Introdução ao Metabolismo Celular - JV · Energética básica Energia é a capacidade de realizar...
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MAR/2011
IntroduIntroduçção ao Metabolismo ão ao Metabolismo CelularCelular
Nutrição
Prof. João Ronaldo Tavares de Vasconcellos Neto
EnergEnergéética btica báásicasica
EnergiaEnergia é a capacidade de realizar trabalho, que ocorre quando uma força
age sobre um objeto pela distância.
EnergEnergéética btica báásicasica
• Mudanças de energia estão relacionadas a mudanças na matéria.
►►Energia cinEnergia cinééticatica: é a energia de movimento. Esse tipo de energia realiza trabalho.
►►Energia potencialEnergia potencial: é a energia de estado ou posição, isto é, energia armazenada.
EnergEnergéética btica báásicasica
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• Em todas as células de todos os organismos ocorrem dois tipos de reações metabólicas:
►►ReaReaçções anabões anabóólicalica: ligam moléculas simples, formando moléculas mais complexas.
►►ReaReaçções ões catabcatabóólicaslicas (catabolismo): decompõem moléculas complexas em moléculas mais simples.
EnergEnergéética btica báásicasica
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•• Metabolismo de um organismo transforma a matMetabolismo de um organismo transforma a matééria ria e a energia, sujeita e a energia, sujeita ààs leis da termodinâmica.s leis da termodinâmica.
►A totalidade das reações químicas do organismo é chamado de metabolismometabolismo;
►Metabolismo é uma propriedade emergente da vida que surge a partir das interações entre as moléculas no ambiente ordeiro da célula.
EnergEnergéética btica báásicasica•• A quA quíímica da vida mica da vida éé organizada em vias metaborganizada em vias metabóólicas.licas.
► Uma via metabólica começa com uma molécula específica, que émodificada por uma série de passos definidos para formar um produto específico.
► Uma enzima específica catalisa cada passo do caminho.
► Vias catabólicas liberam energia através da quebra de moléculas complexas em compostos mais simples.
A principal via de catabolismo é a respiração celular, na qual a glicose do açúcar é decomposto em presença de oxigênio para dióxido de carbono e água.A energia liberada por vias catabólicas torna-se disponível para fazer o trabalho da célula, como o batimento ciliar ou transporte da membrana.
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EnergEnergéética btica báásicasica• Vias anabolizantes, também chamadas de vias biossintéticas,
consomem energia para construir moléculas complexas a partir de compostos mais simples.
A síntese de proteínas a partir de aminoácidos é um exemplo de anabolismo.
► A energia liberada a partir de reareaçções decliveões declive de vias catabólicas pode ser armazenada e então usada para acionar as reareaçções subidaões subida de vias anabólicas;
► A energia é fundamental para todos os processos metabólicos, e, portanto, uma compreensão da energia é a chave para entender como funciona célula viva;
► A bioenergética é o estudo de como a energia flui através de organismos vivos.
BioenergBioenergééticatica
• Organismos transformam energia.
►Energia é a capacidade de causar mudanças.
Na vida cotidiana, algumas formas de energia pode ser usada para fazer o trabalho, ou seja, a mover a matéria contra as forças opostas, como a gravidade e a fricção.
BioenergBioenergééticatica
BioenergBioenergééticatica• A energia existe sob diversas formas, e as células transformam a
energia de um tipo para outro.
► A energia cinética é a energia associada ao movimento relativo dos objetos.
Objetos em movimento podem executar o trabalho de transmissão demovimento para outro;O calor ou energia térmica é a energia cinética associada ao movimento aleatório dos átomos ou moléculas; Fótons de luz pode ser capturada e sua energia aproveitada para a fotossíntese nas plantas de energia verde.
► Energia potencial é a energia que a matéria possui devido à sua localização ou estrutura.
Água atrás de uma represa possui energia por causa de sua altitude acima do nível do mar;As moléculas possuem energia por causa do arranjo de seus átomos;A energia química é uma forma de energia potencial armazenada nas moléculas por causa do arranjo de seus átomos.
