Em um sistema hipotético mantido sob iluminação, estão presentes uma…

Em um sistema hipotético mantido sob iluminação, estão presentes uma célula autotrófica e uma célula heterotrófica. A esse sistema são fornecidos água, glicose e gás oxigênio, sendo esse último na forma de $^{18}\text{O}_2$. Ao final de um período de 24 horas, a análise dos compostos presentes nesse sistema permitirá a detecção do isótopo no(a)

GABARITO: A

A questão aborda o destino dos átomos de oxigênio durante os processos metabólicos celulares, especificamente na respiração aeróbica. O oxigênio gasoso ($O_2$) fornecido ao sistema contém o isótopo pesado $^{18}O$. Para resolver o problema, devemos identificar em qual etapa da bioenergética o $O_2$ é consumido.

1. Na respiração celular aeróbica, o gás oxigênio atua como o aceptor final de elétrons na cadeia transportadora de elétrons (cristas mitocondriais).
2. Ao final dessa cadeia, os elétrons e os prótons ($H^+$) reagem com o $O_2$ para formar moléculas de água.
3. A reação simplificada é: $\frac{1}{2} ^{18}O_2 + 2e^- + 2H^+ \rightarrow H_2^{18}O$.
4. Portanto, o isótopo $^{18}O$ será incorporado à água produzida no final da respiração.

Análise das alternativas:

• Correta. Como o $O_2$ recebe elétrons e prótons ao final da cadeia respiratória mitocondrial, ele se transforma em água metabólica, carregando o isótopo $^{18}O$.
• Incorreta. O aluno assume que a glicólise é um processo aeróbico, calculando que o oxigênio gasoso reagiria com a glicose ($C_6H_{12}O_6$) já no citosol para formar o piruvato ($C_3H_4O_3$). No entanto, a glicólise é anaeróbica e o oxigênio do piruvato provém exclusivamente da própria glicose inicial.
• Incorreta. O aluno confunde os processos, supondo que a fermentação (anaeróbica) utilizaria o oxigênio disponível. Se o aluno calculasse a oxidação parcial da glicose usando o $^{18}O_2$ externo, ele chegaria erroneamente ao etanol com isótopo, mas a fermentação ocorre justamente na ausência ou não utilização do $O_2$.
• Incorreta. O aluno inverte a lógica da fotossíntese, acreditando que o oxigênio liberado pelos vegetais é o mesmo que é fixado na glicose. Na realidade, o oxigênio da glicose ($C_6H_{12}O_6$) vem do $CO_2$ e não do $O_2$ atmosférico. O oxigênio gasoso é, na verdade, um produto da fotólise da água, não um reagente para a síntese de açúcar.
• Incorreta. O aluno realiza a operação mental de combustão direta, onde $C + O_2 \rightarrow CO_2$, obtendo o gás carbônico marcado. Contudo, bioquimicamente, o oxigênio do $CO_2$ liberado no Ciclo de Krebs provém da água consumida no ciclo e dos grupos carboxila dos intermediários orgânicos, não do $O_2$ respirado.