Aula 1 bioquímica agua tampões

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BIOQUÍMICA DA ÁGUA
BIOQUÍMICA 
Prof. Harrison Carlos da silva
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;
Taxas de água – varia de acordo com a espécie, idade e ação metabólica.
Vias de Eliminação: Pele, pulmões, rins e intestino;
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Água: Estrutura e Propriedades Físico-químicas
ESPÉCIES
Água-viva - 98% de água
Sementes - 10% de água
Espécie humana - 70% de água 
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VARIAÇÕES NA TAXA DE ÁGUA
(“Hidróxido de hidrogênio" ou "monóxido de hidrogênio" ou ainda "protóxido de hidrogênio“)
Pontes de Hidrogênio
 Forças coesivas;
 Líquido temperatura ambiente;
 Rígido ordenamento (gelo).
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 ÁGUA
Corpo Humano 70% 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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 RELAÇÃO A IDADE:
Feto humano – 94% de água
Recém-nascido – 85 % de água
Adulto idoso– 60% de água
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VARIAÇÕES NA TAXA DE ÁGUA
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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METABOLISMO
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 não compartilhados geram uma carga parcial (-).
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1. ESTRUTURA
As pontes de hidrogênio são mais fracas que ligações covalentes;
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Pontes de Hidrogênio
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
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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2. PROPRIEDADES DA ÁGUA
H2O DISSOLVE ESTRUTURAS 
COM POLARIDADE
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A interação com solutos ocorre porque a água é um líquido polar
A água pode dissolver:
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Solubilidade
Compostos orgânicos polares (açúcares, álcoois, aldeídos, cetonas, ácidos) – formação de pontes de hidrogênio com os grupos hidroxila ou carbonila
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Substâncias anfipáticas (fosfolipídeos, proteínas, ácidos nucléicos) –
 A água forma micelas, interatuando com a porção hidrofílica e repelindo a porção hidrofóbica
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Solubilidade 
TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS
FACILITA REAÇÕES QUÍMICAS
TERMORREGULAÇÃO
LUBRIFICANTE
REAÇÕES DE HIDRÓLISE
EQUILÍBRIO OSMÓTICO
EQUILÍBRIO ÁCIDO BASE
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3. FUNÇÕES DA ÁGUA
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.
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TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS
Reações químicas ocorrem mais facilmente com os reagentes em estado de solução.
Em algumas reações químicas a união entre moléculas ocorre com formação de uma molécula de água como produto (síntese por desidratação).
Reações de quebra de moléculas em que a água participa como reagente são denominadas reações de hidrólise.
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FACILITA REAÇÕES QUÍMICAS
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.
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TERMORREGULAÇÃO
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.
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LUBRIFICANTE
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A água, mesmo pura, não é um simples emaranhado de móleculas de H2O. Mesmo na água "pura", equipamentos sensíveis podem detectar uma quantidade muito pequena de condutividade elétrica de 0,555 µS•cm-1. De acordo com teorias de Svante Arrhenius, isto se deve a presença de íons.
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4. Hionização da água
Ácido - Qualquer substância que libera prótons em solução aquosa ( H+)
Base (ou álcali) - Qualquer substância que libera o íon hidroxila (OH-) em solução aquosa.
Moléculas de água: tendem a ionizar-se (reversível)
 			H2O H+ + OH-
Ácidos ou bases dissolvidos na água 
 produz H+ (ácidos) e OH- (bases).
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4. Hionização da água
Ácidos forte:
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4. Hionização da água
HCl (aq) + H2O (l)  H3O+ (aq) + Cl- (aq)
HCl (aq) + H2O (l)  H3O+ (aq) + Cl- (aq)
Doa ou transfere todos os seus prótons, ficando totalmente desprotonado.
(Ácido clorídrico + água )
CH3OOH (aq) + H2O (l)  H2O+ (aq) + CH3OO- (aq)
Ácido Fraco:
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4. Hionização da água
CH3OOH (aq) + H2O (l)  H3O+ (aq) + CH3OO- (aq)
Doa ou transfere parte dos seus prótons, ficando parcialmente desprotonado
(Ácido etanóico + água )
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 Ácidos
NaOH(aq) + H2O (l)  Na (aq) + OH- (aq)
Base Forte
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4. Hionização da água
NaOH(aq) + H2O (l)  Na+ (aq) + OH- (aq)
Retira todos os prótons e o hidrogênio da água.
(Hidróxido de Sódio + água)
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NH3 (aq) + H2O (l)  NH4+ (aq) + OH- (aq)
Base Fraca
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4. Hionização da água
NH3 (aq) + H2O (l)  NH4+ (aq) + OH- (aq)
 Retira parte dos prótons, mantém hidrogênio da água.
 (Amônia + 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) 
 A ionização é baixa em ácidos fracos (acético).
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4. Hionização da água
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O termo pH potencial de hidrogenação foi introduzido, em 1909, pelo bioquímico dinamarquês Soren Peter (1868-1939) com o objetivo de facilitar seus trabalhos no controle de qualidade de cervejas.
pH é símbolo para a grandeza físico-química que indica a acidez, neutralidade ou acalinidade de uma solução aquosa.
Potencial de Hidrogênio 
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Qual é a importância disso para o fisioterapeuta ? 
 O termo gasometria arterial refere-se a um tipo de exame de sangue colhido de uma artéria e que possui por objetivo a avaliação de gases (oxigênio e gás carbônico) distribuídos na circulação, para verificar o equilíbrio ácido-básico do sangue
 A avaliação do estado ácido-básico do sangue é rotineiramente realizada nas Enfermarias e na grande maioria dos doentes atendidos em Unidades de Terapia Intensiva (UTI), qualquer que seja a doença de base.
O pH normal do sangue oscila entre 7,34 e 7,44, havendo aumento das concentrações de íons H , o pH estará abaixo de 7,34, configurando a acidose.
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EQUILÍBRIO ÁCIDO-BÁSICO
 Os limites de pH sanguíneo compatível com a vida situam-se entre 6,8 e8,0.
Manifestações clínicas: edema cerebral, fraturas, decréscimo da contratilidade miocárdica, vasoconstrição pulmonar e vasodilatação sistêmica.
Para manter o pH em limites compatíveis com os processos vitais, o organismo conta com mecanismos regulatórios (compensatórios) 
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EQUILÍBRIO ÁCIDO-BÁSICO
 Conceito:
Soluções tampão, solução tamponada ou simplesmente tampão, são soluções que atenuam a variação dos valores de pH (ácido ou básico), mantendo-o aproximadamente constante, mesmo com adição de pequenas quantidades de ácidos ou bases.
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 H⁺ nos líquidos intracelular e extracelular.
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Sistema -Tampão
 O organismo dispões de três importantes mecanismos reguladores do pH, que atuam em sincronia, com a finalidade de preservar as condições ótimas para as funções celulares. 
 - O mecanismo químico, de ação imediata. 
 # Tampão 
 - O mecanismo respiratório, de ação rápida.
 # Minutos
 - O mecanismo renal, de ação lenta.
 # Horas
 
