Biologia do ensino médio · Grades 10–12

4O metabolismo celular

Estique uma bexiga sobre o gargalo de um frasco com água açucarada morna e uma colherada de fermento biológico dentro. Em menos de uma hora o líquido fica turvo e efervescente, a bexiga se levanta e o frasco cheira de leve a pão e a cerveja. As células de levedura estão comendo o açúcar e o transformando em outra coisa, e o gás que elas liberam é o mesmo gás carbônico que você expira. Uma folha ao sol faz o contrário: capta gás carbônico e libera oxigênio. Os dois casos são química, feita dentro de células, à temperatura do corpo, sem chama e sem ácido — e este capítulo trata dessa química.

4.1 O metabolismo: a química de uma célula

Definição 4.1 (Metabolismo)

O metabolismo de uma célula é o conjunto de todas as reações químicas que acontecem dentro dela: as que degradam moléculas para liberar energia e as que constroem as moléculas próprias da célula a partir de outras mais simples. Toda reação do metabolismo é conduzida por uma enzima, uma proteína que acelera uma reação específica sem ser consumida por ela.

Proposição 4.2 (As enzimas tornam possível a química da célula)

A glicose deixada ao ar a $37\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ não queima; numa célula ela é oxidada por completo em poucos minutos. A diferença são as enzimas: cada uma se liga a uma molécula particular (o substrato dela), a transforma num produto, o libera e recomeça, milhares de vezes por segundo. O metabolismo de uma célula é fixado, portanto, pelo conjunto de enzimas que ela possui — e esse conjunto é fixado pelos genes dela.

Demonstração. Admitido neste nível. ∎

Exemplo 4.3 (Uma enzima em ação)

Despeje água oxigenada sobre um pedaço de fígado cru ou de batata: ela espuma violentamente à medida que o oxigênio é liberado. A enzima catalase, presente em quase toda célula, quebra o peróxido tóxico em água e oxigênio a uma taxa de milhões de moléculas por segundo por molécula de enzima. Ferva o fígado antes e nada acontece: a enzima, uma proteína, foi destruída pelo calor. A água oxigenada sem borbulhar sobre uma pedra mostra que a reação não corre sozinha.

Uma enzima se liga ao substrato dela, o transforma e libera o produto, permanecendo ela mesma intacta. Uma molécula de enzima pode repetir o ciclo milhares de vezes por segundo.

4.2 Dois modos de alimentar uma célula

Definição 4.4 (Autotrofia e heterotrofia)

Uma célula é autotrófica se constrói as moléculas orgânicas próprias a partir de matéria mineral apenas — gás carbônico, água, sais minerais —, usando uma fonte externa de energia. As células vegetais com cloroplastos, as algas e algumas bactérias são autótrofas, e a fonte de energia delas é a luz: é a fotossíntese. Uma célula é heterotrófica se precisa captar moléculas orgânicas fabricadas por outros organismos, tanto como material de construção quanto como fonte de energia: as células animais, os fungos, a maioria das bactérias e as células não verdes dos vegetais (as raízes, por exemplo) são heterótrofas.

Proposição 4.5 (A fotossíntese)

Na luz, uma célula que contém cloroplastos absorve gás carbônico e água, libera oxigênio e constrói glicose, que ela converte em seguida em amido, celulose, lipídios e, com nitrogênio mineral, aminoácidos. Em resumo:

6\,\mathrm{CO_2} + 6\,\mathrm{H_2O} \xrightarrow{\ \text{luz, clorofila}\ } \mathrm{C_6H_{12}O_6} + 6\,\mathrm{O_2}.

A energia da luz fica armazenada nas ligações químicas da glicose.

Evidências. Uma suspensão da alga verde Chlorella num recipiente fechado equipado com uma sonda de oxigênio mostra o oxigênio dissolvido subindo com regularidade quando a lâmpada está acesa e caindo quando ela está apagada; a subida cessa se o gás carbônico da água for retirado. Folhas mantidas no escuro por dois dias não coram mais de azul-escuro com o iodo, e uma folha coberta pela metade com papel-alumínio cora só na metade exposta: o amido é fabricado onde a luz incide. Gás carbônico radioativo fornecido a uma planta vai parar nos açúcares dela em poucos minutos. ∎

Oxigênio dissolvido numa suspensão fechada de Chlorella. Na luz as algas liberam oxigênio mais depressa do que o consomem; no escuro resta apenas a respiração delas e o oxigênio cai. Cada inclinação é uma taxa, legível em miligramas por litro por minuto. — Oxigênio dissolvido numa suspensão fechada de *Chlorella*. Na luz as algas liberam oxigênio mais depressa do que o consomem; no escuro resta apenas a respiração delas e o oxigênio cai. Cada inclinação é uma taxa, legível em miligramas por litro por minuto.

