Biologia Celular

1 - Como os processos metabólicos no organismo se relacionam às leis da termodinâmica?

A termodinâmica é o ramo da física que estuda a energia em trânsito nos sistemas, em especial o calor. Relaciona grandezas como temperatura, quantidade de matéria e pressão, e estabelece relações entre o calor e energia envolvidos nos processos e o trabalho realizado, através de princípios físicos observados, e permite estabelecer a eficiência desses processos. A primeira lei básica da termodinâmica afirma, grosso modo, que a energia pode apenas ser convertida de uma forma em outra, não podendo ser criada nem destruída. Por esse princípio, podemos afirmar, por exemplo, que a energia interna de um sistema varia de acordo com o calor recebido pelo sistema e o trabalho que esse sistema realiza (“∆U = Q – W”). Já a segunda lei da termodinâmica traz que a eficiência nos processos de transformação de energia não pode ser total, pois ocorrem perdas, principalmente na forma de calor. Também pode ser enunciada como “A quantidade de entropia de um sistema isolado termodinamicamente tende a um máximo”, estabelecendo condições sobre as quais os processos podem ocorrer. Em outras palavras, os sistemas tendem a um estado de desordem, onde a energia livre necessária para mantê-los é menor, e o inverso só pode se dar pelo fornecimento de energia. A energia final de um sistema isolado, então, tende sempre a ser menor que a do estado final. Podemos modelar que, basicamente, a reação ocorre espontaneamente quando a energia livre de um sistema diminui (liberação de energia), podendo ocorrer um decréscimo na entalpia e/ou aumento na entropia (∆G = ∆H - T∆S, onde G é a energia livre de Gibbs, H a entalpia, T a temperatura absoluta e ∆S a variação de entropia). Caso a reação leve a um aumento nessa energia livre, faz-se necessário que calor ou outra forma de energia seja fornecido ao sistema. A medida da energia livre de Gibbs permite uma estimativa da capacidade do sistema em realizar trabalho, de