Qual seria a relação entre a 2ª lei da termodinânica e o metabolismo?

Question

2ª lei = todo processo espôntaneo provoca uma variação positiva na entropia dum sistema fechado.

Relacionar entropia com o metabolismo de um ser vivo.

Answer 1

Conceitos Básicos em Bioenergética

Uma breve revisão de princípios bioenergéticos nos fornecerá a base para a compreensão de muitos problemas no controle de perda de peso. Os seres humanos precisam de energia para realizar o trabalho biológico tais como a contração muscular, a biossíntese de glicogênio e proteína, transporte de íons e moléculas contra o gradiente de concentração, etc. A “moeda” primária de energia necessária para tal trabalho é encontrada nas ligações químicas da molécula de adenosina trifosfato (ATP). Essa energia é liberada pela quebra de ATP em adenosina difosfato (ADP) e fosfato inorgânico (Pi). A maioria do nosso requerimento diário de ATP é atendido pela sintetização de ATP a partir do ADP e de Pi na mitocôndria das células, sendo que a energia necessária para este processo é oferecida indiretamente pela oxidação de macronutrientes (carboidratos, gorduras e proteinas). A figura 1 mostra que quando uma molécula de glicose sofre a oxidação para se transformar em CO2 e H2O, temos a oferta de energia para a síntese de ATP. A energia liberada pela quebra do ATP é então usada para o trabalho biológico. Observe que apenas uma porção da energia liberada a partir da oxidação de glicose é conservada na molécula recém-sintetizada de ATP. Na realidade, mais que metade da energia presente dentro da molécula de glicose é perdida como calor, um fenômeno descrito pela segunda lei da termodinâmica, que dita que as reações químicas não são necessariamente eficientes. Se a proporção de energia obtida a partir da glicose conservada como ATP diminuísse e a produção de calor aumentasse, o processo seria menos eficiente do ponto de vista energético que o normal.
consulta mais em fonte:http://www.gssi.com.br/scripts/busca/busca_detalhes.asp?IDTipoPublicacao=1&DscArquivoHtm=/SSE/Html/48.htm
um abraço!

Answer 2

Segunda Lei da termodinâmica ou lei da entropia ΔSi ≥0 ; ΔU= TΔS +W

Conhecida como Lei da Transferência de Energia. Segundo essa lei, a energia é transferida espontaneamente de um nível mais alto para um nível mais baixo, e apenas com a realização de Trabalho é possível transferir energia de um nível mais baixo para um nível mais alto. A cada mudança na qualidade da energia , essa é degradada até se tornar incapaz de realizar trabalho. Esse tipo especial de energia é a Entropia.

Em qualquer sistema físico ou biológico, a tendência natural é o aumento da desordem, ou o aumento da entropia, o restabelecimento da ordem só é possível mediante o dispêndio de energia, ou seja, realização de trabalho. Sendo assim, a entropia total sempre aumenta. Baseando-se na 2ª lei da Termodinâmica, pode-se afirmar que a entropia do Universo está em contínuo aumento.Considerando um sistema fechado, a entropia pode diminuir, mas em sua totalidade estará em contínuo aumento.

Exemplo: Se colocarmos com muito cuidado, uma camada de água pura sobre uma solução de sacarose, após algum tempo, verificaríamos que a solução estaria cada vez mais uniforme. As moléculas de sacarose irão se distribuir pelo recipiente. Nesse tipo de transformação, nenhum tipo de mudança energética ocorreu. Conclusão: sistemas formados por moléculas tem uma tendência natural a se distribuir randomicamente. Esse grau de distribuição, como já dito é a entropia.

Todo sistema contém uma certa quantidade de energia, Os átomos e moléculas de um sistema possuem energia cinética, energia de vibração, energia de rotação, energia de armazenamento das ligações químicas ou energia de interação covalente entre as moléculas. A menos que o sistema esteja isolado, em troca energia com o meio.

A entropia é de grande importância para a manutenção de um sistema vivo, e funcionamento do metabolismo, pois graças a ela a, algumas reações ocorrem espontaneamente em uma determinada direção. Como por exemplo, a osmose, a difusão, o processo de trans´porte feito pela bomba de sódio e potássio nas membranas celulares. Sem esse respeito a determinadas direções o metabolismo não funcionaria.

Osmose - É o transporte de solvente do lado de menor concentração para o lado de maior concentração.

Difusão - É o transporte de soluto do lado de maior concentração pra o lado de menor concentração.

As palavras-chave dessa questão são os transportes que ocorrem no metabolismo. Todos são regidos pela lei da entropia.

Energia é transferida espontaneamente de um nível mais alto para um nível mais baixo, e apenas com a realização de Trabalho é possível transferir energia de um nível mais baixo para um nível mais alto.

Pode-se observarr que nas células, transportes contra o gradiente de concentração (de um ambiente com nível de energia mais baixo para a molécula transportada em direção a um ambiente com nível de energia mais alto) só ocorrem com consumo de energia, de forma não espontânea.
Já trasnportes a favor do gradiente de concentração ocorre espontaneamente.