Bioquímica - Introdução

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INTRODUÇÃO 
A BIOQUÍMICA
PROF. DRA. INGRID THAÍS
BELTRAME BOTELHO
 Química da vida.
 liga a química, o estudo das
estruturas e interações de átomos
e moléculas, com a biologia, o
estudo das estruturas e interações
de células e organismos.
 Uma vez que os seres vivos são
compostos de moléculas
inanimadas, a vida, no seu nível
mais básico, é um fenômeno
bioquímico.
Fonte: RODWELL_Victor/Bioquimica_Ilustrada_Harper_30ed/
Bioquímica e 
interdisciplinaridade
POR QUE ESTUDAR BIOQUÍMICA?
O estudo da bioquímica mostra como o
conjunto de moléculas que constituem os
organismos vivos interage para manter e
perpetuar a vida exclusivamente pelas leis
físicas e químicas que regem o universo
inanimado.
VIDA =
METABOLISMO
A bioquímica descreve em termos moleculares as estruturas, os mecanismos e os 
processos químicos compartilhados por todos os organismos e estabelece 
princípios de organização que são a base da vida em todas as suas formas, 
princípios esses referidos como a lógica molecular da vida. 
Fonte: https://slideplayer.com.br/slide/12062017/
Ácido nucleico
Vitaminas
Fonte: Princípios da Bioquímica - Leningher
A maioria dos elementos da matéria viva tem um número atômico relativamente baixo; 
somente três têm números atômicos maiores do que o selênio, 34 
constituem 
~ 96% da 
massa das 
células
A química dos organismos vivos está organizada em torno do carbono, que contribui com mais da metade do peso 
seco das células
Átomos de carbono covalentemente ligados em biomoléculas podem formar cadeias lineares, ramificadas e estruturas cíclicas. 
Aparentemente, a versatilidade de ligação do carbono com outro carbono e com outros elementos foi o principal fator na 
seleção dos compostos de carbono para a maquinaria molecular das células durante a origem e a evolução dos organismos 
vivos. Nenhum outro elemento químico consegue formar moléculas com tanta diversidade de tamanhos, formas e composição. 
Fonte: Princípios da Bioquímica - Leningher
ÁGUA NO 
CORPO 
HUMANO
A água no corpo humano varia sua quantidade de acordo com:
sexo
Fases da vida
Local no corpo
Quanto maior a necessidade metabólica, 
mais necessidade de água!
Água varia de acordo com espécie
FUNÇÕES DA ÁGUA NOS ORGANISMOS
Transporte 
Termorregulação
Lubrificação
Equilíbrio osmótico Equilíbrio ácido-base
Facilita reações químicas
ÁGUA
suas propriedades afetam a estrutura e a função de 
todos os outros constituintes celulares
ÁGUA Dois H ligados a um O → H 2 O
A geometria da molécula possui um formato aproximado de tetraedro, com um átomo de hidrogênio 
em cada um de dois vértices e pares de elétrons não compartilhados nos outros dois → Tetraedro 
irregular!
modelo de esfera e bastão
Peso molecular = 18,02
Natureza “parcialmente” polar da água→ DIPOLAR
O núcleo do átomo de oxigênio atrai elétrons mais fortemente que o núcleo de hidrogênio (um próton); ou seja, o 
oxigênio é mais eletronegativo → elétrons compartilhados estão mais frequentemente nas vizinhanças do átomo de oxigênio 
que os de hidrogênio. 
COMO RESULTADO DA DIPOLARIDADE...
Existe uma atração eletrostática entre o átomo de oxigênio de uma molécula de água e o hidrogênio de outra 
Ligação intermolecular de H 
ou ligação de H ou ponte de 
H
relativamente fracas→ energia de dissociação ~ 23 
kJ/mol contra 348 kJ/mol para uma 
ligação covalente C¬C
Ligações refeitas e 
desfeitas continuamente
10-10 a 10-11 seg
A natureza dipolar da molécula de água está associada também ao alto valor 
de sua constante dielétrica → 78,5 a 25 °C
Diminui a força de atração entre espécies carregadas e polares
É tipo assim ("diz" a água):
"Não se grudem entre vocês. Grudem-se em mim (até
porque eu sou muito numerosa)!"
