Aula 1 - Bioquímica da água

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Bioquímica da água
Professora: Eliane Almeida
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Água: Estrutura e propriedades Físico-químicas  
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; 
Animais: Intracelular: 55-60% e Extracelular: 40-45%; 
Vias de Eliminação: Pele, pulmões, rins e intestino; 
Propriedades comuns: cor, odor, sabor, estado físico; 
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Água: Estrutura e Propriedades Físico-químicas  
Propriedades Incomuns: PF (0°C), PE (100°C), CE e Calor de vaporização – maior que os líquidos comuns; Produto de ionização; solvente “universal”.
Interação entre as moléculas: 
Forças de atração entre moléculas adjacentes - COESÃO 
Átomo de Hidrogênio compartilha um par de elétrons com o oxigênio – Geometria próxima do tetraedro (109,5°); 
Pares de elétrons ñ compartilhados geram uma carga parcial (-) 
A força de atração eletrônica do Oxigênio origina uma carga parcial (+)                      
Caráter DIPOLAR /  ELETRICAMENTE NEUTRO
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Água: Estrutura e Propriedades Físico-químicas 
Alto calor específico: é a quantidade de calor que temos que fornecer ou retirar de uma grama de uma substância para que varie em um grau centígrado sua temperatura; 
 Importante para manter a temperatura do corpo constante;
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Pontes de Hidrogênio  
Atração eletrostática resultante entre o 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; 
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:10-9seg. 
As ligações de hidrogênio representam importante papel tanto nas propriedades especiais da água como em moléculas de extrema importância para os seres vivos: elas determinam a forma das proteínas, e constituem a força que une as hélices do DNA. 
 
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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; 
Átomos de hidrogênio ligados à carbonos não formam pontes de hidrogênio. Exs.: Butanol (P.F: 117°C); Butano (P.F: -0,5°C). 
  
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A interação com solutos ocorre porque a água é um líquido polar 
A água pode dissolver:   
Sais cristalinos: Interatua com íons que unem os átomos do sal 
    
Compostos orgânicos polares (açúcares, álcoois, aldeídos, cetonas, ácidos) – formação de pontes de hidrogênio com os grupos hidroxila ou carbonila 
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Solubilidade   
Substâncias polares: Há diferença de eletronegatividade ( Um átomo puxa mais os elétrons). Acontece entre átomos diferentes; 
Substâncias apolares: Não há diferença de eletronegatividade. Acontece entre átomos iguais; 
Fileira de eletronegatividade: F (fluor) > O > N > Cl > Br (bromo) > I (iodo) > S > C > P (fósforo) > ... > H > .... 
Toda molécula que representa um Hidrocarboneto é apolar; - A maioria das moléculas que representam compostos orgânicos, não sendo hidrocarboneto, é polar; 
Substâncias anfipáticas (fosfolipídeos, proteínas, ácidos nucléicos) – A água forma micelas, interatuando com a porção hidrofílica e repelindo a porção hidrofóbica 
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Exemplos de Biomoléculas Polares
Glicose - C6H13O6 Ácido Aspártico – 
 C4H7NO4
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Exemplos de Biomoléculas apolares
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Exemplos de Biomoléculas Anfipáticas
Fosfolipídios
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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- (bases). 
Constante de Equilíbrio: A + B C +  D  Keq = [H+] e [OH-          [H2O] 
pH: Concentração de íons hidrogênios pH = log 1 
                              [H+]
Água pura: pH neutro 
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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). 
Constantes de dissociação (Ka): a força de ionização de um ácido. 
Conceito de pKa: valor de ph no qual 50% do ácido encontra-se dissociado. 
IMPORTANTE: Quanto menor o pKa, maior é a força de ionização do ácido 
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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. 
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Titulação 
Neste processo faz-se reagir um ácido com uma base para que se atinja o ponto de equivalência. À medida que é adicionado o titulante ao titulado, o pH da solução (titulante+titulado) vai variar, sendo possível construir um gráfico desta variação, ao qual se dá o nome de curva de titulação. O ponto de equivalência pode variar dependendo da concentração incial do titulante e do titulado.
Normalmente, para se fazer uma titulação, utiliza-se um frasco de erlenmeyer (onde são postos o titulado, água e um indicador ácido/base) e uma bureta, onde está contido o titulante.
 
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Tampões  
Substâncias que em solução aquosa dão a estas soluções a propriedade de resistir a variações do seu pH quando as 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) ;
O fosfato e as proteínas são os principais tampões do fluido  intracelular, em conseqüência da presença de grupos dissociáveis contidos em resíduos de aminoácidos ácidos (glutâmico e aspártico) e básicos (lisina e histidina) 
  
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Tampões   
Sistema Tampão Bicarbonato 
É um sistema tampão fisiológico efetivo ;
Principal tampão do espaço extracelular: ácido carbônico /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. 
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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 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.  
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Importância do pH  
Atividade catalítica das enzimas; 
Diagnóstico de doenças (sangue e urina). Ex.: plasma sanguíneo do animal com diabetes é menor que 7,4 (acidose). 
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Bons estudos!!!!!!!
 Professora: Eliane Almeida