AD1 BIOQUIMICA 1

@import url(https://fonts.googleapis.com/css?family=Source+Sans+Pro:300,400,600,700); AD1 BIOQUIMICA 1 NOTA: 10,0

A. Propriedades da Água

Questão 1. A água, apesar de ser uma molécula pequena e pouco complexa, é fundamental para a manutenção da vida.

a) Ilustre a estrutura da molécula de água e explique o motivo de ser dipolar. Assista e faça a ilustração da molécula de água à mão.

As moléculas de água se unem por ligações de hidrogênio, onde um átomo de hidrogênio com carga parcial positiva é atraído por um átomo de oxigênio de uma outra molécula com carga parcial negativa. O oxigênio possui uma eletronegatividade maior que o hidrogênio, atrai os elétrons para longe dos núcleos de hidrogênio, fazendo com que tenham uma carga parcial positiva, e seus dois pares de elétrons não compartilhados uma carga negativa. Essa característica em relação as cargas elétricas, diferença de eletronegatividade entre os átomos, faz com que a molécula da água seja considerada um dipolo.

b) Descreva como ocorre a interação entre as moléculas de água (ligações de hidrogênio)

As ligações de hidrogênio são formadas quando as cargas parciais positivas do hidrogênio interagem com cargas parciais negativas de outra molécula. Essas interações entre as moléculas de água são possíveis pelo fato da água ser dipolo. E podem ocorrer em grandes quantidades, pois uma molécula de água, com quatro cargas parciais, pode interagir com até quatro moléculas da mesma substância. Com essa grande quantidade de ligações de hidrogênio, a água possui um alto ponto de fusão e vaporização.

c) Descreva as ligações de hidrogênio ocorrem nos diferentes estados físicos da água (sólido, líquido e gasoso).Explique a menor densidade da água no estado sólido, relacionando-a às ligações de hidrogênio.

A estrutura da água em estado sólido possui uma organização mais estruturada nessa fase, devido ao maior número de ligações de hidrogênio, onde as moléculas passam a realizar ligações de hidrogênio com outras quatro. Essa grande quantidade de ligações no gelo, faz com que essa molécula tenha um alto ponto de fusão e de vaporização. Ou seja, requer muita energia para retornar ao estado líquido ou evaporar (desmanchar as ligações de H).

No gelo, as quatro cargas parciais que a molécula de água possui, interage com as demais ao mesmo tempo. Desencadeando essa organização muito bem estruturada e consequentemente um aumento do volume, ela se expande ao passar do estado líquido para o sólido, a sua densidade é reduzida. Uma vez que, em estado líquido apresenta densidade de 1g/mL, sólido é de 0,92 g/mL.

d)* Um aluno perguntou ao seu professor de química, se seria possível duas moléculas de água vizinhas se arranjarem do modo abaixo. O que você responderia e por quê?

Não seria possível devido a eletronegatividade, pois a molécula de água é dipolar, possuindo pólo negativo e um pólo positivo. A única interação possível deve ocorrer entre o oxigênio, que possui carga parcial negativa e o hidrogênio, que possui carga parcial positiva.

e)* Esse mesmo aluno questionou a seguinte hipótese: \u201ce se o oxigênio e o hidrogênio tivessem a mesma eletronegatividade, qual seria o efeito na propriedade de solubilidade da água\u201d? \u2013 O que você responderia e por quê?

*alternativas baseadas em: Campbell, N.A. e col. (2015) Biologia de Campbell, 10a ed. Artmed. 1442p.

Se possuíssem a mesma eletronegatividade, com característica polar, perderiam a capacidade de se ligar e não iriam solubilizar algumas substância que dependem das ligações de hidrogênio. Pois devido a sua ligação eletrostática, os pólos precisam ter energia oposta para realizar essas ligações. Sendo assim, perderia sua característica de ser um solvente universal.

Questão 2. A ingestão de água contaminada ou alimentos mal higienizados pode provocar diarreia. Um dos problemas causados pela diarreia é a desidratação que pode ser tratada com uma receita simples, sugerida pelo Ministério da Saúde: o soro caseiro!

