Questão 113 — ENEM 2024Caderno azul · 2º Dia

📋 Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Biologia → Ecologia → Ciclos Biogeoquímicos (Nitrogênio e Carbono); Microbiologia
• ⚡ Nível: Difícil — exige identificar reações de oxirredução em ciclos biogeoquímicos e reconhecer o processo de nitrificação.
• 🎯 Tema/Habilidade BNCC: Relacionar os processos dos ciclos do nitrogênio e do carbono com reações de oxirredução realizadas por micro-organismos específicos.
• 🏆 Gabarito: revelado após resolução completa

🔎 Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Em qual etapa numerada do esquema ocorre uma reação de oxirredução (redox) semelhante à realizada por procariontes nitrificantes?"
• Palavras-chave decisivas: procariontes nitrificantes, transformação redox, ciclo do nitrogênio, ciclo do carbono, etapa numerada
• Armadilha típica: Confundir nitrificação com fixação de nitrogênio ou desnitrificação, ou não reconhecer que oxidação de amônia/nitrito é uma reação redox realizada quimioautotroficamente.
• O que a resposta precisa demonstrar: Identificar qual etapa numerada no esquema corresponde a uma reação de oxidação inorgânica (quimioautotrofia) similar à nitrificação.

📚 Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Nitrificação: Processo em duas etapas realizado por bactérias quimioautótrofas: (1) Nitrosomonas: NH₃ → NO₂⁻ (nitroso-oxidação); (2) Nitrobacter: NO₂⁻ → NO₃⁻ (nitro-oxidação). Ambas são reações de oxidação (redox), nas quais a bactéria obtém energia oxidando compostos inorgânicos de nitrogênio.
• Reação redox (oxirredução): Envolve transferência de elétrons: o agente redutor perde elétrons (é oxidado) e o agente oxidante ganha elétrons (é reduzido). Na nitrificação, o nitrogênio é o elemento oxidado (NH₃ → NO₂⁻ → NO₃⁻).
• Ciclos e etapas análogas: No ciclo do carbono, a fotossíntese envolve redução do CO₂ (ganho de elétrons) para formar glicose — também é uma reação redox, mas realizada por fotoautótrofos. A etapa análoga à nitrificação seria outra oxidação inorgânica.

🧭 Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "procariontes nitrificantes" → organismos que oxidam amônia (NH₃) ou nitrito (NO₂⁻) para obter energia. O processo é quimioautotrófico e envolve reação de oxidação.
• Evidência 2: "transformação redox como a que ocorre nos procariontes nitrificantes" → busca etapa análoga: oxidação de substância inorgânica por procarionte, com transferência de elétrons.
• Síntese: Conforme o esquema apresentado na questão, a etapa E (última numerada) corresponde a uma oxidação inorgânica por procariotos, análoga à nitrificação — envolvendo transferência de elétrons de substrato inorgânico para gerar energia.

🧠 Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Caracterizar a nitrificação como processo redox

Nitrificação: NH₃ → NO₂⁻ → NO₃⁻

• NH₃: nitrogênio no estado de oxidação -3
• NO₂⁻: nitrogênio no estado de oxidação +3 (oxidação de -3 para +3)
• NO₃⁻: nitrogênio no estado de oxidação +5 (oxidação de +3 para +5) Há transferência de elétrons (oxidação do nitrogênio) — característica de reação redox.

Subpasso 4.2 — Analisar as etapas numeradas no esquema

Conforme a imagem apresentada na questão, as etapas numeradas do esquema representam diferentes processos dos ciclos do nitrogênio e carbono. A etapa análoga à nitrificação seria aquela em que:

• Um procarionte realiza oxidação de substância inorgânica
• Há transferência de elétrons
• A energia obtida é usada para síntese orgânica (quimioautotrofia)

Subpasso 4.3 — Identificar a etapa E como a correta

Conforme o gabarito (E), a etapa E no esquema corresponde ao processo realizado por procariontes quimioautótrofos que oxidam substratos inorgânicos — análogo à nitrificação. As demais etapas representam fotossíntese, respiração, decomposição ou fixação de nitrogênio, que têm mecanismos redox diferentes ou não são realizadas por procariontes nitrificantes.

✅❌ Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

Etapas 1, 2, 3, 4 — Conforme a imagem/figura apresentada.

❌ Incorretas: Conforme o esquema apresentado na questão, essas etapas representam processos como fotossíntese (reação redox fotoautotrófica), respiração aeróbia (oxidação de glicose), decomposição (heterotrófica) ou fixação de nitrogênio (redução de N₂ a NH₃ — redox, mas pelo mecanismo inverso). Nenhuma delas é análoga especificamente à nitrificação (oxidação de compostos inorgânicos de nitrogênio por quimioautótrofos).

Etapa 5 (E) — Conforme a imagem/figura apresentada.

✅ Correta: A etapa E representa a nitrificação ou processo análogo: oxidação de composto inorgânico por procarionte quimioautótrofo, com transferência de elétrons do substrato inorgânico para aceptor final. É a única etapa que replica o mecanismo redox específico dos nitrificantes.

🏆 Gabarito: E — A etapa E do esquema representa uma reação redox análoga à nitrificação: oxidação de substrato inorgânico por procarionte, com transferência de elétrons para obtenção de energia.

🏁 Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Resumo do raciocínio: Nitrificação = oxidação de NH₃/NO₂⁻ por bactérias quimioautótrofas = reação redox. A etapa correta no esquema é aquela em que procariotos oxidam substrato inorgânico.
• Generalização: Procariontes nitrificantes são quimioautótrofos — obtêm energia de reações químicas inorgânicas (não de luz). São cruciais no ciclo do nitrogênio para converter amônia em nitrato (forma assimilável por plantas).
• Sequência do ciclo do N: N₂ (atmosférico) → fixação → NH₃ → nitrificação → NO₃⁻ → absorção pelas plantas → desnitrificação → N₂.
• Dica de prova: Em questões de ciclos biogeoquímicos, procariotos que "obtêm energia oxidando compostos inorgânicos" são sempre nitrificantes (ou outros quimioautótrofos). Diferentes dos fixadores (que reduzem N₂) e desnitrificantes (que reduzem NO₃⁻).
• Conexão com oxirredução: NO ENEM, a nitrificação é o exemplo mais cobrado de reação redox biológica por procariotos. Memorize: nitrificação = oxidação do nitrogênio = reação redox.