Resolução dos Exercício propostos na Teórica

7/30/2019 Resoluo dos Exerccio propostos na Terica

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LicenciaturaemBioqumica QumicaFsicaBiolgica

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Henri ueSilvaFernandes

passivamente, contudo os mecanismos de transporte ativo das

clulaspermitemvencerestepotencial,fazendocomqueosiesse

movam em sentido contrrio ao que seria espontneo. Logo, por

transporteativo,oscatiespotssiomigraparaointeriordaclulae

oscatiessdioparaoexterior.

c. Sabe-se que por cada mole de ATP que se hidrolisa sotransportados trs moles de catio sdio e dois moles de

catiopotssio.Verifiquese,sobopontodevistaenergtico,

taltransportepossvel.

AhidrlisedeumamoldeATPliberta62.3kJdeenergia.

Para transportar uma mol de ies sdio contra o gradiente

electroqumicoprecisoquebrarumabarreiraenergticade14kJ.

Nocasodopotssiosonecessrios1.4kJdeenergia.

SejaE,aenergianecessrioparamover3moldecatiessdioe2

mol de caties potssio contra os respectivos gradientes

electroqumicos.

=

31410

!

+ 21.

410

!=

45kJComoaenergianecessriaparamover3moldeNa +e2moldeK+

menorqueaenergialibertadanahidrlisedeumamoldeATP,ento

podemosconcluirqueo processodetransportepodeocorrer,sobo

pontodevistaexclusivamenteenergtico.

d. Que outros requesitos, alm dos energticos, se tm de

verificar para que o acoplamento de reaces biolgicas seja

possvel?

Paraalmdacomponenteenergtico,paraoestudodesistemasde

acoplamento de reaces biolgicas, necessrio saber se as

condies do meio so propcias ocorrncia das reaces do

acoplamento.Paraalmdissonecessriosaberseosreagentesse

encontram disponveis no local (biolgico) do acoplamento da

reaco. Mais importante ainda, necessrio, muitas das vezes,

protenasespecficasqueconsigamfazercomqueaenergialibertada

deumareacosejacapazdeseraproveitadaparadesencadearumdeterminado processo. Por exemplo, as ATPases so protenas


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capazesdeusaraenergiaqumicalibertadanahidrlisedoATPde

modo a que o movimento de subunidades dessa mesma protena

possa bombear os ies atravs da membrana contra o gradiente

electroqumico.


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2.ConsidereareaodeformaodeATP,acopladaaoprocessodedegradao

daglicosecomformaodecidolctico.

a) Calculeorendimentoenergticodoprocessoglobal.Nadegradaodeumamoledemolculasdeglicoseformam-seduasmolesde

molculasdeATPpeladegradaodaglicosepelociclodeKrebs.1moldeGlicoseproduz218kJ

2moldeATPnecessitamde231.4 = 62.8kJdeenergiaparaseremformados

=!"#$#%&'&!"!"#$%!!"!"#

!"#$%&'('!"!"#$%!%!!"!"#$%&' 100% =

62.8

218100%

= 28.

8%

b) Suponha que 75% da energia armazenada nas molculas de ATP utilizadanotransporteactivodecatiosdio.Paraosglbulosvermelhos

os valores da concentrao de catio sdio nos fluidos intra eextracelularesso,respectivamente,10.0X10 -3moldm-3e15.0X10-2mol

dm-3. Calcule, justificando, a quantidade de catio sdio que

transportadaactivamente,porcadamoledeglicosedegradada.Desprezeopotencialdemembrana.

Comoadegradaodeumamoledemolculasdeglicoseproduzenergiaqueaproveitada para a sntese de 2 moles de molculas de ATP, ento a energia

envolvidanotransportecorrespondea75%daenergiaassociadahidrlisededuasmolesdeATP.

=!"#$#%&'&!"!"#$%&'"!(!"!"!2!"#$%&'('!"!!"#!"#$!"!"# 100%

75% = !"#$#%&'&!"!"#$%&!"#$!"!"!231.410!

100% !"#$#%&'&!"!"#$%&'"!(!"!"! = 47.1kJ(2molculasdeATPhidrolisadas)

Desprezando o potencial elctrico de membrana, o potencial de membranadependeapenasdadiferenadeconcentraesdoNa+.


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!"

! = !"

!

!+ ln

!

!"# !"!!

+ ln !

!"# !"! = ln

!

!"# ln !

!"#

!"! = ln

!

!"#

! !"#

!"! = 8

.

314310 ln10.010

!!

15.010!! !"! = 6.98kJmol!!

Estaaenergianecessriaparatransportarumamoldecatiessdiodeuma

ladoparaooutrodamembrana(6.98kJ).

!"

!!"#$%!"#$%&"'!"#!$!!"!"!#$%&% =47.110

!

