Aula 02 FUND BIOQUIMICA AGUA

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FUNDAMENTOS DE 
B IOQUÍMICA
P r o f . S h e i l a S a n t o s
CONSTITUINTES 
DA MATÉRIA 
VIVA
REAÇÕES 
QUÍMICAS
Como a polaridade 
da água influencia 
em sua ação como 
solvente 
universal? ??
CARACTERÍSTICAS 
DA ÁGUA 
FÓRMULA 
MOLECULAR
C A R A C T E R Í S T I C A S
• 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 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
Molécula 
Polar
Geometria 
Angular
Justamente por essa natureza polar, a molécula da água é genericamente conhecida como solvente universal, 
devido a sua elevada capacidade de dissolver diversas substâncias (solutos), como sais, gases, ácidos nucleicos, 
proteínas e açúcares. Contudo, é importante destacar um preceito importante da química: “Semelhante dissolve 
semelhante”
Polar idade das Molécu las
hidrofílicas (hidro = água; philos =
amigo), ou seja, são “amigas” da água.
hidrofóbicas (hidro = água; phobia =
aversão), ou seja, não “gostam” da água.
anfipáticas contêm regiões polares e apolares na mesma
estrutura. Ex: proteínas, pigmentos, algumas vitaminas,
esteróis e fosfolipídios de membrana.
Ocorre devido à diferença de eletronegatividade entre os átomos de Hidrogênio
(H) e Oxigênio (O).
Como resultado disso, ocorre uma atração eletrostática entre o átomo
de oxigênio (δ-) de uma molécula de água e o hidrogênio (δ+) de outra
molécula de água. Essa atração/interação entre duas moléculas de água
recebe o nome de ligação de hidrogênio. É por meio das ligações de
hidrogênio que as moléculas de água interagem num copo d’água, nos
rios, nos oceanos e no nosso corpo.
INTERAÇÕES MOLECULARES 
DA ÁGUA Capacidade de
receber elétrons
Interação molecu lar :
Ponte de Hidrogênio
Ocorre uma atração eletrostática entre o átomo de oxigênio (δ-) de uma
molécula de água e o hidrogênio (δ+) de outra molécula de água. Essa
atração/interação entre duas moléculas de água recebe o nome de ligação
de hidrogênio. É por meio das ligações de hidrogênio que as moléculas de
água interagem num copo d’água, nos rios, nos oceanos e no nosso corpo.
I nte ra ç ã o d a á g u a co m a s 
b i o mo l éc u la s :
A água facilmente interage com
esses compostos, uma vez que
forma ligações de hidrogênio
com os aminoácidos
constituintes da proteína,
substituindo, assim, as ligações
de hidrogênio soluto-soluto e
formando novas interações
soluto-água.
A água como solvente: “Solvente 
universal”
Formação de ligações 
de H com os solutos 
diversos.
A água como solvente: “Solvente 
universal”
Sais cristalinos: interage com íons que 
unem os átomos do sal.
Compostos Orgânicos polares: 
(açucares, álcoois, aldeídos, cetonas, 
ácidos), através da formação das 
pontes de hidrogênio com os grupos 
hidroxila (OH-) ou carbonila (C=O).
• A interação de solutos ocorre
porque a água é um líquido
polar. A água pode dissolver:
FUNÇÕES DA 
ÁGUA
• TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS
• FACILITA REAÇÕES QUÍMICAS
• TERMORREGULAÇÃO
• LUBRIFICANTE
• REAÇÕES DE HIDRÓLISE
• EQUILIBRIO OSMÓTICO
• EQUILIBRIO ÁCIDO -BASE
TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS
A presença de água permite 
a difusão nos seres mais 
primitivos.
Organismos mais evoluídos 
apresentam sistemas 
circulatórios (Sangue, 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.
FACILITA REAÇÕES QUÍMICAS
• Reações químicas ocorrem mais facilmente com 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.
FACILITA REAÇÕES QUÍMICAS
TERMORREGULAÇÃO
• Seres vivos só podem existir em uma estreita faixa 
de temperatura.
• A água evita variações bruscas de temperatura dos 
organismos, pois apresenta valores elevados de 
calor específico, calor latente de vaporização e 
fusão.
• A transpiração diminui a temperatura corporal dos 
mamíferos.
LUBRIFICANTE
• 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.
Água: Propriedades Físicas
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
 Ou equilibrar a pressão osmótica → Pressão necessária para
manter o volume constante
Osmose
Osmose
Equilíbrio Osmótico
• O Equilíbrio osmótico é muito
importante para a manutenção
da integridade celular.
• A parede celular ajuda a
regular a pressão osmótica e
assim manter a integridade e
rigidez da célula vegetal ou
bactéria.
Avaliando aprendizado
A água apresenta inúmeras propriedades que são fundamentais para os seres vivos. 
Qual, dentre as características relacionadas a seguir, é uma propriedade da água de 
importância fundamental para os sistemas biológicos?
a) Tem baixo calor específico, pois sua temperatura varia com muita facilidade.
b) Suas moléculas são formadas por hidrogênios de disposição espacial linear.
c) É um solvente limitado, pois não é capaz de se misturar com muitas substâncias.
d) Tem alta capacidade térmica e é solvente de muitas substâncias.
e) Apresenta ponto de ebulição entre 0 °C e 100 °C.
