Bioquímica Aula 2 Introdução água pH e sistema tampão.

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INTRODUÇÃO À BIOQUÍMICA
BIOQUÍMICA DA ÁGUA
Disciplina: Bioquímica
Professora: Livia Schell
O QUE É BIOQUÍMICA?
“Química da vida”
 Ciência que estuda a química dos processos vitais
INTRODUÇÃO À BIOQUÍMICA
Ao nível bioquímico, todos os organismos têm muitas 
características comuns 
INTRODUÇÃO À BIOQUÍMICA
Ao nível bioquímico, todos os organismos têm muitas 
características comuns 
INTRODUÇÃO À BIOQUÍMICA
A Bioquímica mostra como o conjunto de moléculas 
inanimadas que constitui os organismos vivos interage para 
manter e perpetuar a vida pelas leis físicas e químicas que 
regem o universo inanimado
INTRODUÇÃO À BIOQUÍMICA
Água
Aminoácidos
Proteínas
Carboidratos
Lipídios
Vitaminas
Revisando alguns conceitos...
GRUPOS FUNCIONAIS
Os grupos funcionais conferem propriedades químicas 
especiais às moléculas
 Ex.: Hidroxila, amino, carbonila, carboxila...
GRUPOS FUNCIONAIS
GRUPOS FUNCIONAIS
INTERAÇÕES QUÍMICAS
Ligação covalente: 
Tipo de ligação química caracterizada pelo compartilhamento 
de um ou mais pares de elétrons entre átomos, causando uma 
atração mútua entre eles, que mantêm a molécula resultante 
unida 
 Ligação forte!
INTERAÇÕES QUÍMICAS
Molécula: 
Conjunto estável átomos ligados entre si apenas por 
ligações covalentes
MONÔMEROS E POLÍMEROS
Monômero (do grego mono = um e mero = parte):
Pequena molécula que pode se ligar a outros monômeros 
semelhantes formando moléculas maiores, denominadas 
polímeros
Polímero:
Macromolécula formada por unidades de monômeros
Ex.: Proteínas são polímeros de aminoácidos
MONÔMEROS E POLÍMEROS
Monômero Polímero
ÁGUA
ÁGUA
O que é a água???
ÁGUA
Substância líquida que parece 
incolor a olho nu em pequenas 
quantidades, inodora e insípida, 
essencial a todas as formas de 
vida
Composta por hidrogênio (H) e 
oxigênio (O)
ÁGUA
Substância mais abundante nos seres vivos
 70% ou mais da massa dos organismos vivos é água!
Permeia todas as células
Todos os aspectos de estrutura da célula e das suas funções 
são adaptadas às propriedades físico-químicas da água
ÁGUA
Essencial para a formação de macromoléculas
Solvente no qual ocorre a maioria das reações bioquímicas
É muito provável que as primeiras moléculas “evoluíram” em 
soluções aquosas, e é certo que os primeiros organismos 
celulares apareceram em ambientes aquáticos
 A vida surgiu na água!
ÁGUA
Atua na termorregulação, evitando variações bruscas de 
temperatura nos organismos
Realiza transporte de nutrientes e toxinas 
Age como lubrificante nas articulações e entre os órgãos
ÁGUA
A quantidade de água na célula é essencial ao seu metabolismo:
 Uma diminuição de 20% na quantidade normal inibe 
significativamente o metabolismo, enquanto uma diminuição a 
30% dos níveis normais cessa o metabolismo celular
Água = Vida
ESTRUTURA DA ÁGUA
 Átomo de oxigênio central que forma 
ligações covalentes com dois átomos 
de hidrogênio 
 O oxigênio é mais eletronegativo que 
o hidrogênio, por isso, os elétrons 
ficam mais próximos dele 
ESTRUTURA DA ÁGUA
 Os átomos de hidrogênio apresentam 
cargas elétricas parciais positivas, e o 
átomo de oxigênio, carga elétrica parcial 
negativa
 Estrutura eletricamente polar
 A água é um dipolo
PONTES DE HIDROGÊNIO
 A água tem a capacidade de 
formar ligações de hidrogênio com 
outras moléculas de água ou com 
moléculas com características 
polares
 Pontes de hidrogênio
PONTES DE HIDROGÊNIO
 A ponte de hidrogênio é uma 
interação eletrostática entre o polo 
positivo de uma molécula e o polo 
negativo de outra
PONTES DE HIDROGÊNIO
É uma interação fraca
O resultado da adição de inúmeras 
ligações torna a força coesiva da 
água grande
ESTADOS FÍSICOS DA ÁGUA
A água é encontrada na natureza em três estados físicos:
Sólido Líquido Gasoso
ÁGUA NO ESTADO LÍQUIDO
Moléculas mais livres, formando e 
quebrando ligações o tempo todo
Estrutura mais flexível
Média de 3,4 pontes de hidrogênio 
com outras moléculas ao redor
Estado líquido
ÁGUA NO ESTADO SÓLIDO
A estrutura é mais estável
A mobilidade da molécula diminui com 
as baixas temperaturas 
Cada molécula de água está ligada a 
outras 4, estabelecendo a estrutura 
cristalina do gelo Gelo
ÁGUA NO ESTADO GASOSO
Água no estado gasoso
Mobilidade maior
Não estabelece pontes de hidrogênio
PONTES DE HIDROGÊNIO
A água pode formar ligações de hidrogênio com outras 
moléculas polares:
 Ex.: cetonas, nitrogênio, carboxilas, aldeídos 
O átomo mais eletronegativo vai ser o aceptor de hidrogênio
O hidrogênio do outro átomo vai ser o doador de hidrogênio
PONTES DE HIDROGÊNIO
PONTES DE HIDROGÊNIO
CLASSIFICAÇÃO DAS MOLÉCULAS QUANTO À 
SOLUBILIDADE EM ÁGUA
Moléculas polares
Moléculas apolares
Moléculas anfipáticas
CLASSIFICAÇÃO DAS MOLÉCULAS QUANTO À 
SOLUBILIDADE EM ÁGUA
Moléculas polares (hidrofílicas): 
dissolvem-se facilmente na água
CLASSIFICAÇÃO DAS MOLÉCULAS QUANTO À 
SOLUBILIDADE EM ÁGUA
Moléculas apolares (hidrofóbicas): são incapazes de 
formar interações com a água, sendo assim insolúveis, e com 
tendência de se agregar
CLASSIFICAÇÃO DAS MOLÉCULAS QUANTO À 
SOLUBILIDADE EM ÁGUA
Moléculas anfipáticas: possuem porções polares e apolares
O EFEITO HIDRÓFOBO
Por que moléculas apolares não dissolvem em água?
