

a) Cadeia respiratória: membrana interna da mitocôndria ATP-sintase: membrana interna da mitocôndria Ciclo de Krebs: matriz mitocondrial Glicólise: citosol 
b) Em anaerobiose, a geração de ATP será exclusivamente feita durante a glicólise, já que a cadeia respiratória e, conseqüentemente, o ciclo de Krebs estarão inativos. Para que haja continuidade na atividade glicolítica, é preciso que o NADH produzido seja reoxidado a NAD+ , o que é possível por meio da redução do ácido pirúvico formado na glicólise em ácido lático.

(Unicamp-2008) - Respiração Celular

Muito se tem comentado sobre o aquecimento global, e um dos assuntos mais debatidos é o aumento do aquecimento provocado por emissões de CO2 e sua relação com o efeito estufa. Um dos métodos mais discutidos para neutralizar o CO2 consiste na realização de cálculos específicos para saber quanto CO2 é lançado na atmosfera por determinada atividade, e quantas árvores devem ser plantadas para absorver esse CO2. Por outro lado, sabe-se que se, por absurdo, todo o CO2 fosse retirado da atmosfera, as plantas desapareceriam do planeta.

a) Explique como as plantas retiram CO2 da atmosfera e por que elas desapareceriam se todo o CO2 fosse retirado da atmosfera.
b) Considerando o ciclo do carbono esquematizado na figura abaixo, identifique e explique os processos biológicos responsáveis pelo retorno do CO2 para a atmosfera.

Resolução:

a) As plantas retiram o gás carbônico atmosférico pela fotossíntese. As plantas desapareceriam se todo o CO2 fosse retirado da atmosfera, porque o CO2, através do processo da fotossíntese, é transformado em moléculas orgânicas (açúcar ou glicose) e O2. Consequentemente, as plantas não poderiam se desenvolver. 
b) Os processos biológicos responsáveis pelo retorno do CO2 à atmosfera são a respiração celular de plantas e animais, e a decomposição orgânica. Esses processos clivam matéria orgânica, originando CO2.