Bioenergética

Introdução

Este seminário tendo caráter didático e esclarecedor, vem por tanto tentar em breves linhas tornar mais claro o conceito, as fontes de energia, os aspectos e as aplicações da BIOENERGÉTICA. Desde já entende-se que as funções vitais não existiriam sem a ação da BIOENERGIA (esta estudada a fundo pela bioenergética), posto que, sem energia não há vida, e sem o estudo da bioenergética não há como entender como a energia é utilizada pelos organismos vivos.

Com tudo como antes dito, é de base simplória o desenvolvimento deste, pois o ramo biológico estudado mostra-se de fato muito mais complexo, apurado e abrangente. Entre tanto, o conteúdo deste seminário procura atender as especificações solicitadas previamente, no sentido de fidelidade ao tema.  

A BIOENERGÉTICA

            A bioenergética retrata a bioenergia e suas transformações ligadas aos fenômenos biológicos, utilizando-se de leis e princípios físicos da termodinâmica aplicados aos seres vivos. Ela preside a todas as manifestações vitais, tudo que exprime trabalho só pode ser realizado mediante as transformações energéticas.

            Nos seres vivos estas transformações são provenientes da degradação metabólica de principalmente carboidratos e gorduras. Os carboidratos são metabolizados pela glicolise e pelo ciclo de Krebs e as gorduras apenas pelo ciclo de Krebs.

FONTES DE ENERGIA

            Por leis físicas a energia não pode ser criada, apenas transformada, sem ela não a realização de trabalho, ou seja, supondo que uma célula não tenha energia, esta perde suas funções vitais ocasionando a sua morte.

Várias são as fontes de energia, dentre elas se destacam:

Essas moléculas fornecedoras de energia trabalham associadas a enzimas, realizando as interações moleculares na obtenção das mais diferentes e profundas funções biológicas, encontradas nos diferentes ciclos metabólicos como por exemplo o da uréia, o de Krebs e até nos mais especializados como da rodopsina.

O ATP é sem dúvida a mais importante molécula fornecedora de energia, formando com o ADP um sistema importantíssimo no transporte e armazenamento de energia, este é produzido por três processos comuns "produtores" de energia para a elaboração da mesma:

1- O sistema ATP-PC ou sistema de FOSFOGÊNIO;

2- Glicólise anaeróbica;

3- O sistema aeróbico.

No ciclo de Krebs os três processos aparecem de uma maneira geral. A energia liberada pela desintegração das substâncias alimentares, e a energia liberada quando a PC é desfeita são utilizadas para refazer a molécula de ATP.

ASPECTOS BIOFÍSICOS DA BIOENERGÉTICA.

        Os seres vivos em condições normais, apresentam-se sob o ponto de vista termodinâmico como sistema aberto, quando permite troca de energia como o meio envolvente, e que operam com transformações cíclicas, onde o estado inicial e final são os mesmos, é irreversível, já que os estágios inicial e final são iguais e os estágios termodinâmicos num sentido e no outro da evolução não foram os mesmos. O que significa dizer que ao final de cada ciclo ou operação vital, o organismo encontra-se nas mesmas condições termodinâmicas para repeti-lo.

As trocas e transformações energéticas são regidas pelos três princípios da termodinâmica, os quais presidem os fenômenos da vida.

1º Princípio o de Meyer (ENTALPIA), estabelece as condições de indestrutibilidade e impossibilidade de criação de energia, e que qualquer tipo de energia pode apenas ser transformada. A maioria das reações biológicas ocorre com pressão constante, e a quantidade de energia é designada por variação de entalpia, DH. Quando o volume é constante diz-se que a transformação é exergônia, exotérmica e por isso espontânea, então por convenção a variação de entalpia é representada pelo sinal negativo (-). De acordo com o tipo de reação, o calor liberado é dito de combustão, de reação, de hidrólise, como por exemplo na combustão da glicose.

