Questão de Biologia — Reações Catabólicas — VUNESP 2025

Respiração celular aeróbica: etapas e compartimentos

Gabarito: letra E. A fosforilação oxidativa — etapa que produz a maior parte do ATP — ocorre na membrana interna da mitocôndria, que forma as cristas mitocondriais. É lá que estão os complexos da cadeia transportadora de elétrons e a ATP sintase, responsáveis pela síntese de ATP acoplada à oxidação do NADH e FADH2.

A respiração celular aeróbica é o processo pelo qual a célula degrada completamente a glicose (e outras moléculas orgânicas) até CO2 e H2O, liberando energia que será armazenada em ATP. Ela ocorre em três etapas principais, cada uma com localização e função específicas na célula eucariótica:

1. Glicólise — ocorre no citosol (hialoplasma). Uma molécula de glicose (6C) é quebrada em duas moléculas de ácido pirúvico (3C cada), com saldo líquido de 2 ATP e produção de 2 NADH. É uma etapa anaeróbia, pois não depende de oxigênio.

2. Ciclo de Krebs (ou ciclo do ácido cítrico) — ocorre na matriz mitocondrial. O ácido pirúvico é convertido em acetil-CoA, que entra no ciclo, sendo totalmente oxidado a CO2, com produção de NADH, FADH2 e GTP (equivalente a 1 ATP).

3. Fosforilação oxidativa — ocorre na membrana interna da mitocôndria (cristas mitocondriais). Os elétrons do NADH e FADH2 passam pela cadeia transportadora de elétrons, liberando energia que bombeia H+ para o espaço entre as membranas. Esse gradiente de H+ aciona a ATP sintase, que fosforila ADP em ATP. O O2 é o aceptor final de elétrons, formando água.

A localização de cada etapa é um dos pontos mais cobrados em provas de biologia celular. A tabela abaixo resume:

A pegadinha clássica da banca é trocar os compartimentos: dizer que o ciclo de Krebs ocorre na membrana interna, ou que a glicólise ocorre na mitocôndria. A questão explora exatamente essa confusão. Guarde o par: glicólise → citosol; ciclo de Krebs → matriz; fosforilação oxidativa → membrana interna (crista).

Alternativa A — ❌ Incorreta

A glicólise não gera CO2 e H2O. Ela quebra a glicose em duas moléculas de ácido pirúvico, produzindo 2 ATP e 2 NADH. O CO2 é liberado na conversão do piruvato em acetil-CoA e no ciclo de Krebs; a H2O é formada na fosforilação oxidativa, quando o O2 recebe elétrons e H+. A alternativa mistura os produtos de etapas diferentes.

Alternativa B — ❌ Incorreta

O ciclo de Krebs ocorre na matriz mitocondrial, não na membrana interna. A membrana interna é o local da fosforilação oxidativa (cadeia respiratória e ATP sintase). A banca troca o compartimento de duas etapas distintas.

Alternativa C — ❌ Incorreta

O piruvato não atua como doador de elétrons no ciclo de Krebs. O piruvato é convertido em acetil-CoA (na matriz), e é a acetil-CoA que entra no ciclo. Os doadores de elétrons no ciclo são o NADH e o FADH2, que são produzidos durante as reações do ciclo e carregam elétrons de alta energia para a cadeia respiratória.

Alternativa D — ❌ Incorreta

A glicólise não quebra a glicose em ATP, CO2 e H2O, nem ocorre na membrana mitocondrial. Ela ocorre no citosol e produz 2 ATP, 2 NADH e 2 piruvato — sem liberar CO2 ou H2O. A alternativa acumula dois erros: produtos e localização.

Alternativa E — ✅ Correta ⟵ GABARITO

A fosforilação oxidativa ocorre na crista mitocondrial, que é a membrana interna da mitocôndria dobrada. É nessa membrana que estão os complexos da cadeia transportadora de elétrons e a ATP sintase, responsáveis pela produção da maior parte do ATP na respiração aeróbica. A alternativa está correta e espelha exatamente a localização dessa etapa.

Gabarito: letra E