Resumo Princípios de bioquímica de Lehninger Capítulo 2 - Água

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Bioquímica 2020/2 
Fisioterapia 
Resumo Princípios de bioquímica de Lehninger 
Capítulo 2 - Água 
 
2.1. Interações fracas em sistemas aquosos 
As biomoléculas polares se dissolvem facilmente na água e são capazes de 
substituir as ligações água-água por água-soluto, enquanto que, as moléculas apolares, 
são muito menos solúveis e não são capazes de substituir essa interação. 
As ligações de hidrogênio são de grande importância para a água. São elas as 
responsáveis pelos pontos de ebulição, fusão e calor de vaporização. Isso ocorre devido 
à alta coesão interna das moléculas de hidrogênio entre si (soma de todas as ligações de 
hidrogênio) e a capacidade de se ordenarem. 
A água é um solvente polar e é capaz de dissolver a maioria das moléculas 
hidrofílicas (polares), substituindo as ligações de hidrogênio soluto-soluto por ligações 
soluto-água. Há também solventes apolares, como o benzeno, que são incapazes de 
dissolver biomoléculas polares, mas conseguem dissolver as moléculas apolares 
(hidrofóbicas). Algumas biomoléculas, chamadas anfipáticas, possuem ambas 
características hidrofílica e hidrofóbica. 
A entropia facilita a dissolução de sais em água. Quando um sal (NaCl) se 
dissolve, os íons Na+ e Cl- ficam livres para se movimentarem - aumentando a entropia. 
Gases apolares não são solúveis em água pois as moléculas gasosas em água 
restringem o movimento - diminuindo a entropia e dificultando sua dissolução. ​Para 
transporte desse gases, alguns organismos dispõem de proteínas transportadoras como a 
hemoglobina. 
Ligações fracas (ligações de hidrogênio,interações hidrofóbicas, iônicas e de Van 
Der Waals) estão constantemente se formando e se desfazendo. O efeito cumulativo, 
porém, pode ser significativo pois, para se romper duas biomoléculas associadas por 
diversas interações fracas, é necessária a interrupção simultânea de todas elas. Portanto, 
em macromoléculas, por exemplo, onde os sítios ligantes são mais abundantes, as 
ligações causam grande estabilidade. 
Osmose é o movimento da água do meio menos concentrado para o mais 
concentrado. As soluções podem ser definidas como isotônicas (osmolaridade igual à do 
citosol), Hipertônicas (osmolaridade maior que o citosol) e hipotônicas (osmolaridade 
menor). O excesso de água na célula pode levar a distensão da membrana plasmática e 
rompimento da mesma, chamada osmólise. Os animais multicelulares utilizam alguns 
mecanismos de prevenção à osmólise: osmolaridade do plasma sanguíneo e fluidos 
intersticias semelhante à do citosol e bombas de Na+ e íons. Ao estudar organelas 
separadamente, é necessária uma solução hipotônica (tampão) para proteger as 
organelas da osmólise. 
 
2.2. Ionização da água e de ácidos e bases fracos 
As moléculas de água tem a tendencia de sofrer uma ionização naturalmente; 
produzem um íon de hidrogenio (próton) e um íon hidróxido, gerando um equilíbrio. 
Ácidos fracos dissolvidos em água contribuem com um H+ por ionização, enquanto que 
bases fracas, também dissolvidas em agua, consomem um H+. Na solução não existem 
prótons livres; estes são hidratados, quase que instantâneamente, formando os íons 
hidrônio (H3O+). 
Quando a concentração de H+ e OH- estão iguais, o pH esta neutro. 
Concentrações onde OH- é maior que a de H+ a solução será alcalina/básica (pH maior 
que 7). Quando ocorre o contrário e a concentração de H+ é maior que a de OH- a 
solução será ácida (pH menor que 7). 
Ácidos têm a tendência de doar prótons, enquanto que bases têm a tendência de 
recebe-los. Quanto mais forte for o acido, maior a tendencia de perder o proton e mais 
baixo o pK. . 
A titulação determina a quantidade de um ácido em uma solução. A base forte 
(geralmente NaOH) cuja concentração é conhecida, é gradualmente adicionada à um 
ácido ate que este seja neutralizado (ponto final = pH proximo a 7). O calculo da 
concentração de ácido pode ser feito pelo volume final da solução. A curva de titulação de 
um ácido fraco mostra que este e seu ânion podem agir como um tampão. 
 
2.3. Tamponamento contra mudanças no pH em sistemas biologicos 
O pH das células, dos líquidos intra e extracelulares e das organelas possuem seu 
próprio pH ótimo mantido constante por tampões biológicos (os principais são H2PO4- e 
HPO24-). A variação do pH prejudica as enzimas daquele sistema, tornando a catalização 
mais lenta. Os tampões resistem as mudanças de pH. Soluções tampão consistem em 
um ácido fraco - ou doador de prótons - e sua base conjugada - aceptor de prótons. Em 
uma solução tampão ambos se anulam, levando a um pH neutro (de acordo com o par 
conjugado ácido-básico em questão). 
O ponto de tamponamento máximo é chamado região de tamponamento. Nesse 
ponto a concentração do doador se iguala a do receptor e as quantidades de H+ ou OH- 
adicionadas nesse intervalo possuem menos efeito que a mesma quantidade fora dele. 
2.4. A água como reagente 
A água não é apenas solvente. Na oxidação da glicose, por exemplo, há a 
produção de CO2 que é convertido em HCO3- pela enzima anidrose carbonica; nessa 
reação a agua além de ser substrato também auxilia na tranferencia de protons através 
de sua rede de moléculas. 
Na reação de condensação 2 moléculas se combinam para formar uma única, 
descartando outra no processo. É o que ocorre na formação do ATP, onde os elementos 
da água são eliminados. 
Na reação de hidrólise ocorre o oposto e uma molécula de água é capaz de 
quebrar uma ou mais ligações químicas, aumentando a entropia do sistema. 
 
2.5. O ajuste do meio aquoso em organismos vivos 
Os organismos da Terra evoluíram para a capacidade de explorar as propriedades 
da água. O alto calor específico da água ajuda o organismo a manter sua temperatura, 
mesmo que haja alteração da temperatura ambiente, servindo como um tampão térmico. 
Outro exemplo, seria a baixa densidade do gelo que o manter na superfície de rios 
formando um barreira para que o frio não congele os organismos e o restante da água. 
A água possui grande influencia no curso da evolução biológica e na vida da 
Terra. beba agua.