Biofísica - Equilíbrio Hidroeletrolítico

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Julia Silva 
 
EQUILIBRIO HIDROELETROLITICO 
 
ORGANIZAÇÃO DA ÁGUA: Um dipolo é a diferença de carga existente entre 
átomos separados por uma determinada distância. Na água, o dipolo se forma 
pela diferença de eletronegatividade dos átomos que formam a molécula de 
H2O. A estrutura da molécula de água é mais ou menos assim: 
 
 
Como o oxigênio é bastante eletronegativo, e o hidrogênio é pouco 
eletronegativo, ocorre uma diferença de cargas. O fato de os átomos de 
hidrogênio estarem localizados para um lado da molécula de o oxigênio para o 
outro forma o dipolo, pois assim há diferença de carga de átomos separados por 
uma certa distância. 
 
As moléculas de água nos três estados físicos: 
No estado SOLIDO, as moléculas de água: 
• Estão fortemente ligadas entre si; 
• Apresentam uma pequena liberdade de movimento, pois vibram em posições 
praticamente fixas. 
No estado LIQUIDO, as moléculas de água: 
• Não ficam tão próximas entre si como no estado sólido; 
• Movimentam-se mais intensamente, deslizando umas sobre as outras. 
No estado de GASOSO, as moléculas de água apresentam: 
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• Grande distância umas das outras, se comparadas com essas mesmas 
moléculas nos estados sólidos e 
líquidos; 
• Movimento totalmente desordenado, chocando-se intensamente sobre si. 
 
IMPORTANCIA/CARACTERISTICAS DA ÁGUA: 
Solvente universal; Poder de coesão e tensão superficial; Controle ácido-básico; 
Controle de reações bioquímicas; Aquisição e eliminação de substâncias, 
Transporte de nutrientes, Termoregulação, auxilia na estrutura celular... 
DISTRIBUIÇAO DA ÁGUA: 
A água do organismo está distribuída em dois grandes compartimentos: o 
intracelular e o extracelular. A água do interior das células (líquido ou 
compartimento intracelular) corresponde a cerca de 40% do total do peso do 
indivíduo, enquanto a água do líquido extracelular corresponde a 20%. O 
compartimento extracelular corresponde à água do plasma sanguíneo (4%) e à 
água do líquido intersticial (16%). 
ELETROLITOS: São todas as substâncias que dissociadas ou ionizadas 
originam íons positivos (cátions) e íons negativos (ânions) pela adição de um 
solvente ou aquecimento. Desta forma torna-se um condutor de eletricidade. 
No organismo animal, os principais eletrólitos são: • Sódio (Na+) • Potássio (K+) 
• Cloreto (Cl-) • Cálcio (Ca2+) • Magnésio (Mg2+) • Bicarbonato (HCO3-) • 
Fosfato (PO42-) • Sulfato (SO42-). 
Os eletrólitos encontram-se dissolvidos nos três principais compartimentos de 
água corpórea: o líquido no interior das células (intracelular), o líquido no espaço 
que circunda as células (extracelular) e o sangue (na realidade, os eletrólitos 
solubilizam-se no soro - parte líquida do sangue). O sódio, o potássio e o cloro 
são componentes essenciais de fluidos corporais, como sangue e urina e, 
ajudam a regular a distribuição de água ao longo do organismo além de 
desempenhar um papel importante no equilíbrio ácido básico. 
Mudanças nos organismos causados pelo desequilíbrio dos eletrólitos: 
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 Desidratação: É a perda de solvente sem perda de soluto. Ocorrência:-
Evaporação cutânea (perspiração insensível) – perda de água pela pele 
e respiração; Diabete insípido –pequena perda de soluto; Insolação; 
Diarreia. 
 Perda de eletrólitos: Quando existe um desequilíbrio entre eles, as 
funções eletroquímicas do organismo começam a parar de funcionar. 
 Hiper-hidratação: ocorre quando a ingestão de água é maior que sua 
eliminação. Este excesso de água provoca uma diluição excessiva do 
sódio presente na corrente sanguínea. Ex: intoxicação aquosa, casos de 
cirurgia/anestesia extensa, hormônios antidiuréticos; pode ter sintomas 
como vômitos, ficar confuso. pode ser sinal de diabetes, infecção na 
bexiga... 
 