C₆H₁₂ O₆  +  6O₂    Þ  6CO₂  +DH= -637 Kcal/mol

Ao contrário a transformação é endergônica ou a reação é endotermica, portanto não espontânea, e sua representação é feita com o sinal positivo (+). Em todos os seres vivos organizados podem ser identificadas as transformações energéticas; a energia química (alimentos) transformando-se em energia de calor (elevação térmica); a energia mecânica (contração muscular) em calor (elevação de temperatura) e eletricidade (bioeletrogênese); energia luminosa (aparelho visual) em elétrica (estímulo nervoso através do nervo óptico); energia elétrica (estímulo nervoso) em energia mecânica (contração muscular), energia sonora (audição) em energia elétrica (exitação do cóclea); energia mental (cálculos e pensamentos) em energia elétrica (ondas encefalográficas). Ainda podendo ser distinguida como forma de energia a energia de concentração (difusão por osmose).

Todo organismo vivo se empenha em manter sua energia interna e, melhor ainda, sua entalpia constante. Os gastos efetuados pelo organismo para o funcionamento de seus órgãos são reparados através da ingestão de alimentos, tendo sempre um equilíbrio entre a energia obtida dos alimentos e o trabalho realizado pelo organismo.

2º Princípio ou Princípio de Carnot (entropia), este princípio estabelece as condições necessárias para que uma transformação possa se realizar e as conseqüências que venham a ocorrer. Fundamentalmente toda evolução termodinâmica exige que haja um transporte ou transformação de energia. Qualquer um desses dois aspectos implica na existência de uma fonte rica e outra pobre de energia, de modo que não haverá transporte de material para a dentro ou para fora da célula se não houver uma diferença de concentração entre os meios, então chamamos a diferença de energia disponível para o trabalho (transporte) de energia livre.

Todas as transformações energéticas que ocorrem no ser vivo simbolizam a própria vida, exigindo necessariamente uma fonte rica e outra pobre em energia.

A entropia se manifesta com diferentes tendências ao longo de ciclo vital. No anabolismo há o armazenamento de energia tendo uma entropia negativa, no estágio há um equilíbrio no gasto de energia e entropia nula; já no catabolismo, onde o gasto de energia é maior que a receita, a entropia é positiva.

3º Principio, o de Wernst (ORDEM E DESORDEM), ressalta principalmente o valor das estruturas na utilização da energia para que ocorram extensas e intensas transformações bioenergéticas, com o mínimo de perda energética e com o máximo de rendimento. A natureza utiliza moléculas tradutoras, transportadoras e transformadoras de energia.

APLICAÇÕES DA BIOENERGÉTICA

Nota-se às aplicações da bioenergética no estudo de ciclos biológicos, onde sempre há utilização de energia, alguns ciclos são:

·Transporte através de membranas - Por processo de difusão ou osmose, onde o grau de concentração influi no sentido do ciclo.

·Respiração - Na liberação de energia contida nos alimentos; através das mitocôndrias, ocorre no hialoplasma a fase anaeróbica (glicólise) formando 2 moléculas de ATP, e na fase aeróbica (Ciclo de Krebs + cadeia respiratória), ocorre no interior das mitocôndrias a formação de 36 moléculas de ATP.

·Fermentação – É a liberação de energia dos alimentos na ausência de oxigênio. Podendo ser alcoólica, acética (vinagre) ou láctica.

·Quimiossíntese - Processo através do qual o ser autótrofo obtém energia por oxidação de várias substâncias: H₂S, NH₃, HNO₂, H₂O, Fe⁺⁺ dentre outras.

SUBSTÂNCIAS + O₂ Þ PRODUTOS + ENERGIA QUÍMICA

·Fotossíntese - Processo pelo qual, o ser autótrofo, utilizando-se da luz sintetiza açúcares, lipídios e proteínas, graças a presença do pigmento verde, clorofila, contido nos plastos.

6CO₂ +12H₂O + ENERGIA Þ C₆H₁₂O₆ +6O₂ + 6H₂O

CONCLUSÃO

            Ao término deste, ficou evidente que a bioenergia tem, fundamental importância para a estabilidade e funcionalidade dos sistemas vivos. Assim o estudo aprofundado da mesma através da bioenergética, demonstra quanto se pode ganhar com o maior conhecimento das propriedades físicas que fazem com que a energia "movimente" a vida.

Por Abraão Ribeiro Barbosa, Cristiane Miranda Furtado, Juliana Pereira de Castro,

Mônica Souza Barros e Tâmara Mirtes Pombo Fernandes.

Ciências Biológicas - UEPB