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Bioquímica Água Primeiro organismo na terra nasceu em ambiente aquoso É a substância mais abundante nos sistemas vivos As forças de atração entre as moléculas de água e a menor tendência da água em ionizar são de crucial importância para a estrutura e a função das biomoléculas A molécula de água e seus produtos de ionização , H+ e OH- , influenciam a estrutura, a organização e as propriedades de todos os componentes celulares, incluindo proteínas, ácidos nucleicos e lipídios Ligação de Hidrogênio Atração eletrostática entre o átomo de oxigênio de uma molécula de água e o hidrogênio de outra Resultado do compartilhamento desigual entre O-H, pelo fato de o O se mais eletronegativo (segura os e- compartilhados) É relativamente fraca Em temperatura ambiente , a energia térmica de uma solução aquosa é a mesma requerida para quebrar ligações de hidrogênio Agrupamentos oscilantes : quando uma se quebra , outra é imediatamente formada Cada molécula faz ligação de hidrogênio com quatro outras Durante a fusão ou evaporação a entropia do sistema aumenta A tendência da água em fazer ligações de hidrogênio é compensada pela tendência energética para a desordem Não são exclusivas entre as moléculas de água (F,O,N) Características A água é um solvente polar(dissolve a maioria das biomoléculas) Hidrofílicos : compostos que se dissolvem facilmente em água (polares) Hidrofóbicos : compostos que não se dissolvem em água (apolares – lipídios e ceras) Gases apolares são fracamente solúveis em água ( O2, N2 , CO2 – polar e estável) Alguns organismos possuem “proteínas carreadoras” solúveis em água que facilitam o transporte de O2 ( hemoglobina e mioglobina) Compostos Anfipáticos em Solução Aquosa As moléculas de lipídio forçam as moléculas de água circundantes a se tornarem altamente ordenadas Somente as porções lipídicas das extremidades do aglomerado forçam o ordenamento das moléculas de água Todos os grupos hidrofóbicos são afastados da água , formando as micelas OSMOSE : movimento da água através de uma membrana semipermeável ocasionado por diferenças na pressão osmótica Ionização da Água e de Ácidos e Bases Fracas A água pura se ioniza levemente , formando número igual de íons hidrogênio (íons hidrônio, H3O+) e íos hidróxido. A extensão da ionização é descrita pela constante de equilíbrio , Keq = [H+] [OH-]/[H2O] O pH de uma solução aquosa reflete, em uma escala logarítmica, a concentração de íons hidrogênio : pH= log 1/[H+] = - log[H+] Quanto maior a acidez de uma solução, mais baixo é o seu pH. Ácidos fracos se ionizam parcialmente para liberar um íon hidrogênio, baixando , portanto , o pH de uma solução aquosa Bases fracas aceitam um íon hidrogênio , aumentando o pH Ka : constante de dissociação ácida pKa : força relativa de um ácido ou base fraca Tamponamento Contra Mudanças no pH em Sistemas Biológicos Tampões são sistemas aquosos que tendem a resistir a mudanças no pH quando pequenas quantidades de ácido (H+) ou base (OH-) são adicionadas São soluções formadas por um ácido fraco e sua base conjugada ou por um hidróxido fraco e seu ácido conjugado A primeira linha de defesa dos organismos multicelulares contra mudanças internas de pH é proporcionada por sistemas tampão Dois tampões biológicos importantes são o sistema fosfato e o bicarbonato Tampão Fosfato : efetivo em fluidos biológicos ( age em um pH 6,86), como em fluidos extracelulares e compartimentos citoplasmáticos Tampão Bicarbonato : age no plasma sanguíneo, é mais complexo que os outros porque um de seus componentes é formado a partir de CO2 dissolvido e água. O pH de uma solução tampão de bicarbonato depende da concentração do seu par ácido-base e é normalmente efetivo em pH 7,4 Mecanismos de Regulação do pH Tampão Ventilatório Tampão Renal
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