Bioquimica da água, pH e tampões

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Bioquímic� d� águ�
➥Hidróxido de hidrogênio é uma substância
líquida que parece incolor a olho nu em
pequenas quantidades, inodora e insípida,
essencial à todas as formas de vida, composta
por hidrogênio e oxigênio.
➥O ser humano vai se desidratando com o
passar dos anos.
➥Mas a quantidade de água sempre é
diretamente proporcional à atividade
metabólica da célula.
Características
físico-químicas:
➥A água é uma molécula altamente POLAR ,
um fenômeno que tem enormes implicações
para os seres vivos.
➥As atrações eletrostática entre os dipolos de
duas moléculas de água resultam em uma
associação das moléculas por meio de
Ligações de Hidrogênio.
➥Átomo de Hidrogênio
compartilha (ligação
covalente) um par de
elétrons com o oxigênio –
Geometria próxima do
tetraedro .
➥Devido a presença desse tipo de ligações, a
água é considerada o SOLVENTE UNIVERSAL
(não significa que a água seja capaz de dissolver
toda e qualquer substância, entretanto, dissolve
um número maior de substâncias e em maior
quantidade do que qualquer outro solvente
➥Quanto à solubilidade em água as
substâncias podem ser:
➤Hidrofóbica: moléculas apolares
tendem a não interagir com água
➤Hidrofílica: moléculas polares tendem a
interagir com água
➤Anfipática: moléculas com uma região
apolar que não interage com água e outra
polar que interage com a água
Importância da água
➥Permeia todas as porções de todas as
células
➥Transporte de nutrientes
➥Meio que permite reações metabólicas
➥Termorregulação
➥Lubrificante
➥Equilíbrio eletrolítico e ácido-base
➥Quantos litros de água devo consumir
diariamente? 35 mL X peso corpóreo (kg)
Equilíbrio osmótico
➥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.
➥A osmose é o nome dado ao movimento da
água entre meios com concentrações
diferentes de solutos separados por uma
membrana semipermeável. É um processo
físico-químico importante na sobrevivência das
células
Reações químicas
➥As reações 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.
Controle da temperatura
corporal
➥A água evita variações bruscas de
temperatura dos organismos (termorregulação
devido ao elevado calor específico da água);
➥A transpiração diminui a temperatura
corporal de mamíferos.
Lubrificação
➥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.
Equilíbrio ácido-base
➥A água mantém o equilíbrio ácido-base no
organismo vivo devido a sua propriedade de
ionização e, consequentemente ação
tamponante (tampão biológico).
➥Considera-se um ácido a substância que
pode doar prótons.
➥Considera-se um a base a substância que
pode aceitar prótons.
➥Alterações do pH podem representar um
risco à vida, principalmente para pacientes
hospitalizados.
➥As mudanças do pH sistêmico podem
ocorrer somente a partir da mudança dos
valores de dois determinantes: pressão arterial
de CO2 (Pa CO2) e bicarbonato plasmático
(HCO3-)
➥Distúrbios respiratórios e metabólicos
podem causar essa alteração (acidemia e
alcalemia respiratórias e acidemia e alcalemia
metabólicas).
➥Acidose metabólica= acidemia
➤O que acontece?: caracterizada pela
diminuição de bicarbonato plasmático.
➤Causas: produção excessiva de
metabólitos ácidos, falha na remoção de
produtos metabólicos laterais ácidos por
parte dos rins (insuficiência renal), diabetes
não controlada, longos períodos de jejum,
ingestão de substâncias tóxicas.
➤Sintomas: diarreia, palpitações, vômito,
sonolência e desorientação.
➥Alcalose metabólica= alcalemia
➤O que acontece? Aumento de bicarbonato
plasmático.
➤Causas: excesso de vômito, uso de
substâncias alcalinas (diuréticos),
aspiração do conteúdo estomacal,
glândulas renais superativas.
➤Sintomas: espasmos musculares, fraqueza,
dor de cabeça, tontura ou convulsões.