Exemplo 4.6 (A euglena, as duas coisas ao mesmo tempo)

A Euglena, unicelular, tem cloroplastos e nada com um flagelo. Na luz, em água mineral, ela cresce: autótrofa. No escuro, ela só sobrevive se moléculas orgânicas forem acrescentadas à água, e ela as absorve: heterótrofa. Mantida muito tempo no escuro, ela perde os cloroplastos; devolvida à luz, com alguns dias de paciência, ela os fabrica de novo. O metabolismo dela depende dos genes dela, que permitem as duas opções, e do ambiente dela, que seleciona uma.

4.3 Obter energia das moléculas orgânicas

Proposição 4.7 (A respiração celular)

Toda célula, autótrofa ou heterótrofa, obtém energia utilizável degradando moléculas orgânicas. Quando há oxigênio disponível, a degradação é completa — é a respiração celular, nas mitocôndrias:

\mathrm{C_6H_{12}O_6} + 6\,\mathrm{O_2} \longrightarrow 6\,\mathrm{CO_2} + 6\,\mathrm{H_2O} + \text{energia},

cerca de $2870\,\mathrm{kJ}$ por mol de glicose ( $180\,\mathrm{g}$ ), dos quais aproximadamente 40% são capturados numa molécula pequena, o ATP, de que todo processo da célula que exige energia — movimento, transporte, síntese — lança mão; o resto é liberado como calor.

Evidências. Uma levedura num recipiente fechado com uma sonda de oxigênio não consome oxigênio nenhum enquanto está em jejum; acrescente glicose e o oxigênio dissolvido cai a uma taxa constante enquanto gás carbônico aparece, até o oxigênio se esgotar. Sementes em germinação numa garrafa térmica aquecem a garrafa em vários graus em um dia — o calor da respiração —, enquanto sementes fervidas não. As células musculares vistas ao microscópio eletrônico estão abarrotadas de mitocôndrias, e um veneno das mitocôndrias faz o músculo parar. ∎

Oxigênio dissolvido numa suspensão fechada de levedura. A levedura em jejum quase não consome nada; assim que a glicose é acrescentada, o oxigênio cai a 1.0\, mg/ L por minuto — a taxa da respiração — até acabar. — Oxigênio dissolvido numa suspensão fechada de levedura. A levedura em jejum quase não consome nada; assim que a glicose é acrescentada, o oxigênio cai a $1.0\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ por minuto — a taxa da respiração — até acabar.

Definição 4.8 (Fermentação)

Sem oxigênio, algumas células degradam a glicose apenas parcialmente, no citoplasma, em moléculas orgânicas menores que ainda guardam a maior parte da energia: é a fermentação. A levedura faz a fermentação alcoólica,

\mathrm{C_6H_{12}O_6} \longrightarrow 2\,\mathrm{C_2H_5OH} + 2\,\mathrm{CO_2} + \text{energia},

e as células musculares com falta de oxigênio, assim como as bactérias do iogurte, fazem a fermentação láctica, transformando a glicose em ácido láctico. Uma fermentação rende cerca de quinze vezes menos ATP por glicose do que a respiração.

Levedura fermentando açúcar num frasco: o gás carbônico da fermentação alcoólica infla a bexiga. Sem oxigênio no líquido, o açúcar é degradado apenas em parte e o etanol fica para trás.

Exemplo 4.9 (A levedura no ar e fora dele)

A levedura borbulhada com ar usa a glicose com parcimônia e cresce depressa: ela respira. A mesma levedura numa cuba fechada usa a glicose com voracidade, cresce pouco e fabrica etanol: ela fermenta. Pasteur, que descreveu isso em 1861, chamou a fermentação de “vida sem ar”; as células mudam o metabolismo delas para a via que o ambiente permitir e, como a fermentação dá tão pouca energia por glicose, elas precisam queimar muito mais açúcar para viver.

Os dois fluxos do metabolismo celular. A fotossíntese armazena energia luminosa em matéria orgânica; a respiração, em toda célula, a libera. Os autótrofos fazem as duas coisas; os heterótrofos fazem só a segunda e precisam ser alimentados com matéria orgânica.

