água, pH e tampao

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Emanuel Bazanella Busatta - BIOQUÍMICA 
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ÁGUA 
→ A água é a subst. mais abundante nos sistemas 
vivos, constituindo mais 70% do peso da maioria 
dos organismos; 
→ As forças de atração entre as moléc. da água e 
a menor tendência da água em ionizar são de 
crucial importância para a estrutura e a função 
das biomoléculas. 
→ Dissolve biomoléculas carregadas, incluindo 
compostos com grupos funcionais como grupos 
carboxílicos ionizados, aminas protonadas e 
ésteres de fosfato ou anidridos; 
INTERAÇÕES FRACAS EM SISTEMAS 
AQUOSOS 
Biomoléc. Polares → HIDROFÍLICAS; 
Dissolvem facilmente em água pq substituem as 
interações entre as moléc. de água (água-água) 
por interações mais favoráveis entre a água e o 
soluto (água-soluto). 
Biomoléc. Apolares → HIDROFÓBICAS; 
Pouco solúveis em água; Interferem nas 
interações água-água, mas não são capazes de 
formar interações água-soluto; Formam 
agregados. 
PROPRIEDADES INCOMUNS DA ÁGUA 
 Ligações de H são as responsáveis; 
 Água tem ponto de fusão, ebulição e 
calor de vaporização mais alto que os 
outros; 
 Ligações de H são relativamente fracas; 
São mais fortes qd as moléc. ligadas 
estão orientadas em linha reta; 
 
 
 
 
GASES APOLARES SÃO FRACAMENTE 
SOLÚVEIS EM ÁGUA 
 CO2, O2, N2 ➔ Apolares; 
 Proteínas Transportadoras → solúveis 
em água (hemoglobina e mioglobina) 
que facilitam o transporte de O2; 
 CO2 → Forma o ácido carbônico 
(H2CO3) em solução aquosa, que é 
transportado tanto como íon 
bicarbonato, como íon bicarbonato livre 
solúvel em água e ligado à hemoglobina; 
COMPOSTOS APOLARES FORÇAM 
MUDANÇAS ENERGETICAMENTE 
DESFAVORÁVEIS NA ESTRUTURA DA ÁGUA 
 Compostos anfipáticos contêm regiões 
polares (ou carregadas) e regiões 
apolares; 
 Qd misturados com água, região polar 
interage com a água e a região apolar 
tende a formar micelas; 
 Forças que mantêm as regiões apolares 
das moléc. unidas são chamadas de 
interações hidrofóbicas; 
 
 
 
 
 
 
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INTERAÇÕES DE VAN DER WAALS 
 (Forças de London); 
 São interações interatômicas fracas; 
 
INTERAÇÕES FRACAS JUNTAS SE TORNAM 
FORTES 
 Macromoléculas como proteínas, DNA e 
RNA contém várias interações iônicas, de 
van der Waals ou hidrofóbicas que os 
efeitos cumulativos dessas forças de 
ligação de menor intensidade pode ser 
enormes; 
 O enovelamento de um único 
polipeptídio ou uma cadeia 
polinucleotídica em sua forma 
tridimensional é determinada por esse 
princípio; 
 A ligação de um antígeno a um anticorpo 
específico depende dos efeitos 
cumulativos de muitas interações fracas; 
 A ligação de um hormônio ou um 
neurotransmissor ao seu receptor 
proteico celular é o resultado de 
múltiplas interações fracas; 
PROPRIEDADES COLIGATIVAS 
 Pressão de vapor; 
 Ponto de ebulição; 
 Ponto de fusão; 
 Pressão Osmótica. 
 
