Aula 3 Bioquímica da água

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<p>Aula 3</p><p>Bioquímica da água</p><p>Professor Doutor Gustavo Mota</p><p>É a substância mais abundante nos seres vivos.</p><p>Substância líquida, incolor, inodora e insípida (sem</p><p>paladar), essencial e composta apenas por H (2) e</p><p>O (1). Principais Átomos : C, H, O, N, P, S</p><p>(Composição da Matéria Viva)</p><p>Molécula Proporção</p><p>Água 70 a 80%</p><p>Proteínas 10 a 15%</p><p>Lipídeos 2 a 3%</p><p>Glicídios 1 %</p><p>Ácidos Nucléicos 1%</p><p>Sais Minerais 1%</p><p>Transporte de substâncias;</p><p>Facilita reação químicas;</p><p>Termorregulação;</p><p>Lubrificante;</p><p>Reações de hidrólise;</p><p>Equilíbrio osmótico</p><p>Equilíbrio ácido/base</p><p>Organismos evoluíram e apresentam sistemas</p><p>circulatórios a base de água para transporte (linfa,</p><p>sangue e seiva vegetal).</p><p>A urina é uma maneira de eliminar toxinas;</p><p>As células apresentam-se em estado coloidal (rico</p><p>em água) o que facilita no transporte de</p><p>substâncias.</p><p>Reações químicas ocorrem mais facilmente com</p><p>os reagentes em estado de solução;</p><p>Reações de quebra de moléculas em que a água</p><p>participa como reagente são denominadas</p><p>reações de hidrólise;</p><p>Ex: Metabolismo da Sinvastatina (inibidor da</p><p>biossíntese de colesterol)</p><p>1º</p><p>passagem</p><p>“Hidrólise”</p><p>Aprenderemos isso</p><p>no metabolismo do</p><p>colesterol!!!!</p><p>Seres vivos só podem existir</p><p>em uma estreita faixa de</p><p>temperatura;</p><p>A água evita variações</p><p>bruscas de temperatura no</p><p>organismo;</p><p>A transpiração diminui a</p><p>temperatura corporal de</p><p>mamíferos;</p><p>o Nas articulações e entre os órgãos</p><p>a água exerce um papel</p><p>lubrificante para diminuir o atrito</p><p>entre essas regiões;</p><p>o A lágrima diminui o atrito das</p><p>pálpebras sobre o globo ocular;</p><p>o A saliva facilita a deglutição dos</p><p>alimentos;</p><p>Líquido pleural</p><p>- Ameniza atrito durante respiração</p><p>Líquido sinovial</p><p>- Ameniza atrito na articulação do joelho</p><p>Cristais de ácido úrico no líquido sinovial</p><p>Paciente portador de gota</p><p>• ESPÉCIE</p><p>Água-viva - 98% de água</p><p>Sementes - 10% de água</p><p>Espécie humana - 70% de água (valor relativo)</p><p>G</p><p>U</p><p>Y</p><p>TO</p><p>N</p><p>, A</p><p>. F</p><p>is</p><p>io</p><p>lo</p><p>gi</p><p>a</p><p>H</p><p>u</p><p>m</p><p>an</p><p>a.</p><p>56% de um corpo adulto é</p><p>LÍQUIDO Maior parte dessa</p><p>fração (2/3) fica DENTRO das</p><p>células (LÍQUIDO INTRACELULAR)</p><p>Os demais 1/3 se localizam FORA</p><p>das células Movimentação</p><p>constante – sangue (LÍQUIDO</p><p>EXTRACELULAR)</p><p>A quantidade de água é diretamente proporcional à</p><p>atividade metabólica da célula;</p><p>Neurônio – 80% de água</p><p>Célula óssea – 50% de água</p><p>• A água possui ponto de fusão, ponto de ebulição e calor de</p><p>vaporização maiores que outras substâncias.</p><p>• Consequência da atração entre suas moléculas.</p><p>ESTRUTURA ELETRÔNICA DA ÁGUA</p><p>(1) Geometria: tetraédrica sp3;</p><p>(2) Oxigênio mais eletronegativo atrai</p><p>a nuvem eletrônica (dipolo elétrico)</p><p>- átomo de H: carga parcial positiva</p><p>- átomo de O: duas cargas parciais negativas</p><p>(3) Ângulo de ligação H-O-H (104,5°).