O soro caseiro é uma solução** que consiste em 3,5 gramas de sal + 20 gramas de açúcar diluídos em 1 litro de água filtrada ou previamente fervida. Na prática, isso significa 1 colher de chá de sal + 1 colher de sopa de açúcar. Deve-se usar colheres de medida para evitar que o soro caseiro seja preparado com quantidades erradas de sal ou de açúcar.

Ao usar colheres comuns de cozinha, a quantidade de sal e açúcar acaba variando muito, dependendo de quem vai preparar o soro. (Fonte: https://www.mdsaude.com/pediatria/soro-caseiro/).

**veja o conceito de solução em: https://www.manualdaquimica.com/fisico-quimica/solucoes-quimicas.htm

Para responder esta questão, assista os vídeos disponíveis na plataforma (Módulo 1 \u2013 Semana 2) que mostram a dissolução de NaCl e de hexano em água.

a) Descreva como o sal (NaCl) e o açúcar (sacarose) se dissolvem na água, relacionando os processos com a polaridade da água (Dado: a sacarose é uma molécula polar).

Tanto o sal como o açúcar são moléculas polares, assim como a própria água, o que auxilia na solubilidade. Pois essas substâncias com característica polar se dissolvem muito bem em solventes polares. Isso porque solventes polares conseguem enfraquecer a ligação entre íons de carga diferentes (no caso do sal, cátions Na + são atraídos pelo oxigênio e ânions Cl - são atraídos por pelo H + ). Assim, a ligação entre NaCl é desfeita, mantendo os íons separados fazendo com que o sal seja dissolvido.

b) Se você adicionar sal ou açúcar na água na quantidade indicada para o soro caseiro, que tipo de mistura vai obter após misturar bem essa solução?

Ambos solutos irão se dissolver em água, resultando em uma mistura homogênea.

c) Assista os vídeos disponíveis indicados acima e explique a diferença entre a dissolução de NaCl e hexano em água, considerando as características dessas moléculas.

NaCl é uma substância polar, assim como a água, com isso possui fácil dissolução. Em contrapartida, o hexano por se tratar de uma substância apolar não se dissolve em água, somente em solventes apolares.

Questão 3. Explique e defina os seguintes termos, utilizando a definição de ácido-base proposta por Bronsted e Lowry, de acordo com o exemplo a seguir:

NH 3 + H 2 O \u2194 NH 4 + + OH

a) Acido conjugado.

Um ácido conjugado, produzirá uma base conjugada. Logo, uma base ao receber um próton H + , transforma-se em um ácido conjugado. O NH 4 + é o ácido conjugado pois ele cedeu um H + para a molécula de água.

b) Base conjugada.

Uma base conjugada será formada quando um ácido ao doar um H + . O OH é considerado uma base conjugada do H 2 O, pois recebeu um H + .

c) par conjugado ácido-base.

Na reação apresentada, temos que o NH 3 era uma base e virou ácido NH 4 + .O H 2 O era ácido e transformou-se em base, como o OH - . Formando assim um par conjugado ácido-base.

Questão 4. Assista ao vídeo sobre ácidos e bases conjugadas, pKa e sistema tampão no canal Tempo de Ciência no YouTube (https://youtu.be/CaQuJlAm6Ww) e avalie as afirmações, julgando-as como Verdadeiras ou Falsas. Quando julgar a afirmação Falsa, justifique.

a) Segundo a teoria de Ácido-Base de Bronsted-Lowry, quando um ácido e uma base interagem há uma troca de um íon Hidrogênio formando uma base e um ácido conjugados.

R: Afirmação verdadeira

b) Em presença de água, o ácido sempre se dissocia. No caso de um ácido forte a dissociação é parcial e dependente do pH, enquanto que um ácido fraco está totalmente dissociado independente do valor de Ph.

