Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL BIOQUÍMICA AULA 03 BIOQUÍMICA DA ÁGUA PROFA. DENISE ESTEVES MORITZ Nutrição – UNISUL - Tubarão 1

Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL BIOQUÍMICA

AULA 03

BIOQUÍMICA DA ÁGUA

PROFA. DENISE ESTEVES MORITZNutrição – UNISUL - Tubarão1

Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL

ÁGUA(“Hidróxido de hidrogênio" ou "monóxido de

hidrogênio" ou ainda "protóxido de hidrogênio") é uma substância líquida que parece incolor a olho nu em pequenas quantidades, inodora e insípida, essencial a todas as formas de vida, composta por hidrogênio e oxigênio.

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Água: Estrutura e Propriedades Físico-químicas

Breves Comentários:Permeia todas as porções de todas as células; Importância em seres vivos: transporte de nutrientes e

reações metabólicas;Todos os aspectos de estrutura celular e suas funções são

adaptadas às propriedades físico-químicas da água;Taxas de água – varia de acordo com a espécie, idade e

ação metabólica.Vias de Eliminação: Pele, pulmões, rins e intestino;

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VARIAÇÕES NA TAXA DE ÁGUAESPÉCIE

Água-viva - 98% de água

Sementes - 10% de água

Espécie humana - 70% de água

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Corpo Humano 75% Água

Perdas diárias:

Respiração - 0,4 litros

Urina - 1,2 litros

Transpiração - 0,6 litros

Evacuação - 0,1 a 0,3 litros

TOTAL - 2,5 litros

Quanta água precisa repor por dia: Quanta água precisa repor por dia:

Beber água - 1,5 litros. Ingerir alimentos - 1,0 litro 5


VARIAÇÕES NA TAXA DE ÁGUAIDADE

Feto humano – 94% de água

Recém-nascido – 69% de água

Adulto – 60% de água

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METABOLISMOA quantidade de água é diretamente

proporcional à atividade metabólica da célula.

Neurônio – 80% de água

Célula óssea – 50% de água

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Meio onde ocorrem todas

Reações celulares

Composto mais importante das

células

Água

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1. ESTRUTURAÁtomo de Hidrogênio compartilha um par de

elétrons com o oxigênio – Geometria próxima do tetraedro (104,5°);

Pares de elétrons ñ compartilhados geram uma carga parcial (-).

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Pontes de Hidrogênio As pontes de hidrogênio são mais fracas que ligações covalentes;

Como o oxigênio é mais eletronegativo("força de atração dos elétrons") que o hidrogênio, este acaba deixando os elétrons

mais próximos dele, formando ao seu redor uma nuvem eletrônica negativa(uma carga aparente).

Assim, os hidrogênios ficam com nuvens positivas caracterizando pólos distintos; dessa maneira, chegamos a primeira característica dessa molécula: ela é um composto

Polar.

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Pontes de Hidrogênio

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Pontes de Hidrogênio comuns em sistemas

biológicos

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2. PROPRIEDADES DA ÁGUA

SOLVENTE UNIVERSAL??????????????

A água dissolve vários tipos de substâncias polares e iônicas (hidrofílicas), como vários sais e açúcar, e facilita sua interação química, que ajuda metabolismos complexos.

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HH22O DISSOLVE ESTRUTURAS O DISSOLVE ESTRUTURAS

CRISTALINASCRISTALINAS

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Propriedades


Solubilidade A interação com solutos ocorre porque a água é um líquido polar

A água pode dissolver:

Sais cristalinos: Interatua com íons que unem os átomos do

sal

Compostos orgânicos polares (açúcares, álcoois, aldeídos, cetonas, ácidos) – formação

de pontes de hidrogênio com os grupos hidroxila ou

carbonila 15

Propriedades


Solubilidade

Substâncias anfipáticas (fosfolipídeos, proteínas, ácidos nucléicos) – A água forma micelas, interatuando com a porção hidrofílica e repelindo a porção hidrofóbica

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Propriedade


• Sistema biológico é importante a ligação de H+ mediada pela H2O;

• H2O funciona como ponte para conectar 2 partes separadas;

H2O altamente reativa

• Favorece interações hidrofóbicas;• Interfere estrutura e propriedades de

proteínas e ác. Nucléicos;

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Propriedades


Tensão Superficial

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Propriedades


PROPRIEDADES DA ÁGUA

ALTO CALOR ESPECÍFICO

Calor específico é definido como a quantidade de calor que um grama de uma substância precisa absorver para aumentar sua temperatura em 1°C sem que haja mudança de estado físico. Devido ao alto calor específico da água, seres vivos não sofrem variações bruscas de temperatura.