4.4 O que decide o metabolismo de uma célula

Proposição 4.10 (Genes e ambiente)

O metabolismo de uma célula depende de duas coisas: do equipamento dela — as enzimas e as organelas que os genes dela permitem construir, de modo que uma célula sem clorofila jamais poderá fazer fotossíntese — e do ambiente dela — luz, oxigênio, nutrientes disponíveis —, que decide qual das vias possíveis efetivamente funciona. Uma levedura é respiradora no ar e fermentadora sem ele; uma Euglena é autótrofa na luz e heterótrofa no escuro; uma célula de raiz de uma planta verde é heterótrofa a vida inteira, alimentada pelas folhas.

Demonstração. Admitido neste nível. ∎

Método 4.11 (Ler um traçado metabólico)

Os experimentos com sonda de oxigênio dão uma concentração em função do tempo.

Identifique o que mudou em cada instante marcado (luz acesa, substrato acrescentado, oxigênio esgotado).
Leia a inclinação de cada trecho retilíneo: variação vertical sobre variação horizontal, em $\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ por minuto. Uma inclinação positiva significa produção líquida de oxigênio; uma negativa, consumo líquido.
Lembre que uma célula que faz fotossíntese também respira: a inclinação na luz é a produção menos a respiração, de modo que a taxa verdadeira de fotossíntese é a inclinação na luz mais o tamanho da inclinação no escuro.
Converta se for pedido: nessas concentrações, $1\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ de oxigênio dissolvido é $1/32$ de milimol por litro.

Exemplo 4.12 (A taxa verdadeira da alga)

Na figura da Chlorella o oxigênio sobe $2.5\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ em 5 minutos de luz (inclinação $+0.5$ ) e cai $0.5\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ em 5 minutos de escuro (inclinação $-0.1$ ). A respiração consome $0.1\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ por minuto também na luz, de modo que a fotossíntese produz $0.5 + 0.1 = 0.6\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ por minuto: seis vezes o que a respiração usa. A alga é produtora líquida de oxigênio e de matéria orgânica, e é por isso que ela cresce.

4.5 Exercícios

Exercício 4.1 ★

Defina metabolismo, e diga o que é uma enzima e o que ela faz.

Solução

Solução de Exercício 4.1.

O metabolismo é o conjunto de todas as reações químicas de uma célula, que degradam moléculas para obter energia e constroem as moléculas próprias da célula. Uma enzima é uma proteína que acelera uma reação específica, ligando-se ao substrato dela e liberando o produto, sem ser consumida.

Exercício 4.2 ★

Escreva a equação-resumo da respiração celular e a da fotossíntese. Em que sentido uma é o inverso da outra, e em que sentido não é?

Solução

Solução de Exercício 4.2.

Respiração: $\mathrm{C_6H_{12}O_6} + 6\,\mathrm{O_2} \to 6\,\mathrm{CO_2} + 6\,\mathrm{H_2O}$ + energia. Fotossíntese: $6\,\mathrm{CO_2} + 6\,\mathrm{H_2O}$ + luz $\to \mathrm{C_6H_{12}O_6} + 6\,\mathrm{O_2}$ . O balanço global de matéria é invertido; mas as reações, as enzimas, os lugares (mitocôndria contra cloroplasto) e as fontes de energia (ligações químicas contra luz) são inteiramente diferentes.

Exercício 4.3 ★

Classifique como autótrofo ou heterótrofo: um cogumelo, um musgo, uma célula de raiz de cenoura, uma clorela, uma bactéria do iogurte, uma célula muscular humana.

Solução

Solução de Exercício 4.3.

Heterótrofos: cogumelo, célula de raiz de cenoura, bactéria do iogurte, célula muscular humana. Autótrofos: musgo, clorela.

Exercício 4.4 ★

No experimento da levedura com a bexiga, que gás infla a bexiga, que produto líquido se acumula, e o que falta ao frasco que mudaria o resultado?

Solução

Solução de Exercício 4.4.

O gás carbônico infla a bexiga; o etanol se acumula no líquido. Falta oxigênio ao frasco: com ar borbulhado, a levedura respiraria, não faria etanol nenhum e usaria muito menos açúcar.

Exercício 4.5 ★

Por que o fígado fervido não faz mais a água oxigenada espumar?

Solução

Solução de Exercício 4.5.

