bio energetic a

Bioenergtica

Processos metablicos e

transferncia de energia

Profa Dra Luciana Lopes Silva Pereira

Bioqumica DQI/UFLA

Bioenergtica

METABOLISMO

Retirada

da Energia

dos alimentos?

Conservao

da energia

pela clula?

Mobilizao

da Energia

para trabalho?

Bioenergtica

Carboidratos

Lipdeos

CO2 + H2O + E

Parte dissipada 45% Armazenada

Calor ATP e outras

PRINCIPAIS FONTES DE ENERGIA (E) PARA A CLULA

Bioenergtica

Trabalho

osmtico

Trabalho

qumico

Trabalho

metablico

Trabalho

eltrico

Trabalho

mecnico

ATP

Termodinmica

Estudo das trocas e transformaes de energia que acompanham os

fenmenos qumicos e fsicos

Termodinmica e a cincia que estuda as transformaes de energia nas

quais as variaes de temperatura so importantes.

A maioria das transformaes qumicas resulta em alteraes nas

temperaturas

Primeira Lei da Termodinmica

O Princpio da Conservao de

Energia tem grande analogia com

o Princpio da Conservao de Matria

(Lei de Lavoisier).

A transformao de matria em

energia e vice-versa E= mc2.

Conclui-se:

num sistema isolado,

a quantidade total

de matria e

energia constante

Bioenergtica

Cabea da

MIOSINA

Filamento de ACTINA

A quebra do ATP em ADP + Pi

fornece energia para a contrao

muscular

Primeira Lei da Termodinmica Bomba calorimtrica v constante: no h w de expanso Qv: calor a volume constante Qv : medida da energia total liberada na reao qumica

Qp= Qv -w

p = presso constante

Sistema Fechado

-Qv= E v =volume constante

p constante: h w de expanso Qp: calor a volume constante Qp: quantidade de calor liberado na reao em aberto

Sempre que um sistema sofre uma transformao fsica e/ou

qumica: CONTABILIDADE ou BALANO ENERGTICO a energia total ganha sempre igual energia total perdida

Sistema Aberto

Bioenergtica

G = H - TS G = Variao de energia livre do sistema

H = Variao de energia calorfica do sistema - Entalpia (H)

S = Variao de entropia (S)

T = Temperatura absoluta (K)

ENERGIA

Energia

calorfica

Energia

Livre

(ATP)

Energia

universo

Primeira Lei da Termodinmica Entalpia (H) A entalpia ou contedo de calor da gua, no estado de vapor o mais

alto, no estado lquido mdio, no estado slido o mais baixo

Slido

calo

r

Lquido

calo

r

Gs

Au

men

to d

a e

nta

lpia

Primeira Lei da Termodinmica Entalpia (H)

Tendncia de buscar um estado de menor energia

Caminho da reao

Os botes de Napoleo e as 17 molculas que

mudaram a histria

estanho branco (metlico) estvel acima dos 13,2 C estanho cinzento (no metlico) estvel abaixo dos 13,2 C.

Primeira Lei da Termodinmica Concluses

1 Princpio da Termodinmica:

Estabelece que as transformaes nas quais a energia

conservada podem realizar-se

1 Princpio da Termodinmica: No violado

Concluses

Para fazer previses exatas quanto possveis transformaes

necessita-se mais do que apenas o 1 Princpio

Leia da

Termodinmica

Termodinmica

1 Lei

2 Lei

Concluses

3 Lei

Uma transformao espontnea (isto , processa-se sem ajuda de energia

externa), quando h de entropia

impossvel converter totalmente energia trmica em trabalho til

2 Lei da Termodinmica

Segunda Lei da Termodinmica

Em processos

espontneos

a ordem tende

a transformar-se

em desordem

Nem todas transformaes

Ou mudanas de estado

espontneas

so acompanhadas

de perda de energia

Transformaes Endotrmicas

Algumas mudanas espontneas absorvem

calor. Ex: fuso do gelo acima de 0C calor absorvido ao mesmo tempo que o sistema vai a

um estado de maior energia

A tendncia desordem to

importante quanto tendncia de

buscar um estado de menor energia.


Nem sempre uma tendncia supera a outra e assim nenhum dos

dois critrios podem ser considerados absolutos

para transformaes ESPONTNEAS

A tendncia desordem to

importante quanto tendncia de

buscar um estado de menor energia.

ESPONTANEIDADE: depende da total da entropia ( S) do sistema e da vizinhana


Um processo que espontneo em um sentido no

espontneo no sentido contrrio.O sentido de um processo

espontneo pode depender da temperatura

gelo se transformando em gua espontneo a T > 0C, gua se transformado em gelo espontneo a T < 0C.

Espontaneidade

Energia de Gibbs ou Funo de Gibbs

Critrio rigoroso para transformao espontnea

G = H - TS G = Energia livre:

Energia capaz de

realizar trabalho (T e

P constante).

