Agua_Sistema_Tampao_2023

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Água e sistema tampão
Prof. Rodrigo C. Oliveira
rodrigocardoso@usp.br
Objetivo
Demonstrar propriedades importantes
da água e suas implicações em
sistemas biológicos.
Definir e exemplificar sistema-tampão.
Objetivos de Aprendizagem
Ao final da aula o aluno deve ser capaz de 
reconhecer:
-principais propriedades da molécula da água e suas 
implicações em condições/processos biológicos
-definição de sistema-tampão
-mecanismo de funcionamento e eficiência do sistema-tampão
-presença de sistema-tampão em situações práticas
➔ Principal componente da maioria das células
~ 70% do peso de uma célula
➔ As moléculas celulares se organizam de acordo com a estrutura da água
➔ A maioria das reações Bioquímicas ocorrem na água
➔ A água participa ativamente das reações
→A água não é inerte!!! 
INTRODUÇÃO
A geometria da molécula da água
A geometria e propriedades da água como solvente são cruciais para as 
propriedades dos seres vivos
Dois H ligados a um O ➔ H2O
➔ Estrutura tetraédrica ➔ Molécula Polar 
Ligações de Hidrogênio
➔ Possuem natureza eletrostática:
tipo especial de uma interação dipolo-dipolo
A estrutura da água
➔ Formação de aglomerados estabilizados por redes de ligações de Hidrogênio
➔ Estrutura de rede regular
Estrutura do Gelo
→ Expansão do volume 
→Redução da densidade (m/v)
➔ No gelo, a água forma 4 ligações de H com 
moléculas vizinhas de modo que ela fica no 
centro de um tetraedro formando uma estrutura 
aberta.
A estrutura da água
➔ Formação de aglomerados estabilizados por redes de ligações de Hidrogênio
→ Ligações de H na água líquida ➔ quebra e renovação: 10 a 20 picosegundos
Estrutura da Água à 25 oC
➔ A água líquida possui 15% menos H-bond 
do que no Gelo.
➔ Cada molécula de água forma ~3.4 H-
bond
➔ A água líquida consiste de uma rede
instável e tridimensional ligadas por H-
bond.
A estrutura da água
➔ Efeito da Temperatura na estrutura da água
Ligações de H comum em sistemas 
Biológicos
Orientação das ligações de H
A água como solvente: “Solvente 
universal”
- Efeito de solvatação ou hidratação:
- Formação de interações eletrostáticas com íons através das cargas parciais da água
A água como solvente: “Solvente 
universal”
➔As cargas iônicas são parcialmente neutralizadas.
Solvente Aquoso: 
“O efeito ou colapso hidrófobo”
➔ A introdução de um composto hidrofóbico perturba a rede de água;
➔ A água tende em minimizar seu contato com as moléculas hidrofóbicas;
➔ A organização de camadas ou “gaiolas”de água entorno de compostos apolares;
Gaiola de H20
Compostos anfipáticos em 
solução aquosa
Osmose
→ Sistema separado por uma membrana semi-permeável
→ Movimento do solvente de uma região de baixa concentração para uma região de 
alta concentração de soluto
→ Movimento ocorre até igualar a concentração em ambos os locais → equilíbrio 
químico
→ Pressão osmótica → é medida como a força que deve ser aplicada para que a 
solução no tubo retorne ao nível que estava no béquer.
Efeito da 
osmolaridade 
extracelular no 
movimento de 
água através 
da membrana 
plasmática
pH na Saúde e Doença
Peagometria (medida do 
potencial de hidrogênio 
iônico)
O que é pH?
• p significa “logaritmo negativo de”(- log)
• Então, pH = - log [H+] e pOH = - log [OH-]
• para H2O : pH = - log 10
-7 = 7,0 
pOH = - log 10-7 = 7,0 
• É um artifício matemático
• O pH é inversamente proporcional à 
concentração de H+
Por que o pH é 
importante?
◼ Conformação de 
proteínas
◼ Catálise enzimática
◼ Transporte de O2
pH ótimo
pH e pK em função da 
concentração
Sistema-Tampão
Solução composta de ácido fraco
que oferece resistência as
pequenas mudanças de pH
quando da adição de um ácido
ou base
SistemaTampão
HCl é adicionado à água pura
HCl é adicionado a uma solução do ácido fraco 
H2PO4
- e sua base conjugada HPO4
2-.
Como um Tampão Funciona
A EFICIÊNCIA DE UM TAMPÃO 
DEPENDE DE SUA CONCENTRAÇÃO
◼ concentração do tampão
• soma das concentrações de HA e A
◼ um tampão 0,1 M mantém esta
concentração em qualquer valor de pH,
pois quando [HA] aumenta, a [A]
diminui
A EFICIÊNCIA DE UM TAMPÃO 
DEPENDE DE SUA CONCENTRAÇÃO
◼ quanto > [tampão], > disponibilidade de
doador e aceptor de prótons
◼ EFICIÊNCIA DE UM TAMPÃO
• concentração, máxima no pKa
Ácidos com mais de um pKa!
MAGALHÃES A.C., OLIVEIRA R.C., BUZALAF, M.A.R. Bioquímica Básica e Bucal. 2017
Curva de Titulação
pH e pK em função da 
concentração
Curva de Titulação
Curva de Titulação
Sistemas-Tampão
◼ Saliva: diminuir o efeito da
desmineralização do esmalte
dentário e aumentar o efeito da
remineralização.
◼ Sangue: manter o pH em torno de
7,4. Condição viável para
manutenção da vida.
Conclusão
A possibilidade de existência da vida
se deve as características peculiares
da água. Sendo o sistema tampão uma
ferramenta de manutenção de faixas
adequadas de pH para os seres vivos.
Bibliografia
1. Magalhães A.C., Oliveira R.C., Buzalaf M.A.R.
Bioquímica Básica e Bucal. 1. ed. Rio de Janeiro:
Guanabara Koogan, 2017.
2. Marzzoco A. & Torres B.B. Bioquímica Básica 4 . ed.,
Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2015.
3. Nelson D.L. & Cox M.X. Princípios de Bioquímica. 6a.
ed., São Paulo: Sarvier, 2014.
	Slide 1: Água e sistema tampão
	Slide 2: Objetivo
	Slide 3
	Slide 4
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	Slide 8
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	Slide 18
	Slide 19: Efeito da osmolaridade extracelular no movimento de água através da membrana plasmática
	Slide 20: pH na Saúde e Doença
	Slide 21: O que é pH?
	Slide 22: Por que o pH é importante?
	Slide 23: pH ótimo
	Slide 24
	Slide 25: pH e pK em função da concentração
	Slide 26: Sistema-Tampão
	Slide 27: SistemaTampão 
	Slide 28: Como um Tampão Funciona
	Slide 29: A EFICIÊNCIA DE UM TAMPÃO DEPENDE DE SUA CONCENTRAÇÃO
	Slide 30: A EFICIÊNCIA DE UM TAMPÃO DEPENDE DE SUA CONCENTRAÇÃO
	Slide 31
	Slide 32: pH e pK em função da concentração
	Slide 33
	Slide 34
	Slide 35: Sistemas-Tampão
	Slide 36
	Slide 37: Conclusão
	Slide 38: Bibliografia