aula_bioenergetica_III

8/9/2019 aula_bioenergetica_III

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Bioenergtica III

Karin A. Riske

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Gsis = Hsis TSsis < 0

energia total energia no disponvel para realizar trabalho

espontaneidade

dois critrios diferentes

entropia total

energia livre do sistema

Stot = Ssis + Sviz > 0

G: energia til para realizar trabalho (qumico e eltrico)


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Gsis = Hsis TSsis < 0

G < 0 processo espontneo

G > 0 processo no espontneo

G = 0 equilbrio termodinmico

G: energia til para realizar trabalho (qumico e eltrico)

energia total energia no disponvel para realizar trabalho

balano entre Hsis e TSsis

espontaneidade


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G = H TS < 0

H < 0 S > 0 sempre espontneo

H > 0 S < 0 nunca espontneo

H < 0 S < 0 T baixa

H > 0 S > 0 T alta


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G = H TS 0

exemplo: gelo gua

H = 6 kJ/mol > 0

S = 22 J/mol/K > 0

G > 0 para T < 0 oC

G = 0 para T = 0 oC

G < 0 para T > 0 oC


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G - Energia livre de Gibbs

reaes qumicas A + B ' C + D

produtosreagentes

G = Gprodutos - Greagentes

G < 0 Greagentes > Gprodutos

direo espontnea

G > 0 Greagentes < Gprodutos

G = 0 Greagentes = Gprodutos

equilbrio


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reaes qumicas

reagentes

produtosG = Gprodutos - Greagentes

concentraes iniciais

A + B ' C + D

produtosreagentes


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reaes qumicas

Go = estado padro:

1M, 25oC, 1atm

indica o quanto o estado padro est afastado do equilbrio

1M1M1M1M

A + B ' C + D

produtosreagentes


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no equilbrio G = 0

Keq

Keq relao entre [produtos] e [reagentes] no equilbrio

constante de equilbrio da reao

A + B ' C + D


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reaes qumicas

Go = estado padro:

1M, 25oC, 1atm

indica o quanto o estado padro est afastado do equilbrio

podemos terGo

< 0,mas

G> 0 !!

1M1M1M1M 10 M10 M

A + B ' C + D

produtosreagentes

depende das concentraes


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Exemplo: enzima E + substrato S complexo ES

G = H - TS

H interaes

S graus de liberdade

interaes feitas E-Sinteraes desfeitas E-gua S-gua

conformaes E-S, guaconformaes E-gua, S-gua, gua

Keq situao de equilbrio entre E + S ES


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G


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acoplamento qumico de duas reaes

vrias reaes importantes so endergnicas

A + B ' C + D G > 0

D + E ' F + G G < 0

G = G + G < 0A + B ' C + D

ATP + H2O ADP + Pi

glicose + Pi glicose-6-fosfato + H2O Go = 3.3 kcal/mol

glicose + ATP + H2O glicose-6-fosfato + ADP Go =- 4.1 kcal/mol

acoplamento: enzimas


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potencial qumico

potencial qumico: varivel intensiva de cada substncia

A B

G = G (T, P, n1, n2, n3,...)

i = io

+ RT ln Ci

i mostra como G varia quando a concentrao de i varia


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no equilbrio o potencial qumico de

cada substncia tem de ser igual em todo o espao

T

T

T

T

T

T

P

P

P

PP

P1

1

1

1

1

2 2

2

2

2

varivel intensiva como T e Pi = io + RT ln Ci

TP123

N

potencial qumico transporte de substncias - difuso


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1 2

uma substncia i

i = io + RT ln Ci

i(1) = io + RT lnCi (1) i 2-1 ) = i (2) i (1)

potencial qumico

>

transporte espontneo de 1 2

i - trabalho qumico associadoao transporte de 1 mol de i

da regio 1 2

i(2) = io + RT lnCi (2)

i(1) i(2)


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1 2

uma substncia i

i = io + RT ln Ci

i 2-1 ) = i (2) i (1)= io + RT lnCi (2) io RT lnCi (1)

i 2-1 ) = RT ln no equilbrio i (1) !i (2)

Ci(2)final = Ci(1)

final

potencial qumico

transporte espontneo de 1 2

i - trabalho qumico associadoao transporte de 1 mol de i

da regio 1 2

i 2-1 ) = 0

i(1) i(2)


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1 2

uma substncia i

i = io + RT ln Cipotencial qumico

=i(1) = io + RT lnCi (1) i(2) = io + RT lnCi (2)

i(1) i(2)


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duas substncias

i = io + RT ln Ci

a (1) = ao + RT lnCa(1)

no equilbrioa 2-1) = 0

Caf(2) = Ca

f(2)

a

b

potencial qumico

1 2

a (2) = ao + RT lnCa(2)

b (1) = bo + RT lnCb(1) b (2) = bo + RT lnCb(2)

a

>

C2

2-1 < 0

se z > 0 ons positivos

se z < 0 ons negativos

wel

~

wel

~


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potencial eletroqumico ~

1 2

++++

++++

_____

___

wel

no equilbrio

(1) !(2)~ ~ 2-1 = 0~

0

equao de Nernst

C1 D C2 !!!!

ddp que equilibra um gradiente de concentrao


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1 2

vrios componentes

glicose

Na+

Cl

permevel somente glicose e ao Na+

20mM

20mM

20mM2 2

100mM

100mM

100mM

impermeante

= 0


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1 2

++++

++++

____

____

vrios componentes

glicose

Na+

Cl

permevel somente glicose e ao Na+

60mM

20mM

20mM

60mM

100mM

100mM

no equilbrio

= + 41 mV

uma pequena frao de Na+

atravessa a membrana at criar addp que equilibra o gradiente

de concentrao (Nernst)

20mM100mM

= 0

+

+

+

+

_

_

_

_


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molculas neutras potencial qumico

potencial eletroqumico ~molculas carregadasons

gradiente deconcentrao

gradiente deconcentrao

+ddp

~

~ ~

~~

~

resumindo:


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clula

membrana lipdica

impermevel a molculas polares (ons)

++

+

+

++

++

consegue manter um gradiente de concentrao


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clula

Na+ Na+

K+K+

Cl

Cl Pr

assimetria na distribuio de ons

++

++

+

__

__

_

longe do equilbrio

estado estacionrio

concentraes

fluxos~ constantes

capacidade de realizar transporte espontaneamente !!


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estado estacionrio

estado de equilbrionenhuma variao temporal dos parmetros

nenhuma capacidade de realizar trabalho

estado estacionrio

nenhuma variao temporal dos parmetros

capacidade de realizar trabalho

fluxo = 0

fluxo constante

G, D 0~

G, = 0~


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estado estacionrio

estado de equilbrio estado estacionrio

h h

fluxo = 0 fluxo constante


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estado estacionrio

estado de equilbrio estado estacionrio

fluxo = 0 fluxo constante

Cint

Cext = Cint concentraes constantesCext > Cint

Cext

mecanismos para manter o estado estacionrio:gasto energtico

= 0 D 0


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estado estacionrio

seres vivos esto basicamente em estado estacionrio e no em equilbrio!!


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