Bioquímica Água

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22/02/2016 
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Água, Sais Minerais e 
Sistema Tampão 
2º Período – Educação Física 
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DE 
MATÉRIA VIVA 
 Principais átomos : C, H, O, N, P, S. 
 Principais Moléculas; 
- 70% a 80% Água 
- 10% a 15% Proteínas 
- 2% a 3% Lipídios 
- 1% Glicídios 
- 1% Ácidos nucléicos 
- 1% Sais Minerais 
 
ÁGUA 
("hidróxido de hidrogênio" ou "monóxido de 
hidrogênio" ou ainda "protóxido de hidrogênio") 
é uma substância líquida que parece incolor 
a olho nu em pequenas quantidades, inodora 
e insípida, essencial a todas as formas de 
vida, composta por hidrogênio e oxigênio. 
Água: Estrutura e Propriedades 
Físico-químicas 
 Breves Comentários: 
 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%; 
 Vias de Eliminação: Pele, pulmões, rins e intestino; 
 Propriedades comuns: cor, odor, sabor, estado físico; 
 
Água: Estrutura e 
Propriedades Físico-químicas 
 Propriedades Incomuns: PF (0°C), PE (100°C), Calor específico e 
Calor de vaporização – maior que os líquidos comuns; Produto de 
ionização; solvente “universal” . 
 
 Interação entre as moléculas: 
 Forças de atração entre moléculas adjacentes -  COESÃO e 
ADESÃO. 
 Átomo de Hidrogênio compartilha um par de elétrons com o 
oxigênio – Geometria próxima do tetraedro (109,5°); 
 Pares de elétrons não compartilhados geram uma carga parcial 
(-) 
 A força de atração eletrônica do Oxigênio origina uma carga 
parcial (+)  
Caráter DIPOLAR / ELETRICAMENTE NEUTRO 
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 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 F) 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). 
 
Pontes de Hidrogênio 
Pontes de Hidrogênio 
 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 
 SOLVENTE UNIVERSAL 
 
A água dissolve vários tipos de substâncias polares 
e iônicas (hidrofílicas), como vários sais e açúcar, 
e facilita sua interação química, que ajuda 
metabolismos complexos. 
PROPRIEDADES DA ÁGUA 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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 ALTO CALOR ESPECÍFICO 
 
Calor específico é definido como a quantidade de 
calor que um grama de uma substância precisa 
absorver para aumentar sua temperatura em 
1°C sem que haja mudança de estado físico. 
Devido ao alto calor específico da água, seres 
vivos não sofrem variações bruscas de 
temperatura. 
 
Alto calor específico 
Alto calor específico 
 CALOR DE VAPORIZAÇÃO 
 
 É a quantidade de calor necessária para que 
uma substâncias passe de estado líquido para 
o estado de vapor. Devido ao elevado calor de 
vaporização da água, uma superfície se resfria 
quando perde água na forma de vapor 
 CAPILARIDADE 
 
Quando a extremidade de um tubo fino de 
paredes hidrófilas é mergulhada na água, as 
moléculas dessa substância literalmente 
“sobem pelas paredes” internas do tubo, 
graças a coesão e a adesão entre as 
moléculas de água. 
FUNÇÕES DA ÁGUA 
 TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS 
 FACILITA REAÇÕES QUÍMICAS 
 TERMORREGULAÇÃO 
 LUBRIFICANTE 
 REAÇÕES DE HIDRÓLISE 
 EQUILÍBRIO OSMÓTICO 
 EQUILÍBRIO ÁCIDO BASE 
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TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS 
 
 A presença de água permite a difusão nos seres 
mais primitivos. 
 Organismos mais evoluídos apresentam sistemas 
circulatórios ( hemolinfa, sangue e seiva vegetal). 
 A urina é uma maneira de eliminar toxinas. 
 As células apresentam-se em estado coloidal (rico 
em água) o que facilita transporte de substâncias. 
 