</p><p>• RESULTADO: atração eletrostática entre o oxigênio</p><p>de uma molécula e o hidrogênio de outra.</p><p>Formação de dipolo com</p><p>alta constante dielétrica</p><p>“Ligação” (interação) relativamente fraca.</p><p>A soma de todas as ligação de Hidrogênio confere coesão a molécula de</p><p>água.</p><p>10% covalente</p><p>90% eletrostática</p><p>Ligação H-O covalente</p><p>Quebra: 470Kj/mol</p><p>ligação de Hidrogênio</p><p>Quebra: 23Kj/mol</p><p>Temperatura Ambiente:</p><p>•Água (líquida)</p><p>•Energia cinética = valor de quebra</p><p>de uma ligação de H</p><p>•Tempo de vida: 1 a 20 picossegundos</p><p>1ps = 10-¹² s</p><p>•Ligações são rompidas e rapidamente</p><p>outras novas são montadas</p><p>COMO O ESTADO SÓLIDO DA</p><p>ÁGUA CONSEGUE SER</p><p>MENOS DENSO E FLUTUAR SOBRE</p><p>O ESTADO LÍQUIDO?</p><p>• O arranjo tetraédrico permite a interação com até 4 outras</p><p>moléculas.</p><p>• Água líquida: moléculas desorganizadas.</p><p>• Água sólida: molécula fixa (4 ligações).</p><p>• ligações no gelo: treliça cristalina</p><p>– Espaços intermoleculares bem organizados</p><p>– Menor densidade</p><p>– Gelo flutua sobre a água</p><p>• Não são exclusivamente da água.</p><p>• Presentes entre:</p><p>– Um átomo eletronegativo (receptor de hidrogênio – O, N)</p><p>– Com outro átomo de H que já seja ligado em átomo eletronegativo</p><p>• A presença da ligação de hidrogênio varia as propriedades</p><p>físico-químicas da molécula.</p><p>Ligação de hidrogênio sendo induzida entre a H2O e o HCl.</p><p>Aceptor de életrons</p><p>Doador de életrons</p><p>• A diferença de eletronegatividade faz com que a água seja</p><p>um composto POLAR.</p><p>• “Regra dos semelhantes”.</p><p>– Semelhante dissolve semelhante;</p><p>– Polar – polar ; Apolar – apolar;</p><p>– Biomoléculas polares (açúcares) têm elevada dissolução;</p><p>– Efeito estabilizante das ligações de hidrogênio;</p><p>– Outros solúveis em água:</p><p>• Álcoois</p><p>• Aldeídos</p><p>• Cetonas</p><p>• Compostos nitrogenados (N-O ; ex.: bases do DNA)</p><p>HIDROFÍLICO</p><p>(aquele que tem afinidade por água)</p><p>(POLAR)</p><p>(se dissolvem facilmente na água)</p><p>Ex.: proteínas, bases nitrogenadas, sais NaCl</p><p>HIDROFÓBICO</p><p>(aquele que tem medo da água)</p><p>(APOLAR)</p><p>(NÃO se dissolvem facilmente na água)</p><p>Ex.: clorofórmio, benzeno, lipídios</p><p>Cristal de NaCl sendo dissolvido e solvatado por moléculas de água.</p><p>-Mudança do ângulo da água</p><p>-Estabilização dos íons do cristal</p><p>Grupo cabeça hidrofílico</p><p>Grupo hidrofóbio</p><p>Moléculas de H2O altamente ordenadas</p><p>formam uma “gaiola” ao redor das cadeia hidrofóbica</p><p>Agregados oscilantes</p><p>(H2O fase aquosa)</p><p>ETAPA 1 ETAPA 2</p><p>Lipídeos se unem e as moléculas</p><p>de H2O se ordenam apenas na</p><p>região das margens</p><p>Todos os grupos hidrofóbicos</p><p>são resguardados do contato com</p><p>a água formando uma estrutura</p><p>esférica anfipática chamada de</p><p>MICELA.</p><p>• OSMOSE:</p><p>– Movimento da água;</p><p>– Meios com concentrações diferentes de solutos;</p><p>– Através de uma membrana semipermeável.</p><p>• Processo físico importante na sobrevivência das células.