FÍSICO-QUÍMICA

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ESCOLA SUPERIOR DA AMAZÔNIA 
CUROS DE BACHARELADO EM FARMÁCIA 
TUTORIA DE FÍSICO-QUÍMICA 
PROFª NATASHA GALUCIO 
 
 
 
 
 
 
TUTORIA DE FÍSICO-QUÍMICA 
Wellen Cristina da Silva Nascimento 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BELÉM - PA 
2020 
 
 
ESCOLA SUPERIOR DA AMAZÔNIA 
CUROS DE BACHARELADO EM FARMÁCIA 
TUTORIA DE FÍSICO-QUÍMICA 
PROFª NATASHA GALUCIO 
 
 
 
 
TUTORIA DE FÍSICO-QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
 
Nome: Wellen Cristina da Silva Nascimento 
Matrícula: 1908972 
Turma: FAR9NC 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BELÉM - PA 
2020 
TUTORIA DE FÍSICO-QUÍMICA 
ATIVIDADE- Elabore uma resenha, de duas laudas, sobre aplicação da Termodinâmica química 
em sistemas biológicos. 
As aplicações da Primeira Lei da Termodinâmica em sistemas biológicos são datadas da 
segunda metade do século XVIII, como discutido por Passos (2009). Nesse período, Lavoisier e 
Laplace publicaram o tratado “Mémoire sur la Chaleur” no qual estudaram correlações entre o 
oxigênio inspirado e a energia perdida pelo corpo, contribuindo assim para as primeiras ideias 
acerca do balanço de energia e de suas aplicações no corpo. 
O corpo humano é estudado há milênios. Desde os primeiros estudos, realizados há 
mais de três mil anos, como os que constam no Papiro Ebers passando pelos estudos 
anatômicos de Leonardo da Vinci no século XV (STERPETTI, 2016), até a medicina moderna, o 
invólucro de nossa existência é examinado cuidadosamente. Um de seus objetivos principais é 
a previsão de resultados que ocorrerão a partir de interações com o ambiente. Células, tecidos 
e órgãos já foram minuciosamente analisados para que soubéssemos o que são. 
No entanto, são as trocas de massa e de energia entre o corpo e o ambiente que 
permitem nossa sobrevivência. O enunciado de Kelvin-Planck da segunda lei da termodinâmica 
afirma que “é impossível, para qualquer sistema, operar num ciclo termodinâmico e gerar uma 
quantia líquida de trabalho para os seus arredores enquanto recebe energia por transferência de 
calor a partir de um único reservatório térmico” (BERGMAN, T.L. et al, 2011, p. 31, tradução 
nossa). 
Estabelecendo o corpo humano como o sistema fechado a ser analisado, a segunda lei 
implica que, para mantê-lo num estado organizado e complexo, é necessário que energia seja 
introduzida nesse sistema. Sendo assim, é de forte interesse conhecer a capacidade que a 
espécie humana tem de controlar as diferentes formas de energia ao seu redor. A importância 
de sabermos o quanto dessa energia uma civilização consegue controlar é tão grande que foi 
estabelecida uma escala para medir seu nível de maturidade tecnológica (KARDASHEV, 1985). 
Passos (2009) afirma que tais conceitos foram retomados pelo médico alemão Julius Robert 
Mayer (1814-1878) que, em 1840, estava a serviço da marinha holandesa na Ilha de Java. Em seus 
estudos, notou que o sangue de pacientes sujeitos a climas tropicais era mais claro do que aqueles 
sujeitos a climas temperados, passando a associar essa diferença da cor com a maior quantidade 
de oxigênio no sangue de pessoas submetidas às temperaturas do clima tropical (acarretada pela 
menor oxidação dos alimentos para manter a temperatura do corpo constante). 
Dessas observações concluiu-se que a energia mecânica dos músculos provinha da energia 
química dos alimentos, sendo intercambiáveis a energia mecânica, a energia perdida para o 
ambiente e a energia química. Portanto, por meio de uma aplicação em fenômenos biológicos, 
mostrou-se a validade do princípio da conservação da energia ou Primeira Lei da Termodinâmica 
(PASSOS ,2009). 
Tomando a glicose como representativa dos carboidratos, a respiração celular está dividida 
em: glicólise, ciclo de Krebs (ácido cítrico) e cadeia respiratória (respiração mitocondrial). A oxidação 
dos carboidratos, lipídeos e proteínas ocorre aos poucos no interior das células do corpo humano, 
decorrente da contribuição de diversas enzimas, de forma que as energias de ativação das reações 
sejam reduzidas. Assim, a energia é liberada gradualmente e capturada com certo rendimento 
pela adição de um grupo inorgânico fosfato (Pi ou HPO
−
4 
2) que reage com a adenosina bifosfato 
(ADP) e forma a adenosina trifosfato (ATP), como indicado na Equação 2.13 (PASSOS,2009). 
A variação da energia livre de Gibbs nas condições padrões bioquímicas (∆g
J0) equivale 
a 30,5 kJ/mol. Nota-se que a reação reversa, ou hidrólise do ATP, é exotérmica (usada para 
liberar energia na célula). Deve-se destacar que o ATP funciona como uma “moeda energética” 
dentro das células, ou seja, a energia química dos carboidratos, lipídeos e proteínas é retida na 
forma de energia química na molécula de ATP. Uma parte dessa energia é eliminada na forma 
de calor, a outra é usada para geração de trabalho, dentre eles, trabalho mecânico de contração 
muscular, movimento de células, trabalho osmótico, transporte de íons, dentre outros 
(STERPETTI,2016). 
Em relação a Segunda Lei da Termodinâmica em uma célula.Destaca-se à aplicação 
proposta por Luo (2009) que calcula a entropia gerada uma célula cancerígena e saudável. Outra 
aplicação importante refere- se ao trabalho de Lems (2009) sobre a mudança das propriedades 
termodinâmicas das condições padrões bioquímicas para as condições reais das células. 
Conforme afirma Luo (2009), a entropia é uma grandeza física fundamental para análise de um 
sistema vivo, porque ela sempre aumenta para qualquer sistema real, isolado. 
Segundo Luo (2009), a geração de entropia causada pelas reações químicas (4) é de ordem 
de grandeza maior que os outros termos (1, 2 e 3). O autor se baseou na constatação de que a 
célula com câncer tem uma atividade mitocondrial reduzida, portanto, a proteólise, lipólise e 
glicólise tornam-se a fonte de energia fundamental para a célula com câncer, com consequente 
perda de músculo e tecido adiposo. Para modelar o problema, o autor estudou somente o consumo 
de carboidratos (no caso a glicose), não levando em conta o efeito das outras fontes energéticas. 
O autor usa essa modelagem para comparar uma célula com câncer com uma saudável. 
Para tal, ele faz uma relação com a termodinâmica estatística e expõe que com um fluxo de 
entropia há sempre um fluxo de informação. Assim, se o fluxo for de uma célula saudável para 
uma cancerígena, a informação irá da célula saudável para a cancerígena (KARDASHEV,1984). 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
BERGMAN, T.L. et al. Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 7th edition. Hoboken, NJ, USA: 
John Wiley & Sons, 2011. 1048 p. CUNHA, F. The early art of surgery: I. The Ebers Papyrus, 
1949, The American Journal of Surgery, v. 77, pp. 134-136. 
 
