Termodin mica Biol gica

1. Termodin�mica Biol�gica

2. Termodin�mica biol�gica A energia n�o � criada nem perdida, ela � transformada Processos irrevers�veis ocorrem naturalmente A termodin�mica considera que qualquer sistema f�sico tender� espontaneamente a uma condi��o est�vel chamada de equil�brio No equ�l�brio: A probabilidade da distribui��o da energia cin�tica das mol�culas � m�xima A entropia do sistema � m�xima A energia livre � m�nima

3. Termodin�mica biol�gica A entropia (S) � uma medida da energia que n�o pode ser transformada em trabalho A energia livre de Gibbs (G) � a quantidade de energia capaz de realizar trabalho a temperatura e press�o constantes

4. Termodin�mica biol�gica Assume-se que os organismos vivos est�o � temperatura e press�o constantes, para que haja a adequa��o dos processos biol�gicos � termodin�mica, apesar de que se sabe que estas propriedades podem variar em organismos vivos

5. Termodin�mica biol�gica Sendo a temperatura e press�o constantes, a energia livre de Gibbs � o pr�prio potencial qu�mico: U = U(S, V, N) -> dU = Tds � pdV + �dN G = G(T, P, N) -> dG = -sdT + Vdp + �dN dG = dU � Tds � sdT + pdV + Vdp dG = Tds � pdV + �dN - Tds � sdT + pdV + Vdp dG = -sdT + Vdp + �dN p/ T = 0 e p = 0 ? dG = �dN

6. Potencial Qu�mico O potencial qu�mico de uma subst�ncia expressa a energia livre parcial por mol desta subst�ncia. Uma maior ou menor capacidade de uma subst�ncia sofrer rea��es qu�micas e outros processos depender� do valor do seu potencial qu�mico. O potencial qu�mico mede a velocidade de mudan�as de G em fun��o do n�mero de mol�culas. Energia livre parcial = ?G ?n

7. Difus�o � a passagem de mol�culas ou �ons de uma subst�ncia de um local de maior concentra��o para um local de menor concentra��o desta subst�ncia Entre as c�lulas e o meio existe um gradiente de concentra��o das subst�ncias para permitir a passagem das mesmas para dentro e para fora das c�lulas

8. Osmose A osmose � um fen�meno de equil�brio, onde a �gua movimenta-se entre meios com gradientes de concentra��o, separados por uma membrana semi-perme�vel Movimento espont�nea de um meio menos concentrado em soluto para um meio mais concentrado em soluto, at� atingir o mesmo potencial qu�mico em ambos os meios

9. Osmose

10. Osmose A osmose colabora com o controle do gradiente de concentra��o de sais em todas as c�lulas vivas

11. Osmose A diferen�a de potencial qu�mico do solvente entre um lado puro (que cont�m apenas solvente) e o lado impuro (que cont�m solvente e soluto) � uma situa��o termodinamicamente inst�vel Um sistema sempre tende a um estado termodin�mico est�vel, por isto, a �gua move-se do lado puro cujo potencial qu�mico solvente � maior para o lado de seu menor potencial qu�mico, at� que, ap�s tempo suficiente, o sistema atinja o equil�brio. De um ponto de vista entr�pico, o fluxo de �gua para o lado com soluto aumenta a entropia do soluto, fazendo a situa��o mais est�vel

12. Press�o osm�tica O fluxo do solvente ocorre porque a solu��o mais concentrada encontra-se em um estado de maior energia livre. No ponto de equil�brio (em um tubo-U), a coluna de solu��o menos concentrada estar� relativamente abaixo da coluna do lado da solu��o mais concentrada A press�o osm�tica pode ser explicada como uma for�a no sentido inverso ao da osmose que � exercida sobre um sistema formado por duas solu��es separadas por uma membrana semiperme�vel, impedindo o fen�meno da osmose

13. Di�lise O processo de di�lise pode ser definido como um processo f�sico-qu�mico onde duas solu��es, separadas por uma membrana semiperme�vel (acetato celul�sico), interagem entre si, influenciando em suas composi��es. fluxo molecular baseado em for�as dirigidas de concentra��o

14. Di�lise

15. Di�lise

16. Di�lise RIM: �rg�o que tem a fun��o de filtrar o sangue

17. Di�lise - Hemodi�lise O transporte de solutos, ou o mecanismo de transfer�ncia de massa, na di�lise pode ocorrer atrav�s de : Difus�o Ultrafiltra��o e convec��o

18. Biologia e Complexidade

19. Biologia e Complexidade Termodin�mica do N�O-equil�brio de Schr�dinger: �Um organismo mant�m-se vivo no seu estado altamente organizado retirando energia de alta qualidade do meio externo e processando-a para produzir, dentro de si, um estado mais organizado� �A vida � um sistema longe do equil�brio que mant�m seu n�vel local de organiza��o �s custas de um maior or�amento global de entropia�

20. Biologia e Complexidade Organismos - rea��es qu�micas

21. Biologia e Complexidade

22. REGULA��O G�NICA Diversidade celular Pontos chaves Muta��es Doen�as Biologia e Complexidade

23. Envelhecimento e morte processos biol�gicos complexos e irrevers�veis Varia��es na capacidade celular de processar informa��es teorias idade determinada geneticamente aumento gradual de muta��es no DNA Biologia e Complexidade

24. Sthepen Hawking: � A complexidade � ou n�mero de unidades de informa��o � codificada no DNA corresponde, mais ou menos, ao n�mero de �cidos nucl�icos na mol�cula� � Nas pr�ximas d�cadas seremos capazes de aumentar a complexidade do nosso DNA sem ter que esperar pelo lento processo da evolu��o biol�gica� � Se mol�culas qu�micas muito complexas podem agir em seres humanos para torn�-los inteligentes, circuitos eletr�nicos igualmente complexos podem tamb�m fazer os computadores atuar de forma inteligente. E, se forem inteligentes, eles poder�o supostamente projetar computadores com complexidade e intelig�ncia ainda maiores� Biologia e Complexidade

25. Biologia e Complexidade O ser humano � um produto da evolu��o, mas isto talvez n�o determine se os mesmos tenham maior capacidade de sobreviv�ncia, nem mesmo que sejam mais complexos do que outros organismos vivos. A intelig�ncia parece n�o ter grande valor de sobreviv�ncia