Termodinâmica. Estudo das formas de energia que afetam a matéria. Sistemas (moléculas + solutos) X ambiente (sistema - universo)

Documentos relacionados
Pontifícia Universidade Católica de Goiás Departamento de Biologia Bioquímica Metabólica ENZIMAS

Bioenergética. Prof. Ana Paula Jacobus

Trabalhos de Bioquímica

Os organismos necessitam de um constante fornecimento de energia livre

Acetil CoA e Ciclo de Krebs. Prof. Henning Ulrich

O QUE É O METABOLISMO????

MÓDULO 2 - METABOLISMO. Bianca Zingales IQ-USP

O QUE É O METABOLISMO????

O QUE É O METABOLISMO????

Termodinâmica em Bioquímica

MÓDULO 2 - METABOLISMO. Bianca Zingales IQ-USP

Dra. Kátia R. P. de Araújo Sgrillo.

Introdução ao Metabolismo. Profª Eleonora Slide de aula

QBQ 0204 Bioquímica. Carlos Hotta. Glicólise 13/05/17

Termodinâmica de Sistemas Biológicos

5/4/2011. Metabolismo. Vias Metabólicas. Séries de reações consecutivas catalisadas enzimaticamente, que produzem produtos específicos (metabólitos).

O QUE É O METABOLISMO????

Aula de Bioquímica II. Bioenergética e Metabolismo

Lipídeos e ácidos graxos

Profª Eleonora Slide de aula. Introdução ao Metabolismo

O Observatório de Educação em Direitos Humanos / Unesp (SP) está iniciando uma campanha educativa em defesa da "democracia".

BIOQUÍMICA GERAL. Prof. Dr. Franciscleudo B. Costa UATA/CCTA/UFCG. Aula 10 Metabolismo Geral FUNÇÕES ESPECÍFICAS. Definição

Obtenção de Energia. Obtenção de Energia. Obtenção de Energia. Oxidação de Carboidratos. Obtenção de energia por oxidação 19/08/2014

Universidade Federal do Pampa Campus Itaqui Bioquímica GLICÓLISE AERÓBICA. Ciclo de Krebs e Fosforilação Oxidativa. Profa.

Fisiologia do Exercício

Aula de Bioquímica II SQM Bioenergética e Metabolismo

CICLO DE KREBS. Bianca Zingales IQ-USP

LCB208 BIOQUÍMICA DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS BIOENERGÉTICA

Metabolismo e Bioenergética

Universidade de São Paulo Instituto de Física Energia em Sistemas Biológicos Edi Carlos Sousa

Dividido em: Anabolismo Catabolismo

estuda a transferência,conversão e utilização da energia em sistemas biológicos exemplos: conversão de moléculas dos nutrientes em outras moléculas

MAPA II POLISSACARÍDIOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS. Leu Ile Lys Phe. Gly Ala Ser Cys. Fosfoenolpiruvato (3) Piruvato (3)

Organelas Transdutoras de Energia: Mitocôndria - Respiração

Como é que as células extraem energia e poder redutor do ambiente? Como é que as células sintetizam as unidades das macromoléculas?

12/11/2015. Disciplina: Bioquímica Prof. Dr. Vagne Oliveira

Termodinâmica de Sistemas Biológicos

Aulas Multimídias Santa Cecília Profª Renata Coelho Disciplina: Biologia Série: 9º ano EF

Introdução ao Metabolismo Microbiano

Profa Alessandra Barone.

METABOLISMO ENERGÉTICO

Metabolismo de Carboidratos. Profa.Dra. Leticia Labriola Abril 2011

Ciclo de Krebs ou Ciclo do ácido cítrico. Prof. Liza Felicori

Profa. Angélica Pinho Zootecnista. Dpto de Zootecnia Fones:

Glicólise. Professora Liza Felicori

METABOLISMO ENERGÉTICO. BIOLOGIA 9º ano Profª Renata Coelho Rodrigues

Metabolismo de Lipídeos

26/4/2011. Beta-Oxidação de Ácidos Graxos. Principal fonte de Ácidos Graxos são os TRIGLICÉRIDES

Oxidação parcial o que acontece com o piruvato?

