Termodinâmica e os compostos transferidores

Apresentação em tema: "Termodinâmica e os compostos transferidores"— Transcrição da apresentação:

1 Termodinâmica e os compostos transferidores
Aula 1 Termodinâmica e os compostos transferidores de energia livre

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3 Mean weigth = 70 kg Power: Lying: 83 J/s Sitting: 98 J/s
Standing: 133 J/s Walking: 223 J/s Usain Bolt, Jamaica World Record 100 m – 9.58 s Berlim 2009 Relative energy flow: Lying: W/kg Sitting: W/kg Standing: W/kg Walking: W/kg

4 4H+ He + energy (Light and heat)
Mass (apprx.): 2.0 x kg Power: 3.9 x J/s or W Relative energy flow: W/kg

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6 H2O - Solvatacao - Calor especifico ????

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10 Antoine-Laurent de Lavoisier
(26 August 1743 – 8 May 1794)

11 Se a respiração e a queima são a mesma reação química, então deve existir uma proporcionalidade entre as quantidades de CO2 e de calor produzidas ... Calorímetro de Lavoisier-La Place

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13 Lavoisier (Tratado de Quimica Elementar, 1789)
“A respiração é portanto uma combustão, muito lenta é verdade, mas de qualquer forma perfeitamente semelhante à combustão do carvão ou de qualquer outra matéria orgânica. Ela ocorre no interior dos pulmões sem produzir luz perceptível, porque a matéria liberada pelo fogo é imediatamente absorvida pela umidade dos tecidos”. (Lavoisier, 1787, vol. II, 331) Corpo + O CO2 + H2O + Calor Lavoisier (Tratado de Quimica Elementar, 1789) Lei da conservação das massas: “Matéria não se cria nem se destroi, se transforma” Guilhotinado em 8 de Maio de 1794, pelo tribunal revolucionário

14 1a. Lei da termodinâmica:
“Lei da conservação da energia”. Em um sistema fechado, o total de energia permanece constante. “Na Natureza, nada se cria, nada se destrói … Tudo se transformará” 2a. Lei da termodinâmica: “A quantidade total de entropia aumenta no universo”.

15 Energia é a capacidade de um sistema realizar trabalho

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17 Entropia (S) DG = DH - TDS Energia Livre de Gibbs (G) Entalpia (H)

18 Energia Livre de Gibbs (G)
Qdade de energia livre para realizar W Espontaneidade das reações DG < 0 (-) liberação energia = Exergonico DG > 0 (+) absorção energia = Endergonico DG = 0 Reação em equilibrio (J/mol ou cal/mol) Entalpia (H) Qdade de calor num sistema (conteúdo térmico) DH [ H produtos – H reagentes] < 0 (-) liberação calor = exotérmica DH [ H produtos – H reagentes] > 0 (+) absorção calor = endotérmica (J/mol ou cal/mol) Entropia (S) Grau de aleatoriedade ou desordem de um sistema. DS [S produtos – S reagentes] < 0 (-) Menos desorganizados DS [S produtos – S reagentes] > 0 (+) Mais desorganizados (J/mol . K ou cal/mol . K)

19 Dissolucao de KCl e NaOH

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21 A combustao da glicose …
DH = kJ/mol S = 209, 2 J/K.mol T = 298 K DS = DG = Agua: S = 69,096 J/ K.mol CO2: S = 213,8 J/K.mol S = O2 = 205J/K. mol

22 A combustao da glicose …
DH = kJ/mol S = 209, 2 J/K.mol T = 298 K DS = 11, 2096 J/K.mol DG = Agua: S = 6,6096 J/ K.mol CO2: S = 213,8 J/K.mol

23 A combustao da glicose …
DH = kJ/mol S = 209, 2 J/K.mol T = 298 K DS = 11, 2096 J/K.mol DG = ,34 kJ/mol Agua: S = 6,6096 J/ K.mol CO2: S = 213,8 J/K.mol

24 A Keq se relaciona inversamente com o DG de uma reacao quimica
Constante de equilíbrio (Keq) [S] e [P] no equilíbrio Keq aA + bB cC + dD Keq= [C]c . [D]d [A]a . [B]b

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27 DG > 0 Endergonico DG < 0 Exergonico

28 O acoplamento de reações

29 Principais classes de compostos transferidores de energia livre
utilizados pelos sistemas biológicos

30 O acoplamento entre reações endergonicas e exergonicas

31 Reações de transferencia de fosfato e eletrons
funcionam como transferidores de energia livre Phosphorylation ADP3- + HPO42- + H+ → ATP4- + H2O ΔGo= kJ Oxidation NADH → NAD+ + H e ΔGo= kJ Reduction 1/2 O2 + 2H + + 2e- → H2O ΔGo= kJ

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33 Os fosfoésteres e os fosfoanidridos
ATP

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35 Reações termodinamicamente desfavoraveis
ocorrem no ambiente celular quando acopladas a hidrólise de ATP

36 O ATP

37 O ATP

38 Etapas da hidrolise do ATP
Ligação: ATP-Enzima Hidrolise: (ADP + Pi)-Enzima Liberação: (ADP + Pi) + Enzima

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40 A cálcio ATPase acopla o transporte de Ca+2
utilizando a energia livre do ATP

41 Ciclo catalítico da hidrólise de ATP
ATP – cal/mol F1 F1·ATP H2O ADP cal/mol H+ F1 ·ADP F1·ADP ·Pi Pi cal/mol DGo’ = - 10 kcal/mol

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43 Mecanismos de formação de ATP

44 A solvatação do ATP e dos seus produtos de hidrolise é distinta
ADP + Pi Energia de solvatacao ATP H2O Energía: Keq > 1 DG negativo “alta energia”

45 A síntese de ATP não é termodinamicamente limitante