INTERAÇÕES INTERMOLECULARES: Ligações de hidrogênio entre as 
moléculas de água. Pode-se observar que o hidrogênio (carga positiva) atrai o 
oxigênio (carga negativa) das moléculas de água vizinhas. Assim, ocorre a 
ligação de hidrogênio, onde cada molécula de água fica circundada por outras 
quatro moléculas de água. 
Este tipo de força intermolecular é responsável por alguns fenômenos 
interessantes como a tensão superficial da água, que permite que alguns insetos 
andem sobre ela. 
 
PROPRIEDADES MACROSCOPICAS DA ÁGUA 
Densidade: É a quantidade de massa por unidade de volume é 
definida. 
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Calor Especifico 
É a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 1 g de água 
em 1°C; Proteção contra mudanças bruscas de temperatura. 
 
Calor de vaporização 
É a quantidade de energia necessária para alterar um grama de uma substância 
no estado líquido para gasoso a uma temperatura constante. Vantagens: 
Desidratação reduzida (energia); Controle da temperatura do corpo; Eliminação 
pela sudorese. 
 
Tensão Superficial 
É um fenômeno que ocorre em todos os líquidos, ela se caracteriza pela 
formação de uma espécie de membrana elástica em suas extremidades. A água, 
por sua vez tem a maior Tensão Superficial dentre os outros líquidos. 
A tensão superficial da água é resultado das ligações de hidrogênio, ou seja, é 
resultado de forças intermoleculares causadas pela atração dos hidrogênios de 
determinadas moléculas de água com os oxigênios das moléculas de água 
vizinhas. *Força de atração na superfície é maior do que abaixo da superfície. 
 
Viscosidade 
Resistência de um fluido em deslocar-se. 
 
PROPRIEDADES MICROSCOPICAS DA ÁGUA 
Substancia Iônica: Capaz de conduzir corrente elétrica. 
 
Substancia covalente: são aquelas que se formam quando átomos se ligam por 
meio de ligações covalentes. Ponte de hidrogênio 
 
Substancia Anfipática: Possui parte hidrofílica e parte hidrofóbica. Em meio 
aquoso se orientam com a parte covalente para dentro e a parte polar para fora. 
 
 
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TRANSPORTE ATRAVES DA MEMBRANA 
Membrana Celular: É a membrana que isola do meio exterior: a membrana 
plasmática. Seus componentes mais abundantes são fosfolipídios, colesterol e 
proteínas. É por isso que se costumam dizer que as membranas plasmáticas 
têm constituição lipoprotéica. 
 
Permeabilidade Seletiva: A membrana plasmática é formada por uma bicamada 
lipídica, tendo como principal componente moléculas de fosfolipídios, essa 
composição faz com que a membrana sirva de barreira para a entrada e saída 
de substâncias, as moléculas lipossolúveis passam facilmente, já as moléculas 
hidrossolúveis não. 
 
TRANSPORTE ATIVO 
Neste processo, as substâncias são transportadas com gasto de energia, 
podendo ocorrer do local de menor para o de maior concentração (contra o 
gradiente de concentração). É realizado por proteínas carreadoras e utiliza 
energia sob a forma de ATP para realizar o transporte de íons e outras 
substâncias através da membrana plasmática. 
TA 1°: O transporte ativo pode ser classificado em primário quando a proteína 
transportadora utiliza energia a partir de uma reação química exotérmica. Nele o 
fornecimento de energia vem da hidrólise do ATP através de ATPases 
específicas. 
*É importante salientar, que a energia necessária a esta mudança é proveniente 
da quebra da molécula de ATP (adenosina trifosfato) em ADP (adenosina 
difosfato) e fosfato. 
 BOMBA DE SODIO E POTASSIO: A concentração de sódio é maior fora 
da célula (meio extracelular) enquanto a de potássio é maior dentro da 
célula (meio intracelular) e a manutenção dessas concentrações é 
realizada pelas proteínas que capturam os íons sódio (Na+) no citoplasma 
e bombeia-os para fora das células. Fora da célula, as proteínas capturam 
os íons potássio (K+) e os bombeiam para dentro da célula. 
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 TA 2°: também precisa desta energia, no entanto ela é obtida através de 
um transporte primário que está ocorrendo paralelamente a este. Quando 
há o transporte dos íons sódio para fora da célula por meio de transporte 
primário, forma-se,na maioria das vezes, um gradiente de concentração 
de sódio muito intenso. Esse gradiente representa um reservatório de 
energia, já que o excesso de sódio no exterior da célula, tende sempre a 
se difundir para o interior. Em condições adequadas, essa energia de 
difusão do sódio pode puxar outras substâncias junto com o sódio, através 
da membrana. Esse fenômeno recebe o nome de co-transporte; é uma das 
formas de transporte ativo secundário. 
 
