Os ursos, por não apresentarem uma hibernação verdadeira, acordam por causa da presença de termogenina, uma proteína mitocondrial que impede a chegada dos prótons até a ATP sintetase, gerando calor. Esse calor é importante para aquecer o organismo, permitindo seu despertar.
SADAVA, D. et al. Vida: a ciência da biologia. Porto Alegre: Artmed, 2009 (adaptado).
Em qual etapa do metabolismo energético celular a termogenina interfere?
A) Glicólise.
B) Fermentação lática.
C) Ciclo do ácido cítrico.
D) Oxidação do piruvato.
E) Fosforilação oxidativa.
Resolução Em Texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão
Bioquímica (Metabolismo Energético, Respiração Celular, Estrutura Mitocondrial).
Tema/Objetivo Geral
Compreender o funcionamento da cadeia respiratória e o papel das proteínas desacopladoras na termogênese (geração de calor).
Nível da Questão: Médio
- Exige conhecimento detalhado das etapas da respiração celular. O aluno precisa saber não apenas “o que” acontece (produção de energia), mas “onde” e “como” cada enzima (especificamente a ATP sintetase) atua.
Gabarito: Alternativa (E)
- A ATP sintetase é a turbina final da fosforilação oxidativa. Se a termogenina interfere nela, ela interfere nesta etapa.
PASSO 1 – O QUE A QUESTÃO QUER? (O MAPA DA MINA)
A questão nos apresenta um mecanismo biológico de sobrevivência: o urso produz calor para acordar. O texto explica o “como”: uma proteína chamada termogenina desvia prótons, impedindo que eles passem pela ATP sintetase. Nosso trabalho é dar o endereço exato desse evento. Em qual departamento da “fábrica de energia” da célula a termogenina está agindo?
Simplificando, imagine que a mitocôndria é uma represa hidrelétrica. A água (prótons) deve passar pela turbina (ATP sintetase) para gerar eletricidade (ATP). A termogenina é um “furo” na barragem. A água vaza pelo furo sem girar a turbina. O resultado não é eletricidade, mas atrito e calor. A pergunta é: qual é o nome da etapa onde fica essa turbina e essa barragem?
Nosso Plano de Ataque será o seguinte:
- Mapear as etapas da respiração celular.
- Localizar onde a ATP sintetase e os prótons trabalham.
- Identificar a etapa correspondente ao funcionamento dessa “turbina”.
PASSO 2 – DESVENDANDO AS FERRAMENTAS (A CAIXA DE FERRAMENTAS)
Para resolver isso, precisamos do mapa da Usina de Energia Celular. Vamos dividir o processo em setores.
DOSSIÊ: AS ETAPAS DA RESPIRAÇÃO CELULAR
Setor 1: Glicólise (O Pátio de Recebimento)
- Onde: Citoplasma (fora da mitocôndria).
- O que faz: Quebra a glicose ao meio.
- Tem ATP sintetase? Não.
- Tem bombeamento de prótons? Não.
Setor 2: Ciclo de Krebs / Ácido Cítrico (O Processamento)
- Onde: Matriz Mitocondrial (miolo da mitocôndria).
- O que faz: Arranca elétrons e libera CO2.
- Tem ATP sintetase? Não. Produz um pouco de ATP (ou GTP) diretamente, mas não usa gradiente de prótons.
Setor 3: Fosforilação Oxidativa (A Casa de Máquinas)
- Onde: Membrana Interna da Mitocôndria (as cristas).
- Componentes: Cadeia de Transporte de Elétrons e ATP Sintetase.
- O Mecanismo: Os elétrons arrancados antes são usados para bombear Prótons (H+) para um espaço reservado. Esses prótons querem voltar. A única porta de volta seria a ATP Sintetase (a turbina). Quando passam por ela, geram ATP.
