Bioenergética e Metabolismo

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Para relembrar... 
 Principais biomoléculas 
 
 Principais átomos 
 
 Subunidades monoméricas 
 
 Origem comum 
 
 Determinação das espécies 
 
 Em comum = ENERGIA! 
 
AULA 1 
Bioenergética , Termodinâmica e 
Metabolismo 
MV Ma. Renata B. N. Fuverki 
Bioquímica Veterinária 2015/1 
Princípios de bioquímica 
• Células e organismos vivos 
 Crescimento e reprodução = TRABALHO 
 
• Energia  Trabalho BIOLÓGICO 
 
• Processos de transformação de energia 
 Uma forma de energia  outra forma de energia 
 
• Usam energia química (alimentos) 
• Sintetizam moléculas complexas e organizadas 
Uso da energia 
• Energia química 
- Gradientes de concentração 
- Gradientes elétricos 
- Movimento 
- Calor 
• - Luz (vaga-lumes e alguns peixes) 
 
• Além disso... 
 Tendência da natureza de queda dos níveis energéticos 
 Suprimento constante para se opor a isso 
 
Bioenergética 
• Estudo quantitativo das transformações de energia que 
ocorrem nas células vivas e os processos químicos envolvidos 
 
• Transformações ou trocas de energia das quais todos os 
organismos vivos dependem 
 
• Extração, canalização e consumo de energia 
As transformações de energia seguem 
as leis da termodinâmica 
• Primeira lei ( 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 a outra 
 Entretanto, ela não pode ser criada ou destruída 
 
• Segunda lei 
 
 Em todos os processos naturais, a entropia do universo 
aumenta 
 Tendência que o universo apresenta para uma desordem 
crescente 
E os organismos vivos? 
• Compostos por moléculas organizadas 
• Mas e a segunda lei? 
 Operam em concordância com ela 
 
• Universo = sistema reagente + meio ambiente 
 
• Células e organismos vivos 
 Jamais* atingem equilíbrio 
 Troca constante com o ambiente 
 Fluxo de massa e energia 
 Cria ordem interna e mantém 
 
Sistema e Universo 
 
Sistemas 
• Sistema fechado 
 Não troca matéria nem energia com seus arredores 
 
• Sistema isolado 
 Troca energia mas não troca matéria 
 
• Sistema aberto 
 Troca energia e matéria com o meio 
 Organismos vivos 
 Criam e mantém suas estruturas ordenadas usando energia 
externa (alimentos ou luz solar) 
Jamais mantém o equilíbrio? 
 
Heterótrofos X Autótrofos 
 
Logo... 
• As necessidades energéticas de todos os organismos são 
providas, direta ou indiretamente, da energia solar 
 
• Todos os organismos vivos são interdependentes, trocando 
entre si energia e matéria por meio do ambiente 
Estado estacionário dinâmico 
• A velocidade de aparecimento de um componente celular é 
contrabalanceada pela velocidade de seu desaparecimento 
Parâmetros termodinâmicos 
• 1. Energia livre de Gibbs (G) 
 
 Quantidade de energia capaz de realizar trabalho 
durante uma reação a uma temperatura e pressão 
constantes 
 Quantidade de energia disponível para o trabalho 
 Se a reação libera energia livre, sua variação (∆G) tem 
valor negativo = exergônica 
 Se há ganho de energia livre, ∆G é positivo = 
endergônica 
2. Entalpia (H) 
• Conteúdo de calor do sistema reagente 
• Reflete o número e os tipos de ligações químicas nos 
reagentes e produtos 
Se libera calor = exotérmica (∆H negativo) 
Se capta calor = endotérmica (∆H positivo) 
3. Entropia (S) 
• Expressão quantitativa da desordem de um sistema 
Quanto maior a desordem, maior a entropia 
∆S positivo = aumento de entropia 
Elas se relacionam... 
• Em condições biológicas 
 Temperatura e pressão constantes 
 
• ∆G = ∆H – T ∆S 
 
• Em condições típicas 
 ∆G negativo 
Células precisam de energia 
• Células – sistemas isotérmicos 
• Temperatura e pressão constantes 
• Precisam de energia livre 
 Moléculas nutrientes / Radiação solar 
• Energia livre  ATP e outros compostos 
 
O ATP 
• Adenosina trifosfato 
• Maior transportador de energia química em todas as células 
• Acopla processos endergônicos aqueles exergônicos 
 
 
 
 
 
 
 
• Fundamental no metabolismo 
 
 
ATP 
• Células heterotróficas 
 Obtém energia livre da natureza 
 Catabolismo de nutrientes 
 ADP + Pi = ATP 
 
• ATP = transfere parte de sua energia química para processos 
endergônicos 
 
• ATP  ADP + Pi 
• ADP  AMP + Pi 
Metabolismo 
• Milhares de reações químicas nas células 
 Funcionalmente organizadas 
 Reações consecutivas (vias) 
 O produto de uma reação torna-se o reagente para a 
próxima reação 
• Permitem extrair energia química  forma utilizável pela 
célula 
 
Metabolismo 
• CATABOLISMO =processos degradativos que liberam energia 
ADP + Pi  ATP 
 
• ANABOLISMO = processos de síntese com adição de energia 
ATP  ADP + Pi 
 
• Conjunto = METABOLISMO 
 
• ATP = Une catabolismo e anabolismo 
 Transportador universal 
 
 
Metabolismo 
• Regulado para ser econômico e equilibrado 
 Ex: síntese de nutrientes “na medida” 
• Apropriação às necessidades correntes da célula 
• Controle = feedback negativo 
 Mantém em equilíbrio a produção e o uso de metabólitos 
Então... 
 Células precisam de energia livre 
 Energia livre = disponível para uso 
 Energia vem do meio = alimentos e radiação solar 
 Heterótrofos e autótrofos = fonte comum de energia = sol 
 Energia não se cria, não se perde = se transforma ou transfere 
 Transportador universal =ATP 
 Metabolismo = vias estritamente reguladas 
 Anabolismo e catabolismo 
 Endergônicas e exergônicas 
 Controle = feedback negativo  essencial!