Bioenergética
Engenharia Ambiental
Bioquímica Geral
Prof.: Edson Fernandes
O que é BIOENERGÉTICA?
É o estudo quantitativo das transduções energéticas
que ocorrem em células vivas.
Conceitos Básicos
1ª Lei da Termodinâmica
Para qualquer mudança física ou química, a quantidade total de calor, a quantidade
total de energia no universo permanece constante.
A energia pode mudar de forma ou ser transportada para uma outra região, mas não
pode ser criada ou destruída.
Conceitos Básicos
2ª Lei da Termodinâmica
A segunda lei da termodinâmica afirma que as diferenças entre sistemas em contato
tendem a igualar-se.
As diferenças de pressão, densidade e, particularmente, as diferenças de temperatura
tendem a equalizar-se. Isto significa que um sistema isolado chegará a alcançar uma
temperatura uniforme.
NO + ½O₂
NO₂
Conceitos Básicos
Energias ocorrentes nas reações químicas
Energia Livre de Gibbs (G)
Energia capaz de realizar trabalho durante uma reação a temperatura e pressão
constantes.
ΔG < 0 – reação exotérmica
ΔG > 0 – reação endotérmica
Conceitos Básicos
Energias ocorrentes nas reações químicas
Entalpia (H)
É o conteúdo de calor do sistema reagente. Reflete o número e o tipo d ligações químicas
nos reagente e produtos.
Conceitos Básicos
Energias ocorrentes nas reações químicas
Entropia (S)
É uma expressão quantitativa da aleatoriedade ou desordem de um sistema.
Quando os produtos de uma reação são menos complexos e mais desordenados do que
os reagentes, a reação ocorre com ganho de entropia.
Qual o tipo de energia utilizada nas células?
Entalpia?
A entalpia realiza trabalho quando transfere calor para ima região mais fria. Como a
temperatura do corpo é constante não é utilizada.
Entropia e Energia Livre?
Principalmente a energia livre é utilizada por trabalhar a temperatura e pressão
constantes.
A reorganização das estruturas favorecem o trabalho das enzimas.
Condição de Equilíbrio x Reação
A+B
A+B
A+B
C+D
C+
D
C+D
Considerações Gerais
Unidades Importantes
Unidades de ΔG e ΔH
Unidades de ΔS
Constante de Boltzmann
Número de Avogadro
Faraday constante
Constante de gás
k
N
J
R
J / mol (ou cal/mol)
J/mol.K (ou cal/mol.K)
1,381 x 10⁻²³ J/K
6,022 x 10²³/mol
96.480 J/V.mol
8,315J/mol.K (1,987cal/mol.K)
1 cal
4,184J
Unidades de temperatura absoluta, T, são Kelvin, K
25°C
298K
A 25°C,
RT
2,478kJ/mol (0,592 kcal/mol)
Considerações Gerais
Estado Padrão Bioquímico
[H+] é 10-7 M = pH7
[H2O] é 55,5M
Reações que envolvem Mg+2 (maioria envolvendo ATP)
[Mg+2] em solução comumente considerada constante em 1mM
Constantes-Padrão Aparente para Bioquímica
ΔG
ΔG’°
Keq
K’eq
Considerações Gerais
Relação entre valores de K’eq e ΔG’° e o sentido das reações
Quando ΔG’° é ...
Quando K’eq é ...
[ ] inicial 1M
Negativo
> 1,0
Ocorre no sentido direto
Zero
1,0
Está em Equilíbrio
Positivo
< 1,0
Ocorre no sentido inverso
Correlação entre de K’eq e ΔG’°
Variações de energia livre padrão de algumas reações químicas
Exemplos
Cálculo de ΔG’°
Calcule a Variação de energia padrão da reação catalisada pela enzima fosfoglicomutase
Glicose-1-fosfato
Glicose-6-fosfato
1° Calcular a K’eq
Condições iniciais:
[Glicose-1-fosfato] = 20mM
[Glicose-6-fosfato] = 0 mM
Condições finais:
[Glicose-1-fosfato] = 1,0mM
[Glicose-6-fosfato] = 19mM
Temperatura de 25°C e pH 7
2° Calcular a ΔG’°
ΔG’° = -RT. ln K’eq
= -(8,315 J/mol.K) . (298K) . (ln 19)
= -7,9 kJ/mol
Exemplos
Soma de variações de energia livre aditivas
Exemplos
Soma de variações de energia livre aditivas