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Bioenergética Prof. Ana Paula Jacobus

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Metabolismo

• Metabolismo é a somatória de todas as transformações químicas de uma célula ou organismo

• O QUE É O METABOLISMO ????

• Uma atividade celular altamente coordenada na qual diversos sistemas multienzimáticos atuam conjuntamente visando 4 objetivos:

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1 – Obter energia química, seja por captação de energia solar ou

degradação de nutrientes ricos em energia obtidos do meio ambiente

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2 – Converter as moléculas dos nutrientes em moléculas com

características próprias de cada célula

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3 – Formar macromoléculas (proteínas, ácidos nucléicos, polissacarídeos)

a partir e precursores monoméricos, as quais vão ter atividades

específicas nas células.

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4 - Sintetizar e degradar biomoléculas necessárias para determinadas

funções celulares.

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Tipos de vias metabólicas

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O Metabolismo é dividido em catabolismo e anabolismo

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Quais são as características dos seres vivos?

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Estudo das transformações da energia que ocorrem na

células vivas e dos processos químicos envolvidos

nessas transformações

Bioenergética

A transformação da energia biológica obedece as leis da

Termodinâmica

Quais são as leis da termodinâmica?

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Primeira lei da termodinâmica:

Princípio da conservação da Energia

Princípio de Joule

“Para qualquer mudança física ou química, a quantidade

total de energia no universo permanece constante”

“A energia pode mudar de forma ou ser transportada mas não pode ser criada ou destruída”

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Primeira lei: princípio da conservação da Energia

•Seres vivos usam energia para realização de trabalho mecânico, químico, osmótico ou

elétrico e para a manutenção de sua organização, reprodução e interação com o meio

Células vivas se comportam como transdutores de energia – convertem energia química em

outro tipo necessário

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Segunda Lei:

A desordem do universo sempre tende a aumentar

“Em todos os processos naturais a

entropia (grau de desorganização) do universo sempre tende a aumentar”

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Organismos vivos preservam sua organização interna retirando energia livre do ambiente

e retornando à sua vizinhança energia na forma calor, aumento do número de moléculas

Segunda Lei: A desordem do universo sempre tende a aumentar

A desorganização ou entropia do universo aumenta

Glicose + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O

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Fluxo de Energia entre o ambiente e os organismos vivos

Através de um conjunto de reações químicas produtoras

ou consumidoras de energia os organismos conseguem

ter suas características ou funções preservadas

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G negativo (ou exergônica) – reação espontânea (energia livre do produto é menor que do reagente)

Tendência da reação fora do equilíbrio é no sentido de formação do produto

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G positivo (ou endergônica) – reação não espontânea (energia livre do produto é maior que do reagente)

Tendência da reação fora do equilíbrio é no sentido de formação do reagente

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As células usam os para conseguir realizar as transformações metabólicas

necessárias dois tipos de reações

ΔG negativo (tendência a formação produto)

ΔG positivo (tendência a formação reagente)

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Vida versus 2º Lei da Termodinâmica

A vida ocorre com a ΔS < 0 local a custas da ΔS > 0 do meio externo

A quebra de nutrientes ajuda a reduzir localmente a entropia

Os organismos vivos são SISTEMAS ABERTOS EM EQUILÍBRIO ESTACIONÁRIO

COM O MEIO

Termodinâmica clássica sistemas ISOLADOS troca ENERGIA com o MEIO

atinge o EQUILÍBRIO com a vizinhança

VIDA SISTEMA ABERTO troca MATERIA E ENERGIA com o MEIO

Não atinge o EQUILÍBRIO com o MEIO Se atingir MORTE

Os organismos vivos preservam a sua ordem interna pela retirada de energia

do meio na forma de nutrientes ou energia solar, e devolvem para o meio na forma de calor e entropia

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Os organismos vivos ingerem substância com ALTA ENTALPIA e BAIXA ENTROPIA e os convertem em

compostos com BAIXA ENTALPIA e ALTA ENTROPIA

O conteúdo ENTRÓPICO dos alimentos é tão importante como o ENTÁLPICO.

A energia é transformada (1º Lei da Termodinâmica)-Sistema organizado Baixa Entropia é mantido

Estado estacionário Fluxo constante mantido pelo gradiente de concentração ou pelo gasto de ΔG;

O gasto de ΔG ocorre de modo “morro abaixo” através do acoplamento de processos endergônicos

e exergônicos

O sistema é dissipativo Rendimento é “baixo”

Vida versus 2º Lei da Termodinâmica

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Termodinâmica e Acoplamento de reações

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Acoplamento de reações

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Reações com valores de ΔG próximos de ZERO podem ser facilmente revertidas pela mudança nas concentrações de produtos e

de reagentes

Termodinâmica de algumas reações bioquímicas

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Vias Metabólicas

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Vias Anfibólicas

Conjunto de reações que podem ser tanto Anabólicas como Catabólicas.

✓ Dependem da condição energética da célula

✓ Biossíntese e degradação são quase sempre distintas

1-Ocorrem por vias diferentes.

2-Envolvem enzimas diferentes numa mesma via.

3-Podem ser compartimentalizadas.

4 –Vias irreversíveis

5 –Possuem etapas limitantes

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As vias metabólicas ocorrem em locais

específicos das células

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Termodinâmica de algumas reações bioquímicas

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Ex: Glicólise

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Reações químicas especiais responsáveis pelo fluxo de energia nos organismos vivos

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Transferência de elétrons – reações de óxido-redução

✓ O fluxo de elétrons pode realizar trabalho

✓ Reações envolvem a perda de elétrons por uma determinada espécie química, que sofre

oxidação, e captação desses elétrons por outra espécie, que é reduzida

✓ Nos sistemas biológicos compostos reduzidos são fonte de elétrons para determinadas

reações produzirem energia metabólica

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As Reações Recorrentes do Metabolismo

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Controle do fluxo metabólico

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