Bioquímica ÁGUA

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ÁGUA
(“Hidróxido de hidrogênio" ou "monóxido de hidrogênio" ou ainda "protóxido de hidrogênio") é uma substância líquida que parece incolor a olho nu em pequenas quantidades, inodora e insípida, essencial a todas as formas de vida, composta por hidrogênio e oxigênio
Água : Estrutura e Propriedades Físico-químicas 
• Breves Comentários:
 – 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;
 – Taxas de água – varia de acordo com a espécie, idade e ação metabólica. 
– Vias de Eliminação: Pele, pulmões, rins e intestino;
 VARIAÇÕES NA TAXA DE ÁGUA 
• ESPÉCIE
 Água-viva - 98% de água 
Sementes - 10% de água
Espécie humana - 70% de água
Galinha - 74% de água 
Peixe - 67% de 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
 VARIAÇÕES NA TAXA DE ÁGUA 
• IDADE 
Feto humano – 94% de água 
Recém-nascido – 69% de água 
Adulto – 60% de água 
 METABOLISMO
 • A quantidade de água é diretamente proporcional à atividade metabólica da célula. 
Neurônio – 80% de água 
Célula óssea – 50% de água
 
 1. ESTRUTURA
– Átomo de Hidrogênio compartilha um par de elétrons com o oxigênio 
– Geometria próxima do tetraedro (104,5°);
– Pares de elétrons ñ compartilhados geram uma carga parcial (-).
 Pontes de Hidrogênio 
• As pontes de hidrogênio são mais fracas que ligações covalentes; 
Como o oxigênio é mais eletronegativo("força de atração dos elétrons") que o hidrogênio, este acaba deixando os elétrons mais próximos dele, formando ao seu redor uma nuvem eletrônica negativa(uma carga aparente). 
Assim, os hidrogênios ficam com nuvens positivas caracterizando pólos distintos; dessa maneira, chegamos a primeira característica dessa molécula: ela é um composto Polar.
 2. PROPRIEDADES DA ÁGUA 
• SOLVENTE UNIVERSAL?????????????? 
A água dissolve vários tipos de substâncias polares e iônicas (hidrofílicas), como vários sais e açúcar, e facilita sua interação química, que ajuda metabolismos complexos.
 H2O altamente reativa 
• Favorece interações hidrofóbicas; 
• Interfere estrutura e propriedades de proteínas e ác. Nucléicos;
• Sistema biológico é importante a ligação de H+ mediada pela H2O; 
• H2O funciona como ponte para conectar 
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 partes separadas;
 PROPRIEDADES DA ÁGUA
 • ALTO CALOR ESPECÍFICO 
Calor específico é definido como a quantidade de calor que um grama de uma substância precisa absorver para aumentar sua temperatura em 1°C sem que haja mudança de estado físico. Devido ao alto calor específico da água, seres vivos não sofrem variações bruscas de temperatura.
• CALOR DE VAPORIZAÇÃO
 É a quantidade de calor necessária para que uma substâncias passe de estado líquido para o estado de vapor. Devido ao elevado calor de vaporização da água, uma superfície se resfria quando perde água na forma de vapor.
• CAPILARIDADE
 Quando a extremidade de um tubo fino de paredes hidrófilas é mergulhada na água, as moléculas dessa substância literalmente “sobem pelas paredes” internas do tubo, graças a coesão e a adesão entre as moléculas de água.
 3. FUNÇÕES DA ÁGUA 
• TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS 
• FACILITA REAÇÕES QUÍMICAS 
• TERMORREGULAÇÃO 
• LUBRIFICANTE 
• REAÇÕES DE HIDRÓLISE 
• EQUILÍBRIO OSMÓTICO 
• EQUILÍBRIO ÁCIDO BASE
* TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS 
• A presença de água permite a difusão nos seres mais primitivos. 
• Organismos mais evoluídos apresentam sistemas circulatórios ( hemolinfa, sangue e seiva vegetal). 
• A urina é uma maneira de eliminar toxinas. 
• As células apresentam-se em estado coloidal (rico em água) o que facilita transporte de substâncias.
* FACILITA REAÇÕES QUÍMICAS 
• Reações químicas ocorrem mais facilmente com os reagentes em estado de solução. 
• Em algumas reações químicas a união entre moléculas ocorre com formação de água como produto (síntese por desidratação). 
• Reações de quebra de moléculas em que a água participa como reagente são denominadas reações de hidrólise.
* TERMORREGULAÇÃO 
• Seres vivos só podem existir em uma estreita faixa de temperatura.
• A água evita variações bruscas de temperatura dos organismos. 
• A transpiração diminui a temperatura corporal de mamíferos.
LUBRIFICANTE 
• Nas articulações e entre os órgãos a água exerce um papel lubrificante para diminuir o atrito entre essas regiões. 
• A lágrima diminui o atrito das pálpebras sobre o globo ocular. 
• A saliva facilita a deglutição dos alimentos.
• REAÇÕES DE HIDRÓLISE 
Hidrólise é uma reação química de quebra de ligação química de uma molécula com a adição de uma molécula de água.
• EQUILÍBRIO OSMÓTICO 
Osmose é o transporte de substancias de um meio ao outro que ocorre devido a uma tendencia ao equilíbrio ( ir de onde tem mais pra onde tem menos). 
Equilíbrio osmótico é quando dois meios separados por algum tipo de membrana ou barreira seletivamente permeável, entra em equilíbrio, molecularmente dizendo. 
• EQUILÍBRIO ÁCIDO BASE
ácido-base é a parte da homeostase humana que diz respeito ao equilíbrio adequado entre ácidos e bases, em outras palavras, o pH. O corpo é muito sensível ao seu nível de pH, então mecanismos fortes existem para mantê-lo
 4. Propriedades Coligativas 
• Definição: 
• Ponto de fusão, Ponto de ebulição, Pressão de vapor, Pressão osmótica
 • Relação com solutos
 – Alteração das propriedades do solvente
 – Solutos tendem a romper a estrutura normal da água menor interação > (pontes de hidrogênio)
• Das soluções são propriedades que se somam pela presença de dois ou mais solutos e dependem única e exclusivamente do número de partículas (moléculas ou íons) que estão dispersas na solução, não dependendo da natureza do soluto. Isso significa dizer que a quantidade, e não a qualidade (e.g. tamanho, estrutura molecular ou massa), das partículas que estão juntas na solução é que irá influenciar na formação das propriedades (ou efeitos) coligativas.
• Tonoscopia: diminuição da pressão máxima de vapor. 
• Ebulioscopia: aumento da temperatura de ebulição.
• Crioscopia: abaixamento da temperatura de fusão. 
• Osmoscopia: massa osmótica.
 5.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)
 
 
• Ácidos ou bases dissolvidos na água > produz (ácidos) e OH- (bases). 
•Constante de Equilíbrio: 
• pH: Concentração de íons hidrogênios
• Água pura: pH neutro 
 Cálculos: 
• Água Pura: 1 em cada 107 moléculas de água está ionizada em cada instante = então:
• A concentração da água em 1 litro de água a 250C é de 55,5M = massa de água em gramas/massa molecular: 1000/18 = 55,5
 
 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, H2 SO4 ) e baixa 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 dão a estas soluções a propriedade de resitir 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 consequência da presença de grupos dissociáveis contidos em resíduos de aminoácidos ácidos (glutâmico e aspártico) e básicos (lisina e histidina)
 • 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.
– 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.
 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).
 pH na Saúde e Doença potencial hidrogeniônico 
pH importante para:
*Conformação de proteínas
*Catálise enzimática
*Transporte de O2
*Dissociação de moléculas