2 - ÁGUA E INTERAÇÕES EM SISTEMAS BIOLÓGICOS - texto

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ÁGUA E INTERAÇÕES EM SISTEMAS BIOLÓGICOS – texto
água e interação entre moléculas
termoquímica 
estrutura cristalina do gelo.
∆H- variação de entalpia. Água líquida pra gasosa e sólida.
A reação é espontânea quando ela libera energia.
∆H < 0 endotérmica.
Passagem do gelo pra água líquida é espontânea, mas é endotérmica (???)
Como ocorre espontaneamente?
Porque: 
∆H é positivo (processo endotérmico, absorve energia na forma de calor).
Temperatura de ambiente é positiva.
Absorve energia para aumentar a energia cinética e as moléculas se dispersarem.
∆G positiva (mais organizado o gelo sólido que a água líquida). 
ou seja: ∆G<0 processo espontâneo energia inicial maior que a final, isso significa que a energia foi dissipada, processo caminhou para algo menos energético.
No sólido as moléculas estão fixas e organizadas: baixa entropia.
∆H negativo: probabilidade da reação ser espontânea é alta mas não é certeza, pois também é liberada energia na forma de calor.
∆G= ∆H- T.∆S
que vai desde as reações do gelo até às metabólicas.
Variação de entropia. Entropia é desordem.
A tendência da matéria é se espalhar e dissipar matéria e energia. 
Água líquida é mais desorganizada que o gelo, pq elas estão em movimento interagindo de forma dinâmica. Ela tem maior entropia.
As reações tendem a se dissipar mas os seres humanos não explodem porque temos várias reações metabólicas com ∆G positivo acontecendo, e ingerimos energia para que elas se processem mesmo que não sejam espontânea.
Nós temos alta entropia e o nosso sistema é organizado, quando não mantemos essa organização, a entropia aumenta.
Quando morremos estamos caminhando para o equilíbrio, mas o sistema já está em equilíbrio.
Espontâneo é diferente de rápido.
Espontâneo é termodinamicamente favorável e pode levar milhares de anos ou segundos. Tem tendência a ocorrer! Tendência nossa: que as moléculas se oxidem ao longo do tempo (envelhecimento)
Rápido é cineticamente veloz.
Mas pode ser rápido.
ALGO MUITO ENERGÉTICO É INSTÁVEL. A tendência é que as coisas caminham para um caso menos energético (mais estabilidade).
Energeticamente favorável: algo com alta entropia (desordem) - isso dá estabilidade.
Grande parte das reações metabólicas é ter o ∆G positivo e são desorganizados e não espontâneas, precisamos consumir energia para que ocorra a formação de ATP. 
Passagem pro estado líquido para gasoso é espontâneo, que vão para o estado mais desorganizado.
Compostos anfilicos, interagem com a água e compostos apolares por causa das interações eletrostáticas.
Caso a eletronegatividade seja próxima como o carbono e hidrogênio, não tenha polo nem diferença de densidade eletrônica, concluindo em cargas parciais neutras. Isso não ocorre interações eletrostáticas.
Ligações entre os polipeptídeos (têm uma função se repetindo). Proteína interage com a própria cadeia, por força de atração.
C=O pode formar ligação com NH 
Desnaturação enzimática: enzima perde a forma nativa com alterações de temperaturas. (Desnaturar: se estender)
SOLUBILIDADE DE SAIS
Acetatos são todos solúveis.
Alguns sais são muito/pouco solúveis, porque os cátions e ânions interagem com a água. (Solvatação) Solvatação aumenta a entropia.
Para o sal se solubilizar, as ligações devem ser rompidas, dependendo da energia necessária pra romper as ligações.
NaCl reage muito com cátions e ânions da água, quebrando o retículo cristalino e solvatando, por isso são muito solúveis em água.
TABELA. 1.
Oxigênio é Apolar: tem distribuição igual de elétrons.