FACILITA REAÇÕES QUÍMICAS 
 Reações químicas ocorrem mais facilmente com 
os reagentes em estado de solução. 
 Em algumas reações químicas a união entre 
moléculas ocorre com formação de água como 
produto (síntese por desidratação). 
 Reações de quebra de moléculas em que a água 
participa como reagente são denominadas 
reações de hidrólise. 
 
TERMORREGULAÇÃO 
 Seres vivos só podem existir em 
uma estreita faixa de 
temperatura. 
 A água evita variações bruscas 
de temperatura dos organismos. 
 A transpiração diminui a 
temperatura corporal de 
mamíferos. 
LUBRIFICANTE 
 Nas articulações e entre os órgãos a água 
exerce um papel lubrificante para diminuir o 
atrito entre essas regiões. 
 A lágrima diminui o atrito das pálpebras sobre 
o globo ocular. 
 A saliva facilita a deglutição dos alimentos. 
VARIAÇÕES NA TAXA DE ÁGUA 
 ESPÉCIE 
 
Água-viva - 98% de água 
Sementes - 10% de água 
Espécie humana - 70% de água 
VARIAÇÕES NA TAXA DE ÁGUA 
 IDADE 
 
Feto humano – 94% de água 
Recém-nascido – 69% de água 
Adulto – 60% de água 
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METABOLISMO 
 A quantidade de água é diretamente 
proporcional à atividade metabólica da célula. 
 
Neurônio – 80% de água 
Célula óssea – 50% de água 
 
 Quanto mais água, maior a atividade celular. 
METABOLISMO 
 É o conjunto de processos físicos e de reações 
que ocorrem em um sistema vivo e resulta na 
montagem ou quebra de moléculas complexas. 
É constituído por reações anabólicas e 
catabólicas. 
- Anabolismo = Reações de síntese 
 Absorvem energia 
 Exemplo: fotossíntese 
- Catabolismo = Reações de 
 degradação 
 Liberam energia 
 Exemplo: respiração 
Propriedades Coligativas 
 Definição: 
 Ponto de fusão, Ponto de ebulição, Pressão de 
vapor, Pressão osmótica 
 Relação com solutos 
 Alteração das propriedades do solvente 
 Solutos tendem a romper a estrutura normal da água 
(pontes de hidrogênio)  menor interação 
 Obs.: Peixes que habitam águas com temperaturas 
abaixo do ponto de congelaçãoConcentração de 
solutos presentes no sangue diminui a temperatura de 
fusão da água Impede o congelamento 
Ionização da Água 
 Propriedades dos Solventes  características da molécula 
não carregada + Grau de Ionização [H+] e [OH-] 
 Moléculas de água: tendem a ionizar-se (reversível) 
 
 H2O H+ + OH- 
 
 Ácidos ou bases dissolvidos na água produz H+ (ácidos) 
e OH- (bases). Ex: H2SO4 [A] / Mg(OH2) [B] 
 Constante de Equilíbrio: A + B  C + D 
 Água pura: pH neutro 
Ionização da Água 
Numa reação de ionização há sempre um parácido-
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. 
Conceito de pK: valor de Ph no qual 50% do ácido 
encontra-se dissociado. 
IMPORTANTE: Quanto menor o pK, maior é a força de 
ionização do ácido 
 
SAIS MINERAIS 
 Encontram-se imobilizados em estruturas com 
função esquelética e de proteção. 
 
Sais de silício – encontrado em carapaças de 
Diatomáceas e espículas de Poríferos. 
Carbonato de Cálcio – forma exoesqueleto de 
moluscos, cascas de ovos e espículas de 
Poríferos. 
Fosfato de Cálcio – encontrado no endoesqueleto 
de vertebrados. 
 
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Característica dos sais minerais: 
 Composto que na presença de água forma 
íons. 
Metal + Ametal 
Sais Minerais 
Dissolvidos em água formam íons. 
 
Na+/K+ 
- Equilíbrio osmótico 
- Bomba de Na+ e K+ 
- Na+ = mais freqüente em animais 
- K+ = mais freqüente em vegetais 
 
Mg++ 
- Componente da clorofila 
- Interação das subunidades dos ribossomos 
 
Ca++ 
- Coagulação sangüínea 
- Contração Muscular 
- Componente de ossos e dentes 
 
Fe++ 
- Componente de hemoglobina e 
dos citocromos. 
- A carência causa anemia 
ferropriva. 
 
