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Aula 1- A importancia das interações químicas fracas

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A IMPORTÂNCIA DAS INTERAÇÕES QUÍMICAS FRACAS
YÊDA GABRIELA ALVES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ – UFPI
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS – CCA
PÓS-GRADUAÇÃO EM GENÉTICA E MELHORAMENTO
INTRODUÇÃO
A IMPORTÂNCIA DAS LIGAÇÕES QUÍMICAS FRACAS
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Fundamentais a vida:
Podem ser formadas e rompidas facilmente;
Determinam forma e consequente função biológica de macromoléculas;
Ex.: proteínas 
Mantém as cadeia da dupla hélice de DNA unidas;
CARACTERÍSTICAS DAS LIGAÇÕES QUÍMICAS
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Ligação química
Ligações fortes e fracas:
Força;
Número máximo de ligações;
Ângulos de ligações;
Liberdade de rotação;
CARACTERÍSTICAS DAS LIGAÇÕES QUÍMICAS
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Teoria quântica do átomo (década de 20)
Todas as ligações químicas fracas e fortes têm como base as forças eletrostáticas.
A formação espontânea de uma ligação entre dois atomos envolve
			A liberação de uma parte da energia interna
			A conversão à outra forma de energia
CARACTERÍSTICAS DAS LIGAÇÕES QUÍMICAS
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↑ a ligação, ↑ a quantidade de energia liberada;
			A + B → AB + energia
Os átomos unidos por ligações químicas não permanecem ligados para sempre;
↑ temperatura, ↑ a probabilidade de rompimento de uma ligação;
			AB + energia → A + B
CARACTERÍSTICAS DAS LIGAÇÕES QUÍMICAS
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Quando o equilíbrio é alcançado, em um sistema fechado, o número de ligações formadas por unidade de tempo é igual ao número de ligações que estão sendo rompidas.
Cada ligação é o resultado de ação combinada de forças que estão sendo criadas e rompidas
O CONCEITO DE ENERGIA LIVRE (∆G)
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Energia capaz de realizar trabalho;
∆G diminui em reações espontâneas;
A medida que o equilíbrio é alcançado a ∆G é transformada em calor ou utilizada para aumentar a entropia.
O CONCEITO DE ENERGIA LIVRE (∆G)
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↑ força de ligação, ↑ ∆G, ↑ a proporção de átomos que existem na forma ligada.
LIGAÇÕES FRACAS EM SISTEMAS BIOLÓGICOS
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Forças de van der Waals (vdW);
Ligações hidrofóbicas (LH);
Pontes de hidrogênio (PHD);
Ligações iônicas (LI).
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Quase todas as moléculas formam diversas ligações fracas com átomos próximos, em soluções líquidas.
Todas as moléculas formam vdW;
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PHD e LI só podem ser formadas entre moléculas que possuam carga líquida ou quando a carga está distribuída de forma desigual.
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Atração entre cargas elétricas.
O compartilhamento desigual de elétrons reflete as diferentes afinidades dos átomos participantes da ligação pelos elétrons.
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Átomos: eletronegativos ou eletropositivos;
Moléculas: polares ou apolares.
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Forças de van der Waals
Surgem a partir de uma força atrativa não-específica, originada quando dois átomos ficam próximos um ao outro.
Ocorrem em todos os tipos de moléculas;
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Forças de van der Waals
Dependem das distancias entre os grupos que vão interagir;
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Pontes de hidrogênio
São formadas entre um átomo de hidrogênio covalentemente ligado, com carga positiva e que atua como doador, e um átomo receptor, com carga negativa, também covalentemente ligado;
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Pontes de hidrogênio
São mais fracas que as ligações covalentes, porém significativamente mais fortes do que as forças de van der Waals;
São altamente direcionadas;
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Ligações iônicas
São forças eletrostáticas que atuam entre grupos contendo cargas elétricas opostas;
Uma ponte de hidrogênio forte também pode ser formada entre um grupo com uma unidade de carga e um grupo com menos do que uma unidade de carga;
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As forças de ligação fracas são eficazes apenas quando as superfícies participantes da interação estão próximas;
Estruturas complementares;
Muitas moléculas apresentam a simetria necessária para permitir uma forte auto-interação nas células.
Moleculas de água formam pontes de hidrogênio;
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A estrutura das células em solução é constantemente alterada não apenas pelo deslocamento de calor, mas, também, pelas transformações metabólicas das moléculas de soluto presentes nessa célula.
Moléculas orgânicas hidrossolúveis tendem a formar pontes de hidrogênio;
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Ligações hidrofóbicas
É a forte tendência da água em excluir grupos apolares;
Grupos apolares formam um arranjo entre si, de tal forma a evitar o contato com moléculas de água.
Importantes na estabilização de proteínas e complexos proteicos;
Responsáveis por até metade do total de energia livre do enovelamento proteico.
CONCLUSÃO
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Determinam a forma de muitas moléculas;
Vantagem de ligações fracas para as células;
Moleculas polares podem formar pontes de hidrogênio, enquanto as apolares formam apenas interações de van der Waals;
CONCLUSÃO
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Essas ligações também unem as enzimas aos substratos;
Promovem a maioria das interações Proteína: DNA e Proteína: Proteína.
REFERÊNCIAS
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WATSON, J. D. et al. Molecular biology of gene. 5ª Ed. Porto Alegre: Artmed, 2006.
LITERATURA COMPLEMENTAR
ALBERTS, B. et al. Biologia molecular da célula. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2009. 1396p.

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