Bioquímica da água

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Bioquímica da Água
Bioquímica I
2013
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Água: Estrutura e Propriedades Físico-químicas
Permeia todas as porções de todas as células;
Importância em seres vivos: transporte de nutrientes e reações metabólicas;
Todos os aspectos de estrutura celular e suas funções são adaptadas às propriedades físico-químicas da água;
Animais: Intracelular: 55-60% e Extracelular: 40-45%;
Propriedades comuns: cor, odor, sabor, estado físico;
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Água: Estrutura e Propriedades Físico-químicas
Propriedades Incomuns: 
PF (0°C), PE (100°C);
 CE e Calor de vaporização – maior que os líquidos comuns; Produto de ionização; solvente “universal” .
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Pontes de Hidrogênio
Atração eletrostática resultante entre o átomo de oxigênio de uma molécula de água e o átomo de hidrogênio de outra molécula de água;
As pontes de hidrogênio são mais fracas que ligações covalentes;
Cada molécula de água se une mediante pontes de Hidrogênio a 3 ou 4 moléculas .
A fluidez da água se deve a meia-vida curta das ligações:10-9seg.
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Pontes de Hidrogênio
Observações Importantes:
Pontes de hidrogênio não são restritas à água.
 Podem ser formadas entre um átomo eletronegativo (O, N) e um átomo de hidrogênio ligado a um outro átomo eletronegativo;
Átomos de hidrogênio ligados à carbonos não formam pontes de hidrogênio. Exs.: Butanol (P.F: 117°C); Butano (P.F: -0,5°C).
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Pontes de Hidrogênio
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A interação com solutos ocorre porque a água é um líquido polar
A água pode dissolver:
Sais cristalinos: Interatua com íons que unem os átomos do sal
Compostos orgânicos polares (açúcares, álcoois, aldeídos, cetonas, ácidos) – formação de pontes de hidrogênio com os grupos hidroxila ou carbonila
Solubilidade
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Solubilidade em água
As moléculas podem dividir-se em hidrofílicas, ou solúveis em água, e hidrofóbicas, ou insolúveis em água.
 Em geral, moléculas polares são hidrofílicas e moléculas apolares são hidrofóbicas.
Exemplos de moléculas hidrofóbicas são os fosfolípidos. 
A grande maioria das moléculas orgânicas encontradas em sistemas vivos são hidrofílicas;
As proteínas podem ser hidrofílicas ou hidrofóbicas. Quando possuem zonas hidrofóbicas expostas ao solvente, 
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Solubilidade 
Substâncias anfipáticas (fosfolipídeos, proteínas, ácidos nucléicos) – 
A água forma micelas, interatuando com a porção hidrofílica e repelindo a porção hidrofóbica
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Ionização da Água
Propriedades dos Solventes
 Características da molécula não carregada 
 Existe um pequeno (tendência) grau de Ionização da água em ions hidrogênio [H+] e hidroxila [OH-]
Moléculas de água: tendem a ionizar-se (reversível)
 				H2O H+ + OH-
Ácidos ou bases dissolvidos na água produz H+ (ácidos) e OH- (bases).
Água pura: pH neutro
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Ionização da Água
Numa reação de ionização há sempre um par ácido-base conjugado. Para cada doador de próton (ácido) há sempre um receptor (base).
A ionização é alta em ácidos fortes (HCl, H2SO4) e baixa em ácidos fracos (acético).
 Constantes de dissociação (Ka): a força de ionização de um ácido.
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Importância do pH
Atividade catalítica das enzimas;
Diagnóstico de doenças (sangue e urina). Ex.: plasma sanguíneo do animal com diabetes é menor que 7,4 (acidose).
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Proteínas
As proteínas são moléculas mais abundantes e com maior diversidade de funções nos sistemas vivos
Ex: nos ossos , a proteína colágeno forma uma estrutura para deposição de cristais de fosfato de cálcio
Na corrente sanguínea ,proteínas transportam moléculas essenciais para a vida( hemoglobina e a albumina)
Todas apresentam em comum a característica estrutural de serem polímeros de aminoácidos
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Estrutura dos Amino ácidos
Existem mais de 300 diferentes aminiácidos
Apenas 20 deles são normalmente encontrados como constituintes de proteínas em mamíferos.
Cada aminoácido (exceto a prolina), apresenta um grupo carboxila, um grupo amino e uma cadeia lateral distinta( “grupo R”)
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Estrutura dos Aminoácidos
Cada lateral é distinta
 para cada aminoácido
Carbono alfa encontra-se entre os grupos carboxila e amino
Em pH fisiológico ( 7,4) , o grupo carboxila encontra-se dissociado em o ion carboxilato, carregado negativamente (- COO-) e o grupo amino encontra-se protonado (- NH3+) 
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Estrutura dos Aminoácidos
20 são necessários à síntese proteica são os seguintes, em ordem alfabética:
 ácido glutâmico, ácido aspártico, alanina, arginina, cisteína, cistina, fenilalanina, glicina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, ornitina, prolina, serina, tirosina, treonina, triptofano e valina.
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Estrutura dos Amino ácidos
A natureza de uma ligação das cadeias laterais (R) entre dois amino ácidos ( ligações peptídicas entre grupos carboxila e amino), determina o papel de um amino ácido em uma proteína
Classificamos os amino ácidos de acordo com as propriedades de suas cadeias laterais ( polares e apolares)
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 Aminoácidos com grupo R Apolares
Apresentam uma distribuição homogenia de elétrons, ou seja não tem a capacidade de doar ou receber elétrons
Não participam de ligações iônicas ou formação de pontes de hidrogênio
As cadeias laterais promovem interações hidrofóbicas
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 Aminoácidos com grupo R Apolares
 Ala, Val, Leu, Isso
Interações hidrofóbicas
 Gly;
 menor aminoácido
 Met
Possui átomo de
enxofre
 Pro
Aminoácido, menor flexibilidade estrutural
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 Aminoácidos com grupo R polares, não carregadas
Apresentam cargas líquida igual a zero em pH neutro
Ex.
 cisteína, tirosina, serina , treonina e tirosina
Os aminoácidos serina, treonina e tirosina , contem cada um ,um grupo de hidroxila, que pode participar da formação de pontes de hidrogênio
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 Aminoácidos com grupo R polares, não carregadas
Solubilidade intermediária em água
Serina e treonina
Grupos hidroxil
Asparagina e glutamina
Grupo amida
Cisteína
Grupo sulfidril
Ligações dissulfeto (-S-S-)
 
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 Aminoácidos com grupo cadeias laterais ácidas
São os aminoácidos , ácidos áspático e ácido glutâmico (doadores de prótons)
Em pH neutro (fisiológicos), as cadeias laterais desses ácidos estão ionizadas contendo um grupo cardoxilato carregado negativamente
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 Aminoácidos com grupo cadeias laterais básicas
São os aminoácidos , ácidos áspático e ácido glutâmico (doadores de prótons)
Em pH neutro (fisiológicos), as cadeias laterais desses ácidos estão ionizadas contendo um grupo cardoxilato carregado negativamente
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