F- 
- Anticariogênico 
- O excesso causa anomalias 
dentais (fluorose) 
I- 
- Componente de hormônios da 
tireóide 
- A carência leva a bócio carêncial 
 
 
PO4
-3 
- Constituinte de nucleotídeos e do 
ATP 
- Evita variações bruscas de pH da 
célula 
 
 
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Em vegetais os minerais podem ser classificados 
como: 
 
• Macronutrientes : C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg. 
 
• Micronutrientes : Fe, B, Mn, Cu, Mb, Cl, Zn 
Curva de Titulação 
 Usada para 
determinar a 
concentração de um 
ácido em uma 
solução. 
 
 Volume do ácido é 
titulado com uma 
base forte (NaOH) até 
a neutralização deste 
ácido. 
Curva de Titulação 
Solução com Tamponamento 
Tampões 
 Substâncias que em solução aquosa dão a estas 
soluções a propriedade de resistir as variações do 
seu pH quando as mesmas são adicionadas em 
quantidades pequenas de ácidos (H+) ou base (OH-). 
 Quase todos os processos biológicos são 
dependentes do pH. Plasma → 7,35 – 7,48 (6,8 a 
7,8) Intracelular: Função da célula (Eritrócito: 7,2) 
 O fosfato e as proteínas são os principais tampões 
do fluido intracelular, em consequência da presença 
de grupos dissociáveis contidos em resíduos de 
aminoácidos ácidos (glutâmico e aspártico) e básicos 
(lisina e histidina) 
Tampões 
 Sistema Tampão Bicarbonato 
 É um sistema tampão fisiológico efetivo 
 Principal tampão do espaço extracelular: ácido 
carbônico /Bicarbonato 
 Componentes: Ácido - CO2 e Básico - íon bicarbonato 
(HCO3-) 
 O ácido carbônico é formado a partir de CO2 e H2O e 
está em equilíbrio com o reservatório de CO2 localizado 
nos pulmões. 
Tampões 
 Quando H+ é adicionado no sangue, a concentração de 
H2CO3 aumenta, aumentando a concentração de CO2 
no sangue, aumentando a pressão deles nos espaços 
aéreos e o CO2 é expirado. 
 Quando a OH- é adicionado ocorrem eventos opostos 
 A finalidade do tampão é manter o pH do sangue 
praticamente constante. 
 Os componentes do sistema-tampão do bicarbonato 
são produzidos metabolicamente em grande 
quantidade. Portanto, o corpo não depende da ingestão 
de compostos exógenos ou de sínteses complexas para 
a manutenção desse sistema-tampão. 
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Equilíbrio ácido-básico é um delicado equilíbrio 
químico entre os ácidos e as bases existentes no 
organismo para a manutenção da quantidade ideal de 
íons hidrogênio nos líquidos intracelular e extracelular. 
 
Quando a concentração dos íons hidrogênio se eleva 
ou se reduz, alteram-se a permeabilidade das 
membranas e as funções enzimáticas celulares; em 
conseqüência, deterioram-se as funções de diversos 
órgãos e sistemas. 
 
Alterações do Equilíbrio 
ácido-básico 
Condição Causas possíveis 
acidose 
respiratória 
apnéia ou capacidade pulmonar prejudicada, com acúmulo de CO2 nos 
pulmões. 
acidose 
metabólica 
ingestão de ácido, produção de cetoácidos no diabetes descompensado 
ou disfunção renal. 
(Em todas elas, há um acúmulo de H+ não decorrente de um excesso de 
CO2.) 
Condição Causas possíveis 
alcalose 
respiratória 
hiperventilação, produzindo diminuição do CO2 no sangue. 
alcalose 
metabólica 
ingestão de álcali (base), vômitos prolongados (perda de HCl) ou 
desidratação extrema levando a retenção de bicarbonato pelos rins. 
(O aspecto comum é a perda de H+ não decorrente de uma baixa do CO2 
sangüíneo) 
 
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).