 
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Osmose → Mov. Da água através de uma 
memb. Semipermeável ocasionado por 
diferenças na pressão osmótica. 
- As memb. Plasmáticas são mais permeáveis à 
água que a maioria das outras moléculas 
pequenas, íons e macromoléculas, porque os 
canais proteicos na memb. Seletiva permitem a 
passagem de água; 
Isotônicas ➔ Soluções com osmolaridade = à do 
citosol de uma célula. Cél. nunca ganha ou 
perde água; 
Hipertônicas ➔ Com maior osmolaridade que o 
citosol; A cél. encolhe assim que a água se 
transfere para fora; 
Hipotônicas ➔ Com menor osmolaridade que o 
citosol; Cél. incha assim que a água entra. 
IONIZAÇÃO DA ÁGUA E DE ÁCIDOS E 
BASES FRACAS 
 Quando ác. Fracos são dissolvidos na 
água, eles contribuem com um H+ por 
ionização; Bases fracas consomem um 
H+ se tornando protonadas; Esses 
processos também são governados por 
constantes de equilíbrio. 
 Água pura é levemente ionizada; 
 A ionização da água pode ser medida 
pela sua condutividade elétrica e é 
expressa pela constante de equilíbrio; 
ESCALA DE PH INDICA AS CONCENTRAÇÕES 
DE H+ E OH- 
 O pH afeta a estrutura e a atividade de 
macromoléculas biológicas; 
o A atividade catalítica das enzimas é 
extremamente dependente de pH; 
o O pH do plasma sanguíneo das 
pessoas com diabetes grave e não 
controlado é comumente abaixo do 
valor normal de 7,4 → Acidose; 
o Ph + ↑ q o normal →Alcalose; 
 