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Propriedades


PROPRIEDADES DA ÁGUACALOR DE VAPORIZAÇÃO

É a quantidade de calor necessária para que uma substâncias passe de estado líquido para o estado de vapor. Devido ao elevado calor de vaporização da água, uma superfície se resfria quando perde água na forma de vapor

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Propriedades


PROPRIEDADES DA ÁGUA

CAPILARIDADE

Quando a extremidade de um tubo fino de paredes hidrófilas é mergulhada na água, as moléculas dessa substância literalmente “sobem pelas paredes” internas do tubo, graças a coesão e a adesão entre as moléculas de água.

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Propriedades


3. FUNÇÕES DA ÁGUATRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS

FACILITA REAÇÕES QUÍMICAS

TERMORREGULAÇÃO

LUBRIFICANTE

REAÇÕES DE HIDRÓLISE

EQUILÍBRIO OSMÓTICO

EQUILÍBRIO ÁCIDO BASE

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TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS

A presença de água permite a difusão nos seres mais primitivos.

Organismos mais evoluídos apresentam sistemas circulatórios ( hemolinfa, sangue e seiva vegetal).

A urina é uma maneira de eliminar toxinas.

As células apresentam-se em estado coloidal (rico em água) o que facilita transporte de substâncias.

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Funções


TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS

A presença de água permite a difusão nos seres mais primitivos.

Organismos mais evoluídos apresentam sistemas circulatórios ( hemolinfa, sangue e seiva vegetal).

A urina é uma maneira de eliminar toxinas.

As células apresentam-se em estado coloidal (rico em água) o que facilita transporte de substâncias.

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Funções


FACILITA REAÇÕES QUÍMICAS

Reações químicas ocorrem mais facilmente com os reagentes em estado de solução.

Em algumas reações químicas a união entre moléculas ocorre com formação de água como produto (síntese por desidratação).

Reações de quebra de moléculas em que a água participa como reagente são denominadas reações de hidrólise.

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Funções


TERMORREGULAÇÃOSeres vivos só podem existir

em uma estreita faixa de temperatura.

A água evita variações bruscas de temperatura dos organismos.

A transpiração diminui a temperatura corporal de mamíferos.

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Funções


LUBRIFICANTENas articulações e entre os órgãos a água exerce

um papel lubrificante para diminuir o atrito entre essas regiões.

A lágrima diminui o atrito das pálpebras sobre o globo ocular.

A saliva facilita a deglutição dos alimentos.

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Funções


4. Propriedades Coligativas

Definição:

Ponto de fusão, Ponto de ebulição, Pressão de vapor, Pressão osmótica

Relação com solutosAlteração das propriedades do solventeSolutos tendem a romper a estrutura normal da água

(pontes de hidrogênio) menor interação

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Propriedades coligativas

Das soluções são propriedades que se somam pela presença de dois ou mais solutos e dependem única e exclusivamente do número de partículas (moléculas ou íons) que estão dispersas na solução, não dependendo da natureza do soluto. Isso significa dizer que a quantidade, e não a qualidade (e.g. tamanho, estrutura molecular ou massa), das partículas que estão juntas na solução é que irá influenciar na formação das propriedades (ou efeitos) coligativas.[1]

Tonoscopia: diminuição da pressão máxima de vapor.

Ebulioscopia: aumento da temperatura de ebulição.

Crioscopia: abaixamento da temperatura de fusão.

Osmoscopia: massa osmótica.

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5.Ionização da Água

Propriedades dos Solventescaracterísticas da molécula não carregada + Grau de Ionização [H+] e [OH-]

Moléculas de água: tendem a ionizar-se (reversível)

H2O H+ + OH-

Ácidos ou bases dissolvidos na água produz H+ (ácidos) e OH- (bases).

