aula 1 Introdução a Bioquímica água e pH

Prévia do material em texto

Unidade 1 Introdução a Bioquímica
Disciplina - Fundamentos de Bioquímica
Professora – Dra. Patrícia Rodrigues Ferreira
BIOQUÍMICA:
POR QUE ESTUDAR BIOQUÍMICA?
COMO ESTUDAR BIOQUÍMICA
BIOMOLÉCULAS
 A química dos organismos vivos está organizada em torno 
do carbono;
 A capacidade dos átomos de carbono de formar ligações 
simples estáveis com até quatro outros átomos de carbono 
é de grande importância na biologia. Dois átomos de 
carbono também podem compartilhar dois (ou três) pares 
de elétrons, formando assim ligações duplas (ou triplas).
Fonte: Princípios de bioquímica de Lehninger, 2014
BIOMOLÉCULAS
 Carbono: Nenhum outro elemento químico consegue 
formar moléculas com tanta diversidade de tamanhos, 
formas e composição.
 A versatilidade de ligação do carbono com outro carbono 
e com outros elementos foi o principal fator na seleção dos 
compostos de carbono para a maquinaria molecular das 
células durante a origem e a evolução dos organismos 
vivos
Fonte: Princípios de bioquímica de Lehninger, 2014
BIOMOLÉCULAS
 A maioria das biomoléculas deriva dos hidrocarbonetos, tendo átomos de 
H substituídos por uma variedade de grupos funcionais que conferem, 
formando diversas famílias de compostos orgânicos:
Fonte: Princípios de bioquímica de Lehninger, 2014
BIOMOLÉCULAS
Fonte: Princípios de bioquímica de Lehninger, 2014
BIOMOLÉCULAS POLI FUNCIONAIS
 Apresentam dois ou mais tipos de grupos funcionais (Figura 1-17)
 A “personalidade” química de um composto é determinada pela: 
química de seu grupo funcional e sua disposição no espaço 
tridimensional.
Fonte: Princípios de bioquímica de Lehninger, 2014
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS SERES VIVOS
Substâncias inorgânicas
Substâncias orgânicas
Água
Sais minerais
Carboidratos
Proteínas
Lipídios
Vitaminas
Ácidos nucleicos
MACROMOLÉCULAS SÃO OS PRINCIPAIS CONSTITUINTES DAS CÉLULAS
 A síntese de macromoléculas é a atividade que mais consome energia 
nas células;
 As proteínas, que são polímeros longos de aminoácidos, constituem a 
maior fração (além da água) da célula.
Funções das proteínas:
 Atividade catalítica e funcionam como enzimas; 
 Elementos estruturais;
 Receptores de sinal;
 Transportadores que carregam substâncias específicas para dentro ou 
para fora das células.
MACROMOLÉCULAS SÃO OS PRINCIPAIS CONSTITUINTES DAS CÉLULAS
Lipídios
 Os lipídios, derivados de hidrocarbonetos e insolúveis em água, servem 
como componentes estruturais das membranas;
 Depósitos de combustível de alto conteúdo energético, pigmentos e 
sinais intracelulares;
 Estão na membrana das nossas células, mantendo longe de doenças e 
nos protegendo de lise (rompimento celular);
Carboidratos
 Função energética;
 Constituição dos ácidos nucleicos
BIOMOLÉCULAS
 Arranjo dos constituintes atômicos das moléculas no espaço 
tridimensional – isto é, sua estereoquímica, também são responsáveis 
pela função da biomolécula:
 Compostos contendo carbono normalmente existem como 
estereoisômeros, moléculas com as mesmas ligações químicas e mesma 
fórmula molecular, mas diferem no arranjo de seus átomos no espaço.
C
C
Cl H
Cl H
C
C
Cl H
H Cl
cis-1,2-dicloroeteno trans-1,2-dicloroeteno 
C2H2Cl2 C2H2Cl2
BIOMOLÉCULAS
 Quiral:
 Um objeto quiral é aquele que não pode ser colocado sobre a 
sua imagem especular de forma que todas as partes coincidam. 
O exemplo mais comum é cada uma das nossas mãos, que 
guardam a relação de imagem especular entre si (esquerda e 
direita), mas não podem ser sobrepostas. A mão é, portanto, um 
objeto quiral.
