Aula_2_-_Agua_e_os_Sistemas_Biologicos

Prévia do material em texto

A água e os sistemas biológicos
*
ÁGUA
E OS SISTEMAS BIOLÓGICOS
Msc. Tânia C. Falquetto
A água e os sistemas biológicos
*
*
Água: O meio da Vida
 
Compõe o liquido intra e extracelular (plasma) = 70% 
Transporte de substâncias através da membrana
Osmose: passa para dentro e para fora
Manutenção do pH e concentração de eletrólitos
Homeostasia: Equilíbrio da composição do ambiente interno
Água Reagente= Solvente orgânico para reações
A água e os sistemas biológicos
A água e os sistemas biológicos
*
Água
Regulada pelo balanço hídrico:
- Sede e Diurese 
Ex: Diabetes insípido, Desidratação, Cólera
 Atua como solvente orgânico para reações bioquímicas 
A água e os sistemas biológicos
A água e os sistemas biológicos
*
Osmose?
Movimento do solvente
Da região de alta concentração 
Para a região de baixa concentração
- Membranas plasmáticas
Permeáveis à água
Impermeáveis à maioria de outras moléculas
Plasma sanguíneo e fluido intersticial tem osmolaridade semelhante
- Assim...
A água e os sistemas biológicos
*
*
Osmose e Membrana Plasmática 
Aumento da osmolaridade provoca sede 
A ingestão de água dilui o Na+ e diminui o osmolaridade
Difusão de partículas do soluto (sangue) através de uma membrana semipermeável (de diálise)
Diálise Peritoneal: o peritônio funciona como membrana semipermeável
Diálise - Hemodiálise
A água e os sistemas biológicos
*
*
Estrutura Molecular
H20
Ligação covalente
Ligação angular;
O é mais eletronegativo: Polar
H20 forma ponte de 
hidrogênio (PH) 
A água e os sistemas biológicos
*
*
Estrutura Molecular da Água
A água e os sistemas biológicos
A água e os sistemas biológicos
*
Pontes de Hidrogênio
Exemplos com importância biológica
A água e os sistemas biológicos
*
*
A Água como Solvente
“Solvente universal” porque é polar: ótimo solvente para substâncias polares e iônicas (hidrofílicas)
Os solventes polares enfraquecem as forças de atração entre íons de cargas opostas, mantendo-os separados. Ex.: NaCl  Na+ e Cl-
A água e os sistemas biológicos
*
*
Efeito Hidrofóbico
É a tendência da água de minimizar seu contato com moléculas hidrofóbicas
Quando uma solução apolar é adicionada a uma solução aquosa, ela é excluída pela água.
A água e os sistemas biológicos
*
*
Ionização e solubilidade 
- A solubilidade de substâncias polares e iônicas é aumentada quando elas possuem grupos funcionais. 
						 Exemplos: 
							 hidroxila,
						 	 carboxila, 		 	 carbonila, 
						 	 amino.
						- Estes grupos formam 					pontes de hidrogênio 					com a água
A água e os sistemas biológicos
*
*
Propriedades Químicas da Água
Determinam o comportamento de outras moléculas em solução.
• Ionização
• Efeito ácido-base
• Tampão
A água e os sistemas biológicos
*
*
Ionização da água
A 25ºC: Ligeira tendência:
Prótons hidrogênio: H⁺ 
Ânions hidroxila: OH-
H⁺ reage rapidamente formando H30⁺
pH = - log [H+]
pH neutro [H+] = 10-7 M
pH = 7
H2O ↔ H⁺ + OH-
H⁺ + H2O ↔ H30⁺ 
A água e os sistemas biológicos
A água e os sistemas biológicos
*
Ionização da água e pH
pH neutro [H+] = 10-7 M
pH = 7
Determinação
Corantes (fenolftaleína, vermelho de metila...)
pHmetro: eletrodo sensível somente ao H+


*
*
Ionização da água (25ºC) e pH
Produto iônico da água: 1,00 x 10-14
[H⁺].[OH-] = 1 x 10-14
 