6.9810!

!"

!!"#$%&'"!#('%!"#!$!!"!"!#$%&% = 6,7molPor cada mole de molculas de glicose que so degradas, produz energia

suficiente para mover 6,7 mol de caties sdio atravs de uma membrana deumahemciaportransporteativo,admitindoque75%daenergiadahidrlise

doATPusadaparaestefim.


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3.Deacordocomateoriaquimiosmtica,asntesedeATPocorreacopladaao

transportepassivodeprotesatravsdamembranainternadamitocndria.

a)AdmitaqueseformaumamoledeATPporcadadoismolesdeprotestransportadospassivamente.CalculeavariaodepHquedeveexistiratravsda

membranapara,a310K,serpossveloreferidoacoplamento.ParaareacodehidrlisedoATPrGm0=-31.4kJmol-1,a310KepH=7.0.

Para se formar uma mole de molculas de ATP so necessrios 31.4 kJ deenergia,sendoqueessaenergiaprovmdomovimentode2moldeprotes(H +)

afavordopotencialqumico(transportepassivo),logoporcadamoldeprotes

queatravessamamembranatemdeselibertar15.7kJdeenergia,logo

!! =

!!

!+ ln

!

!"# !!!+ ln

!

!"#

!

! = ln!

!"#

! !"#

15.710!= 8.314310 ln

!

!"#

! !"#

ln

!

!"#

!!"#

= 6.09

!

!"#

!!"#

= !.!"

log!"+

+

= log!" 6.09

log!" + log!" + = log!" 6.09 pH!"# pH!"# = 2.64 pH = 2.64

b) Deduza, justificando, a expressoqueutilizouna resoluo da alnea

anterior.

Aexpressousadafoi,

!! =

!!

!+ ln

!

!"# !!!+ ln

!

!"#

queresultadadiferenaentreopotencialqumicadoH+

deumaladoedooutrodamembrana,peloque

!! =

!

!! + ln

|!|

!


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Pelo1PrincpiodaTermodinmicatemos,

= + !"!"#$% =

Pelo2PrincpiodaTermodinmicatempos, =

Como = e = +

Ento,

= +

emtermosdevariao...

= + +

= + +

= +

= + Atemperaturaconstantetemosque

=

Se considerarmosos valores molares da Energia de Gibbs (G) e do

volume (V), temos o potencial qumico () e o volume molar (Vm),respectivamente.

= !

= 1

!(!)

!(!!)

= 1

!

!!

!=

1

!

!!

=

!+ ln

!

Estafrmuladopotencialqumicoemfunodaspressesparciais

podeserescritoemfunodasatividadequmicas,

= !+ ln


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Comoaatividadedadapor,

=

!

No entanto, o coeficiente de atividade () 1 para solues muito

diludas porque se assume um comportamento ideal, a pode sersubstitudopelaconcentrao,

= !+ ln

!

c0aconcentraoderefernciade1moldm-3.

Assim chega-se expresso que traduz o potencial qumico de um

componentedeumamisturaemfunodasuaconcentrao(soluo

comcomportamentoidealdiluda),aumatemperaturaT.


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4.Nosglbulosvermelhos,a glicose transportadaactivamenteparaointerior

dasclulasporacoplamentocomareacodehidrlisedoATP.Paraosistemacelularconsiderado,a310K,avariaodaenergiadeGibbsmolarparaareaco

dehidrlisedoATPtemovalorde50.5kJmol-1.

a) Suponha que por cada mole deATP hidrolisadoso transportadas 2mol de glicose. Determine o valor mximo possvel da razo|glicose|(i)/|glicose|(e) para que, a 310 K e nas condies consideradas, o

acoplamentosejapossvel.

AenergiadehidrlisedeumamoledeATPde50.5kJ.A energialibertadapor

uma moledeATP capaz detransportar2moles de glicoseparao interiordaclula (transporte ativo contra o potencial qumico). Logo a energia requerida

paraotransportedeumamoledeglicoseatravsdamembrana25.2kJ.Este

corresponde ao valor de diferena de potencial qumico da glicose entre o

interioreoexterior.Paraqueomecanismodeacoplamentofuncione,aenergiafornecida pela hidrlise de uma mole ATP tem de ser suficiente para o

movimentodeduasmolesdeglicoseatravsdamembrana.Assim,!"#$%&' < !"#$!"#$!"!"#!"#"!!"#$%&"!'!"!"#!"#$!"!"#$%&'

!"#$%&' !"#$%&'! + ln !"# !"#$%&'! + ln !"#

25.

210!

> ln

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!"#

25.210!> 8.314310 ln

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!".!!"!

!.!"#!"#

!"#

!"#

< 1.810!

b)Adeduofoifeitanaalneab)doexerccio3.

Resolvidopor:HenriqueSilvaFernandes

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