RESUMO Água

Prévia do material em texto

Resumo - Água
Bioquímica
70% do peso da maioria dos seres vivos 
Primeiro organismo da Terra nasceu em meio aquoso
O curso da evolução tem sido moldado pelas propriedades do meio aquoso
Participa das reações metabólicas e transferência de energia
Estabilidade e atividade das biomoléculas intra e extracelular
Manutenção dos gradientes iônicos e do potencial elétrico 
INTERAÇÕES FRACAS EM SISTEMAS AQUOSOS
Fornecem força coesiva para a água ser líquida à T amb
LIGAÇÕES DE Favorecem o ordenamento das moléculas da água cristalina (gelo)
HIDROGÊNIOInteração eletrostática
Ligação Covalente >> Ligação de H
Biomoléculas POLARES interagem (se dissolvem) facilmente em água pois são capazes de substituir as interações água-água por interações energeticamente mais favoráveis do tipo água-soluto. 
Biomoléculas APOLARES interferem nas interações do tipo água-água mas não formam interações do tipo água-soluto (são pouco solúveis, tendem a formar agregados em meio aquoso).
São individualmente fracas mas juntas têm influência na estrutura das PROTEÍNAS.
 Ligação de H
 Interações iônicasForça
 Interações hidrofóbicas
 Interações de Van der Waals
PROPRIEDADES DA ÁGUAGeometria da molécula é determinada pela forma dos orbitais eletrônicos do Oxigênio que são similares aos do Csp3. Esses orbitais tem formato de aprox. de tetraedro
Mais ALTOS que os outros solventes
PE
PF
Calor de vap.
O núcleo do átomo de Ox. atrai mais os e- para si 
(eletronegativo) do que o H, o que causa a formação de dois dipolos elétricos (duas S+ dos H e uma S- do Ox) que explica como ocorre a atração eletrostática entre as moléculas de água. 
FLICKERINGS CLUSTERS = agrupamentos oscilantes – Grupos de moléculas de água de vida curta ligadas por lig de H na água liquida. Essas redes de moléculas unidas formam pontos entre solutos (proteínas e ácidos nucleicos) que permitem que as moléculas maiores interajam umas com as outras por distâncias de vários nanômetros sem se tocarem.
Água se liga a moléculas polares por lig de H já que essas moléculas possuem átomos que propiciam esta ligação. Ex: açúcares, álcoois, aldeídos, cetonas e compostos com lig N-H.
As ligações de H são altamente direcionais (é mais forte quando os átomos estão alinhados) e é por isso que a ligação de H interferem na estrutura das biomoléculas. 
A ÁGUA INTERAGE ELETROSTATICAMENTE COM SOLUTOS CARREGADOS*.
*Compostos hidrofílicos que em sua estrutura forma-se uma rede cristalina.
Ao entrar em contato com a água esses compostos têm suas interações eletrostáticas enfraquecidas por esse solvente. A água “blinda” esses íons formados, envolvendo-os e neutralizando a tendência deles de se associar em uma rede cristalina.
Isso ocorre porque a água tem uma alta constante dielétrica, propriedade física que reflete o número de dipolos em um solvente.
A dissolução de um sal em meio aquoso aumenta a ENTROPIA (grau de desordem) devido a facilidade de dissolução do mesmo. Ex: NaCl – a formação de uma solução ocorre com uma variação favorável de energia livre.
Gases APOLARES são fracamente solúveis em água.↑Polaridade ↑difusão no corpo
INTERAÇÕES FRACAS SÃO CRÍTICAS PARA A ESTRUTURA E A FUNÇÃO DAS MACROMOLÉCULAS
A formação de cada uma das interações não covalentes em uma macromolécula DIMINUI a energia livre no sistema.
A estabilidade da macromolécula varia exponencialmente com a energia de ligação.
A dissolução de duas biomoléculas requer que TODAS as interações não covalente sejam rompidas AO MESMO TEMPO. Como as interações flutuam aleatoriamente (se formam e se quebram continuamente), o rompimento de todas elas simultaneamente é muito improvável.
A soma dessas interações fracas em uma biomolécula garante a ESTABILIDADE da mesma.
As MACROMOLÉCULAS possuem muitos sítios ativos para formar interações não covalentes e a estrutura mais estável (nativa) é aquela em que as interações fracas são maximizadas. 
Exemples context.: A lig de um antígeno a um corpo específico depende dos efeitos cumulativos de muitas interações fracas; a energia liberada quando uma enzima de liga não covalentemente ao seu substrato é a principal fonte de poder catalítico de uma enzima; a ligação de um hormônio ou neurotransmissor ao seu receptor proteico celular é resultado de múltiplas interações fracas.