[H+] = [OH-] = 10-7 
log [H+] = log [OH-] = -7
pH= - log [H+] = 7 
Se > [H⁺] < pH = ácido
Se > [OH-] > pH = alcalino
A água e os sistemas biológicos
*
*
Alguns valores de pH
A água e os sistemas biológicos
*
*
Efeito ácido-base
Água é anfótera: tem propriedades ácidas e básicas.
	H20 + H20 OH- + H30⁺ 	
Moléculas biológicas possuem grupos funcionais que agem como ácidos ou bases. Ex.: OH, NH3, etc.
Essas moléculas influenciam o pH do meio aquoso, influenciando assim a estrutura e reatividade das moléculas
A água e os sistemas biológicos
*
*
EM SOLUÇÃO AQUOSA: 
Ácido: Doador de prótons (H+)
Base: Receptor de prótons (H+)
 CH3-COOH CH3-COO- + H+
Acido Acético Íon Acetato 
NH3 + H+ NH+4
Amônia Íon Amônio
A água e os sistemas biológicos
*
*
Ácidos fracos e fortes
Ácidos e bases fortes se dissociam totalmente em água. Ex: HCl, NaOH
Ácidos e bases fracas se dissociam parcialmente em água. 
			HA H+ + A-
O pH de uma solução é determinado pela concentração relativa de seu ácido e sua base
A água e os sistemas biológicos
A água e os sistemas biológicos
*
Tampões
Capacidade tamponante: capacidade de resistir a mudanças no pH quando se adiciona um ácido ou base.
Processos biológicos  Dependem de pH
Alterações pH  alteram processos
Tampões  sistema de defesa
Células e organismos: 
pH citosólico em torno de 7,0
*
*
Fluidos biológicos (sangue, saliva, lagrima, urina) são altamente tamponados e são responsáveis pela manutenção do pH desses líquidos.
Moléculas biológicas possuem múltiplos grupos ácido-base que são componentes efetivos de tampão na faixa de pH fisiológico.
Ácido fosfórico - íons fosfato 
Ácido carbônico – íons carbonato.
Tampões
A água e os sistemas biológicos
*
*
Tampões
Sistemas aquosos que resistem à alterações no pH quando adiciono pequenas quantidades de H+ ou OH-
Ácido fraco + base conjugada
Ácido acético e íons acetato
Doador e receptor de prótons
Resistem às alterações 
Adicionando H+ ou OH-
Cada tampão
zona de pH específica
A água e os sistemas biológicos
A água e os sistemas biológicos
*
Tampões
Cada tampão tem uma zona de pH específica
Região de tamponamento:
NH3= 8,25 a 10,25 (9,25)
HPO42- = 5,86 a 7,86 (6,86)
CH3COO- =3,76 a 5,76 4,76)
A água e os sistemas biológicos
*
*
Tamponamento do Sangue: 
		Equilíbrio Ácido-Base
Principais tampões do sangue: 
Bicarbonato, Fosfato, Protéico
Tampão Bicarbonato: Equilíbrio entre 2 reações 
CO2 reage com água e forma ácido carbônico 
CO2 + H2O H2CO3
Ácido carbônico se dissocia formando bicarbonato:
H2CO3 H+ + HCO3-
Ou simplesmente.....
A água e os sistemas biológicos
*
*
Tampão Bicarbonato: Equilíbrio Ácido-Base
CO2 + H2O	 H+ + HCO3-
Ácido Base Ácido Base 
Pulmão: 
ACIDOSE (Menor eliminação de CO2)
	>CO2 dissolvido >H2CO3 >H+ <pH 
ALCALOSE (Maior eliminação de CO2)
	<CO2 dissolvido <H2CO3 < H+ > pH 
Rins: Eliminam HCO-3 < pH
A água e os sistemas biológicos
*
*
Outros Tampões
Tampão Fosfato
Tamponamento dos líquidos intracelulares
	 	H2PO4- H+ + HPO4-2
		pKa= 7,2
Tampão de Proteínas
Hemoglobina
Albumina
A água e os sistemas biológicos
*
*
Equilíbrio Ácido-Base
pH fisiológico: 7,4 + 0,05
Acidose: Até 7,1
Respiratória= DPOC (< eliminação pulmonar de CO2)
Metabólica= > Ácido lático (exercícios) 
Alcalose: Até 7,6	
Respiratória: Hiperventilação (> eliminação de CO2)
Metabólica: < H+ (vômitos), > HCO3- (excesso de antiácidos), > NH3 (catabolismo de proteínas)
CO2 = ácido
A água e os sistemas biológicos
*
*