Termodinâmica Bq: Bioenergética Flashcards
Termodinâmica + leis
Termodinâmica: Therme (calor) + dynamis (potência) => trocas de energia numa porção de matéria
• Os organismos vivos não podem criar energia do nada.
• Os organismos vivos não podem destruir energia transformando-a em
nada.
• Os organismos vivos podem transformar energia existente noutra forma de energia (transdução de energia).
Sistemas…
Sistema isolado: não troca matéria nem energia com o exterior
- Sistema fechado: troca energia com o exterior
- Sistema aberto: troca matéria e energia com o exterior
Trocar energia por: trabalho (provocar mov contra fext) + calor (Dif temp entre sistema e exterior) => modos de transferência de energia NÃO FORMAS DE ENERGIA
liberta calor no exterior → Exotérmico
absorve calor do exterior → Endotérmico
Organismos: dif tipos de energia: solar, química.. dps trabalho osmótico/químico/mecânico
Algumas mudanças espontânea, outras não?… Energias…
- A força condutora aparente que leva a que uma mudança química (ou física) ocorra: tendência da energia e da matéria se dispersarem de um modo desordenado.
- A medida da dispersão desordenada de energia ou matéria é denominada entropia, S
=> Durante o processo de transformação de energia, os organismos vivos devem aumentar a entropia do universo.
De modo a manter a sua organização interna, os sistemas vivos devem ser capazes de extrair energia útil dos seus meios ambientes e libertar energia não útil (calor) de volta para os seus meios ambientes.
Critério para uma reação ocorrer espontaneamente: deltaStotal>0!!
deltaG = deltaHsistema - TdeltaSsitema = -TdeltaStotal
A entropia só aumenta (deltaStotal>0) se deltaG < 0 logo:
deltaG < 0 reação espontânea no sentido direto (exergónica)
delta G > 0 reação espontânea na direção contrária (B-> A) (endergónica)
delta G = 0 sistema em equilíbrio
Equilíbrio…
Quando reagentes e produtos atingem a c de equilíbrio, as v das reações no sentido da formação dos produtos e a reação inversa são exatamente iguais e não ocorre qualquer alteração no sistema. Logo:
k1 [A]eq = k2 [B]eq => Constante de eq K (k1/k2)
deltaG=deltaGo’+RTlnQ, com Q= ([𝑪]𝒄 [𝑫]𝒅/[𝑨]𝒂[𝑩]𝒃), razão de ação das massas
Variação energia Gibbs padrão no equilíbrio deltaGo’=-RTlnQ, portanto: variação de energia de Gibbs padrão numa reação química = forma matemática alternativa de exprimir a constante de equilíbrio
Estados padrão
Q:
• [r]inicial e [p]inicial = 1 M
• 1 atm (101 325 Pa)
• Reações envolvendo H+ => [H+]= 1M ou pH=0
• T = 298,15 K (25ºC) (não é definida mas a IUPAC recomenda 298,15 K)
• deltaGo, deltaHo…
BQ:
• pH ~ 7 e mantém-se constante.
• [H2O] = 55,5 M e constante; [Mg2+] = 1 mM
• deltaGo(‘) => útil como ref! Comparar reações em condições padrão: É uma constante para uma dada reação + uma medida indicativa do afastamento de uma reação em relação ao equilíbrio.
Reações acopladas…
As variações de energia de Gibbs são aditivas
deltaGo’total = deltaG1o’ + deltaG2o’
Constantes de eq multiplicam-se
Uma reação endergónica pode ocorrer se for acoplada com uma reação exergónica através de um intermediário comum.
O valor de deltaGo’ ou deltaG só indica que uma reação é termodinamicamente possível. Não diz a que velocidade ocorre nem qual a via pela qual se forma um determinado produto!!
ATP
principal transportador de energia de Gibbs nos organismos vivos
transfere energia por transferência de grupo fosforil e não por hidrólise simples!!
Potencial de transferência de grupo: Variação de energia de Gibbs devida à transferência de um grupo funcional (fosforil ou adenilil, AMP, no caso do ATP) de um composto para uma molécula recetora específica ou para a água
O ATP é cineticamente estável em solução a pH 7!
A energia de ativação para a reação de transferência do grupo fosforilo do ATP é elevada. A clivagem da ligação fosfoanidrido só é rápida quando catalisada enzimaticamente.
Porque hidrólise ATP tem variação de energia de Gibbs alta e neg?
- Há uma diminuição da repulsão electroestática
Os produtos da hidrólise (ADP + Pi) são:
- estabilizados por ressonância (Pi).
- estabilizados por ionização (ADP).
- Há um aumento da entropia pois há um aumento do número de moléculas/iões em solução (a pH > 7)
- Há uma diminuição da quantidade de água solvatada (ordenada) no ADP e Pi relativamente ao ATP
Hidrólise de outros compostos fosforilados: Fosfoenolpiruvato (PEP)
O grupo fosforil pode ser transferido de compostos com maior deltaGo‘ para menor deltaGo‘.
Reações como:
PEP + ADP –> Piruvato + ATP
São favoráveis e podem ser usadas para sintetizar ATP!!
PEP3- + H2o –> piruvato- + HPO42-: deltaG’º: -61,9kJ/mol (DO ATP: -32,80 a max! Que é a 2a!)
O ciclo do ATP-ADP
ATP –> movimento, transporte ativo, biossíntese, amplificação de sinal –> ADP
ADP –> oxidação mol combustível, fotossíntese –> ATP
A quantidade de ATP é limitada! Reciclagem (turnover) !
O ATP é um dador imediato de energia de Gibbs e NÃO uma forma de armazenamento de energia de Gibbs a longo prazo
A geração de ATP é uma das principais funções do catabolismo