Solvente Universal
O QUE SE 
DISSOLVE NA 
ÁGUA?
Componentes iônicos
Hidrofílicos
Componentes 
orgânicos 
polares
DE ACORDO COM A SOLUBILIDADE EM ÁGUA AS SUBSTÂNCIAS 
SÃO CLASSIFICADAS EM:
Alto custo entrópico (∆S < 0) 
devido à organização da água.
PROPRIEDADES MACROSCÓPICAS DA ÁGUA X VIDA
Tensão Superficial
Adesão – atração por subst. polares
Coesão – atração entre moléculas de 
água***
→ formação de uma espécie de 
película na superfície da água
(~72,75 mN/m)
A molhabilidade dos líquidos, ou seja, sua tendência em aderir
ou espalhar-se sobre uma superfície sólida, também está
intrinsicamente relacionada à tensão superficial.
Quanto maior for a tensão superficial, maior será o ângulo de
contato do líquido com a superfície, e consequentemente,
menor será sua molhabilidade.
Quanto maior a atração entre as moléculas do líquido, maior é
sua tensão superficial e consequentemente maior será o
tamanho da gota.
CAPILARIDADE
Tendência que fluidos apresentam de se deslocarem no 
interior de tubos finos, conhecidos como capilares. 
Forças intermoleculares são estabelecidas entre os 
componentes, provocando o deslocamento do fluido pelo 
capilar.
Adesão – atração por subst. polares
Coesão – atração entre moléculas 
de água
relação de coesão-tensão, ou teoria de Dixon, explica o fenômeno 
de capilaridade.
E, com base na relação entre a coesão e a adesão, o menisco 
pode ser classificado em:
•Côncavo: Aquele formado quando a força de adesão for maior 
que a de coesão. Exemplo: H2O (água);
•Convexo: Aquele formado com a força de coesão é maior que 
a de adesão. Exemplo Mg (mercúrio);
CAPILARIDADE NA BIOLOGIA
PROPRIEDADES MACROSCÓPICAS DA ÁGUA X VIDA
PROPRIEDADES MACROSCÓPICAS DA ÁGUA X VIDA
Alto calor latente!
CALOR LATENTE/ CALOR ESPECÍFICO ELEVADO
Mantém temperatura 
Corpórea!
O calor latente de vaporização da água é de 
540 cal/g. Ou seja, são necessárias 540 cal 
para evaporar 1 g de água a 100 °C.
Ferro x água
Transpiração x suor 
(sudação ou gutação) 
Água → vapor
ALTO VALOR LATENTE DE VAPORIZAÇÃO
ÁGUA PARTICIPA DA FOTOSSÍNTESE → OXIGÊNIO
PARTICIPA DE REAÇÕES QUÍMICAS
Hidrólise é a quebra de uma molécula maior em moléculas menores na presença de água →
CATABOLISMO
glicina
PARTICIPA DE REAÇÕES QUÍMICAS
SÍNTESE POR DESIDRATAÇÃO é a formação de moléculas maiores com formação de moléculas de água →
ANABOLISMO
IONIZAÇÃO DA ÁGUA
Substância com caráter Anfótero → doadora e receptora 
de prótons pela definição de Bronsted e Lowry
Fonte: http://www.brasilescola.com/upload/conteudo/images/autoionizacao-da-agua.jpg
Massa molecular = Mol
(Mol/L)2 ou M 2
Usado para cálculo do pH
Depende da T°C
PH – POTENCIAL HIDROGENIÔNICO
Escala logarítmica que mede o grau de acidez, 
neutralidade ou alcalinidade de uma determinada 
solução.
Varia de acordo com a temperatura e a composição de cada 
substância (concentração de ácidos, metais, sais, etc.).