BIOMOLÉCULAS
 A importância Biológica da Quiralidade:
 A interação específica de um sítio receptor quiral para com uma 
molécula quiral acontece usualmente de modo favorável 
apenas de uma maneira.
Disciplina: Fundamentos de 
Bioquímica
Unidade 1: Introdução a Bioquímica
Química da água
E-mail: patriciarodriguesf@yahoo.com.br
Água
→ Substância mais abundante nos seres vivos
Constitui ~ 70% do peso corporal dos organismos
Molécula central no estudo da Bioquímica:
→ As moléculas biológicas adotam sua estrutura e função em resposta às
propriedades físicas e químicas da água que está ao seu redor;
→ diferentes produtos e moléculas dependem da água para se transportarem
no interior da célula;
→ participa diretamente de muitas reações químicas importantes:
Água
→Água como reagente:
Quando a água participa de uma reação como reagente, o processo recebe o nome
de reação de hidrólise (do grego, lise = quebra). Isso acontece porque a água
promove a quebra da molécula que está reagindo com ela.
https://www.infoescola.com/reacoes-quimicas/hidrolise/
Água
→Água como produto:
Quando a água participa de uma reação como produto, o processo recebe o nome de
reação de síntese por desidratação, pois são retirados átomos de H e O da molécula,
que se unem, formando uma molécula de água.
Propriedades Físicas da Água
→ A geometria e propriedade da água como solvente são cruciais para as 
propriedades dos seres vivos
Dois H ligados a um O → H₂O
Figura: Esquema de uma molécula de água evidenciando as ligações de hidrogênios que ocorre entre diferentes moléculas
Fonte: Hori, 2015 
≠ de cargas gera uma 
atração eletrostática entre o 
O de uma molécula de H₂0 
é o átomo de H de outra H₂0 
: ligações fracas
O atrai elétrons mais fortemente, 
ficando mais eletronegativo (os 
elétrons compartilhados estão mais 
frequentemente ao redor do O do 
que dos H
A partir daí, a molécula de água 
exibe uma região positiva, os 
hidrogênios, e uma negativa, o 
oxigênio, dando origem a uma 
molécula polar e/ou dipolo.
Relembrando
APOLAR:
• Quando não há diferença entre a
eletronegatividade dos átomos,
esta molécula é considerada
apolar.
• Relacionado a moléculas
orgânicas;
• Numa molécula apolar, a
diferença de eletronegatividade
da ligação dos átomos deve ser
sempre igual a zero, pois são
anulantes
POLAR:
• moléculas polares são aquelas que
apresentam uma eletronegatividade
entre os átomos diferente de zero;
• geometria molecular da água (H2O):
elétrons neste composto se
concentram mais no oxigênio,
fazendo com que haja um
deslocamento de cargas. Assim, o O
torna-se mais eletronegativo do que o
H, caracterizando esta molécula como
polar.
Propriedades Físicas da Água
→ As ligações de hidrogênio não são exclusivas entre as moléculas de água.
Elas podem se formar também entre o H da molécula de água e átomos de
outros elementos altamente eletronegativos;
→ água é considerada um solvente polar, e muitas vezes denominada de
“solvente universal” por dissolver prontamente a maioria das biomoléculas;
→ O caráter polar da água permite a rápida solubilização de compostos polares
ou iônicos (carregados). As moléculas que se dissolvem facilmente na água são
chamadas de hidrofílicas (do grego: hydro, água + philos, amigo).
→ Em contraste, moléculas apolares (sem cargas) como por exemplo, óleos e
ceras são chamadas de moléculas hidrofóbicas (do grego: phobos, medo)
Maioria das moléculas biológicas apresentam tanto regiões polares como 
regiões apolares, sendo simultaneamente hidrofílicas e hidrofóbicas. Tais 
moléculas são denominadas de anfipáticas
Propriedades Físicas da Água
→Capacidade térmica: quando se aquece um copo de papel com água
dentro, pode-se notar que o papel não queima e a temperatura da água
aumenta. Isso acontece porque a água é capaz de absorver o calor do
papel. Essa propriedade é conhecida como capacidade térmica.
Ex. Os vegetais, que têm água em sua composição, conseguem absorver a radiação solar
(para realizar a fotossíntese) sem se. queimarem
Propriedades Físicas da Água
→Calor específico: é a quantidade de calor necessária para alterar em
1°C a temperatura. A água possui um elevado calor específico, ou seja, é
necessário fornecer ou retirar uma grande quantidade de calor para
alterar a sua temperatura.