As propriedades físicas das soluções aquosas (pressão de vapor, ponto de fusão e de ebulição, pressão osmótica) são fortemente influenciadas pelas concentrações dos solutos. 
Quando dois compartimentos aquosos são separados por uma membrana semipermeável (como a membrana plasmática separa uma célula do 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. 
COMPOSIÇÃO DE SOLUTOS
Composição de eletrólitos é diferente em meios intra e extracelular devido:
- Membrana Plasmática
- Funções diferentes dentro e fora da célula
 Mg: importante cofator (ajuda enzima a desempenhar sua função)
 Fosfato orgânico (DNA, RNA, ATP, ADP)
 Menor [ ] de HCO₃¯: envolvido no tamponamento
 Na⁺ e K⁺: torna membrana eletricamente excitável
OBS: Composição de eletrólitos igual: plasma e fluido intersticial
Água transcelular: 1-3% → líq. Gastrointestinal, líq. Cefalotraquidiano e urina
Água intersticial (extracelular): 16%Compartimentos de água no corpo:
- corrente sanguínea
- intersticial (entre as células)
- água transcelular
- água intracelular
Água plasmática (extracelular): 4-5%
Água celular: 30-40%
Total: 50-70%
IONIZAÇÃO DA ÁGUA 
Equilíbrio Iônico: velocidades de formação dos reagentes e produtos se igualam. 
H₂O ⇌ H⁺ + OH¯ Comportamento anfótero
Leve tendência a ionizar
Só existe H₃O⁺ em solução (não H⁺)
SALTO DE PRÓTONS: causa da alta mobilidade de H⁺ em solução devido a interação de moléculas de água. Os saltos ocorrem rapidamente de uma molécula a outra gerando um movimento líquido do próton por uma longa distância em um tempo muito curto. 
OBS: Exerce função nas reações biológicas de transferência de prótons.
A ionização da água é descrita por Keq = [H⁺].[OH¯] => Kw = 1x10¯⁴ mol.L¯¹. 
O pH reflete em escala logarítmica a concentração dos íons hidrogênio.
 pH = -log [H⁺] (Concentração em mol/L)
OBS: - Devido à baixa ionização da água ela não interfere nas estruturas das biomoléculas (proteínas) (não desnatura).
- No aspecto evolutivo, a baixa ionização da água propiciou que o ambiente fosse neutro.
pH do organismo pode variar (com limite):Variação de pH ocorre fisiologicamente pois partes do corpo realizam funções diferentes e produzem substâncias diferentes
Boca: pH 7
Estômago: pH 1 a 6
Intestino: pH 7 a >7
pH sanguíneo 
- o sangue tem muita água (plasma) e biomoléculas
- pH 7,35 a 7,45 (levemente básico) – faixa aceitável
- pH 6,9 a 7,7 – aceitável, mas pode ocorrer por motivos específicos (distúrbios metabólicos: patologias, medicamentos ou alimentos) ex: diabetes – acidose diabética
- pH menor que 6,9 ou maior que 7,7 – incompatível com a vida: meio que desnatura proteínas.
SOLUÇÃO TAMPÃO
HA ⇌ H⁺(aq) + A¯(aq)
Ka = [H⁺] [A¯]
 [HA]
pKa = -log Ka
↑força do ácido ↓pKa
Sistemas químicos aquosos que tendem a resistir a variações 
de pH no corpo quando pequenas quantidades de ácido ou 
base são adicionadas.
Tampão químico: mistura de ácido fraco com base conjugada
Ácido fraco: neutraliza aos poucos liberando pouco H⁺
Base conjugada: compatível com aquele ácido
*ácido forte liberaria grande quantidade de H⁺ e desnaturaria proteínas
*O corpo possui muitas vias metabólicas que liberam H⁺ para o meio, por isso é necessário um tamponamento que neutralize. Para tal é necessária uma base forte que seja aceptora desses prótons. 
Região plator do gráfico = REGIÃO DE TAMPONAMENTO (curva de titulação) 
→ [ ] ácido = [ ] base (equilíbrio) → região aceitável- variações muito pequenas
- pH = pka → define a tolerância do tampão – um p/ cima e um p/ baixo
*pka = equilíbrio ácido
pka		faixa aceitável			estabiliza o...
9,25	→	8,25 – 10,25		→	intestino
6,86	→	5,86 – 7,86		→	boca
4,76	→	3,76 – 5,76		→	estômago
Importância biológica dos tampões
- respiração gera ÁCIDOS no corpo → são neutralizados pelos tampões
- Hemoglobina/OxihemoglobinaTambém tamponam o sangue
- Proteínas ácidas/proteínas básicas
- Fosfato monoácido/Fosfato diácido – pka 6,86 (5,86 – 7,86)
 *Quantidade pequena → alta eficiência (compensa o sistema de bicarbonato – ma snão só ele!!)
