Profª Bianca Mendes Maciel Universidade Estadual de Santa Cruz (DCB)

Transcrição

1 Noções de termodinâmica e bioenergética BIO FÍSICA Profª Bianca Mendes Maciel Universidade Estadual de Santa Cruz (DCB)

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3 Como a vida gera ordem? VIDA ORGANIZAÇÃO O fluxo de energia pode deixar para trás o aumento da ordem!

4 Como organizou? Como surgiu a vida? denovovesicle.mov

5 geyser2.mov

6 vesiclegrowth.mov

7 Experiência de Miller e Urey -1953

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10 Fonte: Scientific American nonenzymaticpolym.mov

11 vesicleentry.mov

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13 Fonte: Scientific American

14 Fonte: Scientific American

15 protocelldivision.mov

16 Fonte: Scientific American

17 -Bioenergética- Estuda o comportamento e as transformações de energia ligadas aos fenômenos biológicos. É uma aplicação da TERMODINÂMICA SISTEMA AMBIENTE SISTEMA + AMBIENTE = UNIVERSO SISTEMA (meio intracelular) + AMBIENTE (meio extracelular) = UNIVERSO (organismo)

18 SISTEMA = conjunto de elementos que interagem entre si. TERMODINÂMICA: estuda o fluxo de energia em sistemas da natureza. SISTEMA CONSERVATIVO Não ocorre perda de energia sob forma de calor quando seus elementos interagem entre si. SISTEMA DISSIPATIVO Ocorre perda de energia sob forma de calor quando seus elementos interagem entre si.

19 O fluxo de energia pode deixar para trás o aumento da ordem! 1ª lei da Termodinâmica: A energia do Universo (SISTEMA + AMBIENTE) é constante. 1. Energia não pode ser criada ou destruída, mas somente convertida: Tudo que exprime um Trabalho, somente pode ser realizado às custas de uma transformação energética; Energia potencial (Ep) energia armazenada, não está sendo usada Energia cinética (Ec) energia que está sendo transformada, está em uso

20 O fluxo de energia pode deixar para trás o aumento da ordem! 1ª lei da Termodinâmica: A energia do Universo (SISTEMA + AMBIENTE) é constante. 2-Toda transformação de energia se acompanha de produção de Energia Térmica; 3-Qualquer forma de Energia ou Trabalho pode ser totalmente convertida em Calor.

21 O fluxo de energia pode deixar para trás o aumento da ordem!

22 Movimento browniano: Movimento aleatório de partículas em um fluido, como consequência dos choques das moléculas do fluido nas partículas No universo, nada está em completo repouso. Onde existe matéria, existe movimento Movimento browniano: explica a natureza física do calor, que é gerado devido ao atrito A temperatura é a medida do movimento browniano em um corpo

23 O fluxo de energia pode deixar para trás o aumento da ordem! 2ª lei da Termodinâmica: Descreve a transferência da Energia que sempre se desloca de níveis mais altos para níveis mais baixos. A entropia(grau de desordem) do Universo tende ao máximo O aumento contínuo na ordem dentro de uma célula viva deve ser acompanhado por um aumento ainda maior na desordem do meio ambiente da célula

24 Os seres vivos vivem enquanto lutam para a diminuição de sua entropia. Isso resulta em um aumento da entropia ambiental. Heneine, Biofísica Básica A vida é uma tentativa permanente para um equilíbrio entre o meio interno e o meio externo e cuja realização é a morte. Prof. Arnaldo Carneiro Leão

25 Estabilidade ou Equilíbrio?

26 Estabilidade X Equilíbrio Equilíbrio Energético: se dá quando não há mais troca de energia como o entorno. EQUILÍBRIO = MORTE Sistema Estável: mantém a sua conformação ao longo do tempo, só ocorre longe do equilíbrio.

27 Entalpia (ΔH), Entropia (ΔS) e Energia Livre (ΔG) E universo = (E potencial + E cinética ) + ( E térmica ) E sistema E ambiente Ep= energia potencial das ligações químicas entre os átomos Ec= movimento molecular (MOVIMENTO BROWNIANO) Et= parte Eté dissipada no ambiente (calor) e não aproveitada! ENTROPIA Na célula (sistema aberto e dinâmico) a energia é fornecida através de processos moleculares, portanto, não é possível medir a energia em valores absolutos, apenas as variações de energia (ΔG) que ocorrem durante as reações químicas em condições de isobaria e isotermia.

28 Entalpia (ΔH), Entropia (ΔS) e Energia Livre (ΔG) Energia utilizável = Energia livre (ΔG) ativada por atração e repulsão das cargas elétricas durante as interações químicas ΔG= ΔH TΔS ΔH -variação de calor de um sistema (Entalpia) T Temperatura ΔS Entropia (quantidade de energia incapaz de realizar trabalho). É a medida de desordem das partículas

29 Entalpia (ΔH), Entropia (ΔS) e Energia Livre (ΔG) ΔG= ΔH TΔS Reação exergônica (catabolismo): A-B = A + B + E ΔG = ΔH TΔS() ΔG < 0 (a reação perdeu energia para acontecer) quando um sistema cede calor, sua entropia diminui e aumenta a entropia do ambiente; Reação endergônica (anabolismo) A + B + E= A-B ΔG = ΔH TΔS () ΔG > 0 (a reação ganhou energia para acontecer) quando um sistema recebe calor, sua entropia aumenta e diminui a entropia do ambiente

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31 CONCLUSÕES