bioenergética

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Profa. Dra. Ana Carolina S. Siquieroli 
2º semestre letivo de 2013 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA 
INSTITUTO DE GENÉTICA E BIOQUÍMICA 
CURSO DE AGRONOMIA - MONTE CARMELO 
DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA 
 
 
 
BIOENERGÉTICA 
Bioenergética 
É o estudo quantitativo das 
transformações de energia que 
ocorrem nas células vivas, bem 
como na natureza e função dos 
processos químicos nelas 
envolvidos. 
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Bioenergética 
As transformações biológicas de energia 
seguem as leis da termodinâmica 
1° Lei da Termodinâmica: Princípio da conservação de energia 
 
Para qualquer transformação física ou química, a quantidade total 
de energia no universo permanece constante; a energia pode mudar 
de forma ou ser transportada de uma região para outra; entretanto 
ela não pode ser criada ou destruída. 
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Bioenergética 
2° Lei da Termodinâmica: Tendência que o universo apresenta para 
uma desordem crescente 
 
Em todos os processos naturais, a entropia do universo aumenta. 
Entropia: 
mudança interior 
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Bioenergética 
A energia livre de Gibbs (G) 
Expressa a quantidade de energia capaz de realizar trabalho 
durante uma reação a uma temperatura e pressão constantes. 
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Bioenergética 
Quando uma reação ocorre com liberação de energia livre, ou 
seja, quando o sistema se transforma de modo a possuir menos 
energia livre, ΔG, apresenta valor negativo, sendo a reação 
denominada exergônica. 
ΔG negativo: exergônica 
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Bioenergética 
Quando o sistema ganha energia livre, sendo o valor de ΔG 
positivo, a reação é dita endergônica. 
ΔG positivo: endergônica 
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Bioenergética 
A entalpia(H) é o conteúdo de calor do 
sistema reagente 
Ela reflete o número e os tipos de ligações químicas nos 
reagentes e produtos. 
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Bioenergética 
Quando uma reação química libera calor, ela é denominada 
exotérmica. 
ΔH negativo: exotérmica 
O conteúdo de calor dos produtos é menor do que o dos 
reagentes e ΔH possui, por convenção, um valor negativo. 
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Bioenergética 
Sistemas reagentes que captam calor de seus ambientes 
possuem valores de ΔH positivos 
ΔH positivo: endotérmicos 
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Bioenergética 
A entropia (S) é uma expressão 
quantitativa da casualidade ou desordem 
de um sistema 
Quando os produtos de uma reação são menos complexos e mais 
desordenados do que os reagentes, a reação com um ganho de 
entropia. 
ΔS positivo: entropia aumenta 
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Bioenergética 
As células necessitam de fonte de energia livre 
As células são sistemas isotérmicos, ou seja, elas funcionam 
essencialmente em temperatura e pressão constantes. 
As células heterotróficas 
obtém energia livre das 
moléculas nutrientes 
As células fotossintéticas 
obtém energia livre da 
radiação solar absorvida 
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Bioenergética 
Ambos os tipos de células transformam 
essa energia livre em ATP e outros 
compostos ricos em energia 
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Bioenergética 
O Ciclo do ATP e ADP 
Nas células, a energia das ligações químicas dos substratos energéticos é 
transformada em respostas fisiológicas necessárias para a vida 
O papel central das ligações de fosfato ricas em energia do ATP nesses processos 
está resumido no ciclo do ATP-ADP 
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Bioenergética 
O Ciclo do ATP e ADP 
Produção de energia 
 
-Carboidratos 
-Lipídeos 
-Proteína 
Utilização de energia 
 
-Contração muscular 
-Transporte ativo de 
íons 
-Biossíntese 
-Desintoxicação 
-Termogênese 
ATP 
ADP + Pi 
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calor 
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Bioenergética 
O Ciclo do ATP e ADP 
Trabalho mecânico – contração muscular 
Trabalho de transporte – gradiente de Na+ 
Trabalho bioquímico – reações químicas que necessitam de energia 
Rotas anabólicas – biossíntese de grandes moléculas, como as proteínas 
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Bioenergética 
Homeostase do ATP 
A oxidação de substratos energéticos é regulada para manter a 
 homeostase do ATP 
Independente do nível celular de utilização de substratos energéticos ser alto (com 
consumo aumentado de ATP) ou baixo (com diminuição do consumo de ATP) 
A disponibilidade de ATP dentro da célula é mantida em um nível constante por 
aumentos ou diminuições apropriadas na velocidade de oxidação de substratos 
energéticos BI
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Bioenergética 
Problemas na homeostase do ATP e no equilíbrio de energia ocorrem: 
Homeostase do ATP 
obesidade 
hipertireoidismo 
infarto do miocárdio 
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Bioenergética 
Energia de oxidação dos substratos energéticos 
A oxidação de substratos energéticos é exergônica, ou seja, libera energia 
A quantidade máxima de energia liberada que é disponível para trabalho útil (ex.: 
síntese de ATP 
É chamada de ΔG0 – que é a alteração na energia livre de Gibbs em pH 7,0, sob 
certas condições 
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Bioenergética 
Energia de oxidação dos substratos energéticos 
A oxidação de substratos energéticos tem um ΔG0 negativo 
Isto é, os produtos tem uma energia de ligação química mais baixa do que os 
reagentes, e sua formação é energeticamente favorecida 
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Bioenergética 
Energia de oxidação dos substratos energéticos 
Isto é, requer energia e tem um ΔG0 positivo 
A síntese de ATP a partir de ADP e fosfato inorgânico é endergônica, 
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Bioenergética 
Energia de oxidação dos substratos energéticos 
Os substratos energéticos são oxidados principalmente para a doação de elétons 
para NAD+ e FAD, os quais, então, doam elétrons para O2, na cadeia de 
transporte de elétrons que finalmente produz energia na forma de moléculas de 
ATP 
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Bioenergética 
QUESTIONAMENTOS 
1.Definir Bioenergética: 
 
2. Conceituar energia livre, entalpia e entropia: 
 
3. Explicar as reações endergônicas e exergônicas: 
 
4. Relacionar entropia e energia livre com a espontaneidade dos processos. 
 
5. Definir sistemas G (+) e G (-): 
 
6. Enunciar a primeira e segunda Leis da Termodinâmica: 
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