AT2 - Biomoléculas e água_ (2)

Prévia do material em texto

BIOMOLÉCULAS 
Profª: Danielly Cantarelli 
BIOMOLÉCULAS 
Bio = organismo vivo 
 
Molécula = união de dois ou mais átomos distintos 
 
Biomoléculas = moléculas de importância biológica. 
Biomoléculas são compostos químicos que 
participam da estrutura e do funcionamento da 
matéria viva. 
• Formadas pelos seguintes átomos: 
C = carbono 
N = nitrogênio 
O = oxigênio 
H= hidrogênio 
 
• Compostos de estrutura simples, presentes nos seres vivos e essenciais aos 
processos vitais. 
 
•São, na sua maioria, compostos orgânicos 
 
•O elemento principal é o carbono → 
 capaz de formar quatro ligações 
 
BIOMOLÉCULAS 
POLÍMEROS BIOLÓGICOS 
• Muitas moléculas biológicas são MACROMOLÉCULAS 
(polímeros) de alto peso molecular montados a partir de 
precursores mais simples. 
• A síntese de macromoléculas é a atividade que mais CONSOME 
ENERGIA DAS CÉLULAS. 
MONÔMEROS POLÍMEROS 
1. Proteínas: peptídeos (formados por aminoácidos) 
2. Ácidos nucléicos: polinucleotídeos (DNA e RNA) 
3. Polissacarídeos: (formado por açúcares) 
BIOMOLÉCULAS 
Principais classes de moléculas biológicas: 
Proteínas 
Glicídeos 
Ácidos Nucléicos 
Lipídeos 
Importância biomoléculas 
• Interações entre biomoléculas são fundamentais no estudo 
dos mecanismos de doença; 
• 60% DOS NOVOS FÁRMACOS SÃO PROTEÍNAS que interagem 
com proteínas do organismo. 
Combinação de biomoléculas 
Importância do Carbono 
Biomoléculas são esqueletos carbonados 
 
• Formam ligações covalentes MUITO ESTÁVEIS: É um 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. 
 
• C, O, H e N podem formar novas ligações covalentes 
aumentando diversidade química das biomoléculas 
O átomo de C 
Possibilita várias ligações 
Átomo de C 
Possibilita formar cadeias 
Átomo de C possibilita 
isômeros estruturais e ópticos 
Isômeros: compostos cujas composições são idênticas, mas as relações espaciais entre 
os átomos são diferentes 
Átomo de C possibilita isomeria 
cis - trans 
cis trans 
Química 
da ÁGUA 
Profª: Danielly 
Cantarelli 
Água 
 Substancia química mais abundante entre os seres 
vivos 
  Solvente biológico ideal 
 
Água 
 Solvente biológico ideal 
Íons (Na+, K+ e Cl-), açúcares e muitos 
aminoácidos 
 
 Não dissolve lipídeos e alguns 
aminoácidos 
 Formação de estruturas supramoleculares 
(membranas) e processos bioquímicos 
(dobramento protéico) 
 
 
 
 
 
 
• A quantidade de água nos seres 
vivos varia de acordo com a 
idade e metabolismo. 
 
• Quanto MAIOR a idade menor 
porcentagem de água em relação 
à massa corporal. 
 
• Quanto MAIOR a taxa 
metabólica MAIOR a 
quantidade de água. 
 
• Órgãos com grande 
metabolismo como o cérebro 
terão maior porcentagem de água 
em relação a massa que os ossos. 
BioQuímica da ÁGUA 
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 
A disposição espacial é não- 
linear (ângulo 105°) com 
distribuição de carga de forma 
assimétrica 
Essa disposição estabelece na 
molécula uma zona positiva de 
um lado e uma zona negativa. 
Propriedades da ÁGUA 
As substâncias que se dissolvem na água são denominadas 
"hidrofílicas" (polares) e as que não se dissolvem são 
denominadas "hidrofóbicas" (apolares). 
A água é uma molécula polar 
Estrutura da ÁGUA 
 
 
Polaridade 
 
Todas as ligações dos compostos orgânicos formadas somente 
por CARBONO e HIDROGÊNIO são APOLARES – compostos 
hidrocarbonetos, pois os átomos unidos demonstram uma 
pequena desigualdade de eletronegatividade. 
Quando na molécula de um composto 
orgânico houver outro elemento 
químico, além de carbono e hidrogênio, 
suas moléculas passarão a apresentar 
certa polaridade. 
As moléculas de água interagem entre si por meio de 
pontes de hidrogênio. 
Propriedades da ÁGUA 
A água é altamente coesiva 
 PONTES DE HIDROGÊNIO 
 
 Cada átomo de água carrega uma carga elétrica parcial. 
 Essa carga é dada pela diferença entre a eletronegatividade do oxigênio e 
hidrogênio. 
 O oxigênio possui uma carga parcial negativa e os hidrogênios positiva. 
 A polaridade e as pontes de hidrogênio originam duas forças 
determinantes para as funções biológicas da água. 
 
