aula 13 bioenergetica

Prévia do material em texto

Bioenergética
Porque as células precisam de energia:
Para realizar trabalho biológico (3 tipos):
Trabalho químico: reações químicas. Ex: síntese de macromoléculas – aa em proteínas
Trabalho osmótico: transporte se substancia que ocorrem com a necessidade de energia -> transporte ativo
Trabalho mecânico: precisa de energia para empregar trabalho de movimento, contração. Ex: contração muscular
Bioenergética, conceito
Parte da bioquímica que estuda ou descreve como os organismos vivos captura, transformam e utilizam a energia
Todos os organismos vivos derivam indireta ou diretamente da energia radiante (luz solar)
Organismos autótrofos: energia solar em produtos orgânicos (glicose – amido, sacarose)
Seres heterótrofos: capturam produtos orgânicos e oxidam, produzindo ATP. Gerando resíduos: CO2 e H2O
Nomenclatura:
Sistema: 
Abertos: troca matéria e energia com o meio em que esta inserido – células vivas
Fechados: não troca matéria nem energia com o meio 
Universo/vizinhança: meio que está em torno do sistema
Leis da termodinâmica:
1ª lei: lei da conservação da energia: numa modificação química ou física, a quantidade total de energia no universo permanece constante, embora a forma da energia possa mudar. (a energia não se cria, não se perde, apenas se transforma)
Células são sistemas transdutores de energia: convertem um tipo de energia em outro
2ª lei: Lei da entropia crescente/desordem crescente(do universo): em todos os processos naturais a entropia do universo aumenta. Acontecem no sentido de forma produtos mais desorganizados. 
Sistemas organizados são instáveis, pois são altamente energéticos, tendendo a atingir um estado mais desorganizados, pois é menos energético.
Células: sistemas organizados, porém não violam a segunda lei, pois são sistemas abertos, que desorganizam todo o universo em torno dela para poder se organizar
Parâmetros termodinâmicos:
Reações químicas reversíveis
Não se sabe se ocorre no sentido direto
Se liberam energia ou absorvem
Se liberam ou absorvem calor
Qual sistema é mais organizado
1º parâmetro: energia livre (G)
Energia necessária para realizar trabalho durante uma reação química, em temperatura e pressão constantes 
∆G negativo: reação exergônica, libera energia, sentido direto (expontânea)
∆G positivo: reação endergônica, absorve energia, sentido inverso (formação de reagentes)
2º parâmetro: entalpia da reação (H)
Conteúdo de calor em um sistema reagente, depende do numero e tipo de ligações químicas nos reagentes e produtos. Ex: respiração celular
∆H positivo: reação é endotérmica, absorve calor
∆H negativo: reação é exotérmica, libera calor
3º parâmetro: entropia (S)
Expressão quantitativa da desordem
∆S positivo: sistema mais desorganizado
∆S negativo: sistema menos desorganizado
Equação que relaciona os três parâmetros da termodinâmica (fora do sistema biológico)
∆G = ∆H – T (temperatura em kelvin)∆S
Energia livre em sistema biológico, em condições padrões (∆G’0)
Keq = concentração de produtos/concentração de reagentes
∆G’0 = variação de energia livre calculada para uma reação biológica desde que aconteça em uma condição padrão (no lab)
Concentração de reagentes e produtos podem(se tiver) ou não ser elevados aos coeficientes numéricos
quando uma reação reversível atinge seu ponto de equilíbrio – Keq (fornece o sentido da reação)
Constante de equilíbrio(Keq) esta relacionada ao ∆G’0 
∆G’0 = - R T lognKeq
R = constante dos gases: 8,315
T= temperatura em kelvin: 298K
Logn = caucular a Keq
Relação entre o sinal de ∆G e a Keq (concentração de produtos dividida pela concentração de reagentes - no ponto de equilibrio)
Keq maior que 1 = sentido da reação é direto, espontânea (pois o produto é maior que o reagente)
Keq = reação em equilibrio 
Keq menor que 1 = sentido da reação é inverso (pois a concentração de reagentes é maior que a de substratos) 
∆G’ = variação de energia livre em condições celulares (
Em condições reais
Diferente do ∆G’0
Depende da concentração de reagentes e produtos que nunca é 1molar, da temperatura que é 37 graus e do pH que não é 7
∆G’ = ∆G’0 + R.T.lognKeq
Acoplamento de reações
Importantes para garantir o sentido direto da reação metabólica, mesmo que algumas das reações sejam endergônicas
Ex: glicose + fosfato - ∆G positivo -> glicose + fosfato – ATP + H2O = liberando ADP - ∆G negativo -> glicose + ATP = glicode6fosfato + ADP
Somatória do ∆G de todas as reações de uma rota metabólica fornece o ∆G final
Objetivo do acoplamento de reações: tornar reações endergônicas, exergônicas
Acoplam geralmente a hidrolise do ATP