Somos quase 70% água e temos que transportar oxigênio para todas as partes do corpo. Ele é transportado pelo sangue, através das hemácias nas hemoglobinas (ela possui ferro, que se liga ao oxigênio, facilitando o transporte das moléculas oxigênio pelo sangue).
O CO2 é transportado na forma de bicarbonato. HCO3-.
Há enzimas que aceleram a transformação do gás carbônico em ácido carbônico.
Morrer de asfixia por CO (monóxido de carbono), ele asfixia pq ele complexa com a hemoglobina. A hemoglobina tem mais afinidade pelo CO do que pelo oxigênio. Então o CO se liga e é ele que é transportado no lugar do O, desde então não há oxigênio para oxidar a glicose e cessa a respiração celular, e não teremos energia para manter as reações metabólicas.
Os gases apolares em meio aquoso perdem a liberdade de movimento e atrapalha também as ligações da água, interferindo a solubilidade.
solução: formar mistura homogênea
Solubilidade do oxigênio e dióxido de carbono em água (tabela)
Gases apolares: interações muito baixas com a água.
Se o gás que não interage com a água entra na solução, ocorre um decréscimo de entropia e não interação com as moléculas de água.
Gás em ambiente gasoso > entropia gás em ambiente aquoso.
 
Variação de energia de gibs. Apolar se dissolve no Apolar, e polar no polar. Mas o óleo se agrega na água, fazendo uma solução heterogênea. 
As coisas caminham para estabilidade, que é menos energia.
Processo espontâneo: menos energia.
O sal é um retículo cristalino formado pelo empacotamento de cátions e ânions de forma extremamente ordenada.
Solubilização dos sais: água interage com esses cátions e ânions, estabilizando as cargas e rompendo as ligações (passando a força de Coulomb), com acréscimo de entreopia.
Se as forças entre esses cátions e ânions não for muito forte, eles vão se solubilizar.
Sais muito solúveis, pouco, praticamente insolúveis.
Compostos apolares são insolúveis em água (que estão sofrendo ligações de hidrogênio, o tempo todo formando e quebrando ligações, isso não é fixo - chamado agrupamento de oscilantes).
Quando soluções apolares são colocadas ali na solução, as ligações de hidrogênio que vão romper. Para isso há um aumento na entalpia, pq precisou de energia para romper os ligamentos, tornando as moléculas mais organizadas.
Termodinamicamente favorável: diminuição da entropia pela organização da água, aumento da entalpia ∆H para romper as ligações de hidrogênio.
Se esse composto fosse solúvel, estaria disperso na solução inteira, como é insolúvel, ele se agrega. Moléculas apolares se agregam de forma a organizar o mínimo possível as moléculas de água, formando micelas, as cabeças polares vão interagir com a água e no interior, há caldas apolares.
Por isso que há a formação de ligações hidrofóbicas, como a membrana plasmática.
Cada enzima tem afinidade com um tipo característico de substrato. As moléculas de água interagem tanto com o substrato quanto com a enzima (se organizam em torno dos dois). Quando é em torno da enzima, elas aumentam a entropia.
Tracejado: representação tridimensional. 
Ligações de hidrogênio vão manter a coesão da água. Elas são dipolo dipolo.
Gasolina é Apolar e líquida: tem volume definido mas não tem forma definida. Há interações entre moléculas para manter o volume definido.
Gases não têm volume definido.
Interações eletrostáticas.
As moléculas interagem mesmo não tendo polo.
Há 3 tipos de interações: Íon dipolo, dipolo dipolo, e por último força de van der walls, de London ou dipolo induzido
Força íon dipolo: são de natureza eletrostática (envolve atração por densidade eletrônica).
Os átomos de maior densidade eletrônica, se atraem e se orientam em torno do cátion, solvatando-o (solvatar= interagir com o solvente)
Essas forças de interação são relativamente fortes. 
Se tiver algo carregado no meio aquoso, a água vai interagir com ele de acordo com as interações.
Dipolo dipolo
q é dipolo permanente: ocorre entre moléculas polares. Temos moléculas apolares quando temos diferença de eletronegatividade entre as moléculas.
