Aula 1- Água, pH e Sistema Tampão - BCT- Bioquímica

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ÁGUA, pH E SISTEMA TAMPÃO
Bioquímica -BC&TBioquímica -BC&T
Prof. Ronaldo L. Thomasini
Água: Estrutura e Propriedades Físico-
químicas
� Breves Comentários:
� Permeia todas as porções das células;
� Importância em seres vivos: transporte de nutrientes e 
reações metabólicas;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), temperatura de 
vaporização – maior que os líquidos comuns; Produto de 
ionização; solvente “universal” .
� Interação entre as moléculas:
Forças de atração entre moléculas adjacentes - COESÃO� Forças de atração entre moléculas adjacentes - COESÃO
� Átomo de Hidrogênio compartilha um par de elétrons com o 
oxigênio
� Pares de elétrons não compartilhados geram uma carga parcial 
negativa
� A força de atração eletrônica do Oxigênio origina uma carga 
parcial positiva
Caráter DIPOLAR / ELETRICAMENTE NEUTRO
Pontes de Hidrogênio
� Atração eletrostática: 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;ligações covalentes;
� Cada molécula de água se une mediante pontes de 
Hidrogênio a 3 ou 4 moléculas .
� A fluidez da água se deve a meia-vida curta das 
ligações.
Pontes de Hidrogênio
� Observações Importantes:
� Pontes de hidrogênio não são restritas à água. 
Podem ser formadas entre um átomo 
eletronegativo (O, N) e um átomo de hidrogênio 
ligado a um outro átomo eletronegativo;ligado a um outro átomo eletronegativo;
� Átomos de hidrogênio ligados à carbonos não 
formam pontes de hidrogênio. Ex.: Butanol, 
Butano.
Pontes de Hidrogênio
Solubilidade
� A interação com solutos ocorre porque a água é um 
líquido polar
� A água pode dissolver:
�Sais cristalinos: inter-atua 
com íons que unem os átomos 
do saldo sal
� Compostos orgânicos 
polares (açúcares, 
álcoois, aldeídos, 
cetonas, ácidos) –
formação de pontes de 
hidrogênio com os grupos 
hidroxila ou carbonila
Solubilidade 
� Substâncias anfipáticas 
(fosfolipídeos, proteínas, 
ácidos nucleicos) – A água 
forma micelas, forma micelas, 
interatuando com a porção 
hidrofílica e repelindo a 
porção hidrofóbica
Propriedades Coligativas
� Definição:
� Ponto de fusão, Ponto de ebulição, Pressão de 
vapor, Pressão osmótica
� Relação com solutos� 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-� 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 
� Água pura: pH neutro ][
1log
+
=
H
pH
Ionização da Água
� A 25°C uma pequena porção de moléculas da 
água estão ionizadas.
� Em um litro : 55,5 moles de água (concentração 
molar = 55,5M) 
� Keq = 1,8 x 10 -6 1,8x10-6 = [H+] [OH-]
55,5
[H+] [OH-] = [1x10-7] [1x10-7]
� Água neutra: [H+] = 1x10-7 pH = neutro
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).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
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.
Tampões
� Substâncias que em solução aquosa permitem resistir a 
variações do seu pH quando nas 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)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/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 � 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.
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 (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) 
 
Medição do pH
pHmetro
Obrigado!