Noções de termodinâmica e bioenergética

Prévia do material em texto

BIOBIO
FÍSICAFÍSICA
Noções de termodinâmica e bioenergéticaNoções de termodinâmica e bioenergética
FÍSICAFÍSICA
Profª Bianca Mendes Maciel
Universidade Estadual de Santa Cruz (DCB)
Como a vida gera ordem?
VIDAVIDA ORGANIZAÇÃOORGANIZAÇÃO
“O fluxo de energia pode deixar para “O fluxo de energia pode deixar para 
trás o aumento da ordem!”trás o aumento da ordem!”
Estuda o comportamento e as transformações de energia ligadas 
aos fenômenos biológicos. É uma aplicação da TERMODINÂMICA
-- BioenergéticaBioenergética--
SISTEMASISTEMA
AMBIENTE
SISTEMA + AMBIENTE = UNIVERSO 
SISTEMA (meio intracelular) + AMBIENTE (meio extracelular) = UNIVERSO (organismo)
“O fluxo de energia pode deixar para “O fluxo de energia pode deixar para 
trás o aumento da ordem!”trás o aumento da ordem!”
1ª lei da Termodinâmica: 
“A energia do Universo (SISTEMA + AMBIENTE) é constante.”
1. Energia não pode ser criada ou destruída, mas somente 
convertida:
• Tudo que exprime um Trabalho, somente pode ser realizado às 
custas de uma transformação energética;
• Energia potencial (Ep) – energia armazenada, não está sendo 
usada
• Energia cinética (Ec) – energia que está sendo transformada, está 
em uso
“O fluxo de energia pode deixar para “O fluxo de energia pode deixar para 
trás o aumento da ordem!”trás o aumento da ordem!”
1ª lei da Termodinâmica: 
“A energia do Universo (SISTEMA + AMBIENTE) é constante.”“A energia do Universo (SISTEMA + AMBIENTE) é constante.”
2- Toda transformação de energia se acompanha de produção de 
Energia Térmica;
3- Qualquer forma de Energia ou Trabalho pode ser totalmente 
convertida em Calor .
“O fluxo de energia pode deixar para “O fluxo de energia pode deixar para 
trás o aumento da ordem!”trás o aumento da ordem!”
“O fluxo de energia pode deixar para “O fluxo de energia pode deixar para 
trás o aumento da ordem!”trás o aumento da ordem!”
2ª lei da Termodinâmica: 
Descreve a transferência da Energia que sempre se desloca de Descreve a transferência da Energia que sempre se desloca de 
níveis mais altos para níveis mais baixos. 
“A entropia (grau de desordem) do Universo tende ao máximo”
O aumento contínuo na ordem dentro de uma célula viva deve ser 
acompanhado por um aumento ainda maior na desordem do 
meio ambiente da célula
• “Os seres vivos vivem enquanto lutam para o 
abaixamento de sua entropia. Isso resulta em 
um aumento da entropia ambiental.” 
Heneine, 1991. Biofísica Básica
• “A vida é uma tentativa permanente para um 
equilíbrio entre o meio interno e o meio 
externo e cuja realização é a morte.”
Prof. Arnaldo Carneiro Leão
Estabilidade ou Equilíbrio?
Entalpia (Entalpia (ΔΔH), Entropia (H), Entropia (ΔΔS) e Energia Livre (S) e Energia Livre (ΔΔG)G)
Euniverso = (Epotencial+ Ecinética) + (҉ Etérmica )
Ep = energia potencial das ligações químicas entre os átomos 
Ec = movimento molecular (MOVIMENTO BROWNIANO) 
Et = parte Et é dissipada no ambiente (calor) e não aproveitada! →↑ ENTROPIA
E sistema
E ambiente
Na célula (sistema aberto e dinâmico) a energia é fornecida através de 
processos moleculares, portanto, não é possível medir a energia em 
valores absolutos, apenas as variações de energia (ΔG) que ocorrem 
durante as reações químicas em condições de isobaria e isotermia. 
• Energia utilizável = Energia livre (ΔG) 
– ativada por atração e repulsão das cargas elétricas 
durante as interações químicas
Entalpia (Entalpia (ΔΔH), Entropia (H), Entropia (ΔΔS) e Energia Livre (S) e Energia Livre (ΔΔG)G)
ΔG= ΔH – TΔS
ΔH - variação de calor de um sistema (Entalpia)
T – Temperatura
ΔS – Entropia (quantidade de energia incapaz de 
realizar trabalho). É a medida de desordem das 
partículas 
ΔΔG= G= ΔΔH H –– TTΔΔSS
• Reação exergônica (catabolismo): 
– A-B = A + B + E
– ΔG = ΔH –TΔS (�)
– ΔG < 0 (a reação perdeu energia para acontecer)
• quando um sistema cede calor, sua entropia diminui e aumenta a 
Entalpia (Entalpia (ΔΔH), Entropia (H), Entropia (ΔΔS) e Energia Livre (S) e Energia Livre (ΔΔG)G)
• quando um sistema cede calor, sua entropia diminui e aumenta a 
entropia do ambiente;
• Reação endergônica (anabolismo)
– A + B + E = A-B
– ΔG = ΔH –TΔS (�)
– ΔG > 0 (a reação ganhou energia para acontecer)
• quando um sistema recebe calor, sua entropia aumenta e diminui a 
entropia do ambiente
Fonte: Scientific American
CONCLUSÕES