Questão 123 — ENEM 2023 PPL
O esquema representa a etapa fotoquímica da fotossíntese. As moléculas de clorofila e os pigmentos acessórios que compõem os fotossistemas I e II são excitados pela radiação luminosa. A energia dessa excitação retira elétrons das moléculas de clorofila a P680, no Fotossistema II, e de clorofila a P700, no Fotossistema I. Esses elétrons são responsáveis pelo mecanismo de fosforilação do ADP formando ATP e pela redução do NADP⁺ em NADPH.
SADAVA, D. et al. Vida: a ciência da biologia. Porto Alegre: Artmed, 2009 (adaptado).
O agente redutor primário responsável pela reposição dos elétrons perdidos no Fotossistema II é o(a)
Alternativas
Resolução
Ficha da Questão
- Matérias necessárias: Biologia → Fotossíntese (fase clara/fotofosforilação) + Bioquímica (doadores e receptores de elétrons) + Fotólise da água.
- Nível: Médio — exige diferenciar o que excita os elétrons (luz), onde eles vão (NADP⁺) e quem repõe os elétrons perdidos pela clorofila P680 (água).
- Tema/Habilidade BNCC: fluxo de energia em ecossistemas e base molecular da fotossíntese.
- Gabarito: C — molécula de água.
Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando
- Comando reformulado: "De onde vêm os elétrons de reposição que substituem os elétrons perdidos pela P680 no Fotossistema II?"
- Palavras-chave decisivas: radiação luminosa excita a clorofila, elétrons são retirados da P680 e P700, agente redutor primário do FSII.
- Armadilha típica: marcar E (radiação solar) — a luz excita os elétrons mas não os fornece; ela apenas dá energia para o elétron já presente saltar para um nível superior.
- Critério de acerto: lembrar que a fotólise da água (2 H₂O → O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻) é o evento que repõe os elétrons perdidos pela P680, liberando O₂ como subproduto.
Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais
- Fotofosforilação (fase clara da fotossíntese):
- Luz incide na clorofila P680 (FSII) → excita elétrons → elétrons energizados passam para a cadeia transportadora (PQ → citocromo b₆f → plastocianina → P700).
- FSI (P700) também é excitado → seus elétrons vão para a ferredoxina → NADP⁺ reductase → NADPH.
- P680 fica sem elétrons → precisa repor para continuar operando.
- Fotólise da água (complexo produtor de O₂, OEC):
- 2 H₂O → O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻.
- Os 4 e⁻ repõem os perdidos pela P680.
- O₂ é subproduto (origem do O₂ atmosférico!).
- H⁺ acumula no lúmen → gradiente de prótons → ATP sintase → ATP.
- Água como doador de elétrons: funcionalmente, é o agente redutor primário da fotossíntese (doa elétrons, fica oxidada em O₂).
Passo 3 — Decodificação do Enunciado
- Evidência 1: "A energia dessa excitação retira elétrons das moléculas de clorofila" → a luz retira, mas não reporta quem repõe.
- Evidência 2: esquema mostra H₂O → O₂ + H⁺ entrando pelo lado do FSII → indica fotólise da água.
- Evidência 3: pergunta sobre "reposição dos elétrons perdidos no FSII" → busca o agente redutor.
- Síntese: água é o agente redutor primário — alternativa C.
Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)
Subpasso 4.1 — Identificar onde o elétron está faltando
- FSII (P680) → perdeu 4 e⁻ para a cadeia transportadora.
- Para voltar ao estado neutro, precisa receber 4 e⁻ de alguém.
Subpasso 4.2 — Identificar o doador (agente redutor)
- Complexo produtor de oxigênio (OEC) contém Mn₄CaO₅ e faz a fotólise da água:
- 2 H₂O → O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻.
- Os 4 e⁻ vão direto para a P680, reduzindo-a de volta.
- Quem doou elétrons → água.
Subpasso 4.3 — Distinguir dos outros agentes
- FSI: recebe elétrons do FSII via cadeia; não os doa de volta a FSII.
- Citocromo: intermediário na cadeia; transporta elétrons, não os gera.
- ADP: aceptor de fosfato, não de elétrons.
- Radiação solar: fornece energia (excita elétrons), não elétrons.
Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas
A) complexo Fotossistema I.
❌ Incorreta. O FSI recebe elétrons do FSII (via cadeia), não os devolve. Ele também perde elétrons para o NADP⁺.
B) complexo de citocromo.
❌ Incorreta. Citocromo b₆f é um intermediário na cadeia transportadora; transporta elétrons já recebidos do FSII para a plastocianina. Não gera elétrons novos.
C) molécula de água. ✅ Correta.
Na fotólise (OEC), 2 H₂O → O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻. Os elétrons liberados da água são os que repõem os perdidos pela P680 no FSII. Água é o doador de elétrons primário.
D) molécula de ADP.
❌ Incorreta. ADP aceita fosfato (fosforilação), não elétrons. É substrato da ATP sintase.
E) radiação solar.
❌ Incorreta. Luz excita os elétrons (fornece energia), mas não é fonte dos elétrons em si. Elétrons vêm da matéria (moléculas); energia vem da luz.
🏆 Gabarito: C — molécula de água (fotólise).
Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova
- Reafirmação: água é o doador de elétrons da fotossíntese oxigênica — por isso O₂ é subproduto da fotólise.
- Padrão de cobrança ENEM: fase clara da fotossíntese aparece em questões sobre ATP, NADPH, fotossistemas e fotólise. Chave = distinguir energia (luz) de matéria (elétrons).
- Generalização: Regra do agente redutor — em qualquer reação de oxirredução, quem doa elétrons é o redutor. Na fotossíntese, H₂O doa → é oxidada a O₂.
- Dica de eliminação: radiação solar = energia, não elétrons. FSI e citocromo são intermediários. ADP trata fosfato. Sobra água.
- Conexões: ciclo de Calvin (fase escura), fotorrespiração, quimiosmose, ATP sintase, Grande Evento de Oxigenação (2,4 bilhões de anos atrás).