Continuando meus resumos numa leitura do Lehninger em busca de maiores conhecimentos para o meu curso, fiz um resumo sobre bioenergética. Continuo aberta a críticas e sugestões!
Todo organismo vivo precisa realizar "trabalho" para se manter vivo e reproduzir, em um estado de equilíbrio dinâmico, pequenas moléculas, macromoléculas e complexos supramoleculares são continuamente sintetizados e depois degradados em diversas reações químicas que envolvem um fluxo constante de massa e energia por todo esse sistema.
Se a energia livre é negativa, ou seja, se há energia no sistema para a realização do trabalho, o processo tende a ocorrer espontaneamente. Mas para determinadas funções celulares, em que as moléculas são menos estáveis, e que são requerimentos termodinamicamente "desfavoráveis", as reações que ocorrem consomem a energia (reações endergônicas, de valor positivo). É como se eu quisesse fazer com que uma caixa subisse o morro, preciso gastar energia empurrando essa caixa. E de onde vem essa energia? Estas reações são acopladas a outras que liberam energia (reações exergônicas, de valor negativo). No final, esse processo global será exergônico, ou seja, a soma da variação de energia livre é negativa.
Esse conteúdo de energia livre de qualquer sistema fechado é chamado de G, ou energia livre de Gibbs. Expressa a quantidade de energia capaz de realizar trabalho durante uma reação a temperatura e pressão constantes. Como explicado anteriormente, quando uma reação ocorre com liberação de energia livre, a sua variação fica com valor negativo (reação exergônica). Quando numa reação ocorre absorção de energia livre, a variação é positiva e a reação é dita endergônica. Essa variação de energia livre, por sua vez, vai depender das concentrações de reagentes e produtos. Sempre a quantidade de energia disponível para realizar trabalho é menor que a quantidade teórica de energia liberada, porque parte é perdida na forma de calor. A variação de energia livre para qualquer reação química é uma função da variação de energia livre-padrão, uma constante característica de cada reação específica, um termo que expressa as concentrações iniciais dos reagentes e produtos.
E de onde vem essa energia livre das reações acopladas? Da quebra de moléculas de ATP, por exemplo, onde suas ligações fosfoanidrídicas possuem bastante energia e esta é liberada. De maneira geral, a energia oriunda do metabolismo dos alimentos ou da luz é acoplada às reações que requerem energia. Além disso, a tendência de uma reação química ir para a finalização pode ser expressa como uma constante de equilíbrio.
O metabolismo envolve uma multiplicidade de reações que acontecem ao mesmo tempo, ou melhor dizendo, que atuam de forma cooperativa. São centenas de reações catalisadas enzimaticamente (leiam o resumo sobre enzimas disponível aqui no blog!) para obter energia; converter as moléculas dos nutrientes; produzir macromoléculas; sintetizar e degradar biomoléculas.
Nos processos metabólicos, da mesma maneira como todas as transformações energéticas, ocorre liberação de energia útil (energia livre) associada a um aumento da quantidade de energia não utilizável (calor e entropia). Existem basicamente 2 fases do metabolismo:
- O catabolismo, onde as moléculas são degradadas em moléculas mais simples e parte da energia é conservada na forma de ATP e de transportadores de elétrons reduzidos, além de parte restante liberada na forma de calor;
- O anabolismo ou biossíntese, onde são produzidas macromoléculas, o que requer fornecimento de energia.
Esse calor não é uma fonte de energia para as células porque ele só é capaz de realizar trabalho quando passa para uma região ou objeto com menos temperatura, pois as células são sistemas isotérmicos, ou seja, funcionam em temperatura constante.
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