Acetil CoA e Ciclo de Krebs. Prof. Henning Ulrich

Funções do Metabolismo

Oxidação parcial o que acontece com o piruvato?

A partir de agora, o processo de respiração celular ocorre dentro da organela citoplasmática chamada mitocôndria.

Matéria: Biologia Assunto: Respiração celular Prof. Enrico blota

Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de Krebs ou Ciclo dos Ácidos Tricarboxílicos

Metabolismo e oxidação de carboidratos: Glicólise

Biologia. Respiração Celular. Professor Enrico Blota.

CICLO DE KREBS. Em condições aeróbias: mitocôndria. citosol. Glicólise. ciclo de Krebs. 2 piruvato. 2 Acetil CoA. Fosforilação oxidativa

GOIÂNIA, / / 2015 PROFESSOR: DISCIPLINA: SÉRIE: 1º. ALUNO(a):

Dividido em: Anabolismo Catabolismo

Dividido em: Anabolismo Catabolismo

Revisão do Metabolismo da Glicose

FISIOLOGIA VEGETAL 24/10/2012. Respiração. Respiração. Respiração. Substratos para a respiração. Mas o que é respiração?

Metabolismo energético das células

Química e Bio Química Aplicada METABOLISMO ENZIMOLOGIA. Metabolismo Energético Respiração Celular e Fermentação

Guilherme Menegon Arantes. Instituto de Química Universidade de São Paulo

Universidade Federal do Ceará Centro de Ciências Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular Disciplina de Biofísica.

Metabolismo de Lipídeos

Conversão de energia Mitocôndria - Respiração

Aula de Bioquímica II SQM Ciclo do Ácido Cítrico

1. Produção de Acetil-CoA. 2. Oxidação de Acetil-CoA. 3. Transferência de elétrons e fosforilação oxidativa

BIOENERGÉTICA. Equipe de Biologia Leonardo da Vinci

Pontifícia Universidade Católica de Goiás Departamento de Biologia Bioquímica Metabólica. Rotas Metabólicas. Prof. Raimundo Júnior M.Sc.

Glicose / carboidratos Ácidos graxos Aminoácidos. Acetil-CoA. Ciclo de Krebs (NADH e FADH 2 )

MANUAL DA DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA CURSO DE FISIOTERAPIA

Aula Neoglicogênese Gliconeogênese

METABOLISMO ENERGÉTICO

Biossistemas e Biorreações

PRINCIPAIS VIAS METABÓLICAS

30/05/2017. Metabolismo: soma de todas as transformações químicas que ocorrem em uma célula ou organismo por meio de reações catalisadas por enzimas

Aula de Bioquímica II. Ciclo do Ácido Cítrico

Cadeia Respiratória (Fosforilação Oxidativa)

DIRECIONAMENTO TERMODINÂMICO DA LIGAÇÃO PEPTÍDICA E DA LIGAÇÃO FOSFODIÉSTER

Metabolismo de Lipídeos

BIOLOGIA. Moléculas, células e tecidos. Respiração celular e fermentação Parte 1. Professor: Alex Santos

Universidade Federal do Pampa Campus Itaqui Bioquímica GLICONEOGÊNESE. Profa. Dra. Marina Prigol

Profª Eleonora Slide de aula. Revisão: Termodinâmica e Bioenergética

Utilização de glicose pelas células. A glicólise é a via metabólica mais conservada nos sistemas biológicos

Prof André Montillo

21/11/2016. Destinos do Piruvato na Célula. Respiração Celular X Combustão. Respiração Celular

A energética celular:

Introdução à Cinética e Termodinâmica Química. Ariane Nunes-Alves

Mecanismo de transporte dos grupos acetil da mitocôndria para o citosol.