 
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Sistema -Tampão
O sistema tampão ocorre instantaneamente à alteração ácido-básica constituindo, assim, a primeira linha de defesa para variações do pH.
O sistema tampão é constituído pelo bicarbonato
(HCO3), ossos, hemoglobina, proteínas plasmáticas e intracelulares, estas substâncias são capazes de doar ou receber íons H minimizando alterações do pH. 
 Objetivo deslocar a reação para maior produção de CO2 e água que podem ser eliminados pela respiração
 
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Mecanismo: Tampão
Ex:
Se gotejarmos continuamente ácido clorídrico em água durante um intervalo de 90 minutos, verificamos que o pH da água passa de 7 para 1,84.
Se administrarmos proporcionalmente, a mesma quantidade de ácido clorídrico a um cão no mesmo período de tempo, verificamos que o pH do sangue do animal passa de 7,44 para 7,14.
A diferença de comportamento diante da mistura com o ácido clorídrico reflete a atuação dos sistemas tampão do plasma do animal, que impedem a variação mais acentuada do pH.
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Mecanismo -Tampão
O componente pulmonar inicia-se minutos após a alteração ácido-básica, sendo o segundo componente na linha de defesa para variações do pH. 
O controle respiratório é exercido por variações na concentração de íons H, se o CO 2não fosse eliminado, a reação se dirigiria no sentido de produção do ácido carbônico (H2CO3 ), que aumentaria a quantidade de hidrogênio no organismo, resultando em acidose.
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Mecanismo - Respiratório.
Ex: Apneia é a interrupção da comunicação do ar atmosférico com as vias aéreas e pulmões, ou seja, é o ato de prender a respiração
Aumento do CO2 na circulação reage com H, formando ( H2CO3), para equilibrar o Ph, aumentamos a frequência respiratória para eliminar o CO2.
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Mecanismo - Respiratório.
Quando H+ é adicionado no sangue, a concentração de H2CO3 (ácido carbônico) aumenta. 
O sangue torna-se mais ácido devido ao aumento da concentração de H2CO3.
O tamponamento ocorre quando ocorre a liberação de CO2 e ele é exalado para o espaço pulmonar.
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Sistema-Tampão
Apesar de ser o terceiro componente na linha de defesa contra alterações do equilíbrio ácido-básico, levando horas a dias para agir, é o mais duradouro de todos os mecanismos regulatórios.
Os rins controlam o equilíbrioácido-básico ao excretarem urina ácida ou básica.
A reabsorção de bicarbonato filtrado e excreção de H ligada a tampões e na forma de amônio (NH4 ).
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Mecanismo - Renal
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Alterações do Equilíbrio ácido-básico
 Pesquisa: 
1- Alimentos ingeridos que formam ácidos e base no organismo (5 exemplos de cada)
2 – Busque informações sobre o Ph fisiológico da: Boca, Estômago, urina e vagina.
3- Busque informações sobre o que ocorre quando o Ph dos itens acima está alterado.
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Atividade em sala