TRANSPORTE PASSIVO 
Ocorre sempre a favor do gradiente, no sentido de igualar as 
concentrações nas duas faces da membrana. Não envolve gasto de 
energia. 
 
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 DIFUSÃO SIMPLES: Consiste na passagem das moléculas do soluto, do 
local de maior para o local de menor concentração, até estabelecer um 
equilíbrio. É um processo lento, exceto quando o gradiente de 
concentração for muito elevado ou as distâncias percorridas forem curtas. 
A passagem de substâncias, através da membrana, se dá em resposta ao 
gradiente de concentração. 
 
 DIFUSÃO FACILITADA: Íons e moléculas maiores e que não são 
lipossolúveis, como as de glicose, não conseguem atravessar a membrana 
espontaneamente, ou fazem esse movimento com velocidade muito baixa, 
em razão de tais propriedades (permeabilidade seletiva). Diante dessas 
condições, se ligam a proteínas de membrana (permeasses) para 
cumprirem este papel. 
 
 
 Solução em relação a hemácia – Osm 0,3 = ISOTONICA; Osm 0,6 = 
HIPERTONICA; Osm 0,1 = HIPOTONICA. 
 
EQUILIBRIO ACIDO – BASICO 
É a regulação da concentração do íon-hidrogênio nos líquidos corporais. A [H+] 
nas células e líquidos biológicos influencia a velocidade das reações químicas, 
a forma e função das enzimas assim como de outras proteínas celulares e a 
integridade das células. O H+ de uma solução é quantificada em unidade de Ph. 
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Homeostasia: equilíbrio entre a entrada ou produção de íons hidrogênio e a livre 
remoção desses íons do organismo. 
A água funciona tanto como ácido como base: H2O + H2O  OH+ + H3O+ 
Se ocorrer o aumento de H+, aumentando sua concentração na solução, vai 
haver uma diminuição do ph e consequentemente o meio ficara mais ácido – 
ocorrera uma ACIDOSE. 
Do mesmo modo se ocorrer o aumento do OH-, aumentando sua concentração 
na solução, vai haver um aumento do ph e consequentemente o meio ficar mais 
básico – ocorrera uma ALCALOSE. 
No ph sanguíneo: oxidação da glicose: libera H+; quebra de aminoácidos nos 
músculos: libera NH4 OU SO4-  Aumentando o ph. 
OBS: A alteração do ph é prejudicial porque as enzimas corporais 
(proteínas) são sensíveis a variação de temperatura e ph, e assim perdem 
sua conformação e consequentemente sua função. 
Sistemas de Tampões: Tampão » qualquer substância que pode, 
reversivelmente, se ligar aos íons hidrogênio. Um tampão resiste às variações 
no pH porque ele contém tanto espécies ácidas para neutralizar os íons OH- 
quanto espécies básicas para neutralizar os íons H+. 
 
 
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REGULAÇÃO RENAL: O CONTROLE RENAL DO pH SANGUÍNEO SE DÁ: 
1. REABSORÇÃO DO BICARBONATO 
 2. EXCREÇÃO DE ÁCIDOS – NA FORMA DE ÍONS H+, NA FORMA DE 
H2PO4, NA FORMA DE AMÔNIA. 
ACIDOSE METABOLICA: Surge quando existe um excesso de H + não derivado 
do CO2; •Quando há perda de HCO3- para o meio externo (perda urinária ou 
gastrintestinal). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ALCALOSE METABOLICA: Surge quando há um aumento da reabsorção renal 
de base; Quando há perda de H+ para o meio externo. 
 
