Por dentro da Bioquímica Básica, de Anita Marzzoco e Bayardo Baptista Torres 4º edição - Capítulo 4: O Sentido das Reações

 Por dentro da Bioquímica Básica,
de Anita Marzzoco e Bayardo Baptista Torres 4º edição

Capítulo 4: O Sentido das Reações

O capítulo “O Sentido das Reações” introduz princípios fundamentais da termodinâmica aplicados à bioquímica, essenciais para compreender por que determinadas reações químicas ocorrem espontaneamente nos sistemas biológicos enquanto outras não. Os autores enfatizam que, embora as reações metabólicas sejam mediadas por enzimas, o sentido no qual elas ocorrem é determinado por leis físicas universais, independentes da ação catalítica.

Inicialmente, o capítulo diferencia conceitos frequentemente confundidos: cinética e termodinâmica. Enquanto a cinética estuda a velocidade das reações químicas, a termodinâmica analisa se uma reação é ou não espontânea. Os autores deixam claro que uma reação pode ser termodinamicamente favorável e ainda assim ocorrer lentamente, caso possua uma elevada barreira energética. Nesse contexto, destaca-se que as enzimas aceleram reações, mas não alteram o sentido nem o equilíbrio das mesmas.

O texto prossegue com a introdução do conceito de energia livre de Gibbs (G), parâmetro central para avaliar a espontaneidade de uma reação. A variação da energia livre (ΔG) indica se uma reação tende a ocorrer espontaneamente: valores negativos de ΔG caracterizam reações exergônicas, enquanto valores positivos indicam reações endergônicas. Os autores ressaltam que, nos sistemas biológicos, a energia livre é mais relevante do que a energia total, pois reflete a quantidade de energia efetivamente disponível para realizar trabalho.

Um ponto essencial abordado é a distinção entre ΔG padrão (ΔG°’) e ΔG real. O ΔG°’ refere-se a condições padrão bioquímicas, que incluem pH 7, concentração de solutos igual a 1 mol/L e temperatura constante. No entanto, as condições celulares reais raramente correspondem a essas situações ideais. Assim, o ΔG real depende das concentrações efetivas dos reagentes e produtos no interior da célula, podendo diferir significativamente do valor padrão. Essa abordagem é fundamental para compreender como reações aparentemente desfavoráveis podem ocorrer no ambiente celular.

O capítulo também explora a relação entre equilíbrio químico e energia livre, demonstrando que, no equilíbrio, a variação da energia livre é zero. A constante de equilíbrio (Keq) é apresentada como um parâmetro quantitativo que expressa a razão entre produtos e reagentes no equilíbrio. Reações com Keq elevado tendem a favorecer a formação de produtos, enquanto valores baixos indicam predominância de reagentes. Contudo, os autores reforçam que o equilíbrio não implica ausência de reação, mas sim igualdade entre as velocidades direta e inversa.

Outro conceito central discutido é o acoplamento de reações, estratégia amplamente utilizada pelos sistemas biológicos para viabilizar processos endergônicos. Reações desfavoráveis do ponto de vista termodinâmico podem ocorrer quando acopladas a reações fortemente exergônicas, resultando em um ΔG global negativo. Nesse contexto, destaca-se o papel do ATP (adenosina trifosfato) como principal intermediário energético da célula. A hidrólise do ATP libera energia suficiente para impulsionar uma grande variedade de processos metabólicos, como síntese de macromoléculas, transporte ativo e trabalho mecânico.

Os autores também discutem a importância das vias metabólicas, que consistem em sequências organizadas de reações químicas. Nessas vias, cada etapa possui um ΔG específico, e o sentido global do processo é determinado pelo balanço energético total. Etapas com ΔG fortemente negativo são frequentemente irreversíveis e exercem papel regulatório, funcionando como pontos de controle metabólico.

Ao longo do capítulo, enfatiza-se que os sistemas biológicos operam longe do equilíbrio, mantendo gradientes químicos e energéticos essenciais para a vida. Essa condição é sustentada pelo fluxo contínuo de matéria e energia, característica dos organismos vivos. A compreensão do sentido das reações, portanto, não se limita a cálculos termodinâmicos, mas envolve a integração entre química, biologia e fisiologia celular.

O capítulo “O Sentido das Reações” fornece uma base conceitual sólida para o entendimento do metabolismo celular. Ao relacionar energia livre, equilíbrio químico, acoplamento de reações e organização das vias metabólicas, os autores oferecem ao leitor ferramentas essenciais para interpretar como as células controlam e direcionam suas reações químicas. Trata-se de um capítulo fundamental para a compreensão dos mecanismos que sustentam a dinâmica da vida em nível molecular.