EQUILÍBRIO ÁCIDO -BASE
pH – Potencial Hidrogeniônico
Mede o grau de acidez ou alcalinidade da água e outras soluções
Medida através da concentração de íons H+ dissolvidos na água.
pH = - log[H+ ]
Menor a concentração de íons H+ mais ácida a solução.
Métodos de medição do pH
Origem de íons é por dissolução de rochas, absorção de gases da
atmosfera, oxidação da matéria orgânica, fotossíntese, despejos
domésticos e industriais.
A variação do pH influencia o equilíbrio de compostos químicos.
A presença de íons de cálcio evitam a variação pronunciada do pH, por
isto é chamado de solução tampão.
EQUILÍBRIO ÁCIDO -BASE
pH dos Líquidos Corporais
Líquidos Corporais pH
LÍQUIDO 
EXTRACELULAR
Sangue 
Arterial
7,40
Sangue 
Venoso
7,35
Líquido 
intersticial
7,35
LÍQUIDO INTRACELULAR 6,0 a 7,4
URINA 4,5 a 8,0
SALIVA 6,5 a 7,5
SUCO GÁSTRICO 0,8
IMPORTÂNCIA DO pH 
• HOMEOSTASIA
EQUILÍBRIO ÁCIDO -BASE
Indica estabilidade interno, que
se mantém constante
independente das alterações
que ocorrem no meio externo.
• ATIVIDADE CATALÍTICA DAS ENZIMAS
IMPORTÂNCIA DO pH 
Cada enzima tem um pH ótimo de atuação,
no qual a sua atividade é máxima. O pH
ótimo para a maioria das enzimas fica entre
6 e 8, mas há exceções. A pepsina, por
exemplo, uma enzima digestiva estomacal,
atua eficientemente no pH fortemente ácido
de nosso estômago (em torno de 2), onde a
maioria das enzimas seria desnaturada.
EQUILÍBRIO ÁCIDO -BASE
• OUTROS: DIAGNÓSTICO DE DOENÇAS (SANGUE E URINA)
IMPORTÂNCIA DO pH 
Casos de diabetes
descontrolado, bronquite,
dificuldade respiratória ou uso
demasiado de medicamentos
como o ácido acetilsalicílico
(aspirina) podem contribuir
para aumentar a acidez do
sangue = ACIDOSE
Sintomas de vômito e
diarreia, febre ou
insuficiência renal são
evidenciados pelo aumento
do pH do sangue:
ALCALOSE.
EQUILÍBRIO ÁCIDO -BASE
ÁGUA- SOLUÇÃO TAMPÃO
• Capacidade de uma substância em manter relativamente constante o pH de
uma solução em uma condição de acréscimo de um ácido ou de uma base
qualquer.
• Substâncias que em solução aquosa dão a estas soluções a propriedade de
resistir a variações do seu pH quando as mesmas são adicionadasem
quantidades pequenas de ácidos (H+) e bases (OH-).
• O fosfato e as proteínas são os principais tampões do fluído intracelular, em
consequência da presença de grupos dissociáveis contidos em resíduos de
aminoácidos ácidos e básicos.
ÁGUA- SOLUÇÃO 
TAMPÃO
• A finalidade do tampão é manter o pH do 
sangue praticamente constante.
• Ocorre devido ao equilíbrio Ácido-Base
• Essencial para a vida
• Muitas moléculas biológicas funcionam como
substâncias Tampões.
• Geralmente, o sistema tampão consiste em 
um ácido fraco (doador de H+) e sua base 
conjugada (aceptor de H+).
• Ex: Proteínas
Avaliando aprendizado
(Udesc/2009): "Chuva ácida" é um termo que se refere à precipitação, a partir da atmosfera, de chuva com quantidades de 
ácidos nítrico e sulfúrico maiores que o normal. Os precursores da chuva ácida vêm tanto de fontes naturais, tais como 
vulcões e vegetação em decomposição, como de processos industriais, principalmente emissões de dióxido de enxofre e 
óxidos de nitrogênio resultantes da queima de combustíveis fósseis.
O pH da água da chuva considerado normal é de 5,5 (devido à presença de ácido carbônico proveniente da solubilização de 
dióxido de carbono). Um químico monitorando uma região altamente industrializada observou que o pH da água da chuva 
era igual a 4,5.
Considerando que a acidez está relacionada com a concentração de H3O+, é correto afirmar que a água com pH 4,5 era:
a) Duas vezes mais básica que o normal.
b) Duas vezes mais ácida que o normal.
c) Dez vezes mais básica que o normal.
d) Dez vezes mais ácida que o normal.
e) Cem vezes mais ácida que o normal.
Avaliando aprendizado
Solução-tampão é uma solução que tem o efeito de manter o pH do meio 
aproximadamente constante, quando nele são introduzidos íons H3O+ ou OH–. 
Para produzir uma solução-tampão, deve-se misturar:
a)CH3COOH e H2SO4
b)NH4OH e KOH
c)CH3COOH e CH3COO-Na+
d)KOH e NaCl
e)CH3COOH e NH4OH