Resumo 1 bioquimica

Prévia do material em texto

ÁGUA, PH E TAMPÃO
Água: Estrutura e Propriedades Físico-químicas
A água é o principal componente da maioria das células, permeia todas as porções de todas as células. É importância em seres vivos, pois está envolvida como meio de transporte de nutrientes e reações metabólicas.
A água tem propriedades comuns como cor, odor, sabor, estado físico e propriedades Incomuns como o PF (0°C), PE (100°C) e o calor de vaporização maior que os líquidos comuns.
A água é um solvente universal), é produto de ionização e participa de interação entre as moléculas. Ela apresenta alta coesão e mínima distensão, características estas que permitem que alguns insetos consigam andar sobre ela (tensão superficial), e explica porque ela permanece líquida a temperatura de 25⁰C enquanto que compostos como o CH4 e H2S, são gases nessa mesma temperatura.
Propriedades solventes da água
Substâncias iônicas polares são chamadas de hidrofílicas (afinidade por água).
Os hidrocarbonetos são apolares, as interações íon-dipolo e dipolo-dipolo responsáveis pela solubilidade de compostos iônicos e polares não ocorrem para compostos apolares, assim, esses compostos tendem a não se dissolver em água. As moléculas apolares que não se dissolvem em água são chamadas de hidrofóbicas (aversão a água). Um líquido apolar forma um sistema em duas fases com a água, um exemplo é a mancha de óleo. As interações entre as moléculas apolares são chamadas de interações hidrofóbicas, ou, em alguns casos, ligações hidrofóbicas. Uma única molécula pode ter porções polares (hidrofílicas) e apolares (hidrofóbicas), e são chamadas de anfipáticas. E um exemplo desse composto são os ácidos graxos. A molécula de água dissolve rapidamente as moléculas polares ou carregadas.
Ligação de Hidrogênio
É atração eletrostática resultante entre o átomo de oxigênio de uma molécula de água e o átomo de hidrogênio de outra molécula de água. As ligações de hidrogênio são mais fracas que as ligações covalentes. Cada molécula de água se une mediante ligações de Hidrogênio a 3 ou 4 moléculas. A fluidez da água se deve a meia-vida curta das ligações que é de cerca de 9 a 10 segundos.
Ligações de Hidrogênio Biologicamente Importantes
As ligações de hidrogênio têm um envolvimento essencial na estabilização da estrutura tridimensional de moléculas biologicamente importantes incluindo o DNA, o RNA e as proteínas. As ligações de hidrogênio entre as bases complementares são uma das características mais marcantes da estrutura de dupla-hélice do DNA
O RNA transportador também tem uma estrutura tridimensional complexa caracterizada por regiões com ligações de hidrogênio. A ligações de hidrogênio em proteínas origina duas estruturas importantes, as conformações de α-hélice e folha βpregueada
Solubilidade
A interação com solutos ocorre porque a água é um líquido polar, a água pode dissolver sais cristalinos com íons que unem os átomos do sal (Figura 1). Em compostos orgânicos polares como nos açúcares, álcoois, aldeídos, cetonas, ácidos, onde há a formação de ligações de hidrogênio com os grupos hidroxila ou carbonila.
Também ocorre interações com substâncias anfipáticas como nos fosfolipídios, proteínas, ácidos nucléicos. Nessas moléculas a água forma micelas, interagindo com a porção hidrofílica e repelindo a porção hidrofóbica.
Íon hidrogênio
O íon hidrogênio (H+ ) é o íon mais importante nos sistemas biológicos. A concentração nas células e líquidos biológicos influencia a velocidade das reações químicas, a forma e função das enzimas assim como de outras proteínas celulares e a integridade das células. A concentração desse íon nas células e líquidos biológicos deve estar em torno de 0,4nM (0,4x10-7).
Água pura é levemente ionizada.
Para a disponibilidade desses íons a molécula de água tem a leve tendência de sofrer uma ionização reversível, produzindo íon hidrogênio (próton-H+ ) e um íon hidróxila (OH- ).
A ionização da água é expressa pela constante de equilíbrio
Em soluções aquosas diluídas o valor de [H2O], a 25°C, é essencialmente constante e igual a 1000 g litro-1 ou seja 1000 g litro-1 /18,015 g mol–1 = 55,5 M; por isto, pode-se incluir [H2O] na constante K, definindo uma nova constante de equilíbrio Keq. 
Keq da água pura (25 ºC), mede grau de ionização da H2O, que é de 55,5 M. Keq = [H+ ] [OH- ] [H2O] Considerando que o grau de ionização da H2O é de 55M, teremos o produto iônico da água (Kw) como segue Keq X [H2O]. 
Assim pela equação acima:
 Keq = [H+ ] [OH- ], [H2O] 
Podemos considerar, que o produto iônico da água 
(Kw) (a 25 °C) é, Kw = [H+ ] [OH- ] = Keq [H2O] 
E o produto iônico da água é de 1 x 10-14 , assim: 
Kw = [H+] [OH- ] =1 x 10-14 10-7 M 10-7 M 
Assim, se H+ for > 10-7 M, uma solução tendo mais H+ , será ácida. E o inverso também é verdade, se em uma solução [OH- ] > 10-7 M, ela será básica ou alcalina. Nos líquidos biológicos o valor de [H+ ] costuma estar próximo de 10-7 M. Há exceções, no entanto, como o suco gástrico, por exemplo, onde H+ for > 10-7 M, sendo uma solução ácida, para digerir os alimentos como proteínas. Definição de pH (potencial hidrogeniônico) e escala de pH Considerando Kw = [H+] [OH- ], e fazendo o log negativo do mesmo (-log de Kw), teremos:
 log Kw log(1014) log([ H ][OH ]) log[ H ] log[OH ]
 Se chamarmos –log[H+] = pH e –log[HO–] = pOH, podemos escrever: 14 pH pOH A escala de pH é prática e costuma ser usada entre 0 e 14, na água pura: pH = -log[H+] = -log(10-7 )= 7
Também na água pura:
pOH = 14 – pH = 14 – 7 = 7 O produto iônico da água, Kw é a base para a escala de pH
Ácidos e Bases
O comportamento bioquímico de diversos compostos importantes depende de suas propriedades ácido-básicas. O ácido é a molécula que age como doador de prótons (íons hidrogênio) e a base é a molécula receptora de prótons. A velocidade com que ácidos ou bases doam e recebem prótons depende da natureza química dos compostos envolvidos. Segundo o conceito de Arrehnius (1887), o ácido é o composto que dissociado em água, libera íons H+ . Já a base é o composto que dissociado em água, libera íons OH- .
Curvas de titulação e poder tamponante
Se adicionarmos uma gota de 10 μl de HCl 1 M a um litro de água pura, o pH desce de 7 para 5, ou seja, ficará mais ácido. Se fizermos a mesma coisa com um litro de sangue, adicionando uma gota do mesmo ácido, 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.