Aula 2 Água, pH e tampões biológicos

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Professora Dra Raquel Sombra
raquel.basilio@estacio.br
ÁGUA, pH E TAMPÕES BIOLÓGICOS 
ÁGUA
O que é a água?
ÁGUA
Substância líquida que 
parece incolor a olho nu em 
pequenas quantidades, 
inodora e insípida, essencial 
a todas as formas de vida
Composta por hidrogênio 
(H) e oxigênio (O)
ÁGUA
- Substância mais abundante nos seres 
vivos
- 70% ou mais da massa dos organismos 
vivos é água!
- Permeia todas as células
- Todos os aspectos de estrutura da célula 
e das suas funções são adaptadas às 
propriedades físico-químicas da água
ÁGUA
- Essencial para a formação de macromoléculas
- Solvente no qual ocorre a maioria das reações 
bioquímicas
- Atua na termorregulação, evitando variações bruscas 
de temperatura nos organismos
- Realiza transporte de nutrientes e toxinas 
- Age como lubrificante nas articulações e entre os 
órgãos
ÁGUA
- A quantidade de água na célula é essencial ao seu 
metabolismo:
Uma diminuição de 20% na quantidade normal inibe 
s igni f icat ivamente o metabol ismo, enquanto uma 
diminuição a 30% dos níveis normais cessa o metabolismo 
celular Água = Vida
ESTRUTURA DA ÁGUA
- Átomo de oxigênio central que 
forma ligações covalentes com dois 
átomos de hidrogênio 
- O oxigênio é mais eletronegativo 
que o hidrogênio, por isso, os 
elétrons ficam mais próximos dele 
104,9
°
ESTRUTURA DA ÁGUA
- Os átomos de hidrogênio apresentam 
cargas elétricas parciais positivas, e o 
átomo de oxigênio, carga elétrica parcial 
negativa
- Estrutura eletricamente polar
- A água é um dipolo
104,9
°
PONTES DE HIDROGÊNIO
A água tem a capacidade de 
formar pontes de hidrogênio 
(ou ligações de hidrogênio) 
com outras moléculas de água 
ou com moléculas com 
características polares
PONTES DE HIDROGÊNIO
A ponte de hidrogênio é uma 
interação eletrostática entre o 
polo positivo de uma molécula e 
o polo negativo de outra
PONTES DE HIDROGÊNIO
- É uma interação fraca
- O resultado da adição de 
inúmeras ligações torna a força 
coesiva da água grande
PONTES DE HIDROGÊNIO
A água pode formar ligações de hidrogênio com outras 
moléculas polares:
Ex.: cetonas, nitrogênio, carboxilas, aldeídos 
O átomo mais eletronegativo vai ser o aceptor de 
hidrogênio
O hidrogênio do outro átomo vai ser o doador de 
hidrogênio
PONTES DE HIDROGÊNIO
PONTES DE HIDROGÊNIO
ESTADOS FíSICOS DA ÁGUA
A água é encontrada na natureza em três estados 
físicos:
Sólido Líquido Gasoso
ÁGUA NO ESTADO LÍQUIDO
Moléculas mais livres, formando e 
quebrando ligações o tempo todo
Estrutura mais flexível
Média de 3,4 pontes de 
hidrogênio com outras moléculas 
ao redorEstado líquido
ÁGUA NO ESTADO SÓLIDO
A estrutura é mais estável
A mobilidade da molécula diminui 
com as baixas temperaturas 
Cada molécula de água está ligada 
a outras 4, estabelecendo a 
estrutura cristalina do gelo Gelo
ÁGUA NO ESTADO GASOSO
Água no estado gasoso
Mobilidade maior
Não estabelece pontes de hidrogênio
CLASSIFICAÇÃO DAS 
MOLÉCULAS QUANTO À 
SOLUBILIDADE EM ÁGUA
Moléculas polares
Moléculas apolares
Moléculas anfipáticas
“Semelhante dissolve 
semelhante”
Moléculas polares 
(hidrofílicas): dissolvem-se 
facilmente na água
CLASSIFICAÇÃO DAS 
MOLÉCULAS QUANTO À 
SOLUBILIDADE EM ÁGUA
Moléculas apolares (hidrofóbicas): são incapazes de 
formar interações com a água, sendo assim insolúveis, 
e com tendência de se agregar
CLASSIFICAÇÃO DAS 
MOLÉCULAS QUANTO À 
SOLUBILIDADE EM ÁGUA
Moléculas anfipáticas: possuem porções polares e 
apolares
CLASSIFICAÇÃO DAS 
MOLÉCULAS QUANTO À 
SOLUBILIDADE EM ÁGUA
O EFEITO HIDRÓFOBO
Por que moléculas apolares não dissolvem em água?