→Transporte: a água tem a propriedade de transportar líquidos e partículas desubstâncias. Essa capacidade de transportar substâncias é vital nos seres
vivos, pois o sangue, feito aproximadamente de 60% de água, transporta para
diferentes partes do corpo gases (como oxigênio, gás carbônico), hormônios,
nutrientes e produtos da excreção.
Propriedades Físicas da Água
→Tensão superficial: Por causa das características físicas e químicas
da água forma-se uma tensão superficial. É uma força capaz de manter
a água unida, ou coesa, como se uma capa a cobrisse. Objetos leves,
como folhas e alguns insetos, não conseguem romper essa camada. Por
essa razão, não afundam, e às vezes nem se molham.
1. A água é uma substância fundamental para a formação, organização e o 
metabolismo de todos os seres vivos, correspondendo a cerca de 70% das 
células, em média. Nosso planeta possui um suprimento abundante de água 
calculado em cerca de 1392 milhões de quilômetros cúbicos de água líquida. 
Calcula-se que cerca de 71% da superfície da Terra encontra-se coberta de 
água e, deste total, 97% são águas oceânicas. Entre as características da água 
citadas abaixo, assinale a alternativa que apresenta uma informação 
incorreta:
A) O valor de pH da água pura é 7,0, sendo assim, é neutra
B) A água possui alto calor específico, mantendo temperatura constante.
C) Substâncias polares interagem e são solubilizadas pela água
D) A água mistura-se e solubiliza os lipídeos devido seu pH extremamente 
ácido
E) A molécula da água possui polaridade e ligações de hidrogênio podem ser 
observadas em uma solução aquosa.
Exercícios
2. A partir da leitura do resumo abaixo, e da discussão realizada em sala sobre 
a importância e função da água assinale a ÚNICA alternativa correta. 
O judô representa uma modalidade onde a perda hídrica é considerável, 
especificamente durante os períodos de treinamento. Isto ainda é agravado pelo 
tipo de vestimenta utilizado, o que dificulta a termorregulação. O objetivo 
deste trabalho foi avaliar as práticas e nível de conhecimento de hidratação em 
judocas que participaram de competições de maneira regular, durante o ano de 
2001 no Estado de Minas Gerais. Foram entrevistados 220 atletas (19,7 + 6,6 
anos) sendo 192 homens e 38 mulheres, pertencentes das categorias juvenil, 
júnior e sênior, com diversas graduações de faixas. A metodologia empregada 
foi do tipo exploratória, através de uma pesquisa descritiva, utilizando um 
questionário composto de 18 perguntas objetivas auto-administrativo. Os 
resultados mais destacados indicaram que os procedimentos de hidratação 
adotados pelos judocas não são considerados adequados. A solução hidratante 
mais consumida é a água. Os sintomas decorrentes de um consumo de líquidos 
inadequados mais presentes foram: a) sede intensa; b) perda de força; c) 
dificuldade de realização de um movimento facilmente executado em 
condições normais. Observou-se ainda que a maior parte dos atletas nunca 
tiveram algum tipo de orientação técnica sobre o assunto. Conclui-se que os 
atletas avaliados apresentam práticas inadequadas de hidratação e pouco 
conhecimento sobre o tema, o que contribuiu para que fatores ligados a fadiga 
como a desidratação e hipoglicemia ocorram frequentemente. Recomendando-
se assim a realização de campanhas de esclarecimento específicas.
A) O resultado do estudo não é verdadeiro, já que os autores analisaram 
apenas os atletas jovens os quais apresentam um baixo percentual de água no 
corpo, portanto, tem dificuldade de realizar atividade física
B) Os autores erraram ao afirmar que a água é uma solução hidratante, haja 
vista que ela não tem a propriedade de hidratar, mas apenas um alto calor 
específico e capacidade de mudar seu estado físico;
C) Os autores concluíram que os atletas com práticas de hidratação 
inadequadas apresentaram sintomas de fadiga, algo já esperado haja vista que 
a água atua na maioria das reações químicas e sua ausência ou perda resulta 
em prejuízo para o corpo
D) Os autores destacam que os atletas nunca receberam orientação técnica 
sobre hidratação o que revela que a água não é tão importante, como se 
imaginava antes da realização desse trabalho
E) Os autores afirmaram que o judô é uma modalidade de exercício que 
favorece a perda hídrica devido a jornada de treino e vestimenta utilizada, 
todavia isso não é verdade pois esse tipo de exercício impede que o atleta 
perca água na forma do suor
3. Durante uma experiência, a aluna da Estácio utilizando dois copos 
de água misturou num deles uma determinada quantidade de sal de 
cozinha obtendo uma solução homogênea. E, no segundo copo 
adicionou um pequeno volume de óleo resultando numa solução 
heterogênea. A partir das discussões realizadas em sala assinale a 
única alternativa que melhor explica os resultados obtidos pela aluna
A) Entre água e sal houve interação hidrofílica, enquanto que água e 
óleo houve interação hidrofóbica.