Entre o HCl, o Cl é o polo negativo.
*Reações de atração duram mais que repulsão.
Em relação ao ponto de fusão e ebulição: 
se as moléculas estão muito próximas, há uma maior diferença de eletronegatividade (vão ter mais polos), mas há maior atração. 
Força de dispersão de London:
caderno entre moléculas apolares
Hélio é gás em temperatura ambiente, e as interações dos gases são muito fracas.
Osátomos estão em movimentos o tempo todo.
Tem hora que eles estão muito juntos, e se localizam só de um lado, ocorrendo o dipolo instantâneo (um lado de maior densidade eletrônica em um instante). Os átomos de hélio da vizinhança se atraem, também formando um dipolo instantâneo e jogando os elétrons do átomo pro lado oposto, gerando um dipolo induzido. Acontecendo assim por diante. Há forças de atrações bem poucas.
Não há diferença de eletronegatividade entre eles pq é um átomo.
As interações entre o Bromo e o Cloro. Bromo é mais forte.
Flúor tem menor raio atômico. < Cloro < Bromo < Iodo
estes dois últimos mesmo que tenham um estado fixo a temperatura ambiente, possuem interações moleculares razoáveis. Volume fixo.
Há uma diferença de interação entre eles, o líquido tende a ter uma interação mais efetiva, por ter um tamanho e uma área maior.
Há interações eletrostáticas em compostos apolares [(mas são menos intensas que as polares e depende do tamanho da molécula)] porque em determinado momento uma região fica pobre de elétrons, causando uma repulsão ou atração dos diferentes polos.
Se eu aumento o tamanho da molécula, aumento a área para fazer essas interações. Quanto maior as interações, mais juntas (próximas) elas estão, sendo mais difícil separar elas.
A energia cinética fica com dificuldade para vencer as interações de dipolo induzido.
Apolares: força de van der walls.
Além de que, quanto maior o tamanho do átomo, mais fácil para a nuvem se deformar porque quando aumenta o tamanho diminui a influência do núcleo.
Átomo mais macio: mais polarizado: nuvem maior e mais deformada. 
Flúor é mais macio que o Bromo.
Hidrofóbicas é diferente pq elas são expulsas da água.
Polarizabilidade - quando as moléculas interagem, a nuvem eletrônica é deformada, pq ela se puxa uma das outras. Átomos grandes têm maior polarizabilidade, aumentando o ponto de fusão e ebulição.
Maior a cadeia, maior a área das interações e aumenta o ponto de fusão e ebulição. Nuvem eletrônica influência na distribuição dos elétrons e há uma atração (força de van der Waals).
Água tem interação mais forte q o pentano por causa das interações de hidrogênio.
As proteínas presentes nos seus organismos tem os mesmos 20 aminoácidos, o que muda é a ordem e o número de aminoácidos presentes.
Desprotonado ??????? pq ele está sem os hidrogênios. 
PKA ????
Chave-fechadura: enzima tem forma definida que se encaixa em um substrato definido.
De um aminoácido pro outro difere a cadeia lateral (grupo R), eles têm polaridades diferentes polaridades. Isso influencia na forma de proteína na sua forma definida. A sequência de aminoácidos define a forma espacial na solução aquosa.
Proteína apolares no meio aquoso se aglutinam. A ordem dos aminoácidos vem do DNA, do gene.
Anticorpos (parecem isopropil) - são proteínas.
HIV 
Aminoácidos tem par de elétrons livres para formar ligação de H ou outros aminoácidos. Isso resulta na forma espacial da proteína.
Compostos polares podem ser neutros e têm cargas parciais positivas e negativas, diferentes da arginina que têm uma carga real.
Insulina sinaliza a permissão que o açúcar entre na célula para ser oxidada para a respiração celular. É um monômero proteico que atua de forma específica.
Insulina interage com o receptor específico na célula, gerando respostas celulares do organismo como um todo.
Interações iônicas
Interações hidrofóbicas 
Cocaína atinge os neurotransmissores.