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Componentes químicos das células PRINCIPAIS ELEMENTOS QUÍMICOS DA MATÉRIA VIVA: • H, O, N, C, P, S, Ca, Fe, Na, K, Cl. •Nas células existe predominância dos compostos de carbono, cujas propriedades químicas são mais adequadas à vida. • Características do “C”: TETRAVALENTE, capacidade de formar cadeias e versatilidade para formar ligações simples, duplas ou triplas. BIOQUÍMICA Bioquímica da Água Estrutura e propriedades da água A água é fundamental para os seres vivos, atua como solvente orgânico para reações bioquímicas (meio onde ocorre todas as reações dos organismos vivos) e determina as estruturas das macromoléculas que realizam estas reações. É a substância mais abundante nos seres vivos (responsável por cerca de 70% do peso celular), participando de diversas transformações químicas e interação com outras moléculas. Essas características especiais se devem à composição da molécula de água. Uma molécula de água possui dois átomos de hidrogênio que podem ser doadores e dois pares de elétrons que podem atuar como aceptores, permitindo a realização de 4 ligações de hidrogênio com outras moléculas de água. Essas cargas positivas (δ+) distribuídas para cada um dos átomos de hidrogênio e duas cargas negativas (δ–) parcialmente localizadas em torno do átomo de oxigênio explicam a natureza dipolar da água Estrutura e propriedades da água Estrutura e propriedades da água As ligações de hidrogênio são responsáveis pelas propriedades incomuns da água. A água tem ponto de fusão, ebulição e calor de vaporização mais alto que os outros solventes comuns. Essas propriedades incomuns são uma consequência da atração entre as moléculas de água adjacentes que oferecem à água líquida grande coesão interna. A visualização da estrutura eletrônica da molécula de H2O revela a origem dessas atrações intermoleculares. Ligações De Hidrogênio No Gelo No gelo, cada molécula de água forma quatro ligações de hidrogênio, o máximo possível para uma molécula de água, criando uma estrutura de rede regular. Por outro lado, na água líquida em temperatura ambiente e pressão atmosférica, cada molécula de água faz uma média de 3,4 ligações de hidrogênio com outras moléculas. Essa rede cristalina regular faz o gelo ser menos denso que a água líquida; portanto, o gelo flutua na água líquida. Características da ÁGUA COESÃO: as ligações de hidrogênio que mantém as moléculas de água unidas entre si faz com que a água seja mais estruturada e coesa que outros líquidos. ADESÃO: diz respeito à “molhabilidade” da água; é a capacidade que ela tem de se ligar a outras substâncias. • TENSÃO SUPERFICIAL Propriedade que faz com que uma superfície líquida se comporte como uma película elástica. Ex.: A tensão superficial faz com que as moléculas da água ocupem a menor área possível, como em uma superfície encerada. Propriedades da Água • TENSÃO SUPERFICIAL Esta tensão superficial é devida às fortes ligações intermoleculares. Este efeito é bem intenso na água e no mercúrio, por exemplo, e pode ser percebido também com a ajuda de outro fenômeno: a capilaridade. • CAPILARIDADE É o fluxo contínuo de água no interior das células permitindo uma eficiente distribuição das substâncias. A tensão-coesão-adesão explica a ascensão da seiva bruta desde a raiz até às folhas com base na existência de uma relação entre a absorção e a transpiração estomática. Transpiração Evaporação de água para o ar diminui o potencial hídrico na folha. Coesão Coluna de água no xilema é mantida por coesão das moléculas de água nos elementos dos vasos. Tensão Baixo potencial hídrico na raiz provoca a entrada de água do solo, que se desloca por osmose até a medula. 1. Reações Químicas A água favorece a ocorrência de reações químicas. Reação química: Reagentes Produto (H2 O) (H2 O) A vida dos seres vivos depende das reações químicas, que são incontáveis. Importância da Água 2. Solubilização das substâncias Moléculas com grande quantidades de grupamentos polares são solúveis em água e, por isso, chamadas hidrofílicas. Entretanto, aquelas com poucos ou sem grupamentos polares são insolúveis em água, logo, hidrofóbicas. Essa propriedade é vital se considerarmos que quase todos os reagentes químicos existentes no interior de uma célula estão dissolvidos na água, e todas as reações acontecem em meio líquido. • 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 Substâncias anfipáticas (fosfolipídeos, proteínas, ácidos nucléicos) – A água forma micelas, interatuando com a porção hidrofílica e repelindo a porção hidrofóbica Biomoléculas e polaridade 3. Reguladora e Protetora Térmica Para controlar a temperatura, o corpo produz e libera o suor, que é sintetizado pela glândula sudorípara e começa a ser produzido quando o corpo tem a sua temperatura elevada, ficando acima dos 37°C. Isso é comum durante a prática de exercícios físicos ou em locais muito quentes. O suor é formado em grande parte por água, que representa cerca