T3 – Importância das biomoléculas na organização celular e nos

T3 – Importância das biomoléculas na organização celular e nos processos metabólicos. Reacções
mais frequentes nos processos bioquímicos.
Bioelementos
 A composição química dos seres vivos é qualitativamente diferente do meio físico que os rodeia, daí
que a origem da diversidade resulte da adaptação dos componentes vitais químicos.
 Contudo as niomoléculas são componentes comuns a todos os seres, o que sugere a existência de um
ancestral comum a todos os organismos.
 As biomoléculas são constituídas maioritariamente (99%) por átomos de H, O, N, C, pois são os
elementos mais leves capazes de formar ligações covalentes.
 A química do carbono é essencialmente a química da vida.
 A ligação de grupos funcionais ao C confere especificidade às biomoléculas (enantiómeros –
isómeros cuja configuração corrresponde à imagem do espelho de cada um – e
estereoespecificidade).
 As transformações químicas das biomoléculas dão-se apenas nos grupos funcionais das mesmas.
Ligações químicas
 Ligações não covalentes – não são muito fortes nem, por isso, tão energéticas
o Ligações iónicas
 Depende da carga eléctrica dos átomos
 A energia das interacções electroestáticas é dada pela Lei de Colomb
o Ligações por pontes de hidrogénio
 É essencial para as biomoléculas de DNA (para a estabilização da dupla hélice) e
proteínas (definindo a estrutura terciária e quaternária)
 O átomo de hidrogénio é praticamente partilhado por dois átomos electronegativos
 O grupo dador da ligação do H é composto pelo átomo de H e pelo átomo que está
mais perto do H
 O grupo aceptor da ligação de H é o átomo menos ligado ao H
o Forças de Van Der Waals
 Há uma assemetria entre a distribuição da carga
 É de baixa energia
 Ligações covalentes
o São as mais fortes, o que significa que é necessário fornecer mais E (energia) para quebrar a
ligação
o Permitem a interacção segura entre os átomos juntos
o Há partilha de pares de e- entre átomos adjacentes
Reacções químicas
 Reacções exergónicas ou exoenergéticas – são espontâneas, dão-se sem o gasto de energia, libertam
energia para o meio – ΔG < 0 – fermentação da glucose em etanol, combustão do etanol,
decomposição do pentóxido de diazoto
 Reacções endergónicas ou endoenergéticas – são reacções que sem energia de reacção fornecida não
ocorreriam, aproveitam a energia libertada das reacções exoenergéticas – ΔG > 0 – reacções redox
1ª Lei da Termodinâmica – a E total do universo com ou sem transformações permanece constante
 A mudança de E de um sistema depende do estado final (Ef) e do estado inicial (Ei) e não do
caminho da transformação
 Não diz nada sobre a espontaneidade da reacção
 Um processo espontâneo pode ocorrer mesmo com o aumento da entalpia, ΔH, por absorção do calor
da vizinhança ou por aumento da entropia, ΔS
 Os processos biológicos ocorrem a pressão constante daí que ΔH = ΔE ≈ Q
 Exige que qualquer energia relacionada na formação de ligações químicas possa ser usada noutras
formas
2ª Lei da Termodinâmica – a disponibilidade da energia para a realização de W diminui a cada
transformação
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A entropia (S) é a medida da desordem de um sistema
Tudo tende para o caos, daí que a Elivre diminua a cada reacção
Processos espontâneos convertem sempre ordem em desordem
A S do Universo sempre tende a aumentar.
A entropia pode diminuir lentamente numa formação de certas estruturas, apenas se em outras partes
do universo haja um aumento da entropia em igual ou superior medida
Combinação da 1ª e 2ª Lei da Termodinâmica
 A Energia livre de Gibbs, ΔG, é dada pela diferença entre a entalpia, ΔH, e a entropia, ΔS →
ΔG=ΔH – ΔS
 ΔG é independente do caminho da reacção; depende do estado final e inicial
 ΔG informa sobre a espontaneidade do processo e não sobre a velocidade a que ocorre
 A pressão e temperatura constante, quando ΔG diminui, o processo é espontâneo
Metabolismo
Catabolismo
Libertação de energia, de ATP
Degradação de moléculas complexas em moléculas
simples
Glicólise, respiração mitocondrial
Anabolismo
Gasto de energia
Síntese de moléculas complexas, a partir de
moléculas mais simples
Gluconeogénese (síntese de glucose), lipogénese
(síntese de lípidos)
ATP – transportador universal de energia metabólica e biológica, forma-se em reacções exoenergéticas e
gasta-se em processos endoenergéticos