Explique em termos das contribuição entálpica
e entrópica
para a variação da energia livre de Gibbs
, as seguintes observações experimentais:
a desnaturação tanto a quente quanto a frio de proteínas globulares.
a desnaturação tanto a quente quanto a frio de proteínas globulares.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão pede para explicar, usando as contribuições entálpicas (
) e entrópicas (
) na variação da energia livre de Gibbs (
), por que as proteínas globulares se desnaturam tanto quando estão quentes quanto quando estão frias.
Passo 2
Primeiro, vamos entender os conceitos básicos. A energia livre de Gibbs (
) nos diz se um processo é espontâneo ou não. Se
for negativo, o processo acontece naturalmente. Essa energia depende de duas coisas:
- Entalpia (
): que está relacionada à energia envolvida nas ligações e interações dentro da proteína. - Entropia (
): que está relacionada à desordem ou aleatoriedade no sistema.
Passo 3
A desnaturação de proteínas é quando elas perdem sua estrutura tridimensional normal, tornando-se funcionais de forma inadequada. Isso pode acontecer por mudanças na temperatura, pH, entre outros fatores.
Passo 4
Vamos analisar a equação
:
-
Quando
é positivo: Isso significa que é necessário absorver energia para quebrar as interações que mantêm a proteína estruturada. Esse processo é endotérmico. -
Quando
é positivo: Significa que a desordem aumenta quando a proteína se desnatura, o que favorece processos espontâneos a alta temperatura, já que o termo se torna mais significativo.
Passo 5
Desnaturação a quente:
- Alta Temperatura (
alto): O termo aumenta, tornando mais negativo. -
: Se superar , então fica negativo, favorecendo a desnaturação. - Resultado: A proteína se desnatura porque a alta temperatura aumenta a desordem, superando a energia necessária para manter a estrutura.
Passo 6
Desnaturação a frio:
- Baixa Temperatura (
baixo): O termo é menos significativo. -
: Mesmo que a temperatura seja baixa, as interações podem ser frágeis e romper com pouca energia adicional, levando à desnaturação. - Resultado: A proteína também se desnatura em temperaturas baixas porque a estrutura pode se tornar instável devido à insuficiente energia para manter as interações.
Resposta
Assim, a desnaturação de proteínas globulares tanto a altas quanto a baixas temperaturas ocorre porque, em temperaturas altas, a entropia (desordem) favorece a perda da estrutura devido ao aumento de
, enquanto em temperaturas baixas, a estrutura se torna instável mesmo com menor contribuição entrópica, levando à desnaturação. Ambos os cenários resultam em
negativo, tornando o processo espontâneo.