</p><p>H2O</p><p>H2OMeio menos concentrado</p><p>(menor quantidade de soluto) Meio mais concentrado</p><p>(maior quantidade de soluto)</p><p>H2OH2O</p><p>• Membrana plasmática – semipermeável</p><p>– Água, íons, macromoléculas</p><p>• Bicamada lipídica possui canais protéicos</p><p>– Permite-se a passagem da água (canais chamados de aquaporinas)</p><p>• Soluções Isotônica</p><p>• Soluções Hipertônicas</p><p>• Soluções Hipotônicas</p><p>Dependente da concentração</p><p>de moléculas do soluto.</p><p>Solutos extracelulres</p><p>Solutos</p><p>intracelulres</p><p>Meio Isotônico: nenhuma</p><p>movimentação de água.</p><p>Meio Hipertônico: saída de</p><p>água. A célula murcha.</p><p>Meio Hipotônico: entrada excessiva</p><p>de água. A célula se distende e</p><p>eventualmente pode romper</p><p>a membrana.</p><p>http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/76/Osmotic_pressure_on_blood_cells_diagram.svg</p><p>http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/76/Osmotic_pressure_on_blood_cells_diagram.svg</p><p>• pH 7,0 (neutro) – solução contém [H+] = [OH-]</p><p>• pH abaixo de 7,0 (ácido) – solução com maior [H+]</p><p>• pH acima de 7,0 (básico) – solução com maior [OH-]</p><p>• Variações no pH afetam o funcionamento de macromoléculas.</p><p>– Cada enzima (catalisador) possui uma faixa de pH ideal para funcionamento;</p><p>– As células do organismo mantém-se em pH próximo a neutralidade;</p><p>– O pH sanguíneo é controlado para média de 7,4:</p><p>• Casos de diabetes descontrolado</p><p>• pH sangue abaixo de 7,4</p><p>• Acidose diabética (morte celular, pode ser fatal)</p><p>• pH até menores que 6,8</p><p>Cetoacidose</p><p>Poliúria (↑ vol. Urinário)</p><p>Náusea, vômito</p><p>Fadiga muscular</p><p>Coma, morte</p><p>O pH de alguns fluidos aquosos.</p><p>Observe:</p><p>• A faixa de neutralidade do sangue;</p><p>• A maioria da reações bioquímicas</p><p>se limita a essa faixa de pH.</p><p>Lembre-se:</p><p>A escala de pH é logarítmica;</p><p>Cada ponto de variação representa 10 vezes [H+].</p><p>Caso da acidose diabética</p><p>7,4 queda para 6,8</p><p>0,6 pontos de variação = 6 vezes mais ácido</p><p>• As enzimas possuem (cada qual) uma faixa de pH ideal para</p><p>promoverem seu efeito catalisador biológico.</p><p>Pepsina: secretada no sulco gástrico</p><p>Tripsina: Enzima digestiva do int. delgado</p><p>Fosfatase alcalina: enzima hidrolítica da</p><p>mineralização ósseas</p><p>DESSA FORMA A IDÉIA DE UM TAMPÃO</p><p>REMETE A UMA SUBSTÂNCIA QUE EM</p><p>DETERMINADA FAIXA DE pH CONSIGA NÃO</p><p>PERMITIR VARIAÇÕES BRUSCAS NAS</p><p>CONCENTRAÇÕES DE H+ OU OH-.</p><p>• Tampão fosfato</p><p>– Citoplasma de todas as células</p><p>– pKa: 6,86</p><p>• Tampão bicarbonato</p><p>– Atua na corrente sanguínea</p><p>– pKa: próximo de 7,4</p><p>Fase aquosa</p><p>(sangue)</p><p>Fase gasosa</p><p>(pulmão)</p><p>• CO2</p><p>pulmonar esta em equilíbrio com o tampão</p><p>• O CO2 se une a água para formar ácido carbônico (H2CO3)</p><p>• A elevação de H+ no sangue faz a protonação do íon bicarbonato para forma de H2CO3</p><p>Ação do ácido na dissociação da</p><p>hidroxiapatita</p><p>“Qualquer um que pretenda ter, mais</p><p>que uma compreensão extremamente</p><p>superficial da vida, em todas as suas</p><p>diversas manifestações, necessita da</p><p>bioquímica.”</p><p>Hans Krebs</p><p>1900-1981</p>