Søren Peter Lauritz Sørensen, 1909
https://www.youtube.com/watch?v=IWfe_Ict670
O PH AFETA A ESTRUTURA E A ATIVIDADE DE MACROMOLÉCULAS 
BIOLÓGICAS COMO A ATIVIDADE CATALÍTICA DAS ENZIMAS
Importância na prática médica → pH sangue e/ou urina
MEDIDORES DE PH
Fitas reativas
pHmetros
DISSOCIAÇÃO DE ÁCIDOS E BASES
A tendência de qualquer ácido (HA) perder próton e virar sua base conjugada (A-) é 
definida pela constante de equilíbrio da reação (Keq)
Diretamente proporcional!
Dissociam-se parcialmente → ácido e base acabam coexistindo em equilíbrio
Ctes
inversamente 
proporcionais!
O pKa pode ser medido por TITULAÇÃO → curvas de titulação
DETERMINA A CONCENTRAÇÃO DE UM ÁCIDO EM UMA SOLUÇÃO
https://www.youtube.com/watch?v=QPNulENxvoMConcentração conhecida
indicador
Ponto de 
viragem
Revela o pKa de ácidos !!!
A considerar...
Usando a fórmula inicial para determinar a constante de dissociação...
O pKa é o pH no ponto central da curva!
Região de tamponamento
Resistência na mudança do pH, mesmo
quando pequenas quantidades de H+ ou OH-
são adicionadas
TAMPÃO
SISTEMA TAMPÃO
Metabolismo Proteínas/ enzimas
Faixa de pH ótimo
Pequenas alterações no pH produzem uma 
grande mudança na velocidade dos processos
OS SISTEMAS BIOLÓGICOS SÃO SEMPRE TAMPONADOS
A manutenção do equilíbrio acidobásico envolve pulmões, eritrócitos e rins
PRINCIPAIS SISTEMAS TAMPÃO NO CORPO
PRINCIPAIS SISTEMAS-TAMPÃO DO ORGANISMO
Sistema bicarbonato
Doador de prótons Aceptor de prótons
K1 é a primeira de várias constantes de equilíbrio no sistema de 
tamponamento do bicarbonato:
O dióxido de carbono é um gás sob condições normais, e CO2 dissolvido em uma solução
aquosa está em equilíbrio com o CO2 em fase gasosa (g):
A concentração de H2CO3 por sua vez depende da
concentração de CO2 na fase gasosa, ou da pressão
parcial de CO2, designada por pCO2.
Portanto, o pH de um tampão de bicarbonato exposto a
uma fase gasosa é determinado pela concentração de
HCO3 – na fase aquosa e pela pCO2 na fase gasosa.
Coeficiente de 
solubilidade
A produção metabólica de CO2, o metabolismo 
de aminoácidos que contém enxofre e de 
compostos contendo fósforo geram quantidades 
substanciais de ácidos inorgânicos e orgânicos.
O sangue e os tecidos contêm 
sistemas tampões que 
minimizam as mudanças na
concentração de íons hidrogênio
Eritrócitos, céls tubulares renais
pH plasmático é determinado pela 
proporção entre as
concentrações de bicarbonato 
plasmático (o componente “base” 
do tampão) e o CO2 dissolvido (o
componente “ácido”)
Acúmulo de íon hidrogênio no plasma (acidemia) → entrada do 
íon hidrogênio nas células leva a um aumento da concentração 
plasmática de potássio.
Déficit do íon hidrogênio no plasma (alcalemia) → baixa 
concentração de potássio plasmático.
Tampões intracelulares: fosfatos e proteínas
SAIS MINERAIS
Agora....
file:///C:/Users/ingri/Downloads/[55274-301256]aula_1_agua_sais_minerias_pH_tampao2019.pdf
https://pt.slideshare.net/naisaleal/bioquimica-agua-40835901
https://slideplayer.com.br/slide/13974254/
http://graduacao.iqsc.usp.br/files/Aula03BioqI_%C3%81gua.pdf
http://www.biocristalografia.df.ibilce.unesp.br/cursos/intro_bioquimica/aula1.pdf
https://slideplayer.com.br/slide/12062017/