BIOENERGÉTICA

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BIOENERGÉTICA
• Princípios gerais da termodinâmica
● Variação de energia-livre 
● Reações de óxido-redução
● Compostos ricos em energia
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PRINCÍPIOS GERAIS DA TERMODINÂMICA
Termodinâmica  Do Grego therme (Calor) e dunamis (potência);
- Calor = energia e dinâmica movimento: 
	Em essência, a termodinâmica estuda o movimento, transformações da energia;
Qualquer porção de matéria é constituída de partículas denominadas moléculas; as propriedades deste sistema de partículas são determinadas por suas propriedades termodinâmicas; 
Interações entre conjuntos de objetos:
		SISTEMA – matéria numa região definida
		AMBIENTE – matéria no resto do universo
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LEIS DA TERMODINÂMICA
POSTULAM QUE:
A energia pode ser transferida de um sistema físico para outro como calor ou trabalho;
Princípio da Conservação da Energia: a energia não pode ser criada nem destruída, mas somente transformada. O primeiro princípio da TD estabelece uma equivalência entre o trabalho e o calor trocados entre um sistema e seu meio exterior;
Elas também postulam a existência de uma qtde chamada entropia, grandeza termodinâmica associada ao grau de desordem. Mede a parte da energia que não pode ser transformada em trabalho. 
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É o princípio (lei) da conservação da energia; 
Em qualquer transformação física ou química a quantidade total de energia permanece constante; a energia é conservada;
	"A energia do universo é constante“
Expressão matemática: E = EB – EA = Q -W
 PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
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Afirma que todas as transformações físicas e químicas tendem a ocorrer em uma direção tal que a energia útil sofre degradação irreversível para uma forma chamada entropia.
	"A entropia do universo tende a um máximo". 
 SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA
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Exemplo: OXIDAÇÃO DA GLICOSE
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VARIAÇÃO DE ENERGIA-LIVRE
Energia livre (G) – energia de um sistema que está disponível para realizar trabalho.
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A EQUAÇÃO BÁSICA (combina a 1a. com a 2a. lei da TD) para a energia livre (G), proposta por Gibbs é: 
G = H - TS
Onde:
G = variação de energia livre
H = variação de entalpia 
T = temperatura absoluta 
S = variação de entropia
A energia livre é a função termodinâmica mais útil em bioquímica
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A variação de entalpia é dada por:
			 H = E + PV
	a variação de volume V é pequena para as reações bioquímicas, assim:
			 	H = E 
	sendo: E = EB – EA 
	 EB = energia do sistema no final do processo
	 EA = energia do sistema no início do processo
A variação de energia livre (G ) de uma reação é importante para avaliar se ela pode ou não ocorrer espontaneamente. 
		
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Variação de entropia
A variação de entropia do sistema é dada pelo quociente entre a energia transferida para o sistema sobre a forma de calor(Q), e a temperatura absoluta constante a que este se encontra (T):
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Assim, temos:
G < 0  Reação espontânea  EXERGÔNICA
G = 0  Sistema em equilíbrio
G  0  Reação não espontânea  ENDERGÔNICA
EXEMPLO DE REAÇÃO EXERGÔNICA:
	C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + Energia
EXEMPLO DE REAÇÃO ENDERGÔNICA:
	 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
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CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
Consideremos a reação:
	A + B  C + D
Obtém-se a CONSTANTE DE EQUILIBRIO (Keq):
	Keq = [C] [D] / [A] [B]
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REAÇÕES DE ÓXIDO-REDUÇÃO
MODELO ATÔMICO
 
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REAÇÕES DE ÓXIDO-REDUÇÃO
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Classificação e Nomenclatura
Principais classes das enzimas
Oxidorredutases  reações de oxidação-redução ou transferência de elétrons
(CH – OH, C = O, C = O-, CH – NH2, CH – NH-, NADH, NADPH)
Transferases  transferem grupos funcionais entre moléculas
(Grupos: com um carbono, aldeído ou cetona, acil, glicosil, fosfatos, enxofre)
Hidrolases  reações de hidrólise
(Ésteres, ligações glicosídicas, ligações peptídicas, outras ligações C-N, anidridos ácidos)
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Classificação e Nomenclatura
Principais classes das enzimas
Liases  catalisam a quebra de ligações covalentes e a remoção de moléculas de água, amônia e gás carbônico
(=C=C=, =C=O, =C=N-)
Isomerases  transferência de grupos dentro da mesma molécula para formar isômeros
(racemases)
Ligases  catalisam reações de formação de novas moléculas a partir da ligação entre duas pré-existentes, sempre às custas de energia
(C-O, C-S, C-N, C-C)
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REAÇÕES DE ÓXIDO-REDUÇÃO
 O QUE DEFINE UMA REAÇÃO DE ÓXIDO-REDUÇÃO:
	Reação onde ocorre a transferência de életrons de uma espécie química para outra.
	OXIDAÇÃO: processo onde há perda de elétrons;
	REDUÇÃO: processo onde há ganho de elétrons.
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REAÇÕES DE ÓXIDO-REDUÇÃO
REDUTOR OU AGENTE REDUTOR
	Espécie que sofre oxidação, ou seja, espécie química que perde elétrons;
OXIDANTE OU AGENTE OXIDANTE
	Espécie que sofre redução, ou seja, espécie química que ganha elétrons;
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REAÇÕES DE ÓXIDO-REDUÇÃO
SINÔNIMOS
	OXIDA-SE 			REDUZ-SE
Espécie oxidada	 Espécie reduzida
Provoca redução	 Provoca oxidação
Maior poder redutor	 Maior poder oxidante
Agente redutor		 Agente oxidante
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Numa reação redox há sempre uma espécie que sofre a oxidação e outra que sofre a redução. Uma espécie que se oxida cede elétrons à outra espécie, reduzindo-a, por isso, à espécie que se oxida chama-se redutor ou agente redutor. Uma espécie que se reduz capta elétrons da outra espécie, oxidando-a, por isso, à espécie que se reduz chama-se oxidante ou agente oxidante.
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COMPOSTOS RICOS EM ENERGIA
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COMPOSTOS RICOS EM ENERGIA
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COMPOSTOS RICOS EM ENERGIA
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COMPOSTOS RICOS EM ENERGIA
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COMPOSTOS RICOS EM ENERGIA
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Compostos biológicos fosforilados de alta energia