GLICONEOGÊNESE ou NEOGLICOGÊNESE

Metabolismo de Carboidratos. Profa.Dra. Leticia Labriola Abril 2012

BIOSSINTESE E OXIDAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS BREVE EXPLICAÇÃO

Semana 12 Respiração Celular

BIOENERGÉTICA INTRODUÇÃO

7. OXIDAÇÕES BIOLÓGICAS

Pr P o r f o a f Al A essan a d n r d a r a B ar a o r n o e n

Transcrição:

Termodinâmica Estudo das formas de energia que afetam a matéria Sistemas (moléculas + solutos) X ambiente (sistema - universo) Possibilita prever se processos bioquímicos são possíveis Aplicações: conformação de proteínas/carboidratos arranjos supra-moleculares organização de vias metabólicas transporte de íons e nutrientes trabalho mecânico

1 a Lei: Conservação de Energia - A energia do universo se mantém constante - Entalpia (H): Energia química de um sistema - Em transformações químicas: H depois - H antes = DH - Em sistemas biológicos, DH = variação de calor: Exotérmicos: DH negativo Endotérmicos: DH positivo - DH não depende do mecanismo de reação - DH não define espontaniedade

2 a Lei: Tendência à Desordem - A conversão de órdem em desordem é espontânea. - Organização : fração pequena de possíveis configurações. - Entropia = S - Em um sistema fechado, se DH 0 e DS positivo, o processo é espontâneo. - No universo, como a energia é constante, processos espontâneos aumentam a entropia. DS universo > 0

2 a Lei: Tendência à Desordem - A conversão de órdem em desordem é espontânea. - Organização : fração pequena de possíveis configurações. - Entropia = S - Em um sistema fechado, se DH 0 e DS positivo, o processo é espontâneo. DS não prevê espontaneidade. - No universo, como a energia é constante, processos espontâneos aumentam a entropia. DS universo > 0

Energia Livre (G) DS universo = DS sistema + DS vizinhança DS vizinhança = -DH sistema /T substituíndo: DS universo = DS sistema DH sistema /T multiplicado por T: -TDS universo = DH sistema - TDS sistema DG = DH - TDS

Energia Livre (G) DG < 0, processo exergônico, espontâneo DG > 0, processo endergônico DG = 0, processo em equilíbrio DG não indica velocidade ou mecanismo de reação DG de reações acopladas podem ser somados DG = DH TDS DH < 0 e DS > 0, processo sempre espontâneo DH > 0 e DS < 0, processo não espontâneo DH < 0 e DS < 0, espontâneo a T < DH/DS DH > 0 e DS > 0, espontâneo a T > DH/DS

Equilíbrio Químico Para a reação aa + ab cc + dd, K eq = [C] c [D] d [A] a [B] b DG 0 = -2,3RT logk eq Condições padrão para DG 0 - concentração = 1M - ph = 7 Quanto maior K eq, menor DG 0

Termodinâmica 1 a Lei: As energias se conservam 2 a Lei: A desorganização é favorável Variação de entalpia DG = DH - TDS Variação de energia livre Variação de entropia

Metabolismo - Seqüência de reações que resultam na formação de produto - Altamente regulada - Anabolismo (biossíntese): construção de macromoléculas gasto de energia (ATP) - Catabolismo: degradação de nutrientes e material celular geração de energia (ATP) reaproveitamento de materiais

Tipos de Reações 1. Group Transfer : transferência de um grupo eletrofílico de um nucleófilo a outro. grupo acil grupo fosforil grupo glicosil

Tipos de Reações 2. Óxido-redução: reações com perda ou ganho de elétrons Aceptores de elétrons: NAD + NADH NADP + NADPH FAD FADH 2

Tipos de Reações 3. Eliminação: Forma C=C, elimina H 2 O, NH 3, ROH ou RNH 2

Tipos de Reações 4. Isomerização: Muda a posição de um H e uma dupla ligação.