- Bicarbonato/Ácido Carbônico 
CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻
→ pka= 6,1 (faixa: 4,1 – 7,1) principal sistema de tamponamento do pH sanguíneo, devido a maior quantidade porém não cobre a faixa aceitável de pH sanguíneo (7,35 – 7,45), havendo então outros tampões agindo → 70% tampão bicarbonato/ác. Carbônico 30% outros sistemas de tamponamento.
ACIDOSE E ALCALOSE
CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻
 
Sistema renal e sistema respiratório → realiza controle de eletrólitos (H⁺ e HCO₃⁻)
- filtra íons pelos rins (processo fisiológico lento)
- retenção/liberação de prótons H⁺ (resposta renal)
- respiração pulmonar libera excesso de CO₂ (processo fisiológico rápido)
- ↑ frequência cardíaca → produz excesso de CO₂ → ↓[ ] H⁺
Checagem rápidapH x = [HCO₃⁻]
 [pCO₂]
pH (pHmetro) – faixa aceitável: 7-35 – 7,45
pCO₂ (gasometria) – 40 mmHg
[ ] HCO₃⁻ - 24 mmol
Acidose metabólica
Ânion gap aumentado
Acúmulo de ácidos
- Acidose láctica (L ou D)
- Cetoacidose (diabética, alcoólica)
- Intoxicação por metanol, etilenoglicol, salicilato
Insuficiência renal
Ânion gap normal
Perda direta de NaHCO₃
- Gastrintestinal (diarreia, íleo, fístulas)
- Urinária (acidose tubular renal proximal, uso de acetazolamida)
Perda indireta de NaHCO₃
- Baixa excreção de NH₄⁺
- Cetoacidose com cetonúria excessiva
- Inalação de cola (intoxicação por tolueno)
Ingestão de HCl, NH₄Cl, sais cloreto de aminoácidos
Administração intravenosa de grandes volumes de NaCl
Acidose respiratória
Depressão de centro respiratório
- Drogas (sedativos, anestésicos)
- Encefalopatia hipóxico-isquêmica
- Trauma crânio-encefálico
- Infecções (meningites, encefalites)
Doenças neuromusculares
- Síndrome de Guillain-Barré
- Miastenia gravis
- Esclerose lateral amiotrófica
Distúrbios metabólicos
- Hipofosfatemia
- Hipomagnesemia
- Hipopotassemia
- Alcalose metabólica grave
Bloqueio neuromuscular por drogas
Patologias obstrutivas de vias aéreas
Obstrução de vias aéreas superiores
- Laringite
- Epiglotite
- Corpo estranho
Obstrução de vias aéreas inferiores
- Asma brônquica
- Bronquiolite
- Compressão extrínseca
Patologias restritivas do parênquima pulmonar
- Fibrose pulmonar
- Pneumonia
- Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo
Patologias abdominais
Aumento da pressão intra-abdominal e elevação do diafragma
- Ascites volumosas
- Tumores abdominais
- Hemorragia intra-abdominal
- Obstrução do trato gastrintestinal
Diminuição do transporte do CO₂
- Choque
Alcalose metabólica
Associadas à contração do volume do compartimento extracelular
Cloro urinário baixo
- Perda de secreção gástrica (vômitos, drenagem gástrica)
- Perda intestinal de NaCl (cloridorreia congênita)
- Uso crônico de diuréticos
- Pós correção de hipercapnia crônica
- Fibrose cística
Cloro urinário alto
- Uso recente de diuréticos
- Síndrome de Bartter
- Síndrome de Gitelman
Associadas ao aumento do volume do compartimento extracelular
Ingestão de álcali com redução importante da taxa de filtração glomerular
Excesso de mineralcorticoide
- Hiperaldosteronismo primário
- Hiperaldosteronismo secundário
Alcalose respiratória
Estímulos dos quimiorreceptores periféricos
Hipóxia
- Afecções do parênquima pulmonar
- Exposição a grandes altitudes
- Anemia grave
- Insuficiência cardíaca congestiva
- Cardiopatia congênita cianosante
Estímulos dos ramos aferentes pulmonares
- Pneumonia
- Edema pulmonar
- Embolia pulmonar
- Asma
Estímulo do centro respiratório
Doenças do Sistema Nervoso Central
- Infecções
- Trauma
- Hemorragia subaracnoide
- Tumor
Drogas
- Salicilatos
- Catecolaminas
- Teofilina
 Miscelânia
 - Febre
 - Ansiedade
 - Sepse
 - Recuperação de acidose metabólica
Ventilação pulmonar mecânica