 
 
 
BioQuímica da ÁGUA 
Coesão - “água gosta de água”. A atração entre moléculas semelhantes 
é chamada coesão. 
 
Tensão superficial – a água se comporta como uma membrana 
elástica. 
Tensão superficial: atrações intermoleculares tendem a 
manter coesas as moléculas de um líquido. As moléculas da 
camada externa são atraídas para o centro. 
BioQuímica da ÁGUA 
Tensão superficial da Água 
Controle da temperatura corporal 
 As pontes de hidrogênio ABSORVEM CALOR quando se formam, 
isso faz com que a água tenha um alto calor específico e AQUEÇA OU 
ESFRIE COM DIFICULDADE, mantendo a energia (calor) nas 
pontes de hidrogênio e estabilizando a temperatura dos organismos 
em relação ao ambiente. 
Manter uma temperatura média constante é 
importante para o controle das reações 
químicas, principalmente das mediadas por 
enzimas; 
O rompimento das pontes 
de hidrogênio libera calor 
levando a vaporização e 
resfriamento do corpo 
Transporte de substâncias 
 A água se liga a outras moléculas por pontes de hidrogênio e 
as atrai por sua estrutura polar, isso ajuda na dissolução de 
substâncias polares em compostos aquosos. 
O sangue exerce um importante papel no estudo da 
bioquímica, uma vez que possui funções chaves na 
manutenção dos processos fisiológicos. 
Transporte de substâncias 
É indispensável pelo transporte 
de nutrientes, metabólitos, 
produtos de excreção, gases 
respiratórios, hormônios e de 
células e moléculas de defesa. 
O cloreto de sódio, NaCl, é uma composto iônico que apresenta dois tipos de 
íons: Na+ e Cl-. Nos cristais de NaCl, incontáveis íons Na+ e Cl- estão 
associados, mas a proporção é 1 Na+: 1Cl-. 
Solvente / reagente 
Esse processo chama-se SOLVATAÇÃO , quando íons estão 
cercados por moléculas de água. 
Solvente / reagente 
Solubilidade 
 Biomoléculas anfifílicas ou anfipáticas (fosfolipídeos, proteínas, 
ácidos nucléicos) – contém grupos polares e não polares. 
 Quando misturados com a água, se agregam formando estruturas estáveis 
chamadas micelas, interatuando com a porção hidrofílica e repelindo a porção 
hidrofóbica. 
Solvente / reagente 
Osmose 
Osmose é o movimento de água através de uma membrana 
semipermeável causado por diferença na pressão osmótica entre os 
lados da membrana 
Efeito da osmolaridade do meio no movimento 
da água através da membrana de uma célula 
Solutos extracelulares Solutos intracelulares 
Meio hipertônico – 
a água sai, a célula 
crena 
Meio isotônico - a 
quantidade de água que 
entra é igual a que sai 
Meio hipotônico – 
a água entra, a 
célula incha até 
arrebentar 
A membrana celular é 
mais permeável a água do 
que aos seus solutos 
Estados físicos da água 
Sal de cozinha a 25ºC é 
de 36g/100g de água 
 
 
 
 
 
Ionização da água 
 
 
 
 
 Moléculas de água: tendem a ionizar-se (reversível) 
 
O pH de uma amostra de água é a medida daconcentração de íons Hidrogênio. 
● pH é o símbolo para a grandeza físico-química 'potencial 
hidrogeniônico'. 
 
 
pH= - log [H+] 
 
 
● Essa grandeza indica a ACIDEZ, NEUTRALIDADE ou 
ALCALINIDADE de uma solução aquosa. 
 
● O "p" vem do alemão potenz, que significa poder de 
concentração, e o "H" é para o íon de hidrogênio (H+). 
potencial hidrogeniônico 
pH 
O pH varia na razão 
inversa da 
concentração de H+ 
pH 
potencial hidrogeniônico 
ÁCIDO 
 É toda substância que, em solução aquosa, libera/doa 
prótons (íons hidrogênio, H+). 
 
