O peróxido de hidrogênio é um produto secundário do metabolismo celular e apresenta algumas funções úteis, mas, quando em excesso, é prejudicial, gerando radicais que são tóxicos para as células. Para se defender, o organismo vivo utiliza a enzima catalase, que decompõe H2O2 em H2O e O2. A energia de reação de decomposição, quando na presença e ausência da catalase, está mostrada no gráfico.
Na situação descrita, o organismo utiliza a catalase porque ela
A) diminui a energia de ativação.
B) permite maior rendimento da reação.
C) diminui o valor da entalpia da reação.
D) consome rapidamente o oxigênio do reagente.
E) reage rapidamente com o peróxido de hidrogênio.
Resolução em texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão: Bioquímica, Termoquímica (Energia de Ativação)
Nível da Questão: Fácil
Gabarito: A
Tema/Objetivo Geral: Analisar o papel da catalase na decomposição do peróxido de hidrogênio, com base no conceito de energia de ativação.
🔹 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
📌 Comando da questão:
“O organismo utiliza a catalase porque ela…”
📌 Explicação Detalhada:
O comando quer saber por que o organismo usa a enzima catalase para decompor o peróxido de hidrogênio (H₂O₂), substância tóxica que se acumula no metabolismo celular.
📌 Palavras-chave:
- Catalase → enzima que atua como catalisador.
- Energia de ativação → energia mínima necessária para que uma reação ocorra.
- Reação de decomposição → H₂O₂ → H₂O + O₂.
📌 Objetivo:
Identificar qual é a função da catalase no gráfico da reação e no processo bioquímico descrito.
👉 Agora que o comando foi analisado e o objetivo definido, vamos abordar os conceitos e conteúdos necessários.
🔹 Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários
📌 Conceito de catalisador:
Um catalisador é uma substância que acelera uma reação química sem ser consumido nela.
📌 Conceito de enzima:
As enzimas são catalisadores biológicos, ou seja, proteínas que facilitam reações químicas no organismo.
📌 Energia de ativação:
É a energia mínima necessária para que uma reação ocorra. Quanto maior a energia de ativação, mais difícil é a reação acontecer.
✔ Fórmula (representativa):
Não há cálculo, mas é importante compreender que a catalase reduz a energia de ativação, facilitando a decomposição do H₂O₂.
📌 Representação visual do gráfico (interpretado):
- Linha contínua = reação sem catalase → pico alto = maior energia de ativação.
- Linha tracejada = reação com catalase → pico menor = menor energia de ativação.
👉 Com os conceitos bem estabelecidos, vamos agora interpretar o texto da questão.
🔹 Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
📌 Análise do contexto:
O corpo produz peróxido de hidrogênio (H₂O₂), que é tóxico em excesso. Por isso, o organismo usa a enzima catalase para acelerar sua decomposição.
📌 Frases-chave:
- “Quando em excesso, é prejudicial” → risco biológico do H₂O₂.
- “Utiliza a enzima catalase” → ação enzimática de proteção.
- “Reação com e sem catalase” → comparar curvas no gráfico.
📌 Relação com a química:
O gráfico mostra que a curva com catalase tem menor energia de ativação, o que acelera a reação.
👉 Agora que interpretamos o texto, vamos desenvolver o raciocínio e os cálculos necessários.
🔹 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
📌 Etapa 1: Identificar a reação envolvida:
H₂O₂ → H₂O + ½ O₂ (decomposição do peróxido de hidrogênio)
📌 Etapa 2: Comparar energia de ativação no gráfico:
- Sem catalase: pico da curva alto.
- Com catalase: pico da curva menor.
📌 Etapa 3: Relação direta:
✔ Quanto menor a energia de ativação, mais fácil e mais rápida é a reação.
📌 Etapa 4: Conclusão do raciocínio:
A função da catalase é reduzir a energia de ativação, facilitando a decomposição do H₂O₂ e protegendo as células dos danos causados pelo excesso dessa substância.
👉 Com os cálculos realizados, vamos agora analisar as alternativas apresentadas.
🔹 Passo 5: Análise das Alternativas e Resolução
📌 Alternativas apresentadas:
A) Diminui a energia de ativação.
B) Permite maior rendimento da reação.
C) Diminui o valor da entalpia da reação.
D) Consome rapidamente o oxigênio do reagente.
E) Reage rapidamente com o peróxido de hidrogênio.
✅ Alternativa A: Correta.
✔ A catalase diminui a energia de ativação, tornando a reação mais eficiente e mais rápida, exatamente como o gráfico mostra.
❌ Alternativa B: Incorreta.
A catalase acelera a reação, mas não altera o rendimento total (os produtos permanecem os mesmos).
❌ Alternativa C: Incorreta.
A catalase não altera a entalpia da reação (ΔH), pois isso é uma propriedade do sistema, e não do caminho da reação.
❌ Alternativa D: Incorreta.
O oxigênio é produto, e não reagente. Além disso, a catalase não “consome” nada — ela facilita a decomposição.
❌ Alternativa E: Incorreta.
A catalase não reage com o H₂O₂ de forma consumível. Ela facilita a reação, sem ser modificada permanentemente.
👉 Finalmente, vamos concluir a resolução com um resumo e a justificativa final.
🔹 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
📌 Resumo do raciocínio:
A catalase atua como catalisador enzimático, diminuindo a energia de ativação da decomposição do H₂O₂. Isso torna a reação mais rápida e protege o organismo do acúmulo dessa substância tóxica.
📌 Reafirmação da Alternativa Correta:
✅ Alternativa A: diminui a energia de ativação.
🔍 Resumo Final:
A questão explora um conceito fundamental da termoquímica e bioquímica: a energia de ativação. Com base no gráfico fornecido e na ação da enzima catalase, concluímos que sua principal função é reduzir a energia necessária para que a reação aconteça, garantindo que o H₂O₂ seja rapidamente convertido em substâncias inofensivas (água e oxigênio).
