Metabolismo Energético

A energia nos organismos vivos

Biomoléculas

Prof. Marcio Fraiberg

Como nos mantemos vivos?

• Todos os dias você usa aparelhos em sua casa, como geladeira, fogão, TV entre muitos outros.

• Cada aparelho desse funciona quando a ele se adiciona um elemento externo, a energia; que no caso dos aparelhos elétricos é a eletricidade e no caso do fogão é o fogo, ou energia calorífica.

• Mas, e como os seres vivos se mantêm vivos?

A vida de uma célula

• Para se manter viva, todas as células de seu corpo precisam de energia, para que possam executar uma ação,ou seja, realizar trabalho.

• Como exemplo, coloque sua mão em seu peito e sinta seu coração. Imagine uma célula de um músculo do coração, que bate sem cessar.

Lembre-se lá da física

• Energia (existem muitas definições, usaremos aqui a que melhor se relaciona com os sistemas vivos): Pode ser definida como a capacidade de gerar uma mudança, de rearranjar uma molécula (refazê-la) ou realizar trabalho.

• Trabalho: O movimento da matéria contra forças que se lhe opõe, como a gravidade, o atrito, entre outras.

• Além disso, os organismos vivos precisam de outra capacidade, a de conseguir interconverter energia de uma forma (A), em outra (B), que consigam usá-la em sua estrutura.

• Exemplo:

ENERGIA AENERGIA B

Interconversão

Energia química interconvertida em:-Energia mecânica (movimento)-Energia térmica (calor dissipado no suor), entre outras.

Ao comer, ingerimos alimento (energia química)

E como isso funciona?• Podemos dizer então, que todas as atividades

que você realiza, são resultado de milhares de processos que acontecem, utilizando a energia que vem dos nutrientes ingeridos. Um dos nutrientes é a glicose, molécula rica em energia química.

• Nessa molécula ocorrem dois fenômenos interessantes:• 1. Ela pode armazenar energia potencial

Energia potencial• Da física temos:• Potencial: Capacidade de realizar trabalho em

relação aos fatores que facilitam ou dificultam a realização desse trabalho.

• Energia potencial: É aquela que a matéria possui devido a sua localização ou estrutura

• Assim:a. Quanto mais distante do centro da terra um objeto ou porção de matéria estiver localizado, maior sua energia potencial mecânica, devido a força da gravidade.b. A glicose é uma molecona (complexa). Ela armazena energia potencial química graças a sua estrutura, a forma como os seus átomos estão arranjados. Por isso, essa energia pode ser liberada.

Assim temos:• A força de atração para o centro da terra, faz

com que a água corra sempre ladeira a baixo, podendo mover uma roda, gerando energia (hidroelétricas).

• Nessa molécula ocorrem dois fenômenos interessantes:• 2. A energia armazenada na molécula de glicose pode ser

liberada durante a respiração celular, (oxidação) na forma de CO2.

Molécula de Glicose

Respiração Celular

Produção de 6 moléculas de CO2

ENERGIA

O metabolismo

• O conjunto das reações químicas nos seres vivos são denominadas metabolismo.

CATABOLISMO:Entram moléculas complexas e saem moléculas simples mais energia.

Moléculas Complexas

CATABOLISMO

Moléculas Simples + ENERGIA

ANABOLISMO:Entram moléculas simples + energia e saem moléculas complexas.

Um princípio básico• Para que ocorram determinados processos

metabólicos (caminhos metabólicos) é necessário que esse conjunto de reações ocorra “ladeira abaixo”, ou num meio termodinâmicamente favorável (espontâneo), ou seja, a energia é liberada para o meio e os produtos tem menos energia que os reagentes.

• Somente será espontâneo o conjunto de reações se a variação da chamada energia livre de Gibbs (energia livre capaz de realizar trabalho) for negativa ( ), indicando que o sistema libera energia para o meio.

Como funciona?• O processo:

GlicoseEstado inicial de um sistema:2.Maior energia livre;3.Menor estabilidade;4.Maior capacidade de realizar trabalho.

GLICÓLISEDurante uma mudança espontânea:2.A energia livre do sistema decresce;3.O sistema se torna mais estável;4.A energia livre pode ser aproveitada para realizar trabalho.

O produto final:2.Menor energia livre;3.Maior estabilidade;4.Menor capacidade para realizar trabalho.

O resultado desse processo são duas moléculas de piruvato

Nem tudo é espontâneo em seu corpo

• São varias as reações que ocorrem em seu corpo e, nem todas, “descem ladeira abaixo”. Algumas gastam energia para se formar.

• Exemplos:

• Assim, a 1ª reação não é espontânea, pois é maior que zero. Mas se juntar-mos (acoplamento) 1 com 2 ( que é favorável), formará uma terceira (1+2) que é favorável.

• Aqui a substância B ( que aparece na reação 1 e 2) é o acoplador, e as enzimas (máquinas que executam reações de forma combinada) acabam por realizar a operação.

Como esse processo ocorre?• No metabolismo celular, as reações favoráveis

“ladeira abaixo” ocorrem naturalmente, já as desfavoráveis “ladeira acima” precisam ser pagas para ocorrer. É aí que entra a moeda energética, uma acopladora nata que a célula produz ( o B de nossa reação):

• o ATP (adenosina trifosfato).

Molécula de ATP

O ATP

Molécula de ATP