PROPRIEDADES COLIGATIVAS 
Osmose: É a passagem de um solvente, através da membrana semipermeável, 
do meio menos concentrado (Hipotônico) para o meio mais concentrado 
(Hipertônico) afim de igualar as concentrações (Isotônicos). *O meio menos 
concentrado aumenta a concentração e o meio mais concentrado diminui. Ex: 
Quando um animal apresenta alguma enfermidade que envolva a perda de água 
em excesso (por exemplo, vômito, diarreia) esse equilíbrio desaparece e 
acontece o que conhecemos por desidratação; O tratamento da desidratação 
envolve a reposição de fluidos, conhecida como fluidoterapia. 
 
 
 
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Osmolaridade: Concentração de partículas osmoticamente ativas em uma 
solução. Necessária para a pressão osmótica. 
Pressão osmótica : É a pressão aplicada na membrana afim de impedir que 
ocorra a osmose (impedir que o solvente atravesse). *FORÇA CONTRARIA A 
OSMOSE! Ex: O soro fisiológico deve ser isotônico em relação ao sangue, ou 
seja, ambos devem possuir a mesma pressão osmótica, Isso permite que as 
moléculas de água entrem e saiam dos glóbulos vermelhos com a mesma 
facilidade, garantindo seu funcionamento normal. 
 
OBS: Se aumentarmos muito a pressão osmótica, o solvente se desloca no 
sentido da solução mais concentrada para a menos concentrada, isolando-se 
assim, o soluto. Chama-se OSMOSE REVERSA. Ex: separar o sal da agua do 
mar. 
 
TERMODINAMICA 
TERMO (calor) DINAMICA (força/movimento), ciência que trata das formas de 
energia (transformação de energia). 
Propriedades: Pressão, volume, temperatura, composição química e massa.) 
Bioenergética – Mesmo estudo acima, só que realizado nos seres vivos. 
Metabolismo: O metabolismo refere-se ao conjunto de reações bioquímicas que 
controla a síntese e a degradação de substâncias no nosso organismo. 1 – Obter 
energia, 2 – converter as moléculas de nutrientes para moléculas com 
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características de cada célula, 3 – formar macromolecular (polissacarídeos), 4 – 
Sintetizar e Degradar. 
1° Lei da termodinâmica - conservação da energia. Isso quer dizer que a energia 
em um sistema não pode ser destruída nem criada, somente transformada. 
2° Lei da termodinâmica – Energia, espontaneamente, sempre se desloca de 
níveis mais altos para níveis mais baixos. 
OBS: De acordo com as duas leis, todo sistema que realiza um trabalho tem sua 
energia diminuída. Ex: Seres vivos envelhecem e morrem. 
Entalpia (H)- J/mol ou Cal/mol: É a quantidade de energia que se encontra nas 
substâncias e que pode ser alterada mediante reações químicas; Refere-se ao 
número e ao tipo de ligações entre os átomos de uma molécula, de forma que, 
quanto mais ligações tiver a molécula e quanto maior for a energia dessas 
ligações, maior é a ENTALPIA do sistema. 
Reações endotérmica – o sistema ganha calor (ΔH > 0) 
Reações exotérmicas – o sistema perde calor (ΔH < 0) 
ΔH = Hp – Hr 
ΔH = variação de entalpia 
Hp = entalpia do produto 
Hr = entalpia do reagente 
 
Entropia (S) – J/mol.K ou Cal/mol.K: É uma grandeza associada ao grau de 
desordem de um sistema, A “desordem” não deve ser compreendida como 
“bagunça” e sim como a forma de organização das moléculas no sistema. 
As mudanças de ENTROPIA em um sistema ou em uma reação química podem 
ser medidas a partir da variação da energia livre, segundo a equação de energia 
livre de Gibbs: 
∆G = ∆H - T∆S 
∆G – variação da energia livre do sistema (J/mol) 
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∆H – variação da ENTALPIA dos sistema (J/mol) 
T – Temperatura na qual é realizado o processo(K:0 ̊C =273 ̊K) 
∆S – variação de ENTROPIA do sistema (J/ K̊) 
OBS: Quando não houver temperatura usar a temperatura universal 25C°. 
 
