Questão 127 do ENEM 2023 — Ciências da Natureza

Para resolver essa questão, precisamos entender como funciona a cadeia respiratória e o que acontece quando ela é interrompida.

A cadeia respiratória é a etapa final da respiração celular. Nela, moléculas carreadoras de elétrons, principalmente o $NADH$, doam seus elétrons para uma série de proteínas localizadas na membrana interna da mitocôndria. Ao doar seus elétrons, o $NADH$ é oxidado, transformando-se em $NAD^+$.

Esses elétrons "saltam" de uma proteína para outra em uma sequência específica. O último complexo dessa fila é a citocromo c oxidase, que transfere os elétrons para o aceptor final, o gás oxigênio ($O_2$), formando água ($H_2O$). O fluxo contínuo desses elétrons é o que fornece a energia necessária para bombear prótons e, consequentemente, produzir $ATP$.

O enunciado nos diz que o cianeto se liga ao íon $Fe^{3+}$ da citocromo c oxidase, impedindo que ele se reduza a $Fe^{2+}$. Na prática, isso significa que a citocromo c oxidase fica "travada" e não consegue mais receber ou repassar elétrons.

Imagine a cadeia respiratória como um engarrafamento de trânsito. Se a via é bloqueada lá na frente (na citocromo c oxidase), os carros (elétrons) que vêm de trás não conseguem avançar. Como resultado, todas as moléculas transportadoras anteriores ficam com seus elétrons retidos.

Lá no início da cadeia, o $NADH$ precisa entregar seus elétrons para se converter em $NAD^+$. Como a cadeia está parada, não há quem receba esses elétrons. Consequentemente, o $NADH$ não consegue ser oxidado. Como as etapas anteriores da respiração celular (glicólise e ciclo de Krebs) continuam produzindo $NADH$ por um tempo, mas ele deixa de ser consumido pela cadeia respiratória, a concentração de $NADH$ na célula aumenta significativamente.

Podemos também analisar rapidamente por que as outras alternativas estão incorretas:

• A produção de $ATP$ e de água ($H_2O$) irá diminuir, pois dependem do fluxo de elétrons que foi interrompido.
• A quantidade da enzima citocromo c oxidase não se altera, apenas o seu funcionamento é bloqueado.
• O dióxido de carbono ($CO_2$) é produzido no ciclo de Krebs. Com a falta de $NAD^+$ (já que todo o $NADH$ está acumulado e não se recicla), o ciclo de Krebs eventualmente para, o que diminui a produção de $CO_2$.

Portanto, o bloqueio causado pelo cianeto leva ao acúmulo direto de $NADH$.