Fundamentos da Bioquimica: Lógica molecular seres vivos Células Biomoléculas Água

O objetivo da bioquímica é explicar a forma e função biológica em têrmos químicos

-Uma estratégia tem sido isolar, purificar e caracterizar a estrutura quimica. - Que elementos quimicos são encontrados nas células?- Que tipos de moléculas estão presentes na matéria viva?- Em que proporções estão presentes?- Porque estas moleculas estão adaptadas as suas funções

Ambiente aquoso terrestre conduziu osSeres vivos a utilizarem propriedadesda água

1 - Interações fracas em sistemas aquosos Estrutura da água/pontes de hidrogênio Água forma pontes hidrogenio com solutos polares Água atura eletrostaticamente com solutos carregados Água x gases Compostos não polares produzem mudanças desfavoráveis na estrutura da água – Lipideos Interações fracas são importantes para função e estrutura das macromoléculas Solutos afetam as propriedades coligativas de soluções aquosas (osmose)

2 - Dissociação da água, ácidos e bases fracas pH, curvas de titulação, tamponamento

3 - Significados biológicos de propriedades da água

Água: H2O

Diferentes estados da água

VAPOR

LÍQUIDO

GELO

ESTRUTURA MOLECULAR DA ÁGUA

ESQUEMA DA FORMAÇÃO DE UMA PONTE DE HIDROGÊNIO

PONTE DE HIDROGÊNIONÃO É UMA LIGAÇÃOCOVALENTE

ESTRUTURA ORGANIZADADAS MOLÉCULAS DE ÁGUANO ESTADO DE GELO (CadaMolécula de água forma 4 pon-tes de hidrogênio com outramolécula de água)

Na água (líquida) ocorrem3,4 ligações por molécula

PONTES DE HIDROGÊNIO ENTRE DIFERENTES ELEMENTOS

DEFINIÇÃO DE PONTE DE HIDROGÊNIO: interação que ocorrecom o Hidrogenio quando ligado a elementos químicos eletronegativos (*)

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EXEMPLOS BIOLÓGICOS DE PONTES DE HIDROGÊNIO

ORIENTAÇÃO DOS ELEMENTOS ELETRONEGATIVOS* FORMA PONTES FORTES OU PONTES FRACAS

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EXEMPLOS DE MOLÉCULAS:

POLARES

NÃO POLARES apolares

ANFIPATICAS

DISSOLUÇÃO DE SAIS CRISTALINOS PELA HIDRATAÇÃODOS IONS CONSTITUÍNTES

Compostos apolares produzem mudanças desfavoráveis na Organização da água

O aumento da concentração de moléculas apolares na água produz estruturas organizadas com exclusão da água

A saída da água organizadaentre o substrato e a enzimafavorece a formação do Complexo enzima-substrato

Interações fracas são importantes Fatores para aFunção e Estruturade macromoléculas

1. Pontes Hidrogênio2. Interações iônicas3. Interações hidrofóbicas4. Van de Waals

SOLUTOS ALTERAM

AS

PROPRIEDADES COLIGATIVAS

DE

SOLUÇÕES AQUOSAS

OSMOSE E MEDIÇÃO DA PRESSÃO OSMÓTICA

Pressão osmótica: é medida como a força que precisa ser colocada para (em b) para restabelecer o nível do líquido no becker.

INFLUÊNCIA DA

OSMÓLARIDADE EXTRACELULAR

NO MOVIMENTO DA ÁGUA

ATRAVÉS DAS MEMBRANAS

EXEMPLOS DA OSMOLARIDADE EM FUNÇÕES BIOLÓGICAS

Dionea muscipula carnivora

Mimosa pudica dormideira (sensitiva)

Toque a pelos sensitivos desencadeiam mudanças no turgorpela saída de íons K+

1 - Interações fracas em sistemas aquosos Estrutura da água/pontes de hidrogênio Água forma pontes hidrogenio com solutos polares Água atura eletrostaticamente com solutos carregados Água x gases Compostos não polares produzem mudanças desfavoráveis na estrutura da água – Lipideos Interações fracas são importantes para função e estrutura das macromoléculas Solutos afetam as propriedades coligativas de soluções aquosas (osmose)

2 - Dissociação da água, ácidos e bases fracas pH, curvas de titulação, tamponamento

3 - Significados biológicos de propriedades da água

Água: H2O

Dissociação (Ionização da água)

Salto de Próton

H2O H+ + OH-

H-O+-H + OH-

H

Dissociação da água e Escala de pH

CURVAS DE TITULAÇÃO DE TRES ÁCIDOS FRACOS

CURVA DE TITULAÇÃO DO ÁCIDO ACÉTICO

Equação de Henderson-Hasselbach

O par: ácido acético- acetato como exemplo de sistema tampão

Ácido

Base

Curvas de

Titulação de

ácidos fracos

Radicais de aminoácidos (Histidina) na estrutura proteica Podem exercer controle de pH (tamponamento)

Exemplo: dissociação do H+ em pH próximo dopH fisiológico (6.0)

Sistema tampão bicarbonato

Efeito do pH

na atividade

de diferentes enzimas

PARTICIPAÇÃO

DA

ÁGUA (H2O)

EM REAÇÕES

BIOLÓGICAS

1 - Interações fracas em sistemas aquosos Estrutura da água/pontes de hidrogênio Água forma pontes hidrogenio com solutos polares Água atura eletrostaticamente com solutos carregados Água x gases Compostos não polares produzem mudanças desfavoráveis na estrutura da água – Lipideos Interações fracas são importantes para função e estrutura das macromoléculas Solutos afetam as propriedades coligativas de soluções aquosas (osmose)

2 - Dissociação da água, ácidos e bases fracas pH, curvas de titulação, tamponamento

3 - Significados biológicos de propriedades da água

Água: H2O

Significados Biológicos e propriedades da água usados pelos seres vivos

Considerar:Ponto de fusão e ebulição elevados: são consequência da formação de pontes de Hidrogênio, necessitando portanto maior energia para rompê-las.

Calor específico da água (caloria): é a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 1 g de água de 15, para 16oC.

Calor de vaporização: Se I kg de água absorver 1Kcal de calor, sua temperatura aumenta1oC. Porém, a vaporização de apenas 2g de água, diminuem a temperatura das 998g de Água restantes, em 1 oC. Esse efeito de resfriamento minimiza a perda de água por grandesvariações de temperatura (funciona como termostado): ex: SUOR

Calor de fusão: O calor despreendido pela água no congelamento minimiza mudanças detemperatura no inverno. O calor absorvido quando o gelo derrete, diminui as mudançasde temperatura na primavera.

Tensão superficial: capilaridade

Densidade: O congelamento da água ocorre com aumento de volume e diminuição dadensidade. Logo, quando ocorre formação de gelo, sempre será de cima para baixo.

TENSÃO SUPERFICIAL

ESTRUTURA ORGANIZADADAS MOLÉCULAS DE ÁGUANO ESTADO DE GELO (CadaMolécula de água forma 4 pon-tes de hidrogênio com outramolécula de água)

Na água (líquida) ocorrem3,4 ligações por molécula

D = M

V