Valor de ΔG Natureza da reação Sentido da reação 
 
ΔG < 0 Exergônico Espontânea 
ΔG > 0 Endergônico Não espontâneo 
ΔG = 0 Equilíbrio ▬ 
 
 ΔG’° (padrão bioquímico) - energia livre padrão, em condições prefixadas e 
numa concentração específica (1 M, pH 7 e T 25°C). 
Keq: constante de equilíbrio, ou seja, o momento de um a reação no qual 
mudanças químicas não m ai s acontecem de forma efetiva, Nessa condição 
a razão entre os reagentes é constante. 
Keq = [C] x [D] 
[A] x [B] 
Quando o sistema não se encontra em equilíbrio, os reagentes buscam o 
equilíbrio através de um a força impulsora, essa força é a variação padrãode energia livre ∆G°. Levando em consideração a constante de equilíbrio 
dos reagentes, Assim, ΔG’° e Keq relacionam-se entre si da seguinte maneira: 
ΔG’° = - 2,303.R.T.log Keq 
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ATP: o ATP serve para favorecer reações químicas que não aconteceriam 
normalmente ou para acelerar reações que ocorreriam lentamente, sobretudo a 
função do ATP é estabelecer uma conexão ou acoplar reações exergônicas 
a reações endergônicas. O ATP sofre uma reação de hidrólise (qualquer reação 
química que envolva a quebra de uma molécula por ação da molécula de água). 
Ex: 
Glicose + Pi → Glicose-6-Pi + H2O ΔG’° = + 13,8 kJmol-1 
ATP + H2O ↔ ADP + Pi ΔG’° = - 30,5 kJmol-1 
Glicose + ATP → Glicose-6-Pi + ADP ΔG’° = - 16,7 kJmol- 
 
A fosforilação da glicose necessita de ∆G°´ = +13,8 k J mol-1. Essa reação 
é, portanto termodinamicamente desfavorável, contudo, por m ei o da hidrólise 
do ATP a reação se processa já que a hidrólise do ATP libera -30, 5 kJ mol-1. 
 
 
	EQUILIBRIO HIDROELETROLITICO
	As moléculas de água nos três estados físicos:
	DISTRIBUIÇAO DA ÁGUA:
	Calor Especifico
	É a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 1 g de água em 1 C; Proteção contra mudanças bruscas de temperatura.
	Calor de vaporização
	É a quantidade de energia necessária para alterar um grama de uma substância no estado líquido para gasoso a uma temperatura constante. Vantagens: Desidratação reduzida (energia); Controle da temperatura do corpo; Eliminação pela sudorese.
	Tensão Superficial
	É um fenômeno que ocorre em todos os líquidos, ela se caracteriza pela formação de uma espécie de membrana elástica em suas extremidades. A água, por sua vez tem a maior Tensão Superficial dentre os outros líquidos.
	A tensão superficial da água é resultado das ligações de hidrogênio, ou seja, é resultado de forças intermoleculares causadas pela atração dos hidrogênios de determinadas moléculas de água com os oxigênios das moléculas de água vizinhas. *Força de atr...
	Viscosidade
	Resistência de um fluido em deslocar-se.
	PROPRIEDADES MICROSCOPICAS DA ÁGUA
	Substancia Iônica: Capaz de conduzir corrente elétrica.
	Substancia covalente: são aquelas que se formam quando átomos se ligam por meio de ligações covalentes. Ponte de hidrogênio
	Substancia Anfipática: Possui parte hidrofílica e parte hidrofóbica. Em meio aquoso se orientam com a parte covalente para dentro e a parte polar para fora.
	TRANSPORTE ATRAVES DA MEMBRANA
	Membrana Celular: É a membrana que isola do meio exterior: a membrana plasmática. Seus componentes mais abundantes são fosfolipídios, colesterol e proteínas. É por isso que se costumam dizer que as membranas plasmáticas têm constituição lipoprotéica.
	TRANSPORTE ATIVO
	TERMODINAMICA