Constante de Equilíbrio: A + B C + D =

pH: Concentração de íons hidrogênios

Água pura: pH neutro30

€

Keq =[H +][OH −]

[H2O]

€

pH = log1

[H +]= −log[H +]


Cálculos:

Água Pura: 1 em cada 107 moléculas de água está ionizada em cada instante = então:

A concentração da água em 1 litro de água a 250C é de 55,5M = massa de água em gramas/massa molecular: 1000/18 = 55,5

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€

Keq =[H +][OH −]

[H2O]

€

Keq =[H +][OH −]

[55,5M]

€

Keq.55,5 = [H +][OH −] = Kw

€

KeqH2O =1,8x10−16

€

=1,8x10−16 M .55,5M = [H][OH] = Kw

€

Kw = 99,9x10−16 M 2 = [H][OH]

€

1x10−14 M 2 = [H][OH]

Ionização


Na água pura... A [H+]=[OH-], então:

Kw= [H+]. [H+] ou Kw=[H+]2

[H+]= =[H+]=

P é dito como: “logarítimo negativo de”

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Cálculos:

€

Kw

€

1x10−14 M2

=10−7

€

pH = log1

[H +]= −log[H +]

€

pH = log1

[1x10−7]= log1+ log 7 = 0 + 7,0 = 7,0

€

pH = 7,0

Ionização


Ionização da Água

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Ionização


Ionização da Água

Numa reação de ionização há sempre um par ácido-base conjugado. Para cada doador de próton (ácido) há sempre um receptor (base).A ionização é alta em ácidos fortes (HCl, H2SO4) e baixa em ácidos fracos (acético). Constantes de dissociação (Ka): a força de ionização de um ácido.Conceito de pK: valor de pH no qual 50% do ácido encontra-se dissociado. IMPORTANTE: Quanto menor o pK, maior é a força de ionização do ácido

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Ionização


Curva de Titulação

Usada para determinar a concentração de um ácido em uma solução.

Volume do ácido é titulado com uma base forte (NaOH) até a neutralização deste ácido.

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Ionização

Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL36

Ionização


Vídeo

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TampõesSubstâncias que em solução aquosa dão a estas

soluções a propriedade de resitir a variações do seu pH quando as mesmas são adicionadas em quantidades pequenas de ácidos (H+) ou base (OH-).

Quase todos os processos biológicos são dependentes do pH. Plasma → 7,35 – 7,48 (6,8 a 7,8) Intracelular: Função da célula (Eritrócito: 7,2)

O fosfato e as proteínas são os principais tampões do fluido intracelular, em consequência da presença de grupos dissociáveis contidos em resíduos de aminoácidos ácidos (glutâmico e aspártico) e básicos (lisina e histidina)

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Ionização


Tampões

Sistema Tampão BicarbonatoÉ um sistema tampão fisiológico efetivoPrincipal tampão do espaço extracelular: ácido

carbônico /BicarbonatoComponentes: Ácido- CO2 e Básico- íon bicarbonato

(HCO3-)

O ácido carbônico é formado a partir de CO2 e H2O e está em equilíbrio com o reservatório de CO2 localizado nos pulmões.

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Ionização


Tampões

Quando H+ é adicionado no sangue, a concentração de H2CO3 aumenta, aumentando a concentração de CO2 no sangue, aumentando a pressão deles nos espaços aéreos e o CO2 é expirado.

Quando a OH- é adicionado ocorrem eventos opostosA finalidade do tampão é manter o pH do sangue

praticamente constante.Os componentes do sistema-tampão do bicarbonato são

produzidos metabolicamente em grande quantidade. Portanto, o corpo não depende da ingestão de compostos exógenos ou de sínteses complexas para a manutenção desse sistema-tampão.

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Ionização


Vídeo

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Alterações do Equilíbrio ácido-básico

Condição Causas possíveis

acidose respiratória

apnéia ou capacidade pulmonar prejudicada, com acúmulo de CO2 nos pulmões.

acidose metabólica

ingestão de ácido, produção de cetoácidos no diabetes descompensado ou disfunção renal. (Em todas elas, há um acúmulo de H+ não decorrente de um excesso de CO2.)

Condição Causas possíveis

alcalose respiratória

hiperventilação, produzindo diminuição do CO2 no sangue.

alcalose metabólica

ingestão de álcali (base), vômitos prolongados (perda de HCl) ou desidratação extrema levando a retenção de bicarbonato pelos rins. (O aspecto comum é a perda de H+ não decorrente de uma baixa do CO2 sangüíneo)

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Ionização


Importância do pH

Atividade catalítica das enzimas;Diagnóstico de doenças (sangue e urina). Ex.:

plasma sanguíneo do animal com diabetes é menor que 7,4 (acidose).

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Ionização


pH na Saúde e Doença

potencial hidrogeniônico

pH importante para:

Conformação de proteínas

Catálise enzimáticaTransporte de O2

Dissociação de moléculas

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FIM! “A maioria pensa com a sensibilidade, eu sinto

com o pensamento. Para o homem vulgar, sentir é viver e pensar é saber viver. Para mim, pensar é viver e sentir não é mais que o alimento de pensar".

Fernando Pessoa

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