 EXEMPLOS: 
 Ácido clorídrico (HCl) 
 Ácido sulfúrico (H2SO4) 
 Ácido nítrico (HNO3) 
 Ácido carbônico (H2CO3) 
 Ácido fosfórico (H3PO4) 
 Ácido acético (HC2H3O2) 
HCl H+ + Cl – 
BASE 
 É qualquer substância que libera ânion OH- em solução 
aquosa (produzem íons hidroxila ou oxidrila, OH-). 
 
 EXEMPLOS: 
 Hidróxido de sódio (NaOH) 
 Hidróxido de amônio (NH4OH) 
 Hidróxido de potássio (KOH) 
 Hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) 
 Hidróxido de magnésio (Mg(OH)2) 
 
Soluções com estas propriedades dizem-se básicas ou alcalinas. 
As bases possuem baixas concentrações de ions H+ sendo 
considerado base as soluções que têm, a 25 °C, pH acima de 7. 
Muitas bases, como o hidróxido de magnésio Mg(OH)2 (leite de 
magnésia) são fracas e não trazem danos. 
 
O hidróxido de sódio (NaOH ou soda cáustica) é corrosivo 
Produtos de limpeza 
Amônia (NH3) 
Sabão (todos) e detergente 
BASE 
As bases neutralizam os ácidos, formando um sal mais água: 
 
H2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO4 + 2 H2O 
(ácido sulfúrico + hidróxido de cálcio = sulfato de cálcio + água) 
 
HCl + NaOH → NaCl + H2O 
(ácido clorídrico + hidróxido de sódio = cloreto de sódio + água) 
 
Em química, um sal que, em água, se dissocia num cátion diferente 
de H+ e um ânion diferente de OH- . 
SAL 
pH na Saúde e Doença 
potencial hidrogeniônico 
pH importante para: 
 
 Conformação de proteínas 
 Catálise enzimática 
 Transporte de O2 
 Dissociação de moléculas 
pH na Saúde e Doença 
DESVIO DO EQUILÍBRIO 
• ACIDOSE E ALCALOSE: 
– METABÓLICA 
– RESPIRATÓRIA 
Alcalose: redução da concentração 
de íons hidrogênio livres, nos 
líquidos do organismo. 
Acidose: aumento da 
concentração de íons hidrogênio 
livres nos líquidos do organismo. 
Ocorre em consequência do AUMENTO 
da quantidade de ÁCIDOS fixos, no 
sangue, como o ácido lático. 
 
O pH do sangue reduz, devido ao 
acúmulo de íons hidrogênio livres. 
Produz aumento da quantidade de ÁCIDO 
CARBÔNICO - H2CO3 no sangue, com 
consequente redução do pH. 
● Decorrente da REDUÇÃO da eliminação do CO2 
nos alvéolos pulmonares. 
ou seja – ocorre o aumento de CO2 no sangue. 
DESVIO DO EQUILÍBRIO 
Produz redução da quantidade de 
ÁCIDO CARBÔNICO no sangue, 
com consequente elevação do pH 
● decorrente do AUMENTO da eliminação de CO2 
nos alvéolos pulmonares. 
 ou seja - ocorre a redução de CO2 no sangue. 
DESVIO DO EQUILÍBRIO 
Ocorre em consequência do 
AUMENTO da quantidade de BASES 
no sangue, como o íon bicarbonato. 
 
O pH do sangue se eleva, devido à 
redução de íons hidrogênio livres. 
DESVIO DO EQUILÍBRIO 
• Acidose metabólica 
– HCO3 íon bicarbonato e pH 
» Causas: INSUFICIÊNCIA RENAL 
 AUMENTO DE ÁCIDOS METABÓLICOS 
• Alcalose metabólica 
– HCO3 e pH 
» Causas: VÔMITOS 
 INGESTÃO DE MEDICAÇÃO ALCALINA 
DESTURBIO METABÓLICO: 
Alteração na concentração de HCO3
- íon bicarbonato 
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) 
 
CENTRO RESPIRATÓRIO: Regula a remoção de 
CO2, portanto, de ácido carbônico (H2CO3) do 
líquido celular. 
 
RINS: Excreta diurese ácida ou alcalina, reajustando a 
concentração de H+. 
EQUILIBRIO ÁCIDO-BÁSICO 
EQUILIBRIO ÁCIDO-BÁSICO 
TAMPÕES 
Solução que evita mudanças bruscas 
de pH mesmo quando um ácido ou 
uma base forte são adicionados 
 
É composto por um sistema ácido 
fraco / base conjugada 
Tampão fisiológico 
A água reage com outras substâncias com o gás carbônico 
para formar uma solução tampão do ácido carbônico/ 
bicarbonato