Bioquimica. agua

Profa. Denise Esteves MoritzB - UINOISUQL UÍMICA
AULA 03
BIOQUÍMICA DA ÁGUA
1

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.
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL

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;
3

VARIAÇÕES NA TAXA DE ÁGUA
ESPÉCIE
Água-viva - 98% de água
Sementes - 10% de água
Espécie humana - 70% de água
4

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 áágguuaa pprreecciissaa rreeppoorr ppoorr ddiiaa::
Beber água - 1,5 litros. Ingerir alimentos - 1,0 litro 5

VARIAÇÕES NA TAXA DE ÁGUA
IDADE
Feto humano – 94% de água
Recém-nascido – 69% de água
Adulto – 60% de água
6

METABOLISMO
A quantidade de água é diretamente proporcional à
atividade metabólica da célula.
Neurônio – 80% de água
Célula óssea – 50% de água
7

Meio onde ocorrem todas
Reações celulares
Composto mais
importante das células
Água
8

1. ESTRUTURA
Átomo 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 (-).
9

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.
10

Pontes de
Hidrogênio
11

Pontes de Hidrogênio comuns
em sistemas biológicos
12

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.
13

HH22OO DDIISSSSOOLLVVEE EESSTTRRUUTTUURRAASS
CCRRIISSTTAALLIINNAASS
Propriedades
14

Solubilidade
 A interação com solutos ocorre porque a água é um líquido polar
 A água pode dissolver:
Propriedades
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

Solubilidade
 Substâncias anfipáticas
(fosfolipídeos, proteínas, ácidos
nucléicos) – A água forma micelas,
interatuando com a porção
hidrofílica e repelindo a porção
hidrofóbica
Propriedade
16

H2O altamente reativa
• Favorece interações hidrofóbicas;
Propriedades
• Interfere estrutura e propriedades de proteínas e
ác. Nucléicos;
• Sistema biológico é importante a ligação de
H+ mediada pela H2O;
• H2O funciona como ponte para conectar 2
partes separadas;
17

Tensão Superficial
Propriedades
18

PROPRIEDADES DA ÁGUA
Propriedades
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.
19

Propriedades
CALOR 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
20

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.
21
Propriedades

3. FUNÇÕES DA ÁGUA
TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS
FACILITA REAÇÕES QUÍMICAS
TERMORREGULAÇÃO
LUBRIFICANTE
REAÇÕES DE HIDRÓLISE
EQUILÍBRIO OSMÓTICO
EQUILÍBRIO ÁCIDO BASE
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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
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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TERMORREGULAÇÃO
Seres 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.
Funções
26

LUBRIFICANTE
Funções
Nas 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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4. Propriedades
Coligativas
Definição:
Ponto de fusão, Ponto de ebulição, Pressão de vapor, Pressão
osmótica
Relação com solutos
Alteração das propriedades do solvente
Solutos 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.
29

5.Ionização da Água
Propriedades dos Solventescaracterísticas 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 neutro
[H+][OH-]
[H2O]
30

Keq =

pH =log
1
[H+]
=-log[H+]

Cálculos:
 Água Pura: 1 em cada 107 moléculas de água está ionizada em cada
[H+][OH-]
[H2O]
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
31

Keq =

[H+][OH-]
[55,5M]
Keq =

Keq.55,5=[H+][OH-]=Kw
KeqH2O=1,8x10-16

=1,8x10-16M.55,5M=[H][OH]=Kw
Kw=99,9x10-16M2=[H][OH]
1x10-14M2=[H][OH]
Ionização

Cálculos:
Na água pura... A [H+]=[OH-], então:
Kw= [H+]. [H+] ou Kw=[H+]2
[H+]= =[H+]=
P é dito como: “logarítimo negativo de”

32

Kw

1x10-14M
2
=10-7

pH =log
1
[H+]
=-log[H+]
pH =log
1
[1x10-7 ]
=log1+log7=0+7,0=7,0
pH =7,0
Ionização

Ionização da Água
Ionização
33

Ionização da Água
Ionização
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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Curva de Titulação
Ionização
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.
35

Ionização
Profa. Denise Esteves Moritz - UN3IS6UL

Vídeo
37

Tampões
Ionização
Substâncias 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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Tampões
Sistema Tampão Bicarbonato
É um sistema tampão fisiológico efetivo
Principal tampão do espaço extracelular: ácido carbônico
Ionização
/Bicarbonato
Componentes: 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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Tampões
Ionização
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 opostos
A 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.
40

Vídeo
41

Alterações do Equilíbrio
ácido-básico
Ionização
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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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).
Ionização
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pH na Saúde e Doença
potencial
hidrogeniônico
pH importante para:
Conformação de proteínas
Catálise enzimática
Transporte 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
45

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