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<p>Ana Carolina Rossignoli; Júlia Souza; Mayara Aguiar</p><p>Energia, Catálise e Biossíntese</p><p>Energia:​ ​é​ a capacidade de algo em realizar trabalho. Nosso corpo precisa de energia para</p><p>realizar inúmeros trabalhos importantes para a manutenção do metabolismo</p><p>● A energia é adquirida pelo ser humano, principalmente, por meio das vias de</p><p>alimentação. Com essa energia recebida pelas moléculas de alimento o organismo é</p><p>capaz de produzir novas moléculas, sintetizar substâncias. Assim como, as células</p><p>são capazes de realizar reações químicas.</p><p>● As células podem armazenar energia na forma de ligação química.</p><p>Reação química:</p><p>● Cada reação química precisa de uma enzima específica para ocorrer.</p><p>● As enzimas são catalisadores utilizados para aumentar a velocidade da reação</p><p>diminuindo a energia de ativação.</p><p>- Ex:</p><p>A glicose é fosforilada pela hexoquinase, gerando glicose 6 fosfato, para a glicose não sair</p><p>da célula (novamente para a corrente sanguínea)</p><p>A glicose 6 fosfato pela isomerase (porque a glicose e a frutose são substâncias isômeras)</p><p>se converte em frutose 6 fosfato</p><p>As quinases (adicionam grupo fosfato), assim como as isomerases (modificam isômeros),</p><p>fazem o mesmo tipo de reação, mas cada uma tem um substrato específico.</p><p>Resumindo: A reação da glicólise foi empregada para demonstrar a especificidade da</p><p>enzima ao seu substrato.</p><p>→ Vias metabólicas formam rede complexa de reações interconectadas ←</p><p>Isso demonstra que o processo é todo dependente das partes, logo, ao inibir uma enzima,</p><p>todo o processo será inibido.</p><p>ex: estatinas → classe de medicamentos que inibem uma enzima, e ao inibir essa enzima</p><p>eles inibem toda a síntese endógena de colesterol.</p><p>1</p><p>Ana Carolina Rossignoli; Júlia Souza; Mayara Aguiar</p><p>Metabolismo:​ ​É o conjunto de reações químicas do organismo: Anabolismo + Catabolismo.</p><p>● Anabolismo: ​Junção/ Síntese (com absorção de energia), de estruturas menores</p><p>dando origem a uma estrutura maior. → “Construção de moléculas mais complexas</p><p>a partir de molécula mais simples”</p><p>- Não é espontâneo.</p><p>- Desfavorável</p><p>- Ex: Anabolizantes, Fotossíntese, Quimiossíntese..</p><p>● Catabolismo:​ Quebra (liberação de energia), de estruturas mais complexas</p><p>originando estruturas mais simples.</p><p>- Espontâneo - gera desordem</p><p>- Favorável</p><p>- Ex: Quebra da glicose, Fermentação, Respiração Celular...</p><p>2</p><p>Ana Carolina Rossignoli; Júlia Souza; Mayara Aguiar</p><p>→ Respiração Celular é dividida em:</p><p>1- Glicólise</p><p>2- Ciclo de Krebs</p><p>3- Cadeia Respiratória</p><p>→ O ​CO​2​ ​ é resultante da quebra da glicose.</p><p>- As vias catabólicas: Iniciam a partir de moléculas de alimento → A gente come</p><p>carboidrato, lipídio e proteína, que precisam ser quebrados para que o nosso corpo</p><p>consiga absorver a energia provida de cada uma dessas substâncias.</p><p>→ As vias anabólicas são o inverso.</p><p>Uso de energia pelas células:</p><p>● Termodinâmica:​ “Estudo das leis que regem as relações entre calor, trabalho e</p><p>outras formas de energia, mais especificamente a transformação de um tipo de</p><p>energia em outra, a disponibilidade de energia para a realização de trabalho e a</p><p>direção das trocas de calor.”</p><p>→ Uma energia é sempre convertida em outra energia ←</p><p>Essa energia gera disponibilidade para realização de trabalho dentro das células. Nem</p><p>sempre toda energia vai ser transformada em outro tipo, pode acontecer de haver perda de</p><p>uma parte de energia em forma de calor</p><p>● Segunda lei da Termodinâmica:​ tendência universal de as coisas tornarem-se</p><p>desordenadas. Os locais têm tendência sempre a aumentar o grau da desordem e o</p><p>movimento da direção da desordem é espontâneo e para revertê-lo é necessário um</p><p>esforço periódico.</p><p>Uma célula isolada não obedece a segunda lei, enquanto uma célula no sistema</p><p>obedece a segunda lei e causa desordem no sistema.