O EFEITO HIDRÓFOBO
Por que moléculas apolares não dissolvem em água?
As moléculas apolares não podem participar de pontes de 
hidrogênio 
Por não interagirem com as moléculas de água, tendem a 
se agregar
O EFEITO HIDRÓFOBO
A ÁGUA É UM SOLVENTE
A água pode ainda, solubilizar íons (ex. NaCl), fazendo 
interações eletrostáticas
Sal (cristalino) dissolvendo em água
IONIZAÇÃO DA ÁGUA
O que é ionização?
 Ionização é um processo químico mediante ao qual se 
produzem íons, pela perda ou ganho de elétrons a partir 
de átomos ou moléculas neutras
 É quando uma molécula se torna carregada seja positiva 
ou negativamente
IONIZAÇÃO DA ÁGUA
As moléculas de água tem pequena tendência para se 
ionizar reversivelmente
Potencial hidrogeniônico ou potencial de hidrogênio (pH)
 A escala de pH é um meio conveniente para designar a 
concentração de H+:
Logaritmo do inverso/negativo da concentração 
hidrogeniônica
ESCALA DE pH
É sabido que em água pura, [H+] = 10-7
Para uma solução 
exatamente 
neutra, pH = 7
ESCALA DE pH
Soluções neutras
Soluções ácidas Soluções básicas ou alcalinas
Acidez crescente Basicidade/alcalinidade crescente
Escala de pH
Como podemos medir o pH?
Aparelho medidor de pH (pHmetro)
Adição de indicador de pH na solução em análise
 Ex.: Fenolftaleína, azul de tornassol
pH
 Papel de tornassol (papel de filtro impregnado 
com tornassol)
 Papel indicador universal, tiras de papel 
absorvente, que apresentam distintas cores 
para cada pH de 1 a 14
pH
Atenção
O pH serve é importante para o funcionamento de uma 
série de proteínas, portanto, qualquer alteração no pH 
pode afetar o sua função das mesmas
 É fundamental que o pH seja cuidadosamente controlado 
em sistemas biológicos, pois mexer com o pH significa mudar 
completamente a função desses sistemas!
pH
Importante: 
A escala do pH é logarítmica:
Duas soluções que diferem por uma unidade de pH, 
significa na prática que uma dessas soluções tem uma 
concentração de H+ 10 vezes maior que a outra
pH
Como nosso organismo 
controla o pH?
pH
BásicoSISTEMA TAMPÃO
O pH é controlado no nosso organismo primeiramente por 
sistemas tampão
Solução tampão:
Solução que consegue manter o pH, mesmo quando lhe é 
adicionada pequenas concentrações de ácido (H+) ou 
base (OH-)
SISTEMA TAMPÃO
Ácido e base (Johannes Bronsted e Thomas Lowry, 1923):
 “Ácido é uma substância que pode doar prótons (H+) e 
base uma substância que pode aceitar prótons (H+).”
SISTEMA TAMPÃO
Ácidos e bases fracas atuam como tampões nas células e 
tecidos evitando variações do pH, para que não ocorram 
danos às estruturas das macromoléculas
 Fluidos intra e extracelulares têm um pH característico 
que é regulado principalmente pelos sistemas tampão
SISTEMA TAMPÃO
pH sangue
7,4
7,35 7,45
6,8 8,0
Normal
Acidose Alcalose
Extremamente tóxico Extremamente tóxico
SISTEMA TAMPÃO
Principais sistemas tampão biologicamente importantes:
 Sistema fosfato
 Sistema bicarbonato
SISTEMA TAMPÃO
Sistema fosfato:
 Age no citoplasma de todas as células
Fosfato 
diácido
Fosfato 
monoácido
SISTEMA TAMPÃO
Sistema bicarbonato:
 Age no tamponamento do sangue
Ácido 
carbônico
Bicarbonato
O equilíbrio entre o CO2
dissolvido e gasoso, nos 
pulmões, proporciona a 
esse sistema grande 
capacidade tamponante
REVISANDO...
1. Cite características da água que a tornam tão importante para a existência e manutenção da vida. 
2. Por que a água é um dipolo?
3. O que são pontes de hidrogênio?
4. Caracterize a água nos estados líquido, sólido e gasoso.
5. Como se classificam as moléculas quanto à solubilidade em água? Explique essa classificação.
6. O que é o pH? Como as substâncias podem ser classificadas de acordo com seu pH?
7. Qual a importância de se controlar o pH nos sistemas biológicos?
8. O que é um tampão?