BioenergBioenergééticatica•• A energia pode ser convertida de uma forma para A energia pode ser convertida de uma forma para
outra.outra.
► Por exemplo, como um garoto sobe as escadas para uma plataforma de mergulho, ele está liberando a energia química armazenada em suas células a partir dos alimentos que comeu no almoço;
A energia cinética do seu movimento muscular é convertida em energia potencial que ele sobe;
Como o menino mergulha, a energia potencial é convertida novamente em energia cinética;
A energia cinética é transferida para a água como o menino entra nela;
Parte da energia é convertida em calor devido ao atrito.
BioenergBioenergééticatica• As transformações de energia de vida estão
sujeitas a duas leis da termodinâmica.
►Termodinâmica é o estudo das transformações de energia que ocorrem em uma coleção da matéria;
►Um sistema isolado fechado, por exemplo: o líquido em uma garrafa térmica, não é capaz de trocar energia ou matéria com o ambiente;
►Em um sistema aberto, energia e matéria podem ser transferidos entre o sistema e seus arredores.
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BioenergBioenergééticatica•• Os organismos são sistemas abertos: Eles absorvem Os organismos são sistemas abertos: Eles absorvem
energia de luz ou energia quenergia de luz ou energia quíímica na forma de mica na forma de molmolééculas orgânicas e libertaculas orgânicas e libertaçção de calor e produtos ão de calor e produtos metabmetabóólicos, como a urlicos, como a urééia ou COia ou CO22, para o seu entorno., para o seu entorno.
►A primeira lei da termodinâmica declara que a energia do universo é constante:
A primeira lei também é conhecida como o princípio da conservação da energia;
A energia pode ser transferido e transformado, mas não pode ser criada ou destruída.
Plantas não produzem energia, elas transformam a energia luminosa em energia química;Durante a qualquer cessão ou transformação de energia, alguma energia é convertida em calor, que é a energia associada ao movimento aleatório de átomos e moléculas.
BioenergBioenergééticatica• A segunda lei da termodinâmica:
► Todos os aumentos de transferência de energia ou a transformação da entropia do universo.
Embora a ordem pode aumentar localmente, há uma tendência inevitável para a aleatorização do universo.
Grande parte do aumento da entropia do universo tem a forma de calor aumentando a energia do movimento molecular ao acaso.
AutomAutomóóveis convertem apenas 25% da energia da gasolina para o veis convertem apenas 25% da energia da gasolina para o movimento, o resto movimento, o resto éé perdido como calorperdido como calor.
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• Reações químicas liberam e absorvem energia
A quantidade de energia liberada ou captada A quantidade de energia liberada ou captada estestáá diretamente relacionada diretamente relacionada àà tendência que tendência que
uma reauma reaçção tem em se completar.ão tem em se completar.
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►►ReaReaçção espontâneaão espontânea: Quando uma reação passa da metade de sua trajetória para se completar sem entrada de energia.
►►ReaReaçção nãoão não--espontâneaespontânea: Necessita de energia para iniciar.
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►►ReaReaçção exergônicaão exergônica: reação que desprende energia livre.
►►ReaReaçção endergônicaão endergônica: exigem energia livre do ambiente.
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• ATP: Transferindo Energia nas Células
►Todas as células vivas precisam de ATP;
►Responsável pela capitação, transferência, e armazenamento da energia livre;
►Pode ser hidrolisado e pode doar um grupo fosfato a muitas moléculas diferentes.
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• Uma molécula de ATP consiste de uma base nitrogenada adenina ligada à ribose (açúcar), que é unida a uma seqüência de três grupos fosfato.
• A hidrólise do ATP forma ADP e íons fosfato inorgânico além de energia livre.
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ATP + H2O ADP + Pi + energia livre
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• Esta reação é exergônica, desprendendo energia livre;
• O equilíbrio para essa reação tende para a direita, para produção de ADP.
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• Enzimas
►São Catalisadores biológicos
►Um catalisador é toda a substancia que acelere uma reação química sem ser utilizada nela.
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ESTUDEM!!!ESTUDEM!!!