R: A afirmativa é incorreta, pois o ácido forte irá se dissociar por completo em meio aquoso, já um ácido fraco, dependendo do pH, se encontrará parcialmente dissociado em solução aquosa.

c) Quando um ácido forte entra em contato com água, as concentrações do ácido conjugado e dos íons dissociados estão em equilíbrio.

R: Afirmação está incorreta pois isso ocorre com um ácido fraco, e não com o forte.

d) A constante de equilíbrio pode ser chamada de constante de ionização (representada por Ka). Ela pode ser relacionada com o pH da solução pela equação de Henderson-Hasselbach, mostrando que quanto maior a constante de dissociação, maior o valor de pKa.

R: É correto afirmar que a equação de Henderson-Hasselbach, demonstra que quanto mais forte for o ácido, maior a constante de dissociação, e menor o valor de pKa.

Questão 5. As reações químicas que ocorrem nos organismos vivos são extremamente sensíveis a pequenas variações no pH sanguíneo. Por esta razão, o sangue humano possui sistemas tampões eficientes responsáveis por manter o pH sanguíneo entre 7,35 e 7,45. O principal sistema tampão utilizado para controlar o pH sanguíneo é o sistema bicarbonato (HCO3-), que é produzido a partir do gás carbônico proveniente do metabolismo celular. Na presença de água, o CO2 se dissolve no sangue através de uma reação (equação 1) que origina o ácido carbônico (H2CO3) que, como todo ácido, pode sofrer dissociação (equação 2), O íon bicarbonato (HCO3-), por sua vez, sofre uma nova dissociação, gerando um próton e o íon carbonato (CO32-) (equação 3).

CO 2 + H2O \u2194 H 2 CO3 (equação 1)

H 2 CO3 \u2194 H + + HCO3- (equação 2)

HCO3- \u2194 H + + CO3 2- (equação 3)

Em 37 °C, o pKa do ácido carbônico (H2CO3) 6,38 e do íon bicarbonato (HCO3-) é 10,3.

a) Baseado nas informações ac ima, explique qual ou quais o(s) composto(s) que existe(m) no nosso sangue, sabendo-se que o pH do plasma sanguíneo, em condições normais, varia de 7,35 a 7,45.

O sangue apresenta um sistema de tamponamento que conta com a uma série de compostos como ácido carbônico e o seu sal bicarbonato de sódio, como já citados. Além de aminoácidos, proteínas fosfato, etc. Através do sistema renal e o do respiratório o organismo consegue controlar a faixa de pH no sangue. Os ácidos produzidos pelo organismo liberam prótons que se associam ao bicarbonato, resultando na produção do CO2, que é que permanecerá dissolvido no sangue, até que seja eliminado através da respiração. Processo que impedirá a acidificação do sangue. O bicarbonato irá se associar ao H+ dando origem ao ácido carbônico. Com isso, Quando ocorre a dissociação do ácido carbônico, há liberação de H+, que promove uma atividade eficaz das enzimas e proteínas.

b) Qual ou quais a(s) faixa(s) de tamponamento do ácido carbônico. (H 2 CO 3 )

A faixa de tamponamento do ácido carbônico se inicia no valor de pH 5,38 e termina em 7,38 conforme adiciona-se uma base forte, e por ter comportamento tamponante não ocorre grandes variações de pH.

c) Faça o gráfico da titulação completa do ácido carbônico (equações 2 e 3) indicando as faixas de tamponamento (pode aproximar os valores de no quadriculado da página a seguir ou em papel milimetrado. Tire uma foto e cole na sua AD antes de transformar em PDF.

Referências Bibliográficas

Poian, Andrea Da. Bioquímica I v. 1 / Andrea Da Poian; Debora Foguel. 5.ed. \u2013 Rio de Janeiro : Fundação CECIERJ, 2009. 220p.; 19 x 26,5 cm

VOET, Donald; VOET, Judith G; PRATT, Charlotte W. - Fundamentos da Bioquímica: a vida a em nível molecular \u2013 4 ed.\u2013 Dados eletrônicos. \u2013 Porto Alegre : Artmed 2014.

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