A catalase é uma proteína; a fervura destrói a forma dela e, portanto, a atividade dela, e a água oxigenada não se decompõe depressa sozinha.

Exercício 4.6 ★★

Na figura da levedura, o oxigênio cai de $7.9\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ para $0.9\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ entre os minutos 3 e 10. Calcule a taxa de respiração em $\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ por minuto. Por que a curva se achata depois do minuto 10, e o que a levedura faz então?

Solução

Solução de Exercício 4.6.

$(7.9 - 0.9)/7 = 1.0\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ por minuto. A curva se achata porque o oxigênio se esgotou; a levedura passa então à fermentação, que não consome oxigênio.

Exercício 4.7 ★★

Uma clorela na luz apresenta uma inclinação de oxigênio de $+0.8$ $\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ por minuto e, no escuro, de $-0.2$ . Calcule a taxa de fotossíntese.

Solução

Solução de Exercício 4.7.

$0.8 + 0.2 = 1.0\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ por minuto: a inclinação na luz é a produção menos a respiração que continua na luz.

Exercício 4.8 ★★

Uma célula respira $18\,\mathrm{g}$ de glicose. Que massa de oxigênio ela usa e que massa de gás carbônico ela libera? (Massas molares: glicose $180\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ , $\mathrm{O_2}$ $32\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ , $\mathrm{CO_2}$ $44\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ .)

Solução

Solução de Exercício 4.8.

$18\,\mathrm{g}$ são $0.1\,\mathrm{mol}$ de glicose; ela precisa de $0.6\,\mathrm{mol}$ de oxigênio, $0.6 \times 32 = 19.2\,\mathrm{g}$ , e libera $0.6\,\mathrm{mol}$ de gás carbônico, $0.6 \times 44 = 26.4\,\mathrm{g}$ .

Exercício 4.9 ★★

Ervilhas em germinação numa garrafa térmica elevam a temperatura dela em $4\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ em um dia; ervilhas fervidas não. Explique os dois resultados, e diga por que a garrafa não pode ficar hermeticamente fechada.

Solução

Solução de Exercício 4.9.

As ervilhas em germinação respiram as reservas delas e liberam calor; as ervilhas fervidas estão mortas, com as enzimas destruídas, de modo que não há reação nem calor. Hermeticamente fechada, a garrafa ficaria sem oxigênio e a respiração pararia.

Exercício 4.10 ★★

Uma folha verde é mantida no escuro por 48 horas, depois metade dela é coberta com papel preto e a planta é posta ao sol por um dia. Aplica-se iodo. Preveja e explique o resultado em cada metade, e diga por que as 48 horas de escuro foram necessárias.

Solução

Solução de Exercício 4.10.

A metade exposta cora de azul-escuro (amido fabricado pela fotossíntese na luz); a metade coberta não. As 48 horas de escuro deixam a folha gastar o amido anterior, de modo que qualquer amido encontrado se deve à luz do dia.

Exercício 4.11 ★★

Explique por que a levedura numa cuba fechada consome açúcar muito mais depressa, por célula, que a levedura borbulhada com ar.

Solução

Solução de Exercício 4.11.

A fermentação rende cerca de quinze vezes menos ATP por glicose que a respiração; para obter o ATP de que precisa, uma célula que fermenta tem de degradar quinze vezes mais açúcar por minuto.

Exercício 4.12 ★★★

Os músculos de um velocista ficam doloridos e ácidos depois de uma corrida de 400 metros. Explique o que aconteceu nas células musculares, por que aconteceu, e por que os músculos do mesmo corredor não ficam ácidos durante um trote leve.

Solução

Solução de Exercício 4.12.

Durante a corrida a necessidade de ATP do músculo superou o oxigênio que o sangue conseguia entregar; as células passaram à fermentação láctica, cujo produto, o ácido láctico, se acumulou. Num trote leve o fornecimento de oxigênio acompanha a demanda, a respiração sozinha fornece o ATP e nenhum ácido é fabricado.

Exercício 4.13 ★★★

Uma Euglena mantida um mês no escuro com alimento orgânico perde os cloroplastos, mas os descendentes dela os recuperam na luz. Qual dos dois fatores da Proposição 4.10 mudou e qual não mudou? O que a recuperação prova a respeito dos genes da célula?

Solução

Solução de Exercício 4.13.