</p><p>- Entropia: Mede o grau de desordem do sistema.</p><p>- Parte da energia que as células usam, é convertida em calor</p><p>- Calor = energia em sua forma mais desordenada</p><p>De onde vem o calor? A energia pode ser convertida, mas nunca criada ou destruída.</p><p>- Dentro das nossas células essa energia geralmente é convertida em energia química</p><p>e em energia térmica.</p><p>3</p><p>Ana Carolina Rossignoli; Júlia Souza; Mayara Aguiar</p><p>→ As células animais, através do alimento, converte parte da energia presente nas ligações</p><p>químicas em movimento térmico de moléculas e a energia química em energia cinética.</p><p>● Fotossíntese:​ Conversão de energia eletromagnética, da luz, em energia de ligação</p><p>química.</p><p>● Respiração Celular:​ Tanto nas plantas, como nos animais a energia é retirada das</p><p>moléculas de alimentos por um processo de OXIDAÇÃO gradual.</p><p>Uma célula, portanto, é capaz de obter energia a partir dos açúcares ou de outras</p><p>moléculas orgânicas porque possibilita que os átomos de carbono e de hidrogênio</p><p>dessas moléculas se combinam como o oxigênio, isto é, tornam-se oxidadas</p><p>produzindo gás carbônico e água.</p><p>Reações de oxi-redução:</p><p>● Oxidação:​ Perda de elétrons ​(retirando H) e adição de oxigênio</p><p>- Os elementos menos eletronegativos da tabela tem mais facilidade em oxidar</p><p>- Reações de desidrogenação</p><p>● Redução:​ ​Ganho de elétrons ​(colocando H)</p><p>- Os elementos mais eletronegativos da tabela tem mais facilidade em reduzir</p><p>- Reações de Hidrogenação</p><p>→ Na reação da respiração:</p><p>1- Glicose oxida em CO2</p><p>2- Oxigênio reduz em H2O</p><p>→ Reação do NAD:</p><p>Energia livre e catálise:</p><p>● Catalisador: diminui a energia livre da reação, ou seja, uma substância que atue</p><p>como catalisador irá diminuir a energia necessária para ativar essa reação (fazer</p><p>com que ela ocorra) e consequentemente irá acelerar o processo.</p><p>- Enzimas: catalisadores do organismo</p><p>● Energia Livre: energia que pode ser aproveitada para fazer trabalho ou ligações</p><p>químicas.</p><p>- A energia do substrato vai ser sempre maior do que a energia do produto</p><p>para que a reação aconteça → para a reação ocorrer espontaneamente.</p><p>4</p><p>Ana Carolina Rossignoli; Júlia Souza; Mayara Aguiar</p><p>→ As reações químicas ocorrem apenas na direção que leva à diminuição da energia livre.</p><p>● Para que ocorra uma divisão celular precisa haver construção de moléculas</p><p>ordenadas e ricas em energia, a partir de moléculas mais simples.</p><p>- Duplicação dos componentes da célula.</p><p>OBS:</p><p>1. Com ou sem catalisador eu tenho uma substância energética reagindo e gerando</p><p>uma substância menos energética (nas reações espontâneas), contudo a reação</p><p>pode demorar anos, coisa que não acontece com a presença de um catalisador</p><p>2. Reação espontânea = Reação “morro abaixo” → energeticamente favorável</p><p>(exemplificado no gráfico acima) e essas reações ocorrem normalmente nas nossas</p><p>células</p><p>3. As moléculas precisam ultrapassar uma barreira energética antes de sofrer reação</p><p>química, que as leve a um estado de menor energia = ENERGIA DE ATIVAÇÃO.</p><p>- Para que a reação ocorra o substrato precisa aumentar a sua energia, por</p><p>meio das suas moléculas, essa energia usada para que o substrato consiga</p><p>iniciar a reação é chamada de energia de ativação. Logo, os catalisadores</p><p>atuam, diminuindo essa energia necessária para que a reação comece.</p><p>4. Apenas as reações energeticamente favoráveis ocorrem sem a ação dos</p><p>catalisadores, por mais que demorassem mais.</p><p>- Ex: papel no sol pode queimar sem o fósforo, por mais que demore anos,</p><p>mas pode queimar, contudo o fósforo aumenta a velocidade dessa reação.</p><p>5. As enzimas nunca são consumidas durante uma reação, o que é consumido é o</p><p>substrato.