Exercícios Água, pH e tampão

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Exercícios de fixação – Água, pH e tampões
1. Descreva as características estruturais da molécula de água.
A água é uma molécula que contém dois átomos de hidrogênio ligados através dos pares de elétrons com o átomo de oxigênio. Esse compartilhamento é chamado de ligação covalente.
Figura retirada do Healing Earth disponível em: https://healingearth.ijep.net/pt/boas-vindas/photo/molecula-de-agua
2. Cite as propriedades químicas da água e descreva como esta influencia a estrutura e a função das macromoléculas 
Os elementos químicos da água é hidrogênio e oxigênio (H-O-H). A ligação covalente da água promove a polarização da molécula, o que permite garantir propriedades tais como ponto de fusão e ebulição e a capacidade de dissolver substâncias. A água é o fator primário para definir estruturas das macromoléculas, como por exemplo, definição de moléculas hidrofílicas e hidrofóbicas. A água pode ser solvente, reagente, transportadora de nutrientes, além de manter a temperatura corporal e eliminar resíduos.
3. Justifique o fato de a molécula de água ser essencial para organismo humano.
· Eliminação de resíduos e toxinas e excessos
· Proteção
· Leva nutrientes para célula
· Faz parte da composição do plasma sanguíneo.
· Transporte de oxigênio nutrientes e sais minerais 
· Eliminação de substancias para fora do corpo através da urina.
· Suor na eliminação de resíduos, na temperatura do corpo na regularização termo regulação
· Hidratação 
4. Conceitue e explique moléculas hidrofílicas, hidrofóbicas e anfipáticas
Hidrofóbicas: elas não interagem com a água se tornando insolúveis, são apolares e solúveis em óleos e gorduras como por exemplo: ácidos graxos.
Hidrofílicas: tem afinidade com a água são compostos polares que são capazes de interagir com os dipolos da água sendo portando solúveis na água exemplo: etanol.
Anfipáticos: são compostos que possuem uma região que é hidrofílica capaz de interagir com a água e uma região hidrofóbica.
5. Explique as interações não covalentes importantes em biomoléculas
Ligações eletrostáticas (iônicas): atração eletrostática entre dois grupos ionizados com cargas opostas, como os grupos carboxila e amino. Em meio aquoso essas ligações são fracas.
Ligações (ou pontes) de hidrogênio: atração eletrostática entre um átomo eletronegativo e um átomo de hidrogênio que está ligado a um outro átomo eletronegativo através de ligação covalente.
Ligações de Van Der Waals: forças atrativas de curto alcance entre grupos químicos em contato. Provocadas por leves deslocamentos de carga.
Atrações hidrofóbicas: em meio aquoso estão relacionadas com grupos apolares e cadeias dos hidrocarbonetos.
6. O que significa pH de uma solução e como pode ser determinada.
pH e um valor numérico que indica a concentração de íons H+ em uma solução. O pH pode ser determinado em ácido, básico e neutro.
7. Cite os valores de pH de três soluções aquosas presentes no corpo humano
Solução ácida pH 0-7 suco gástrico
Solução neutra pH 7 saliva
Solução básica pH 7-14 sangue, lágrima.
8. Explique Ka e pKa e relacione com ácidos fracos e fortes.
Ka é uma constante de equilíbrio, qualquer perturbação nas concentrações de produtos reagentes desloca o equilíbrio da reação com objetivo de manter o constante de equilíbrio.
pKa é definido com pH onde o ácido fraco se encontra em 50% dissociado (metade associada HA e metade dissociada H+A). Este valor corresponde ao pH ácido que pode funcionar como tampão. Alguns exemplos de pKa são: pK ácido acético, pK ácido carbônico, pK ácido fosfórico, pK glicina.
9. Conceitue sistema tampão, descreva sua constituição e seu funcionamento
Tampões são ácidos fracos, que em determinada solução aquosa impedem grandes variações de pH. Os ácidos fracos são aqueles que não liberam todo seu conteúdo de H+ no meio aquoso. O sistema tampão resiste a variações de pH quando pequenas quantidades de ácido ou base são adicionadas a solução. 
10. Defina tampões biológicos, cite os princípios tampões do organismo humano e seu local de atuação.
Tampão fosfato: importante para a manutenção do pH no meio intracelular.
Sistema bicabornato: importante na manutenção do pH do plasma sanguíneo
A falha neste sistema pode causar doenças como Acidose (pH sanguíneo baixo) e Alcalose (pH sanguíneo alto) e pode ser causada por distúrbios metabólicos ou respiratórios.
11. Cite os constituintes dos tampões fosfato e bicarbonato e descreva de que forma é mantido o pH quando ocorre adição de ácido ou base e solução.
O ácido carbônico (H2CO3) não apresenta pKa adequado para a manutenção do pH sanguíneo, que é próximo de 7. Sua eficiência se deve à presença, nas hemácias, da enzima anidrase carbônica, que aproveita água e gás carbônico para sintetizar ácido carbônico. Este efeito faz com que o pK deste tampão passe a ser de 6,1, adequado para o sangue. A eficiência deste sistema é grande, visto que a água e o CO2 são abundantes no sangue e que, na diminuição de CO2, este pode ser obtido da atmosfera. Apesar de sua eficiência, o sistema tampão pode não ser capaz de evitar variações de pH quando determinadas alterações metabólicas ou respiratórias ocorrem, aumentando muito a liberação de ácidos ou bases para o líquido extracelular (LEC). Nestas situações surgem os estados metabólicos conhecidos como ACIDOSE (baixo pH sanguíneo) e ALCALOSE (alto pH sanguíneo).