O ambiente mudou (sem luz, com alimento orgânico); os genes não. Os descendentes reconstroem os cloroplastos, de modo que as instruções nunca foram perdidas: a perda foi de equipamento em uso, e não das possibilidades que os genes permitem.

Exercício 4.14 ★★★

Um aquário fechado contém água, um caramujo e uma planta aquática, na luz. Explique como os dois organismos podem sobreviver meses, o que cada um fornece ao outro, e o que acontece se o aquário for mantido no escuro.

Solução

Solução de Exercício 4.14.

A planta faz fotossíntese na luz, fornecendo oxigênio e matéria orgânica (as folhas que o caramujo come); o caramujo respira, fornecendo gás carbônico à planta. No escuro a planta apenas respira: os dois consomem oxigênio, ninguém o produz, e os dois morrem em poucos dias.

Exercício 4.15 ★★★

A respiração de uma glicose rende cerca de 30 ATP, a fermentação 2. Uma célula de levedura precisa de um número fixo de ATP por minuto para viver. Calcule quantas vezes mais glicose ela precisa consumir por minuto quando fermenta; depois explique por que os cervejeiros mantêm o ar longe das cubas deles mesmo que isso “desperdice” açúcar.

Solução

Solução de Exercício 4.15.

$30/2 = 15$ vezes mais glicose por minuto. Os cervejeiros querem etanol, que só a fermentação fabrica; uma levedura que respirasse transformaria o açúcar em gás carbônico, água e mais levedura, e nenhum álcool.

4.6 Problema: a cuba do vinicultor

Problema 4.1

Problema de fim de semana — uma cuba de suco de uva entregue à levedura: o álcool que ela vai conter, o gás que ela vai liberar, o calor que ela vai produzir, e por que uma adega pode ser um lugar perigoso

O suco de uva (o mosto) contém cerca de $200\,\mathrm{g}$ de açúcar por litro, que tomamos como glicose, e nenhum oxigênio dissolvido depois de a cuba ser fechada. Massas molares: glicose $180\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ , etanol $\mathrm{C_2H_5OH}$ $46\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ , gás carbônico $44\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ , oxigênio $32\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ . A densidade do etanol é $0.79\,\mathrm{g}/\mathrm{mL}$ . Um mol de gás ocupa cerca de $24\,\mathrm{L}$ à temperatura da adega. A cuba comporta $1000\,\mathrm{L}$ .

Parte I — O que a levedura fabrica.

Que via a levedura usa na cuba fechada, e por quê? Escreva a equação dela.
Quantos mols de glicose contém um litro de mosto?
Calcule a massa de etanol produzida por litro, depois o volume dele, depois o teor alcoólico do vinho em por cento em volume.
Calcule a massa de gás carbônico produzida por litro de mosto, e o volume dela como gás.
Para a cuba inteira, que volume de gás carbônico é liberado? Compare com o volume de uma adega de $4\,\mathrm{m}$ por $6\,\mathrm{m}$ por $2.5\,\mathrm{m}$ .

Parte II — Se a levedura tivesse ar.

Escreva a equação que a levedura seguiria se o mosto fosse continuamente aerado.
Calcule a massa de oxigênio necessária para respirar o açúcar de um litro de mosto, e a massa de gás carbônico liberada.
Compare o gás carbônico da questão 7 com o da questão 4, e explique a diferença em termos de até onde a glicose é degradada.
A respiração rende cerca de 30 ATP por glicose e a fermentação 2. Se a levedura precisa do mesmo ATP nos dois casos, em qual deles o açúcar dura mais, e por que fator?
Explique por que, apesar disso, um vinicultor mantém o ar longe.

Parte III — O calor da cuba. A fermentação libera cerca de $70\,\mathrm{kJ}$ de calor por mol de glicose; aquecer $1\,\mathrm{kg}$ de água em $1\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ exige $4.2\,\mathrm{kJ}$ .

Calcule o calor liberado por litro de mosto, depois para a cuba.
Se nada dele escapasse, de quanto subiria a temperatura da cuba? (Tome o mosto como água.)
As enzimas da levedura são destruídas acima de cerca de $40\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . Partindo de $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ , uma cuba sem refrigeração sobreviveria? O que isso diz a você sobre por que as cubas grandes são refrigeradas?
Explique, usando a Proposição 4.2, por que o calor interrompe a fermentação mesmo com o açúcar ainda presente.
A respiração teria liberado cerca de $2870\,\mathrm{kJ}$ por mol. Onde permanece a energia que a fermentação não libera?

