Bioenergética

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  • FIGURE 13-8a Alternative ways of showing the structure of inorganic orthophosphate. (a) In one (inadequate) representation, three oxygens are single-bonded to phosphorus, and the fourth is double-bonded, allowing the four different resonance structures shown here.
  • Bioenergética

    1. 1. BIOENERGÉTICA E METABOLISMO
    2. 2. Princípios de Bioenergética <ul><li>Classificação das células </li></ul><ul><li>Grandes ciclos de matéria </li></ul><ul><li>Catabolismo e Metabolismo </li></ul><ul><li>Transdução de Energia </li></ul><ul><li>Energia livre, entalpia e entropia </li></ul><ul><li>Hidrólise do ATP / Transferência de fosforilas </li></ul><ul><li>Força redutora do NADH </li></ul><ul><li>Tipos de reações </li></ul><ul><li>Regulação das reações anabólicas e catabólicas </li></ul>
    3. 3. <ul><li>segundo a forma química pela qual obtêm os átomos de carbono do meio ambiente: </li></ul><ul><li>Autotróficas (bactérias fotossintéticas e células de plantas superiores): utilizam o dióxido de carbono (CO 2 ) da atmosfera como única fonte de carbono. As cianobactérias também utilizam o nitrogênio atmosférico. </li></ul><ul><li>Heterotróficas (células de animais superiores e a maioria dos microorganismos): precisam obter átomos de carbono do meio ambiente na forma de moléculas orgânicas, ou seja, precisam de outras células. </li></ul>CLASSIFICAÇÃO DAS CÉLULAS
    4. 4. O carbono existente na atmosfera (CO 2 ), entra na composição das moléculas orgânicas dos seres vivos (fotossíntese), e a sua devolução ao meio ocorre pela respiração aeróbica, pela decomposição e pela combustão da matéria orgânica. GRANDES CICLOS DA MATÉRIA – CICLO DO CARBONO
    5. 5. GRANDES CICLOS DA MATÉRIA – CICLO DO NITROGÊNIO
    6. 6. 2 3 GRANDES CICLOS DA MATÉRIA: CICLOS DO CARBONO E DO OXIGÊNIO 1
    7. 7. <ul><li>METABOLISMO </li></ul><ul><li>- soma de todas as transformações químicas que ocorrem em uma célula ou em um organismo vivo; </li></ul><ul><li>série de reações químicas catalisadas enzimaticamente (vias metabólicas) </li></ul><ul><li>cada passo  uma pequena mudança química: </li></ul><ul><ul><li>Reações de óxido-redução; </li></ul></ul><ul><ul><li>Reações de ligação; </li></ul></ul><ul><ul><li>Reações de isomerização; </li></ul></ul><ul><ul><li>Reações de transferência de grupamento; </li></ul></ul><ul><ul><li>Reações hidrolíticas; </li></ul></ul><ul><ul><li>Adição de grupamentos funcionais a duplas ligações ou a remoção de grupamentos formando ligações duplas. </li></ul></ul>
    8. 8.
    9. 9. “ Embora o metabolismo englobe centenas de diferentes reações catalisadas enzimaticamente, as vias metabólicas centrais são em pequeno número e notavelmente similares em todas as formas de vida.”
    10. 10. <ul><li>Um adulto de peso normal consome cerca de 2.500 kcal por dia. </li></ul><ul><li>contração muscular, </li></ul><ul><li>para o transporte de substâncias e íons através da membrana plasmática, </li></ul><ul><li>para a produção de proteínas, enzimas e ácidos nucléicos, etc. </li></ul><ul><li>Ex.: formação de uma ligação peptídica: 0,5 a 4 kcal de energia (dependendo dos aminoácidos que serão ligados quimicamente). </li></ul>
    11. 11. COMPOSTOS RICOS EM ENERGIA <ul><li>NUCLEOTÍDIOS FOSFORILADOS Ex.: ATP, GTP </li></ul>
    12. 12. Estruturas de ressonância do ortofosfato
    13. 13.
    14. 14. b) FOSFOCREATINA (ou creatina fosfato) E OUTROS Creatina fosfato + ADP + H +  creatina cinase ATP + creatina Ou = –10,3 kcal/mol
