Termodinâmica e Bioenergética

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1. Defina e caracterize, sistema, ambiente e processo, do ponto de vista termodinâmico.
2. Defina e explique a primeira e a segunda lei da termodinâmica.
3. Defina e caracterize entalpia, entropia e energia livre de Gibbs.
4. Explique porque foi definido um ΔG’° para as condições padrões bioquímicas.
5. Explique como funciona o acoplamento energético de reações químicas.
6. Explique as bases químicas da energia livre padrão da hidrólise de ATP.
7. Como as enzimas são fundamentais para que o processo de transdução de energia
aconteça, viabilizando o metabolismo celular.
8. Compostos fosforilados e tioésteres apresentam energia livre de hidrólise elevada.
Assim, para as reações de hidrólise com variações de energia livre padrão elevadas e
negativas, os produtos são mais estáveis do que os reagentes. Explique os porquês para
cada um dos compostos fosforilados de importância biológica apresentados na nossa aula.
9. Considere um sistema compreendido por um ovo em uma incubadora. A gema e a clara
do ovo contêm proteínas, carboidratos e lipídios. Se fertilizado, o ovo evoluirá de uma
única célula para um organismo complexo. Discuta esse processo irreversível em termos
de variações de entropia em relação ao sistema, ao ambiente e ao universo. Esteja certo
de ter uma definição clara dos conceitos de sistema e ambiente.
1- Sistema: Porção definida pelo espaço:
Aberto-> Troca de energia e massa.
Fechado-> Troca de energia
Isolado->sem troca de energia
Ambiente: Tudo que esta em volta do sistema
Processo: toda transformação que ocorre no ambiente ou sistema
-Isobárico- Pressão Constante
-isovolumétrico -Volume constante 
-Isotérmico- Temperatura constante
2- Primeira Lei: em todas as transformações a energia do universo permanece constante, embora possa mudar de forma. 
O total de energia de um sistema isolado é conservado
A energia NÃO pode ser criada nem destruída
Segunda Lei: Entropia
A entropia o universo sempre aumenta em todos os processos naturais.
Em um sistema isolado a energia disponível para o trabalho decresce em todo processo real.
Sistemas tendem a proceder de estados ordenados (baixa entropia) para estados desordenados (de alta entropia).
3- Entalpia H é a energia em forma de calor em processos isobáricos em uma reação química que reflete os tipos e numero de ligações
-Reação Endométrica: Capitam o calor do meio, possuem valores (+) delta H.
-Reação Exotérmica: quando libera calor o conteúdo de calor dos produtos é (-) do que os dos reagentes.
Entropia(s) é uma expressão quantitativa da aleatoriedade ou desordem de um sistema.
A entropia mensura a quantidade de estados disponíveis uma vez satisfeitas as restrições impostas ao sistema. 
A Energia Livre e Gibbs (G) expressa a quantidade e energia capaz de realizar trabalho durante uma reação a temperatura e pressão constantes.
· Quando o sistema ocorre com a transformação menos energia livre a variação de energia livre delta G possui valor negativo (exergônica) espontânea
· Quando adquire energia livre e o delta G positivo (endergônica) não espontâneas
Quando delta G atinge o equilíbrio é = 0
4- A s condições As condições padrão (ΔG° = a variação de energia em condições padrões (préfixadas [R] e [P] = 1M, T = 298K e P = 1atm)) não são adequadas para descrever as reações celulares.
- Assim foi definida ΔG’° (delta G linha zero)
Exemplo:
Hidrólise do ATP: ATP + H2O ADP + Pi
 Na condição padrão (bioquímica): pH = 7,0; T = 25°C; [ATP] = [ADP] = [Pi ] = 1M ΔG’º = - 30,5 kj/mol
 (ΔG’° = variação padrão de energia livre é uma constante física de cada reação)
A variação de energia livre padrão de uma reação química é uma forma matemática alternativa para expressar sua constante de equilíbrio.
5-As variações de energia livre padrão são aditivas; Uma reação com ΔG’° positivo é possível de ocorrer acoplando-se outra reação com ΔG’° negativo.
 Exemplo: fosforilação do ADP na glicólise
6- A transformação da ATP em ADP + P é uma hidrólise, ou seja, a água é um dos reagentes desse processo. A formação de ligações covalentes no final da transformação libera mais energia do que a absorção na quebra das ligações presentes entre os átomos das moléculas de ATP e água. ATP é uma sigla utilizada para denominar a adenosina trifosfato. Essa molécula é encontrada em todos os seres vivos e constitui a principal forma de energia química, uma vez que sua hidrólise é altamente exergônica (libera energia livre),
· Repulsão eletrostática entre atómos de fósforo do ATP 
· Solvatação dos produtos (ADP e Pi ) ou (AMP e PPi ) é melhor que a solvatação do ATP reagente 
· Produtos são mais estáveis que os reagentes. Há mais elétrons deslocados no ADP, Pi ou AMP, PPi , que no ATP