Se libera energia livre

G = (-) exergnico

Se ganha energia

livre

G = (+) endergnico

H = Entalpia:

Contedo de calor

de um sistema de

reao; reflete o

nmero e o tipo de

ligaes nos

reagentes e

produtos

H reg > H prod:

H =(-) exotrmico

H reg H prod:

H =(+) endotrmico

S = Entropia:

Expresso

quantitativa para

desordem e caos:

Se os produtos so

menos complexos e

mais desordenados:

ganho de entropia

S = (+)

Bioenergtica

Pi

Primeira lei da

termodinmica:

Em qualquer transformao

fsica ou qumica, a quantidade

total de energia permanece

constante, embora possa

mudar a forma de energia.

Segunda lei da

termodinmica:

Todas as transformaes

qumicas tendem a ocorrer em

uma direo tal que a energia

til sofre degradao

irreversvel para uma forma

desordenada chamada

ENTROPIA (energia intil).

Bioenergtica

G0 < 0

(reao espontnea)

Energia do Produto > 1

G0 > 0

(reao no acontece espontaneamente)

Energia do Produto >> Energia do

Substrato

Quando Keq

Bioenergtica

REAES DE OXI-REDUO e ENERGIA LIVRE Oxidao: perda de e-

Reduo: ganho de e- Reaes de xido-Reduo

Par redox (Aox/Ared): quando um composto se oxida outro se reduz.

Potencial de xido-reduo padro (E0): tendncia de um par redox ganhar ou perder e-;

Reaes se processam do menor para o maior E0.

Eo = Eo oxidante - Eo redutor

G0 = - n. F. E0

F = constante de Faraday = 69,5 kJ/V.mol; n = n eltrons transferidos

Bioenergtica

TRABALHO MECNICO:(exemplos de G positivo e G negativo)

exergnicaendergnica

Bioenergtica

Reaes com G positivo ou negativo

Glicose + Pi Glicose

6-fosfato

ATP ADP + Pi Glicose + ATP

Glicose 6-fosfato + ADP

Ene

rgia

Liv

re,

Reaes ACOPLADAS permitem fazer

acontecer reaes antes no espontneas

Bioenergtica

Compostos RICOS em Energia Utilizados em reaes ACOPLADAS; Possuem G0 da reao de hidrlise negativo e com valor > 25 KJ/mol;

Apresentam alta capacidade de transferir grupos fosfato.

Compostos Ricos em Energia G0 (KJ/mol)

Fosfoenolpiruvato (PEP) - 62

1,3 Bifosfoglicerato - 49

Fosfocreatina (PC) - 43

ATP - 31

Bioenergtica

Tenso de ligao no

reagente causada por

repulso eletrosttica

Estabilizao dos produtos

por ionizao


por isomerizao


por ressonncia

COMPOSTOS RICOS EM

ENERGIA

Compostos pirofosfatados;

Fosfatos de acila;

Fosfatos enlicos;

Tiosteres;

Fosfatos de guanidina;

Bioenergtica

G' = - 7300 Cal/Mol

H2O+-HO P

OH

O P

OH

O P

OH

O CH2O

OH OH

H

Adenosina trifosfato (ATP)

NN

CH

N

NH2

OOO

COMPOSTOS PIROFOSFATADOS

G' = + 7300 Cal/Mol

ATP + H2O ADP + P

Bioenergtica

Bioenergtica

FOSFATOS DE ACILA

G' = - 11800 Cal/Mol

cido 3-fosfoglicricocido 1,3-difosfoglicrico

O

P

OH

OHHO+

O

C

CH OH

OH

CH2OP

H2O+

O

C

CH OH

O P

CH2OP

OH

O

OH

Bioenergtica

FOSFATOS ENLICOS

= -14800Cal/Mol

cido pirvicocido fosfoenolpirvico

COOH

C

CH2

OP

O

OH

OH+H2O C

COOH

CH3

O+HOP

O

OH

OH

G

Bioenergtica

TIOSTERES

H2O+

O

CH3CSCoA CH3COH

O

+Coenzima A

Go = -7500 cal/Mol

NN

CH

N

NH2

CH2O

OOH

HH

P

OH

HO O

OOO

CH2CH2NHCCHOHCCH2O

CH3

CH3

P

OH

OP

OH

O

O

HS CH2CH2NHC

cido pantotnico

Pantetena

HH

Estrutura da coenzima A

Bioenergtica

FOSFATOS DE GUANIDINA

H

G' = -10300 Cal/Mol

Creatina

+HOPOH

OH

O

H2NCNCH2

NH

CH3

H2O+

Fosfocreatina

HOPNCNCH2

O

ONH

CH3H

COOH COOH

Bioenergtica

EXEMPLO DE REAO ACOPLADA

Bioenergtica COENZIMA - MOLCULA ORGNICA NO PROTICA

ATUAM COMO METABLITOS TRANSPORTADORESMAPA METABLICO

bio energetic a

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