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Principios de Bioenergetica O gasto de energia por um ser vivo é contínuo, já que para manter as diversas atividades celulares a energia é essencial. Para satisfazer suas necessidades básicas é preciso que: - Obtenha substâncias essenciais para sobrevivência; - Obtenha energia para manutenção de processos vitais. Perde-se energia na forma de calor sempre que a temperatura do corpo é maior que a do ambiente. A Bioenergética é o estudo das transformações de energia que ocorrem nas células vivas. Aborda a transferência, conversão e utilização de energia nos sistemas biológicos. É a intensa e incessante atividade de transformação química. São reações de síntese, formação. Aquelas em que moléculas mais simples são unidas para formar células mais complexas. Consome/utiliza energia. São reações de degradação, quebra. Moléculas complexas são quebradas, transformando-se e moléculas mais simples. Liberam energia. Estuda o movimento da energia e como ela cria movimento. - Sistema: matéria contina numa determinada região do espaço, onde acontece os processos termodinâmicos. - Universo: ambiente em torno do sistema (vizinhança). Sistema Fechado: não sofre interferência externa, ou seja, não perde e nem ganha energia. Sistema Aberto: permite troca de energia com o universo. Descrevem a conversão, obtenção e dispêndio energético nos sistemas biológicos. 1ª Lei – Princípio da Conservação de Energia: um sistema não pode criar ou consumir energia, mas apenas armazená-la ou transferi-la ao meio onde se encontra. Ou seja, obtenção de energia através da absorção de alimentos (nutrientes). 2ª Lei – Princípio da Desordem Crescente: nos processos espontâneos há tendência a aumentar o grau de desordem. O universo tende para a desordem crescente em todos os processos. Essa é a condição mais favorável, é mais fácil desconstruir do que construir. Principios de Bioenergetica Representa a quantidade de energia associada a uma reação, é a capacidade de realizar trabalho. - Exergônica: reação libera energia e a variação G tem sinal negativo (delta G ≤ 0). - Endergônica: reação absorve energia e a variação G tem sinal positivo (delta G ≥ 0). É o conteúdo de calor liberado ou absorvido de um sistema. - Exotérmica: quando uma ligação libera calor, delta H tem sinal negativo (delta H ≤ 0). - Endotérmica: quando uma ligação absorve calor, delta H tem sinal positivo (delta H ≥ 0). Expressão do grau de desordem de um sistema. - Diminuição da Desordem: quando o sistema transformado é mais organizado (delta S ≤ 0). - Aumento da Desordem: quando o sistema é menos organizado (delta S ≥ 0). G = variação de energia livre H = variação de entalpia T = temperatura absoluta (K) S = variação de entropia É a quantidade de energia necessária para o metabolismo basal em um período. Animal deve estar em repouso físico e psicológico, em ambiente de conforto térmico, deitado de costas e em jejum de 8 horas. Trabalho apenas para manutenção do corpo. Utilização de glicogênio. Quanto maior o número de moléculas oxidadas no interior das células, maior a quantidade de calor que será liberado. Reações enzimáticas que geram calor ou outra forma de energia. Transformação da energia contida nos alimentos em forma utilizável pelo organismo (ATP). - Apenas monossacarídeos (glicose) e ácidos graxos entram nas células para serem quebrados novamente e ao fim produzirem o ATP. - O principal agente oxidante das células é o oxigênio, que retira e libera elétrons das ligações e guarda essa energia em forma de elétrons chamada coenzima. - Caloria Quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de 1g de água em 1ºC. – 1 caloria (Kcal) equivale a 4,18 KJ. - Joule: Quantidade de energia utilizada quando 1Kg é movido 1 metro, pela força de 1 Newton. – 1 Kcal = 4,184 KJ. G = H – T. S Principios de Bioenergetica Metabolizar significa transformar. Vias Metabólicas: - Anabolismo: síntese de substâncias (moléculas simples se transformam em moléculas complexas) – utilização de energia. - Catabolismo: degradação de substâncias (moléculas complexas se transformam em moléculas simples) – produção/liberação de energia. Existem enzimas marca-passo, que controlam a velocidade das reações bioquímicas, por fatores: alostéricos (mudança na estrutura), modificação covalente, repressão gênica etc. Caso essas enzimas não funcionem, o organismo entra em déficit. Adenosina: base nitrogenada Ribose: pentose (açúcar) Trifosfato: 3 grupos fosfato As células precisam de energia livre para realizar seus trabalhos biológicos. Esta energia livre é obtida através das moléculas de nutrientes e transformadas em ATP. O ATP é um nucleotídeo rico em energia que auxilia processos metabólicos, principalmente a biossíntese. - A energia do 1º fosfato transferido é bem maior do que a dos outros. - Quimiorganotróficos: catabolismo produz ATP, o qual dirige a atividade celular – energia oriunda de substâncias químicas. - Síntese de macromoléculas; - Transporte de íons e moléculas através da membrana plasmática (bomba de sódio e potássio); - Sistema contrátil das células do musculo esquelético; - No vagalume, o ATP é utilizado para conversão de energia química em energia luminosa. Oxidação de nutrientes Liberação de prótons NADH + H+ e FADH2 ATP Carboidratos Lipídeos Proteínas Compostos potencialmente energéticos Adenosina Trifosfato Transfere 1 fosfato e se torna ADP Era T (3), mas como perdeu 1 se torna D (2). Principios de Bioenergetica São coenzimas transportadoras de elétrons, que são vindos da oxidação dos nutrientes. - Oxidação: perda de prótons e elétrons. - Redução: ganho de prótons e elétrons. NADH – Nicotinamida adenina dinucleotídeo. FADH2 – Flavina adenina dinucleotídeo. Estas moléculas capturam os átomos de hidrogênio e elétrons ricos em energia da matéria orgânica, a energia obtida dos elétrons é convertida em moléculas de ATP. Oxidada: NAD+ - assume carga positiva. Reduzida: NADH - Sendo assim, o NAD+ é um aceptor de elétrons. - Participa das reações de transferência de elétrons nas reações de oxirredução e no metabolismo. - Transporta elétrons para cadeia respiratória. Oxidada: FAD+ Reduzida FADH2. - Participa do transporte de prótons e elétrons no metabolismo. - Atua como grupo prostético. É na membrana da mitocôndria que ocorre a transferência de prótons e elétrons.