Lista de Exercícios - Bases Moleculares - Estácio

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Introdução à Bioquímica
✓ Profa. Dra. Maria Cristina Ramos Costa
✓ MED0426 – Bioquímica
✓ T11 – 2020.2
Características físicas e químicas da água, 
polaridade, conceitos de pH e sistemas tampão 
Sumário
✓ Bioquímica
▪ Definição
▪ Importância para a área médica
✓ Composição química da matéria viva
▪ Íons e moléculas inorgânicas
▪ Moléculas orgânicas
✓ Conceitos importantes
▪ Ligações químicas, interações intermoleculares
▪ Eletronegatividade, polaridade
✓ Água
▪ Características químicas, propriedades físico-químicas
▪ Importância nos sistemas biológicos
▪ Comportamento de diferentes substâncias em meio aquoso
✓ Ionização da água, pH, sistemas-tampão, tampões fisiológicos
▪ Constante de ionização da água, conceito de pH, definição de ácidos e bases
▪ Conceito de sistemas-tampão e principais tampões fisiológicos
▪ Ação conjunta do bicarbonato e da hemoglobina no tamponamento do sangue
Bioquímica (química da vida)
CONCEITO
Ciência que estuda a natureza química das biomoléculas e de
suas interações e reações nos sistemas vivos
IMPORTÂNCIA
✓ Disciplina do eixo básico da área da Saúde e que aborda o corpo
humano como um sistema químico, dinâmico, com moléculas ativas
e funcionais
✓ Conhecimento básico para outras disciplinas como Fisiologia,
Farmacologia, Imunologia, Genética e disciplinas da área clínica
como Endocrinologia, Patologia, Oncologia, Hematologia etc.
Bioquímica (química da vida)
ESTUDO DA BIOQUÍMICA
✓ Três etapas:
• Estrutura, propriedades e funções das biomoléculas.
DICA: É importante relacionar estrutura – função – regulação
• METABOLISMO: destinos e transformações das biomoléculas, 
ou seja, as vias metabólicas mais importantes
• Visão fisiológica integrada, estudo de diferentes condições
adaptativas e patológicas (estado bem alimentado, jejum, jejum
prolongado, diabetes, síndrome metabólica e exercício físico)
Composição da matéria viva
✓ Os seres vivos são formados por
bioelementos (íons) e biomoléculas, sendo
a água a mais abundante e mais
importante
✓ A água é uma biomolécula inorgânica
Composição da matéria viva
✓ Íons e moléculas inorgânicas
 Sais minerais (exemplos: Na+, K+, Cl-, Mg2+, Fe2+, Zn2+ etc)
 Água
✓ Moléculas orgânicas
 Formadas principalmente pelos elementos C H O N
 De acordo com sua estrutura e composição química são classificadas 
como:
 Proteínas
 Carboidratos
 Lipídios
 Ácidos nucleicos
 Vitaminas / coenzimas
Composição da matéria viva
✓ Elementos químicos se combinam para aumentar sua
estabilidade (padrão: gases nobres)
✓ Tipos de interações químicas mais importantes nas
biomoléculas:
 Ligação covalente: ligação mais forte que ocorre entre 
elementos químicos nos sistemas vivos
 Interações intermoleculares
✓ Conceito importante:
 ELETRONEGATIVIDADE (afinidade por elétrons)
 Elementos mais eletronegativos: F, O, N, Cl, Br
 A diferença de eletronegatividade resulta em POLARIDADE
Interações Intermoleculares
 MOLÉCULAS SIMPLES  MOLÉCULAS COMPLEXAS  MACROMOLÉCULAS
✓ Ligações químicas (principalmente covalentes, são ligações fortes)
✓ Interações intermoleculares (fracas mas, em geral, em grande número nas
biomoléculas)
 Ligações de hidrogênio (a mais forte das interações intermoleculares)
 Interações de van der Waals
 Interações eletrostáticas
 Interações hidrofóbicas
ELEMENTOS
QUÍMICOS
ESTRUTURAS
SUPRAMOLECULARES
Ex.: membranas
Importância das ligações de hidrogênio
NELSON, D.L.; COX, M.M. (2014)
Estrutura de proteínas
a-hélice
Estrutura do DNA
1. Átomo
2. 
Molécula
5. Tecido6. Órgão
7. 
Sistema
8. 
Organismo
4. Célula
3. 
