Toxicidade do cianeto
A produção de ATP depende do gradiente de prótons gerado pela cadeia respiratória. Nessas reações, os elétrons provenientes da oxidação do NADH em NAD+ percorrem a cadeia até chegarem à citocromo c oxidase reduzindo o Fe3+ a Fe2+. O oxigênio atua como aceptor final desses elétrons formando água. O cianeto é uma espécie química altamente tóxica que tem grande afinidade pelo Fe3+. Quando células são expostas ao cianeto, ele se liga ao sítio de Fe3+ da citocromo c oxidase, impedindo a sua conversão em Fe2+ e bloqueando a cadeia respiratória.
ALBERTS, B. et al. Biologia molecular da célula. Porto Alegre: Artmed, 2010 (adaptado).
Esse bloqueio aumenta a concentração celular de
a) ATP.
b) água.
c) NADH.
d) dióxido de carbono.
e) citocromo c oxidase.
Resolução em Texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão
- Biologia: Respiração Celular (Bloqueador da Fosforilação Oxidativa)
Nível da Questão: Médio
Gabarito: C
1º Passo: Análise do Comando e Definição do Objetivo
Comando: “Esse bloqueio aumenta a concentração celular de…”
Objetivo: Compreender como o bloqueio da citocromo c oxidase pelo cianeto afeta a produção de ATP e o metabolismo celular, identificando qual componente ficara com maior concentração.
Dica Geral: O cianeto bloqueia a cadeia respiratória ao se ligar ao sítio (lugar) de Fe3+ na citocromo c oxidase, impedindo a redução do Fe3+ a Fe2+. Isso impacta diretamente na produção de ATP, pois a cadeia respiratória é responsável por gerar o gradiente de prótons, essencial para a síntese de ATP. Vamos detalhar todos esses termos no passo 3.
2º Passo: Análise das Frases-Chave do Texto
“Os elétrons provenientes da oxidação do NADH em NAD+ percorrem a cadeia até chegarem à citocromo c oxidase reduzindo o Fe3+ a Fe2+.”
- Essa frase destaca que a função da citocromo c oxidase é reduzir (doar elétrons) o Fe+3 para Fe+2, um passo crucial para a continuidade da cadeia respiratória. O cianeto bloqueia esse processo.
“O oxigênio atua como aceptor final desses elétrons formando água.”
A produção de água é um subproduto (lixo, digamos assim) da cadeia respiratória e é dependente do funcionamento da citocromo c oxidase, que o cianeto bloqueia. O oxigênio, no final desse processo, “aceita” os elétrons para se estabilizar e se une a dois hidrogênios, formando água (H2O)
“O cianeto é uma espécie química altamente tóxica que tem grande afinidade pelo Fe+3.”
Aqui, enfatiza-se como o cianeto se liga à citocromo c oxidase, impedindo a conversão de Fe+3 para Fe+2 e, consequentemente, bloqueando a cadeia respiratória.
3º Passo: Explicação dos Conceitos Importantes
Cadeia Respiratória
- Também chamada de Fosforilação Oxidativa, é um processo bioquímico localizado na mitocôndria que gera ATP através da transferência de elétrons e do gradiente de prótons (é como se fosse uma turbina energética) formado no lado externo da mitocôndria.
Citocromo c oxidase
- Enzima crucial na cadeia respiratória, responsável pela transferência de elétrons para o oxigênio, formando água.
Cianeto
- Substância tóxica que se liga ao Fe+3 na citocromo c oxidase, bloqueando a cadeia respiratória e a produção de ATP. Esse gás é letal se for respirado em grande quantidade, pois inibirá a produção de energia do corpo, o ATP.
4º Passo: Resolução e análise das alternativas
A) ATP
- Na verdade, acontecerá o contrário: já que a cadeia respiratória será bloqueada, inicialmente pode haver produção de ATP através das fases iniciais da Respiração Celular (glicólise e Ciclo de Krebs) em níveis mais baixos. No entanto, a longo prazo, a produção de ATP será drasticamente diminuída.
- Conclusão: Alternativa Incorreta.
B) Água
- A água é produzida como subproduto final da cadeia respiratória, sua concentração também diminui com o bloqueio da cadeia respiratória pelo cianeto, pois o processo não será finalizado e ela não será formada.
- Conclusão: Alternativa Incorreta.
C) NADH
- NADH são “caminhões” que carregam hidrogênio para formar o gradiente de prótons, essencial para a fosforilação oxidativa. O bloqueio do cianeto faz com que a enzima citocromo c oxidase não atue corretamente, aumentando a concentração de H+ (gradiente de prótons) no lado externo.
- Conclusão: Alternativa Correta.
D) Dióxido de carbono
- O dióxido de carbono é produzido no Ciclo de Krebs, um passo anterior à Cadeia Respiratória. Portanto, o cianeto não diminui a produção de dióxido de carbono diretamente.
- Conclusão: Alternativa Incorreta.
E) Citocromo c oxidase
- O cianeto se liga especificamente ao sítio de Fe3+ da citocromo c oxidase, impedindo sua atividade e consequentemente bloqueando a cadeia respiratória, mas a “concentração” dessa enzima não aumenta e nem diminui, ela apenas não atua corretamente.
- Conclusão: Alternativa Incorreta.
5º Passo: Conclusão e Justificativa
A resposta correta é C) citocromo c oxidase.
O bloqueio da cadeia respiratória pelo cianeto se dá pela ligação ao sítio de Fe3+ da citocromo c oxidase, impedindo sua atividade e, consequentemente, a produção de ATP.
Resumo Final
O cianeto bloqueia a citocromo c oxidase ao impedir a conversão de Fe+3 em Fe+2, levando ao colapso da cadeia respiratória e uma consequente redução significativa da produção de ATP.