O que é pH?
➥Água → H2O ⇌ [H+] + [OH-] ➜Surge então
o conceito de pH
➥pH- potencial hidrogeniônico
➥A mudança de pH afeta a estrutura e a
atividade das macromoléculas biológicas
➥Concentração [ ] é o inverso do pH
➥Bronsted-Lowry definem ácidos e bases:
➥A atividade H+ A é expressa pelo logaritmo
negativo da concentração de hidrogeniônica,
denominado pH.
➥A concentração de hidrogênio pode ser
calculada com a seguinte fórmula:
pH = - log [H+]
pH = 1/log [H+]
➥H2O: possui capacidade de se ionizar em
um ânion hidroxila (OH-) e um próton (H+)...
Assim se estabelece a escala de pH (potencial
hidrogeniônico) de uma solução aquosa. pH é
a concentração (medida) de íons hidrogênio
(total) em uma solução (livre ou não).
➥Moléculas de água: tendem a ionizar-se
(reversível): H2O H+ + OH-
➥Então, hoje em dia temos uma escala de
pH, que vai de 0 a 14, onde a concentração de
hidrogênio vai variando.
pH [H+] [OH-]
0 0
10
-14
10
1 -1
10
-13
10
2 -2
10
-12
10
3 -3
10
-11
10
4 -4
10
-10
10
5 -5
10
-9
10
6 -6
10
-8
10
7 -7
10
-7
10
8 -8
10
-6
10
9 -9
10
-5
10
10 -10
10
-4
10
11 -11
10
-3
10
12 -12
10
-2
10
13 -13
10
-1
10
14 -14
10
-0
10
➥pH do sangue
Comomanter a Homeostase
ácido/base?
➥Tampões
➤Tampões são sistemas aquosos que
tendem a resistir às alterações no pH
quando pequenas quantidades de ácido
(H+) ou base (OH-) são adicionadas.
➥Curvas de titulação e tamponamento
➤Se adicionarmos uma gota de HCl 1 M a
um litro de água pura, o pH desce de 7 para 5
➤Se fizermos a mesma coisa com um litro de
sangue, no entanto, a variação será mínima
➤Isto ocorre porque o sangue, assim como o
interior das células, está TAMPONADO, isto
é, possui um sistema de ácidos e bases
fracas que tende a absorver excessos de
prótons ou íons hidroxila
➥Controle do pH no ambiente celular
➤O controle do pH no interior das células
depende de um grande número de ácidos e
bases conjugadas, tanto orgânicos como
inorgânicos.
➤Entre eles estão incluídos também proteínas,
ácidos nucléicos e os lipídios, bem como um
grande número de moléculas orgânicas que
possuem muitos grupos dissociáveis
(ácido-básicos) que são efetivos como
tamponantes na faixa d e pH fisiológico.
➤Os líquidos biológicos, tanto intracelular
quanto extracelulares, são altamente
tamponados.
➥Dois tampões biológicos especialmente
importantes são os sistemas (H2PO4/HPO42)
dihidrogenofosfato/hidrogenofosfato e
(H2CO3/ HCO3) ácido fosfórico/bicarbonato.
➥TAMPÃO DE BICARBONATO.
➤Consiste em uma solução de um ácido fraco e
um sal bicarbonato.
➤É o tampão extracelular mais potente do
corpo.
➤Consequências do tamponamento de
bicarbonato :
➜Permite que o pH do líquido extracelular
seja controlado precisamente pela
intensidade relativa de remoção e adição
de HCO-3 pelos rins e pela intensidade
de remoção de CO2 pelos pulmões.
➥TAMPÃO DE FOSFATO.
➤Possui papel importante no tamponamento
do líquido tubular renal e dos líquidos
intracelulares.
➤É importante no líquido intracelular, porque
a concentração de fosfato nesse líquido é
bem maior que no extracelular. Além disso
o pH do líquido extracelular é mais baixo
que no líquido intracelular