Bioenergética: ATP e Liberação de Energia Útil, Notas de estudo de Energia

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Energia, ATP e sua

re-síntese

Últimas aulas...

Visualizamos o porque da contração muscular necessitar tanto de energia na forma de ATP

• Transporte iônico (repolarização pela bomba de Na+/K+ e recapitação de Ca2+^ pela SERCA)
• Ciclo das pontes cruzadas

Hidrólise de ATP em ADP + Pi libera a energia pra sustentar estes processos

Princípios da Bioenergética

(termodinâmica) e da

Transdução de Energia

Prof. Dr. Tiago R. Figueira Disc. Bioquímica do Exercício- 2019 EEFERP/USP

Terminologia e Conceitos

Termodinâmica = energética

Século 19 Motores a Vapor (calor era a forma de energia em estudo)

Térmica Química Mecânica Elétrica Radioativa Atômica

Bioenergética estuda o fluxo de energia útil nos organismos vivos

Objetivos da aula

• Compreender por que seres vivos requerem energia para sobreviver
• Apresentar os fundamentos básicos da bioenergética
• Aprender o que determina a quantidade de energia útil liberada/captada nas transformações químicas celulares

Índice

1. Energia para os seres vivos

2. Fundamentos básicos da bioenergética
3. Energia útil (ΔG) liberada pela quebra do ATP e em outras reações químicas
4. Liberação/captação de energia útil (ΔG) nas reações de transferência de elétrons

O sol é a fonte primordial de energia

para a biosfera

Animais

A energia solar captada pelos autotróficos flui para os heterotróficos por meio de moléculas orgânicas

Liberação de energia nos seres

heterotróficos

• A energia é liberada em reações químicas que degradam moléculas orgânicas maiores e mais complexas em outras menores e mais simples: - Ex: carboidratos, lipídios e proteínas em CO 2 , H 2 O e NH 4 +
• A coletividade das reações bioquímicas que degradam moléculas maiores em outras mais simples é chamada de “catabolismo”

Fluxo de matéria e energia entre o

catabolismo e o anabolismo

Libera-se energia Consome-se energia

• Aquisição de moléculas orgânicas energéticas
• Estocagem de moléculas energéticas
• Degradação das moléculas energéticas para a liberação de energia
  • Conversão de energia entre diferentes formas úteis
  • Utilização de energia para produção de trabalho

Do ponto de vista energético, a vida do

ser heterotrófico requer:

Esta é a energética da vida dos animais

As quatro leis da termodinâmica são

princípios que se aplicam a biologia

• A lei zero é sobre o equilíbrio de temperatura entre

corpos

• A terceira lei é sobre o corpo no zero absoluto de

temperatura (zero Kelvin) não conter energia

A primeira e a segunda lei serão discutidas mais detalhadamente...

Fundamentos básicos da bioenergética

“Leis da termodinâmica” relevantes à biologia

“for any physical or chemical change, the total amount of energy in the universe remains constant; energy may change form or it may be transported from one region to another, but it cannot be created or destroyed”.

Primeiro

Expressão matemática das duas leis

fundamentais da termodinâmica

Δ H = Δ G + TΔ S

• Entropia
  • Energia não útil
  • Ex: calor não confinado (aleatoriedade espalhada)
• Energia útil
• Energia livre
• Entalpia
• Energia total do sistema

Calor não realiza trabalho no

organismo animal, mas é importante

Calor = energia que não realiza trabalho e nem pode ser convertida em outra forma de energia nos animais. É energia não útil.

A liberação de Calor nas transformações energéticas é essencial para a vida

Temperatura constantes nos animais homeotérmicos

“Efeito Q10 ” = velocidade das reações bioquímicas dobra com o aumento da temperatura em 10 °C