B) Entre água e sal houve interação hidrofóbica, enquanto que água e 
óleo houve interação hidrofílica.
C) Não houve nenhum tipo de interação entre água e os dois 
compostos testados nela
D) Devido à sua natureza apolar a água reage bem com o sal, e não 
apresenta qualquer tipo de interação com o óleo
E) Devido à sua natureza polar a água reage bem com o óleo, e não 
apresenta qualquer tipo de interação com o sal
DISCIPLINA: FUNDAMENTOS DE 
BIOQUÍMICA
 pH
pH
A sigla pH significa Potencial Hidrogeniônico, e consiste num índice que indica:
 As substâncias que possuem valores de pH 0 a 7, são consideradas ácidas, valores em torno de 7 
são neutras e valores acima de 7 são denominadas básicas ou alcalinas
pH
O pH é uma função logarítmica, portanto quando o pH de uma solução diminui de 5 
para 4, a concentração de H+ aumenta 10 vezes (de 10ˉ⁵ M a 10ˉ⁴ M).
Ácidos se ionizam em íons hidrogênio (H+) e as bases em íons hidróxido (OH-), no 
sangue.
Quanto mais H+ em uma solução, mais ácida ela é; e quanto mais OH- em uma 
solução, mais básica ela é.
pH
1. Os valores pH = 2, pH = 7 e pH = 9 são, respectivamente, 
de soluções:
A) ácidas, básicas e neutras.
B) básicas, ácidas e neutras.
C) neutras, ácidas e básicas.
D) ácidas, neutras e básicas.
E) neutras, ácidas e ácidas.
2. Sobre o pH, marque a alternativa verdadeira:
A) O limão é ácido e, portanto, tem o pH > 7.
B) O bicarbonato é básico e, portanto, tem o pH <7.
C) O limão é ácido e, portanto, tem o pH < 7.
D) O bicarbonato é básico e, portanto, tem o pH =7.
E) O limão é ácido e, portanto, tem o pH <=7.
3. Acidose e alcalose são modificações do pH sanguíneo decorrentes 
do aumento ou da diminuição da concentração sanguínea de íons de 
hidrogênio. À respeito desse tema, assinale a alternativa certa.
A) O sangue é uma solução tampão regulada para manter o pH em 
torno de 7,4.
B) Havendo aumento na concentração de íons hidrogênio, o pH 
sanguíneo estará abaixo de 7,4 o que configura a alcalose.
C) Havendo diminuição da concentração de íons hidrogênio, o pH 
sanguíneo ficará acima de 7,4 o que configura a acidose.
D) Os limites de pH sanguíneo compatível com a vida humana situam-
se entre 5,8 e 10,0.
E) Os rins não estão envolvidos no controle do equilíbrio acidobásico.
4. Um pesquisador percebe que o rótulo de um dos vidros em que guarda um 
concentrado de enzimas digestivas está ilegível. Ele não sabe qual enzima o vidro 
contém, mas desconfia de que seja uma protease gástrica, que age no estômago 
digerindo proteínas. Sabendo que a digestão no estômago é ácida e no intestino é 
básica, ele monta cinco tubos de ensaio com alimentos diferentes, adiciona o 
concentrado de enzimas em soluções com pH determinado e aguarda para ver se a 
enzima age em algum deles. O tubo de ensaio em que a enzima deve agir para 
indicar que a hipótese do pesquisador está correta é aquele que contém:
A) Cubo de batata em solução com pH = 9.
B) Pedaço de carne em solução com pH = 2.
C) Clara de ovo cozida em solução com pH = 9.
D) Porção de macarrão em solução com pH = 2.
E) Bolinha de manteiga em solução compH = 9.