Aula Bioquimica da Agua

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Bioquímica da Água
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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. 
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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;
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VARIAÇÕES NA TAXA DE ÁGUA
ESPÉCIE
Água-viva - 98% de água
Sementes - 10% de água
Espécie humana - 70% de água 
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6/3/2007
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Corpo Humano 75% Água Perdas diárias: Respiração - 0,4 litros Urina - 1,2 litros Transpiração - 0,6 litros Evacuação - 0,1 a 0,3 litros TOTAL - 2,5 litros 
Quanta água precisa repor por dia: Beber água - 1,5 litros. Ingerir alimentos - 1,0 litro 
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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
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Meio onde ocorrem todas
Reações celulares
Composto mais importante das células
Água
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Átomo de Hidrogênio compartilha um par de elétrons com o oxigênio – Geometria próxima do tetraedro (104,5°);
Pares de elétrons ñ compartilhados geram uma carga parcial (-).
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Estrutura
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Pontes de Hidrogênio
As pontes de hidrogênio são mais fracas que ligações covalentes;
Como o oxigênio é mais eletronegativo("força de atração dos elétrons") que o hidrogênio, este acaba deixando os elétrons mais próximos dele, formando ao seu redor uma nuvem eletrônica negativa(uma carga aparente). 
Assim, os hidrogênios ficam com nuvens positivas caracterizando pólos distintos; dessa maneira, chegamos a primeira característica dessa molécula: ela é um composto Polar.
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Pontes de Hidrogênio
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Pontes de Hidrogênio comuns em sistemas biológicos
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2. PROPRIEDADES DA ÁGUA
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.
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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” .
Interação entre as moléculas:
Forças de atração entre moléculas adjacentes -  COESÃO
Átomo de Hidrogênio compartilha um par de elétrons com o oxigênio – Geometria próxima do tetraedro (109,5°);
Pares de elétrons ñ compartilhados geram uma carga parcial (-)
A força de atração eletrônica do Oxigênio origina uma carga parcial (+) 
Caráter DIPOLAR / ELETRICAMENTE NEUTRO
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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 
Substâncias anfipáticas (fosfolipídeos, proteínas, ácidos nucléicos) – A água forma micelas, interatuando com a porção hidrofílica e repelindo a porção hidrofóbica
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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
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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).
Constante de Equilíbrio: A + B  C + D Keq = [H+] e [OH-]
								 [H2O]
pH: Concentração de íons hidrogênios pH = log 1
 						 [H+]
Água pura: pH neutro
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Ionização da Água
A 25°C uma pequena porção de moléculas da água estão ionizadas.
Em um litro : 55,5 moles de água (concentra ção molar = 55,5M) 
Keq = 1,8 x 10 -6 1,8x10-6 = [H+] [OH-]
 		 					 55,5
[H+] [OH-] = 1x10-14 M2
Água neutra: [H+] = 1x10-7 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.
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
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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.
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Tampões
Substâncias que em solução aquosa dão a estas soluções a propriedade de resitir a 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)
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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.
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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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Alterações do Equilíbrio ácido-básico
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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).