</p><p>6. As enzimas são altamente seletivas, logo, elas são específicas a cada substrato</p><p>● Segunda lei da termodinâmica: uma reação química somente pode ocorrer se ela</p><p>resultar em um aumento da desordem do universo</p><p>Ex: Dissolução de sal em água →</p><p>Reação espontânea</p><p>Ex 2: Ligação Peptídica → Reação não</p><p>espontânea, síntese de glicogênio…</p><p>→ As reações não espontâneas</p><p>normalmente ocorrem através de</p><p>energias vindas de reações favoráveis</p><p>5</p><p>Ana Carolina Rossignoli; Júlia Souza; Mayara Aguiar</p><p>→ A variação de energia livre não depende somente da energia armazenada em cada</p><p>molécula, mas também da concentração das moléculas. ←</p><p>Ex de uma reação acoplada:</p><p>→ comparação da energia de diferentes reações (delta G 0)</p><p>→ depende de características intrínsecas das moléculas, fixada no valor de 1mol/L à 37</p><p>graus C.</p><p>Variação da energia livre:</p><p>● Na reação de Y→ X o</p><p>delta G é negativo, logo a</p><p>reação ocorre</p><p>espontaneamente, isso</p><p>pode ser observado pelo</p><p>tamanho da seta, já a</p><p>reação X→ Y possui um</p><p>delta G positivo, logo a</p><p>reação não ocorre</p><p>naturalmente.</p><p>- Mas em vivo</p><p>acontece, mesmo</p><p>que em pequena</p><p>6</p><p>Ana Carolina Rossignoli; Júlia Souza; Mayara Aguiar</p><p>quantidade, a conversão de X → Y por que as moléculas são altamente</p><p>energéticas</p><p>- Com o tempo essa reação de conversão chega em equilíbrio (mesma</p><p>quantidade de conversão, mas não necessariamente mesmo número de</p><p>moléculas) - Mas em vivo o equilíbrio não acontece, porque as células têm</p><p>que estar continuamente trocando produtos e produzindo substâncias, logo,</p><p>se a célula do organismo entrar em equilíbrio ela morre.</p><p>→ No caso da imagem o Y é conhecido como produto intermediário da reação. (PROVA)</p><p>- x→ y : não espontânea (acontece porque a segunda reação puxa ela)</p><p>- y→ z : muito espontânea</p><p>→ Ex: Glicólise (a soma do delta G final é negativo)</p><p>● As reações espontâneas são exotérmicas pois liberam energia.</p><p>Difusão:</p><p>● A enzima pode processar milhares de moléculas de substratos por segundo</p><p>● As moléculas estão sempre em constante movimento devido a energia</p><p>● Realizam percurso aleatório dentro das células</p><p>Desempenho das enzimas:</p><p>A medida que mais e mais moléculas de enzimas se tornem ocupadas pelo substrato, esse</p><p>aumento de velocidade perde a força até que, em concentrações muito altas de substrato, a</p><p>velocidade atinja seu valor máximo.</p><p>7</p><p>Ana Carolina Rossignoli; Júlia Souza; Mayara Aguiar</p><p>Nesse ponto, os sítios ativos de todas as moléculas de enzimas se tornem ocupadas pelo</p><p>substrato, e a velocidade de formação do produto dependerá apenas de quão rápido a</p><p>molécula de substrato pode ser processada.</p><p>- Constante → KM: concentração na qual a gente metade da velocidade máxima da</p><p>enzima.</p><p>- Na velocidade máxima: todas as moléculas de substrato estão ligadas as enzimas.</p><p>Moléculas carreadoras ativas:</p><p>● A energia liberada na oxidação das moléculas precisa ser armazenada</p><p>temporariamente</p><p>● Em geral essa energia é armazenada nas ligações covalentes das moléculas como</p><p>por ex: ATP, NADH, FADH2</p><p>● Elas existem por causa da energia química que elas possuem em suas moléculas</p><p>→ Como que na quebra da molécula de glicose é possível sintetizar 38 ATPs se a reação é</p><p>desfavorável? Porque apenas 2 ATPs são produzidos da forma não espontânea, o resto</p><p>dos 36 vem da cadeia transportadora de elétrons (bomba que sintetiza ATP), não gasta</p><p>nada de energia para síntese de ATP pela cadeia transportadora.</p><p>Cadeia respiratória - cadeia de elétrons:</p><p>● Último complexo de proteínas chama ATP sintase porque ele sintetiza ATP</p><p>● Os elétrons pulam de uma proteína para outra (até chegar no complexo 4, que vão</p><p>puxar os elétrons por ser muito oxidante), enquanto os prótons são jogados pros</p><p>espaços intermembrana</p><p>● Vai ser gerada uma energia motora que roda e forma ATP.</p><p>● Esse processo não requer nada de energia</p><p>8</p>