Parte IV — A adega.

O gás carbônico é mais denso que o ar. Onde ele se acumula na adega, e por que uma vela acesa levada rente ao chão é um teste tradicional de segurança?
As células de um trabalhador, privadas de oxigênio, passariam a que via — e por que um corpo humano não consegue viver dela por mais do que alguns minutos?
A fermentação para sozinha quando o álcool chega a cerca de 15% em volume. Proponha uma explicação em termos das enzimas da levedura.
A massa de pão usa a mesma levedura por uma hora. O que contêm as bolhas do miolo, e para onde foi o etanol depois de assado?
Enuncie o resultado: para um litro de mosto, o teor alcoólico e o volume de gás produzido — e o único fato metabólico que explica os dois.

Solução

Solução de Problema 4.1.

1. A fermentação alcoólica, porque a cuba fechada não contém oxigênio: $\mathrm{C_6H_{12}O_6} \to 2\,\mathrm{C_2H_5OH} + 2\,\mathrm{CO_2}$ .

2. $200/180 \approx 1.11\,\mathrm{mol}$ .

3. Etanol $2 \times 1.11 = 2.22\,\mathrm{mol}$ , ou seja $2.22 \times 46 \approx 102\,\mathrm{g}$ ; volume $102/0.79 \approx 129\,\mathrm{mL}$ ; cerca de 13% em volume.

4. $2.22 \times 44 \approx 98\,\mathrm{g}$ de gás carbônico; $2.22 \times 24 \approx 53\,\mathrm{L}$ de gás.

5. Cerca de $53\,000\,\mathrm{L}$ $= 53\,\mathrm{m}^{3}$ . A adega tem $4 \times 6 \times 2.5 = 60\,\mathrm{m}^{3}$ : o gás liberado quase a encheria.

6. $\mathrm{C_6H_{12}O_6} + 6\,\mathrm{O_2} \to 6\,\mathrm{CO_2} + 6\,\mathrm{H_2O}$ .

7. Oxigênio $6 \times 1.11 = 6.67\,\mathrm{mol}$ , $6.67 \times 32 \approx 213\,\mathrm{g}$ ; gás carbônico $6.67 \times 44 \approx 293\,\mathrm{g}$ .

8. Três vezes mais: a respiração transforma os seis carbonos da glicose em gás carbônico, a fermentação apenas dois, e os outros quatro ficam no etanol.

9. Com a respiração, quinze vezes mais tempo: cada glicose dá quinze vezes mais ATP.

10. O etanol só é fabricado pela fermentação; uma cuba aerada daria gás carbônico, água e levedura, e nenhum vinho.

11. $1.11 \times 70 \approx 78\,\mathrm{kJ}$ por litro; $78\,000\,\mathrm{kJ}$ , ou seja $78\,\mathrm{MJ}$ , para a cuba.

12. $78/4.2 \approx 18.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ .

13. $20 + 18.5 \approx 38.5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ : no limite da levedura, e uma adega quente empurraria a cuba para além dele. Uma cuba grande perde calor devagar porque a superfície dela é pequena comparada com o volume, de modo que ela precisa ser refrigerada de propósito.

14. As enzimas são proteínas; o calor as desdobra e elas param de funcionar. Sem as enzimas dela, a levedura não consegue transformar o açúcar, por mais que ainda reste.

15. Nas ligações químicas do etanol: cerca de $2800\,\mathrm{kJ}$ por mol de glicose, e é por isso que o etanol queima.

16. No chão, numa camada que engrossa à medida que a fermentação avança. Uma vela levada rente ao chão se apaga onde o gás carbônico deslocou o oxigênio — um aviso antes que uma pessoa seja afetada.

17. A fermentação láctica. Ela rende quinze vezes menos ATP; o cérebro e o coração não conseguem suprir as necessidades deles desse jeito, e o ácido láctico se acumula. A perda de consciência vem em um ou dois minutos.

18. O etanol em concentração alta danifica as membranas e as enzimas da levedura: o próprio produto das células envenena o metabolismo delas.

19. As bolhas são de gás carbônico vindo da fermentação. O etanol evapora no forno (ele ferve a $78\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ).

20. Cerca de 13% de álcool em volume e $53\,\mathrm{L}$ de gás por litro de mosto; os dois decorrem de a levedura fermentar, sem oxigênio, cada glicose em dois etanóis e dois gases carbônicos.

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