Organelas
8. Organismo
Níveis hierárquicos de organização dos seres 
vivos
✓ É uma molécula polar (é um dipolo elétrico)
✓ É considerada o “solvente universal”
✓ Apresenta pH neutro
✓ As moléculas interagem entre si por
meio de ligações de hidrogênio
(nos estados líquido e sólido)
✓ Altos pontos de fusão e ebulição (em comparação com moléculas similares), 
líquida à temperatura ambiente
✓ Alto calor específico (funciona como um regulador térmico)
✓ Apresenta menor densidade no estado sólido
✓ Apresenta tensão superficial
Propriedades físico-químicas da água
Como consequência
Estrutura química da água
NELSON, D.L.; COX, M.M. (2014)
SILVERTHORN, D.U. (2010)
Tensão superficial da água
Formato de uma gota de água
Importância da água nos sistemas vivos
✓ A água é o solvente biológico
✓ A água participa das reações bioquímicas como
reagente ou produto:
 REAGENTE: reações de hidrólise (exemplo: 
digestão de proteínas, carboidratos, lipídios)
 PRODUTO: reações de condensação (exemplo: 
ligação peptídica, ligação glicosídica, formação
de triglicerídeos)
http://www.educacao.cc/ambiental/importancia-e-o-ciclo-da-agua/
Comportamento das substâncias em água
HIDROFÍLICAS
HIDROFÓBICAS
ANFIPÁTICAS ou
ANFIFÍLICAS
✓ De acordo com sua polaridade e comportamento em
água, as substâncias podem ser:
Exemplos:
Substâncias polares ou íons
Sal de cozinha
Substâncias apolares
Óleos e gorduras, ceras
Regiões polares e apolares:
Lipídios de membrana
Exemplo de substância hidrofílica em água
NaCl
Substâncias anfipáticas em água
Tainara
Nota
Parte que gosta de água. contato com a água
Tainara
Nota
gaiola (tensão) 
Substâncias anfipáticas em água
ou Lipossomo
Tainara
Nota
se juntam para a parte hidrofíbica ficar no interior e a parte hidrofilica fica no exterior
Tainara
Nota
ex: detergente, bile, transporte de colesterol
Tainara
Nota
estabilidade 
Tainara
Nota
bicamada sem fecha em vesícola ou lipossomo
Tainara
Nota
devido a geometria da molecula é formada micela, ou bicamada ou vesícula 
Exemplos
Tainara
Nota
transportados pelo sangue sem problema
Tainara
Nota
não pode ser transportado pelo sangue, fazem delimitações 
Tainara
Nota
se fecham para transporte 
Exemplos
Tainara
Nota
não tem polaridade 
Relação entre água e metabolismo
✓ A quantidade de água é 
diretamente proporcional ao 
metabolismo e inversamente 
proporcional à quantidade de 
gordura.
✓ Tecidos com metabolismo 
mais ativo contêm mais água.
✓ Com o envelhecimento, 
a quantidade de água do 
organismo diminui.
Como: pH = log = log  pH = 7
pH + pOH = 14
H2O + H2O 
ou H2O
➢ Na água pura, a 25C:
Keq x [H2O] = [H
+ ] x [OH- ]
(1,8 . 10-16) x 55,5 M = 1 . 10-14 = Kw = [H
+ ] x [OH- ]
Portanto: Kw = [H
+ ] x [OH- ] = 1 . 10-14 M
[H+ ] x [OH- ] = 1 . 10-7 x 1 . 10-7  [H+ ] = 1 . 10-7
H3O
+ + OH-
H+ + OH-
Keq = 
[H+] x [OH-] 
[H2O] 
1 
[H+ ]
1 
1 . 10-7

Ionização da água e o conceito de pH
Dica: pH + pOH = 14
✓ Entre os líquidos da tabela abaixo:
✓ Tem caráter ácido apenas: a) o leite e a lágrima.
b) a água sanitária.
c) o café preparado e a Coca-cola.
d) a água do mar e a água sanitária.
e) a Coca-cola.
Líquido [H+ ] [OH- ]
leite 1,0 . 10-7 1,0 . 10-7
água do mar 1,0 . 10-8 1,0 . 10-6
Coca-cola 1,0 . 10-3 1,0 . 10-11
café preparado 1,0 . 10-5 1,0 . 10-9
lágrima 1,0 . 10-7 1,0 . 10-7
água sanitária 1,0 . 10-12 1,0 . 10-2
Exercício FUVEST / SP
Tainara
Realce
Dica: pH + pOH = 14
✓ Entre os líquidos da tabela abaixo:
✓ Tem caráter ácido apenas: a) o leite e a lágrima.
b) a água sanitária.
c) o café preparado e a Coca-cola.
d) a água do mar e a água sanitária.
e) a Coca-cola.
Líquido [H+ ] [OH- ]
leite 1,0 . 10-7 1,0 . 10-7
água do mar 1,0 . 10-8 1,0 . 10-6
Coca-cola 1,0 . 10-3 1,0 . 10-11
café preparado 1,0 . 10-5 1,0 . 10-9
lágrima 1,0 . 10-7 1,0 . 10-7
água sanitária 1,0 . 10-12 1,0 . 10-2
Exercício FUVEST / SP
Tainara
Realce
Escala de pH
pH plasma = 7,35 a 7,45
pH intracelular = 7,2 (aprox.)