de 99% da sua composição. O outro 1% restante corresponde à concentração de sódio, cloro, potássio e magnésio. Ao ser liberado na superfície do corpo, o suor inicia um processo de evaporação. Durante esse processo, ocorre a liberação de energia calorífica e, consequentemente, o corpo esfria. Sendo assim, podemos perceber que a produção de suor em si não provoca a diminuição da temperatura corpórea, sendo essa propriedade conseguida com a evaporação dessa substância. É essa propriedade da água que torna a sudorese (eliminação do suor) um mecanismo importante na manutenção da temperatura corporal de alguns animais. Quando o dia está muito quente, suamos mais. Pela evaporação do suor eliminado, liberamos o calor excedente no corpo. Isso também ocorre quando corremos, dançamos ou praticamos outros exercícios físicos. 4. Controle osmótico Efeito da osmolaridade extracelular no movimento da água através de uma membrana plasmática. Quando uma célula em balanço osmótico com o meio circundante – isto é, uma célula em (a) um meio isotônico – é transferida para (b) uma solução hipertônica ou (c) uma solução hipotônica, a água tende a se mover através da membrana na direção que deve igualar a osmolaridade nos lados externo e interno da célula. a água também exerce papel primordial na eliminação de substâncias tóxicas. É, principalmente, por meio da urina, que é 95% composta de água, que liberamos para fora do corpo substâncias que estão em excesso ou que não possuem função no nosso organismo. A água também é um importante componente do plasma sanguíneo, sendo responsável, portanto, pelo transporte de nutrientes, oxigênio e sais minerais para as células. Assim como ela atua levando substâncias, também funciona transportando os produtos do metabolismo até os locais de sua eliminação. A água também garante a proteção de algumas estruturas do corpo. O liquor encontrado entre as meninges, por exemplo, previne impactos que podem desencadear graves danos ao sistema nervoso. Além disso, podemos citar o líquido presente nas articulações que evita o atrito entre os ossos, o líquido amniótico, que protege o embrião em desenvolvimento, e as lágrimas, que evitam o ressecamento das córneas e realizam sua limpeza. O sistema nervoso central é constituído pelo encéfalo e pela medula espinhal. Todas essas estruturas estão envoltas por três membranas, que são conhecidas comomeninges (dura- máter, aracnoide e pia-máter). Elas possuem a função de proteger esse sistema tão importante. RESUMO *A diferença entre a eletronegatividade do H e a do O torna a água uma molécula muito polar, capaz de formar ligações de hidrogênio entre suas moléculas e com solutos. As ligações de hidrogênio são curtas, basicamente eletrostáticas e mais fracas que as ligações covalentes. A água é um bom solvente para solutos polares (hidrofílicos), com os quais forma ligações de hidrogênio, e para solutos carregados, com os quais forma interações eletrostáticas. * Compostos apolares (hidrofóbicos) se dissolvem fracamente em água; eles não formam ligações de hidrogênio com o solvente, e a sua presença força um ordenamento energeticamente desfavorável de moléculas de água nas suas superfícies hidrofóbicas. Para minimizar a superfície exposta à água, os compostos apolares como os lipídeos formam agregados (micelas) nos quais as porções hidrofóbicas são sequestradas no seu interior, associando-se por meio de interações hidrofóbicas, e somente a parte mais polar interage com a água. RESUMO * Interações fracas e não covalentes, em grande número, influenciam decisivamente o enovelamento de macromoléculas como proteínas e ácidos nucleicos. As conformações mais estáveis são aquelas nas quais as ligações de hidrogênio são maximizadas dentro da molécula e entre a molécula e o solvente, e nas quais as partes hidrofóbicas se agregam no interior das moléculas, longe do solvente aquoso. * As propriedades físicas das soluções aquosas são fortemente influenciadas pelas concentrações dos solutos. Quando dois compartimentos aquosos são separados por uma membrana semipermeável (como a membrana plasmática que separa uma célula do seu meio), a água se move através da membrana para igualar a osmolaridade nos dois compartimentos. Essa tendência da água em se mover através de uma membrana semipermeável produz a pressão osmótica. Número do slide 1 Número do slide 2 Número do slide 3 Número do slide 4 Número do slide 5 Número do slide 6 Número do slide 7 Número do slide 8 Número do slide 9 Número do slide 10 Número do slide 11 Número do slide 12 Características da ÁGUA Propriedades da Água Número do slide 15 Número do slide 16 Número do slide 17 Importância da Água Número do slide 19 Número do slide 20 Número do slide 21 Número do slide 22 Biomoléculas e polaridade Número do slide 24 Número do slide 25 4. Controle osmótico Número do slide 27 Número do slide 28 Número do slide 29 Número do slide 30 RESUMO RESUMO
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