O EFEITO HIDRÓFOBO
Por que moléculas apolares não dissolvem em água?
As moléculas apolares não podem participar de pontes 
de hidrogênio 
Por não interagirem com as moléculas de água, 
tendem a se agregar
O EFEITO HIDRÓFOBO
A ÁGUA É UM SOLVENTE
A água pode ainda, solubilizar íons (ex. NaCl), fazendo 
interações eletrostáticas
Sal (cristalino) dissolvendo em água
IONIZAÇÃO DA ÁGUA
O que é ionização?
Ionização é um processo químico mediante ao qual se 
produzem íons, pela perda ou ganho de elétrons a 
partir de átomos ou moléculas neutras
É quando uma molécula se torna carregada seja 
positiva ou negativamente
IONIZAÇÃO DA ÁGUA
As moléculas de água tem pequena tendência para 
se ionizar reversivelmente
Potencial hidrogeniônico ou potencial de 
hidrogênio (pH)
A escala de pH é um meio conveniente para designar 
a concentração de H+:
Logaritmo do inverso/negativo da 
concentração hidrogeniônica
ESCALA DE pH
Sabe-se que em água pura, [H+] = 10-7
Para uma 
solução 
exatamente 
neutra, pH = 7
ESCALA DE pH
Soluções neutras
Soluções ácidas Soluções básicas ou alcalinas
Acidez crescente Basicidade/alcalinidade crescente
Escala de pH
Como podemos medir o pH?
Aparelho medidor de pH (pHmetro)
Adição de indicador de pH na solução em 
análise
Ex.: Fenolftaleína, azul de tornassol
pH
Papel de tornassol (papel de filtro 
impregnado com tornassol)
Papel indicador universal, tiras de papel 
absorvente, que apresentam distintas cores 
para cada pH de 1 a 14
pH
Atenção
O pH é importante para o funcionamento de uma série 
de proteínas, portanto, qualquer alteração no pH pode 
afetar a função das mesmas
É fundamental que o pH seja cuidadosamente 
controlado em sistemas biológicos, pois mexer com o 
pH significa mudar completamente a função desses 
sistemas!
pH
Importante: 
A escala do pH é logarítmica:
Duas soluções que diferem por uma unidade de pH, 
significa na prática que uma dessas soluções tem 
uma concentração de H+ 10 vezes maior que a outra
pH
Como nosso 
organismo controla 
o pH?
pH
Ác
ido Básico
NeutropH
???
SISTEMA TAMPÃO
O pH é controlado no nosso organismo primeiramente 
por sistemas tampão
Solução tampão:
Solução que consegue manter o pH, mesmo quando 
lhe é adicionada pequenas concentrações de ácido 
(H+) ou base (OH-)
SISTEMA TAMPÃO
Ácido e base (Johannes Bronsted e Thomas Lowry, 
1923):
“Ácido é uma substância que pode doar prótons (H+) 
e base uma substância que pode aceitar prótons 
(H+).”
SISTEMA TAMPÃO
Ácidos e bases fracas atuam como tampões nas 
células e tecidos evitando variações do pH, para que 
não ocorram danos às estruturas das macromoléculas
Fluidos intra e extracelulares têm um pH característico 
que é regulado principalmente pelos sistemas tampão
SISTEMA TAMPÃO
pH sangue
7,4
7,35 7,45
6,8 8,0
Normal
Acidose Alcalose
Extremamente 
tóxico
Extremamente 
tóxico
SISTEMA TAMPÃO
Principais sistemas tampão biologicamente 
importantes:
Sistema fosfato
Sistema bicarbonato
SISTEMA TAMPÃO
Sistema fosfato:
Age no citoplasma de todas as células
Fosfato 
diácido
Fosfato 
monoácido
SISTEMA TAMPÃO
Sistema bicarbonato:
Age no tamponamento do sangue
Ácido 
carbônico
Bicarbonato
REVISANDO...
1. Cite características da água que a tornam tão importante para a existência e manutenção 
da vida. 
2. Por que a água é um dipolo?
3. O que são pontes de hidrogênio?
4. Caracterize a água nos estados líquido, sólido e gasoso.
5. Como se classificam as moléculas quanto à solubilidade em água? Explique essa 
classificação.
6. O que é o pH? Como as substâncias podem ser classificadas de acordo com seu pH?
7. Qual a importância de se controlar o pH nos sistemas biológicos?
8. O que é um tampão?