TAMPONAMENTO CONTRA MUDANÇAS NO 
PH EM SISTEMAS BIOLÓGICOS 
 Quase todos os processos biológicos são 
dependentes do pH; 
 Pequenas mudanças no pH produz uma 
grande variação na velocidade do 
processo; 
 As interações iônicas estão entre as 
forças que estabilizam a moléc. da 
proteína e permitem que uma enzima 
reconheça e se ligue ao seu substrato; 
 A constância do pH é atingida 
principalmente por tampões biológicos: 
Misturas de ácidos fracos e suas bases 
conjugadas; 
TAMPÕES 
 São sistemas aquosos que tendem a 
resistir a mudanças de pH quando 
pequenas qts de ácido (H+) ou base 
(OH-) são adicionadas; 
 Um sistema tampão consiste em um 
ácido fraco (doador de prótons) e sua 
base conjugada (aceptor de prótons); 
 Região de tamponamento → No ponto 
central a concentração do doador de 
prótons é = ao do aceptor. A força de 
tamponamento do sistema é máxima; 
 O tamponamento resulta do equilíbrio 
entre duas reações reversíveis ocorrendo 
em uma solução de concentrações quase 
iguais de doador de prótons e de seu 
aceptor de prótons conjugado; 
ÁC. OU BASES FRACAS TAMPONAM CÉLULAS 
E TECIDOS CONTRA AS MUDANÇAS DE PH 
 Fluidos intracelulares ou extracelulares 
de organismos têm um pH quase 
constante; 
 Sist. Tampão → primeira linha de defesa 
contra mudanças internas de pH; 
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 Citoplasma da maioria das céls. contém 
↑ concentrações de proteínas e essas 
proteínas contém muitos aminoácidos 
com grupos funcionais que são ác. fracos 
ou bases fracas; 
 Histidina → tem um pHa de 6, pode 
existir tanto nas formas protonadas 
quanto nas desprotonadas próx. ao pH 
neutro; Proteínas que contém resíduos 
de histidina são tampões efetivos próx. 
ao pH neutro. 
SIST. TAMPÃO DO BICARBONATO 
 Esse sist. Envolve equilíbrios reversíveis 
entre o CO2 gasoso nos pulmões e o 
bicarbonato no plasma sanguíneo que 
circula pelos capilares pulmonares; 
 Qd um ác. é adicionado ao sangue, o 
bicarbonato do tampão produzindo um 
sal, formado com o sódio do bicarbonato 
e o ác. carbônico; 
 Qd uma base é adc, o ác. carbônico 
reage a ela, produzindo bicarbonato e 
água. O ác. carbônico ↓. Os rins ↑ a 
eliminação de bicarbonato ao invés do 
íon hidrogênio, ↓ a qtd de bicarbonato 
no organismo, para preservar a relação 
do sist. Tampão. 
 Tampona o plasma sanguíneo, 
consistindo em ác. carbônico como 
doador de prótons e bicarbonato como 
aceptor de prótons; 
 Sangue: 
o O sangue pode recolher H+ do ác. lático 
produzido no tec. Musc. Durante um 
exercício. 
o Alternativamente, ele pode perder H+, 
na protonação do NH3 produzido 
durante o catabolismo das proteínas; 
o Qd H+ é adc ao sangue, a reação 
caminha para um novo equilíbrio no 
qual o ác. carbônico aumenta; 
o Isso ↑ o CO2 no sangue; 
o Aumentando assim a pressão parcial de 
CO2 no ar dos pulmões; 
o CO2 excedente é exalado; 
 Taxa de respiração: 
o pode ajustar rapidamente esses 
equilíbrios para manter o pH 
sanguíneo constante; 
o Controlada pelo tronco encefálico, no 
qual a detecção de ↑ de CO2 
sanguíneo ou de ↓ do pH sanguíneo 
aciona uma respiração + profunda e + 
frequente; 
TAMPÃO FOSFATO 
 Formado pelo fosfato de sódio e ác. 
fostórico é eficaz no plasma, no líquido 
intracelular e nos túbulos renais; 
 Sua [ ] no líq. Extracelular é 12x menos 
do que o tampão bicarbonato; 
 Especialmente importante nos líq. 
Tubulares dos rins: 
o O fosfato fica geralmente muito 
concentrado nos túbulos, ↑ a 
capacidade de tamponamento do 
sist. Fosfato;o O líq. Tubular geralmente é mais ác. 
do que o líq. Extracelular, trazendo a 
faixa de operação do tampão mais 
próximo a constante de acidez do 
sist.; 
DIABETES NÃO TRATADO PRODUZ ACIDOSE 
 Plasma sanguíneo humano normalmente 
tem um pH de 7,35 a 7,45; Enzimas tem 
a atividade máxima nesse intervalo; 
 pH ótimo → Enzimas que tem a 
atividade catalítica máxima; 
 Diabetes melito não tratado, a falta de 
insulina, ou a insensibilidade à insulina: 
o interrompe a captação de glicose do 
sangue para dentro dos tecidos e 
força os tecidos a armazenar ác. 
graxos como combustível principal; 
o Dependência dos ác. graxos resulta 
no acúmulo de ↑ [ ] de ácidos 
carboxílicos no plasma sanguíneo; 
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o A dissociação desses ácidos ↓ o pH 
para valores de menos de 7,35, 
causando acidose (dor de cabeça, 
vômitos, diarreia, estupor, coma), pq 
algumas enzimas não funcionam da 
melhor forma; 
o Outras condições também podem 
produzir acidose. Jejum, inanição 
também forçam o uso dos estoques 
de ácidos graxos para a produção De 
energia. 
o Acidose grave pode ser revertida 
pela administração intravenosa de 
soluções de bicarbonato. 
ÁGUA COMO REAGENTE 
 Reação de condensação: Formação de 
ATP a partir de ADP e fosfato inorgânico; 
 Reação de hidrólise: Responsáveis pela 
despolimerização enzimáticas de 
proteínas, carboidratos e ácidos 
nucleicos. 
AJUSTE DO MEIO AQUOSO EM 
ORGANISMOS VIVOS 
 O alto valor do calor específico da água é 
útil para céls. e organismos, pois 
permitem que a água atue como tampão 
térmico, mantendo a temperatura de 
um organismo relativamente constante 
enquanto a temperatura do meio 
ambiente flutua e ocorre a geração de 
calor como subproduto do metabolismo; 
HEMOGLOBINA 
 A hemoglobina é o principal sistema 
tampão sanguíneo; 
 Combinação do gás O2 com outros 
elementos forma óxidos, cuja reação 
com água produz oxiácidos e bases; 
 O2 se dissolve no plasma, mas como é 
pouco solúvel, é transportado no sangue 
ligado à hemoglobina; 
 O sangue que deixa os pulmões possui 
95% das hemoglobinas ligadas ao O2. 
Esse sangue difunde-se pelos tecidos 
onde o O2 se desprende da hemoglobina 
e passa para os tecidos; 
 As hemoglobinas tb participam da 
retirada de CO2 formado no 
metabolismo da cél. 
 Sempre que a hemoglobina libera um O2 
ela liga-se a um hidrogênio e vice versa, 
mantendo assim o pH constante.