    15. 16. COFATORES CARREADORES DE ELÉTRONS (coenzimas e grupos prostéticos) 1- nicotinamida adenina dinucleotídio (NAD + e NADH) 2- flavina adenina dinucleotídio (FAD e FADH 2 ) DOAÇÃO DE ELÉTRONS EM REAÇÕES ANABÓLICAS 1- nicotinamida adenina dinucleotídio fosfato (NADP+ e NADPH). RECEPÇÃO DE ELÉTRONS EM REAÇÕES CATABÓLICAS
    16. 17.
    17. 18.
    18. 19.
    19. 20. <ul><li>CATABOLISMO </li></ul><ul><li>Fase degradativa do metabolismo; </li></ul><ul><li>moléculas orgânicas nutrientes  moléculas + simples e menores; </li></ul><ul><li>liberação de energia livre  formação de ATP </li></ul><ul><li>e </li></ul><ul><li>  redução de transportadores de elétrons (NADH e FADH 2 ) </li></ul>
    20. 21. <ul><li>ANABOLISMO </li></ul><ul><li>(biossíntese) </li></ul><ul><li>Moléculas precursoras pequenas e simples  moléculas maiores e + complexas; </li></ul><ul><li>Necessita de energia: </li></ul><ul><li>  hidrólise do ATP ; </li></ul><ul><li> força redutora do NADH e FADH 2 </li></ul>
    21. 22. nutrientes liberadores de energia: carboidratos gorduras proteínas macromoléculas celulares: proteínas polissacarídeos lipídeos ácidos nucléicos energia química: ATP NADPH produtos finais pobres em energia: CO 2 H 2 O NH 3 moléculas precursoras: aminoácidos açúcares ácidos graxos bases nitrogenadas Catabolismo Anabolismo A oxidação de compostos carbonados é uma importante fonte de energia celular
    22. 23. <ul><li>Regulação das vias metabólicas </li></ul><ul><li>Separada para reações anabólicas e catabólicas; </li></ul><ul><li>Níveis de Regulação: </li></ul><ul><li>Enzimas alostéricas (mais imediata); </li></ul><ul><li>Regulação hormonal; </li></ul><ul><li>Regulação pela quantidade de enzima celular. </li></ul>
    23. 24. Estudo quantitativo das transduções de energia que ocorrem nas células vivas e na natureza em função dos processos químicos subjacentes a essas transduções.
    24. 25. “ ... Em geral, a respiração é nada mais do que uma combustão lenta do carbono e do hidrogênio e é inteiramente similar àquela que ocorre numa lâmpada ou numa vela acesa, assim, por este ponto de vista, os animais que respiram são verdadeiros corpos combustíveis que queimam e consomem a si próprios... A tocha da vida inflama-se a si mesma no momento em que a criança respira pela primeira vez, e ela não se extingue exceto na morte.
    25. 26. A primeira lei da termodinâmica é a lei de conservação da energia. Afirma que a energia não pode ser criada nem destruída. A quantidade de energia do universo é constante. Contudo, as formas de energia podem ser convertidas umas nas outras.
    26. 27.
    27. 28. <ul><li>Energia Livre de Gibbs (G) </li></ul><ul><li>Quantidade de energia capaz de realizar trabalho durante uma reação. </li></ul><ul><li>Liberação de energia livre   G - (exergônica) </li></ul><ul><li>Ganho de energia livre   G + (endergônica) </li></ul><ul><li>Uma reação só pode ocorrer espontaneamente se  G for negativa. </li></ul><ul><li>(variação da energia livre em pH 7 é  Gº) </li></ul>
    28. 29. Se ΔG é positivo, o processo não é espontâneo Se ΔG é zero, o processo está em equilíbrio termodinâmico Se ΔG é negativo, o processo é espontâneo Uma reação desfavorável pode ser impulsionada por uma reação favorável.
    29. 30. b) entalpia (H) Conteúdo de calor do sistema reagente. Liberação de calor  H - (exotérmica) Absorção de calor  H + (endotérmica)
    30. 31. c) entropia (S) Expressa a casualidade ou desordem. Produtos menos complexos e mais desordenados que reagentes  S + (ganho de entropia). 2ª Lei da Termodinâmica  lei do aumento da entropia no Universo &quot;A quantidade de entropia de qualquer sistema isolado termodinamicamente tende a incrementar-se com o tempo, até alcançar um valor máximo&quot;.

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