Tipos de Reações 5. Rearranjo: Quebram e re-colocam ligações C-C

Tipos de Reações 6. Quebra C-C / Condensação: Quebra / cria ligações C-C

Você deve ser capaz de: - Ler e entender mapas metabólicos - Entender as transformações químicas e energéticas envolvidas - Visualizar a ligação entre vias metabólicas - Entender como estratégias gerais se aplicam a vias específicas - Compreender como a atividade das vias é controlada Regulação do metabolismo

Mapas Metabólicos ATP + H 2 O ADP + Pi (síntese) G6P (6) F6P (6) (degradação) F1,6P (6) DHAP (3) G3P (3) PEP ADP ATP piruvato quinase Pyr G3P (3) DHAP (3) 1,3BPG (3) Pyr (3) CO 2 ATP piruvato carboxilase (biotina) +Acetil-CoA ADP + Pi OAc (4)

Estratégias Gerais do Metabolismo Convergência para (e divergência de) poucos metabólitos - Fontes de energia: ATP, GTP - Redutores: NADH, NADPH, FADH 2 - Fontes de C, N: Acetil CoA, Glutamato Vantagens: Simplificação de processos anabólicos Maior velocidade evolutiva Maior independência do indivíduo

Estratégias Gerais do Metabolismo Vias metabólicas irreversíveis 2NAD + 2NADH 2ADP 2ATP Glicose 2 Pyr 2NADH 2NAD + 6ATP 6ADP 2 Pyr Glicose Vantagens: Permite passos altamente exergônicos Direcionamento Controle independente de degradação e síntese

Estratégias Gerais do Metabolismo Primeiro passo = compromisso (exergônico e regulado) Glicose Ác. graxo ATP ATP ADP AMP G6P Acil-CoA DG = -5000 cal/mol DG = -10000 cal/mol Vantagens: Direcionamento Controle de uma enzima determina via prioritária Evita acúmulo de intermediários

Estratégias Gerais do Metabolismo Compartimentalização Glicose Pyr (citosol) Pyr CO 2 (mitocôndria) Síntese Ag (citosol) Degradação de Ag (mitocôndria) Vantagens: Controle de intermediários por transporte Separação de síntese/degradação Aumento de conc. localizada de intermediários

Controle do Metabolismo - Compartimentalização e reações de compromisso - Concentração de substratos, enzimas e produtos - Afinidade, velocidade máxima enzimática - Regulação alostérica enzimática - fase do compromisso - ATP, ADP, NADH, AcCoA - produtos da própria via - Modificação estrutural de enzimas fosforilação controle hormonal

1. Explique o que são variação de entalpia e entropia. 2. Defina a variação de energia livre como função de variações de entalpia e entropia. Explique a importância da variação de energia livre como determinante de espontaneidade de reações. 3. A diminuição da temperatura aumenta a solubilidade de CO 2 em refrigerantes. O que isso nos diz sobre as contribuições entálpicas e entrópicas para esse processo? 4. Um organismo vivo é ordenado e contém macromoléculas. Isso viola as leis da termodinâmica? 5. Quais são os principais tipos de reações bioquímicas? Explique as transformações envolvidas. 6. Discuta estratégias gerais para controle das vias metabólicas. 7. Desenhe a estrutura desses grupos: fosfoenol, anidrido fosfórico, éster fosfórico, ATP. Quais são ricos em energia? 8. Observando o mapa ao lado, identifique os passos irreversíveis. 9. Qual o primeiro composto comum à degradação de proteínas, carboidratos e lipídeos? Identifique possíveis vias para as quais este composto pode divergir após sua formação. 10. É possível sintetizar (justifique): a) ácido graxo a partir de glicose? b) proteína a partir de glicose? c) glicose a partir de ácido graxo? d) proteína a partir de ácido graxo? e) glicose a partir de proteína? f) ácido graxo a partir de proteína?