Aula 2 - Água

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Água
Profª Lara Lima Seccadio
laraseccadio@gmail.com
Água
Substância mais abundante nos sistema vivos.
Água
Única substância que existe naturalmente nos três estados:
Viabiliza os principais processos bioquímicos
Principal solvente no qual ocorrem os processos metabólicos do organismo humano
Água
É necessário: aprofundar-se na natureza e nas propriedades da água e das soluções aquosas  funções nos alimentos
Compreensão do papel central da água na química de alimentos
Água
ÁGUA
COMPORTAMENTO ANÔMALO
(Propriedades muito diferentes das dos líquidos simples)
Compatibilidade da água com a vida
A água em sistemas biológicos:
Apenas um número muito reduzido de organismos, a maioria bactérias archea resiste a desidratação de mais de 50% do volume de água;
A quantidade de água no citosol é essencial ao metabolismo celular: uma diminuição de 20% na quantidade norml inibe significativamente o metabolismo, enquanto uma diminuição a 30% dos níveis normais completamente para o metabolismo celular.
Ou seja, água é essencial para o metabolismo!!!
Qual o papel químico?
 A água é uma molécula dipolar, que estabelece interações eletrostática com outras moléculas de água
Distância!!!
Várias interações  aumenta a coesividade
O oxigênio muito mais eletronegativo, cria pólos elétricos na molécula.
Coesividade da molécula!!
Estrutura líquida  moléculas mais livres (maior giro)  formando e desfazendo ligações de hidrogênio simultaneamente. Resultado: 3,4 ligações de hidrogênio por moléculas de água formadas por “tempo”.
	No gelo  temperatura menor, mobilidade menor  estrutura mais estável  estabelece as quatro ligações possíveis.
Estrutura cristalina  estabelecida pelas quatro ligações
Transições (gelo  água líquida  vapor) acontecem espontâneamente em temperatura ambiente
Entalpia  máxima energia de um sistema termodinâmico, teoricamente passível de ser deste removida na forma de calor
 	Característica da água de formar pontes de hirdrogênio é muito importante em vários aspectos de reações bioquímicas, pois permite que a água faça pontes de hidrogênio também com outras moléculas que tenham pólos elétricos.
	Ex: 
Grupos funcionais de moléculas polares  encontrados frequentemente em biomoléculas
Moléculas com diferenças de eletronegatividade entre os componentes
Importância: todas as biomoléculas tem esses grupos funcionais e todas estão em solução aquosa 
	Então, por mais que uma interação seja fraca, quando ocorre a soma de várias dessas interações, a energia da molécula, torna-se significativa
A interação individualmente fraca é importante para promover a maior plasticidade molecular  “dança da vida”  exige pouca energia para romper uma ligação molecular
Reinterando  Água polar, forma ligações com outras moléculas polares  pondendo, então, solubilizar outras moléculas com grupos polares
Quais?!?
 	Em biomoléculas, comumente encontramos grupos polares  hidroxilas, carboxílas, aldeídos, cetonas. 
Grupos polares  são grupos que os dois átomos envolvidos naligaçõe covalentes tem eletronegatividade muito diferentes
Contrário do que acontece com as ligações C – H  eletronegatividades diferentes
 	Dessa forma, moléculas com longas cadeias de C – H são moléculas apolares
	Outra categoria muito abundante em sistemas biológios são as moléculas anfipáticas/anffílicas (com parte do grupamento da molécula polar, e outra parte apolar)
Apolar
Polar
Promovendo ligações de hidrogênio com água, e outras moléculas que possuam grupamentos polares
	A água também pode solubilizar íons, por fazer interações eletrostáticas.
A medida que os íons vão sendo solubilizados , eles vão sendo hidratados por moléculas de água  íon positivo com negativo e vice-versa.
Importante ressaltar  a medida que solubiliza em água, os íons ficam mais desorganizados. Ou seja, aumenta a entropia, e isso é termodinamicamente favorável.
	Solubilidade de gases
Solubilidade baixa em função de não serem polares!
Notar: diferença de solubilidade e a temperatura em que essa solubilidade ocorre
Qual implicação dessa solubilidade tão baixa pro ser humano?¹?
Produção de CO2 dentro das celulas!!
Transporte através de solução aquosa. E com uma solubilidade tão baixa, o organismo teve que desenvolver transportadores específicos de CO2 para levá –lo para o pulmão e ser expelido.
	
	Com o que foi visto até aqui,
		porque que o óleo não dissolve em água?
Moléculas apolares com longas cadeias de hidrocarbonetos
Quando essa molécula é colocada em solução aquosa  não interage eletrostaticamente, e isso promove uma ordenação das moléculas de água em volta da cadeia de hidrocarboneto.
Gotinhas vão se juntando!
Característica importante para a membrana celular (sem mebrana não há vida)!
	Principal ponto onde queremos chegar:
Adequação de conformação na enzima ao substrato  necessita de interações intermoleculares,.
Interações entre enzima e substrato Expelem a água!!
	Mas será que só as ligações de hidrogênio contribuem para a manutenção da estrutura das biomoléculas
Regiões expostas ao solvente
Regiões enoveladas  não expostas ao solvente
Proteína  quimiotripisina (solúvel no estômago)
Manutenção dessa estrutura é essencial para sua função, se desestruturar ela não vai mais exercer sua função.
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Qual região seria mais hidrofilica e qual seria a mais hidrofóbica?
 Interações hidrofóbicas  Importante para o enovelamento das proteínas!
Que forças contribuem para esse enovelamento?!?!
Água
 	Outras interações não covalentes
Proteínas citocromo f  inserida na membrana (moléculas hidrofóbicas) de uma bactéria.
Interações de van der Waals
Quando dois átomos não carregados são colocados bem próximos um do outro as nuvens eletrônicas influenciam uma à outra. Variações aleatórias na posição dos elétrons ao redor de cada núcleo podem criar um dipolo elétrico transiente. Os dois dipolos, então, se atraem (fracamente) trazendo os dois núcleos mais próximos. Esta força de “atração” é conhecida como interação de van der Waals.
Formado quando estão ligados dois átomos de eletronegatividades parecidas
Interações de van der Waals
A medida que os núcleos vão se aproximando, suas nuvens eletrônicas começam a se repelir.
Chegando em um ponto no qual as forças atrativas se balanceiam com as forças repelentes é conhecido como o ponto de contato van der Waals. Cada átomo tem um raio de van der Waals característico, que indica o quão perto o átomo “permite” que o outro se coloque.
Biomoléculas
	
E em relação a composição de um alimento?!?!
Composição X conservação?!?!
Água livre: ocupa os espaços intergranulares e entre os poros do material. Essa água mantém propriedades físicas e serve como agente dispersante para substâncias coloidais e como solvente para compostos cristalinos  aw
Água absorvida: presente na superfície das macromoléculas como amido, pectina, celulose e proteína por forças de Van der Waals e pontes de hidrogênio.
Água de hidratação ou ligada: ligada químicamente com outras substâncias do alimento e não é eliminada na maioria dos métodos de determinação de umidade.
A água pode estar no alimento em três formas diferentes:
A água pura é levemente ionizada:
Mas, em função da interação eletrostática que existe entre moléculas de água diferentes ,H+ não existe. Próton livre não existe  rapidamemte se liga  rapidamente hidratado! 
 H+ é uma abreviação para o H3O+ (ânion hidrogênio) 
As ligações de hidrogênio fazem com que a hidratação dos prótons dissociados seja praticamente instantânea.