Para o perfeito funcionamento 
do corpo, o pH fisiológico deve 
ser mantido em uma faixa 
estreita de variação
Enzimas apresentam um pH ótimo de ação
Mudanças bruscas de pH 
causam desnaturação de 
proteínas e enzimas
NELSON, D.L.; COX, M.M. (2014)
Tainara
Nota
níveis mais altos tem maior ação dasproteínas 
[AH]
✓ Ácido: substância que em meio aquoso pode liberar H+
Base: substância que em meio aquoso pode receber H+
✓ Força de um ácido grau de ionização
HA A- + H+
ácido
fraco
base
conjugada
pKa + log [A-] =pHKeq = Ka = 
[H+] x [A-] 
[HA] 
Equação de Henderson-Hasselbalch
Ácidos e bases segundo Brönsted-Lowry
Origens dos íons H+ no organismo
Origens dos íons H+ no organismo
Origens dos íons H+ no organismo
✓ Soluções aquosas de um ácido fraco e sua base conjugada que 
resistem a variações bruscas de pH, quando há adição de 
quantidades relativamente pequenas de ácidos ou bases
✓ Ex.: Tampão acetato
NELSON, D.L.; COX, M.M. (2014)
Sistemas-tampão
[AH]
✓ A capacidade tamponante depende de dois fatores:
 Concentração dos componentes do tampão
 Valor de pKa
pKa + log [A-] =pH
[Tampão] = [A-] + [AH]
pH = pK ± 1
Fatores que influenciam na eficiência de um 
tampão
sem 
tampão
NELSON, D.L.; COX, M.M. (2014)
Curvas de titulação de 
ácidos fracos com uma 
base forte
Tainara
Nota
Taxa de melhor tamponamento 5,86 a 7,86
Otimo para tamponamento, porem no sangue pela pouca quantidade ele nao funciona como tampão. mas dentro da celula ele é um ótimo tampão
Tainara
Nota
substância toxica 
não é um bom sistema tampão 
Principais tampões fisiológicos
✓ Tampão bicarbonato
 Atua no plasma (em conjunto com a hemoglobina) e no líquido
extracelular (LEC)
✓ Tampão fosfato
 Atua no líquido intracelular (LIC)
✓ Proteínas
 Atuam no LIC
✓ CO2
 Produto do metabolismo aeróbio: oxidação completa 
dos macronutrientes (carboidratos, lipídios e 
proteínas)
 Liberado continuamente
 Gás (molécula apolar): em teoria baixa solubilidade em 
H2O
 Em água há formação do H2CO3
 Ácido fraco, pKa = 6,1 em sistema aberto
CO2 + H20 H2C03 H+ + HCO3
-
anidrase
carbônica
Tampão bicarbonato
CO2 (d) + H2O H2CO3
CO2 (g)
HCO3 + H
+-
AC
AC = anidrase carbônica
Enzima presente em diversas células:
• Hemácias
• Células das paredes dos alvéolos
• Células dos túbulos renais
• Células do estômago
pKa = 3,57
pKa = 6,10 em sistema aberto
Tampão bicarbonato
✓ O bicarbonato é um bom tampão plasmático, mesmo
com um pKa de 6,1? Sim
✓ Por que?
✓ Resposta:
 Sistema aberto (CO2 é eliminado na respiração)
 Trabalho conjunto com a hemoglobina
❖ Obs: Hemoglobina possui vários resíduos de histidina (His)
Questão
pH do plasma = 7,35 a 7,45
pH dos tecidos periféricos = 7,25
Transporte de CO2 no sangue e tamponamento
Tainara
Nota
IMPORTANTE!
Tainara
Nota
Tampão: Co2 (7%) dissolvido e HCO3 - (70%)
Tainara
Nota
ácido fraco
Tainara
Nota
base
Tainara
Nota
reações inversas para tirar o CO2 do organismo 
Tainara
Nota
captar oxigenio 
Tainara
Nota
captar CO2
Tainara
Nota
Nos pulmões a hemoglobina tem mais afinidade com O2 pelo ph, nos tecidos tem mais afinidade pelo CO2 pelo meio ser mais acido
MARZZOCO, A.; TORRES, B.B. (2015)
Pulmões
Tecidos
✓ Mais importante no meio intracelular do que 
extracelular, devido à maior concentração no LIC
H3PO4 H
+ + H2PO4
- pKa1 = 2,86
H2PO4
- H+ + HPO4
2- pKa2 = 6,86
HPO4
2- H+ + PO4
3- pKa3 = 12,40
Tampão fosfato
✓ NELSON, D.L. & COX, M. Lehninger Princípios de bioquímica. 5ª ed. São Paulo:
Sarvier, 2011.
✓ BAYNES, D & DOMINICZAK. Bioquímica Médica. 2ª ed. Rio de Janeiro: Elsevier,
2007.
✓ MARZZOCO, A.; TORRES, B. B. Bioquímica básica. 3. ed. Rio de Janeiro:
Guanabara Koogan, 2007.
Bibliografia
Obrigada pela atenção!