O Sabotador: Termogenina
- Ela fica exatamente na Membrana Interna, ao lado da ATP Sintetase. Ela abre uma “porta dos fundos” para os prótons voltarem sem girar a turbina. A energia potencial vira calor.
PASSO 3 – INTERPRETAÇÃO GUIADA (MÃO NA MASSA)
Vamos analisar o texto com o nosso Dossiê em mãos.
O enunciado diz: “…impede a chegada dos prótons até a ATP sintetase“.
Isso é a nossa “prova do crime”. Precisamos apenas responder: Onde mora a ATP sintetase?
Olhando para o nosso Dossiê:
- A Glicólise não tem essa enzima.
- O Ciclo de Krebs não tem essa enzima.
- A Fosforilação Oxidativa é definida justamente pela oxidação de coenzimas (NADH/FADH2) acoplada à fosforilação de ADP em ATP feita pela ATP Sintetase.
Se a proteína age nos prótons e na ATP sintetase, ela está agindo, por definição, na Fosforilação Oxidativa. É um “desacoplamento”: a oxidação continua acontecendo (queima de combustível), mas a fosforilação (produção de energia útil) para. O resultado físico dessa ineficiência proposital é a liberação de calor.
A Bússola (O Perfil do Culpado)
- Síntese do raciocínio: O texto cita “prótons” e “ATP sintetase”. Esses são os dois protagonistas da etapa final da respiração.
- Expectativa: Devemos buscar a alternativa que nomeie a etapa final da respiração aeróbica.
PASSO 4 – ALTERNATIVAS COMENTADAS (A AUTÓPSIA)
- (A) Glicólise.
Diagnóstico do Erro: Erro de Localização.
A glicólise ocorre no citoplasma e envolve a quebra inicial da glicose. Não há gradiente de prótons nem ATP sintetase envolvidos aqui.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta. - (B) Fermentação lática.
Diagnóstico do Erro: Confusão de Processo.
Fermentação é um processo anaeróbico (sem oxigênio) que ocorre no citoplasma para reciclar NADH. Ursos hibernando continuam respirando oxigênio; eles não estão fazendo fermentação maciça.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta. - (C) Ciclo do ácido cítrico.
Diagnóstico do Erro: Aproximação Perigosa.
O Ciclo de Krebs (ácido cítrico) ocorre dentro da mitocôndria, mas sua função é colher elétrons, não usar o gradiente de prótons para gerar ATP massivamente. A ATP sintetase não atua diretamente nesta etapa metabólica.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta. - (D) Oxidação do piruvato.
Diagnóstico do Erro: Erro de Etapa.
Esta é a fase de transição entre a glicólise e o Ciclo de Krebs (entrada na mitocôndria). Ela gera Acetil-CoA, mas não envolve a turbina de ATP.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta. - (E) Fosforilação oxidativa.
Análise de Correspondência:
Perfeita. Esta etapa é composta pela Cadeia Respiratória e pela Quimiosmose (ação da ATP Sintetase). É o único momento em que existe um fluxo de prótons através de uma membrana para gerar energia. A termogenina atua exatamente aqui, “roubando” os prótons da ATP sintetase.
Conclusão: ✔️ Alternativa correta.
PASSO 5 – O GRAND FINALE (APRENDIZAGEM EXPANDIDA)
A resposta é (E) Fosforilação oxidativa. A termogenina transforma a mitocôndria em um aquecedor biológico em vez de uma bateria.
Resumo-flash:
ATP Sintetase mora na membrana interna; mexeu nela, mexeu na Fosforilação Oxidativa.
Para ir Além:
Você também tem termogenina! Ou pelo menos tinha bastante quando nasceu. Recém-nascidos não tremem de frio (não têm musculatura para isso). Eles dependem da “Gordura Marrom” (tecido adiposo multilocular), que é rica em mitocôndrias cheias de termogenina. É por isso que bebês sobrevivem ao frio sem tremer: eles queimam gordura diretamente para virar calor. Adultos têm muito pouco desse tecido.