KARDASHEV, N. S., 1985, “On the inevitability and the possible structures of supercivilizations”, 
The search for extraterrestrial life: Recent developments; Proceedings of the Symposium, Boston, 
MA, June 18-21, 1984 (A86-38126 17-88). Dordrecht, D. Reidel Publishing Co., pp. 497-504. 
 
STERPETTI, A.V., 2016, “Anatomy and physiology by Leonardo: The hidden revolution?”, 
Surgery, v. 159, pp 675-687. 
 
PASSOS, JC. Os experimentos de Joule e a primeira lei da termodinâmica. Revista 
Brasileira de Ensino de Física, v. 31, p. 3603.1 – 3603.8, 2009. 
 
LUO, L. Entropy production in a cell and reversal of entropy flow as an anticancer therapy. 
Frontiers of Physics in China, v. 4, n. 1, p. 122–136, 2009. 
 
KANEKO, M. Mechanics and energetics in running with special reference to efficiency. 
Journal of biomechanics, Elsevier, v. 23, p. 57–63, 1990. 
ITO, A.; KOMI, P.V.; SJÖDIN, B.; BOSCO, C.; KARLSSON, JAN. Mechanical efficiency 
of positive work in running at different speeds. Medicine & Science in Sports & 
Exercise, v. 15, n. 4, p. 299, 1983.