Bioquímica Exercícios Respondidos UFCG - Introdução à bioquímica/Célula e sua organização/Água

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LISTA DE EXERCÍCIOS RESPONDIDA (01) 
 
Esta lista de exercícios compreende a abordagem temática das unidades: 
I. Introdução à bioquímica; 
II. Célula e sua organização; 
III. Água. 
 
1. Defina com propriedade o que a bioquímica estuda? 
R: A bioquímica estuda em termos moleculares as estruturas, os mecanismos e os processos 
químicos compartilhados por todos os organismos, e fornece os princípios organizacionais que 
fundamentam a vida em todas as suas diferentes formas. 
2. Relacione alguns dos objetivos da bioquímica como ferramenta científica. 
R: 
3. Quais as diferenças existentes entre os organismos vivos e os objetos inanimados? 
R: Primeiro, o grau de compatibilidade química e de organização, os organismos vivos 
possuem estruturas celulares internas intrincadas e contém muitas espécies de moléculas 
complexas, já a matéria inanimada existente em nosso meio, terra, areia, rochas, água do mar, 
usualmente consiste de misturas de compostos químicos relativamente simples. 
Segundo: os organismos vivos possuem a habilidade de extrair transformar e usar energia que 
encontram no meio ambiente habitualmente na forma de nutrientes químicos ou de energia 
radiante da luz solar essa energia tona os organismos vivos capazes de construir e manter suas 
próprias estruturas intrincadas e realizar trabalhos mecânicos, químico, osmótico e de outros 
vários tipos. Já matéria inanimada não usa a energia de forma sintética para manter a sua 
estrutura ou para realizar trabalho 
 Terceiro a capacidade para auto replicação e automontagem, propriedades que podem ser 
vistas como a quintessência do estado vivo. Embora a capacidade de auto duplicasse não tenha 
nenhuma análoga verdadeiro no mundo dá matéria inanimada existe uma analogia instrutiva no 
crescimento de cristais que ocorre nas soluções saturadas. 
Quarto: cada parte de um organismo possui função específica. 
 Quinto: os seres vivos interagem para manter e perpétua o estado vital. 
4. Qual a natureza química das biomoléculas e como são constituídas? 
R: As biomoléculas são compostos químicos sintetizados por seres vivos que desempenham 
funções estruturais e participam do funcionamento da matéria viva. Os organismos vivos são 
compostos por milhares de moléculas inorgânicas e orgânicas diferentes, contendo cerca de 27 
elementos químicos. Além de 99% da massa da maioria das células são compostas por 8 
elementos denominados principais, C, H, O, N, P, S, Ca e K. Os outros constituintes são 
elementos secundários. A maioria dos constituintes moleculares dos sistemas vivos contém 
carbonos ligados covalentemente a outros carbonos e a átomos de hidrogênio, oxigênio 
nitrogênio 
5. Existe uma base comum para todos os organismos vivos? 
R: Sim. Todos os organismos vivos usam basicamente as mesmas moléculas como unidades 
fundamentais e extraem a energia do meio ambiente para suas funções, portanto, parecem 
descender de um mesmo ancestral. 
6. Como as células utilizam a energia? 
R: Nos eucariontes vegetais, a fotossíntese acontece nos cloroplastos, lá energia da luz é 
convertida em energia química e armazenada como carboidratos. Nas mitocôndrias de células 
eucariontes a energia é armazenada em carboidratos e lipídios e recuperada por meio da 
respiração. 
7. Qual o papel da energia nos fenômenos metabólicos? 
R: Construir e manter suas próprias estruturas; realizar trabalhos mecânicos de locomoção; 
transportar matérias através das membranas. 
8. Defina com propriedade entalpia e entropia. 
R: entalpia: é uma grandeza física definida como a energia máxima de um sistema 
termodinâmico (energia interna) que pode ser removida deste sob forma de calor. 
 Entropia: é uma grandeza termodinâmica geralmente associada ao grau de desordem. A 
entropia é uma medida de energia que não pode ser convertida em trabalho, resumindo, a 
entalpia estuda a energia total de um sistema, enquanto que entropia estuda a energia que não 
pode ser transformada em trabalho (energia dissipada). 
9. O que acontece com a Entalpia (H) e a Entropia (S) de um sistema quando NaCl se dissolve em 
água? 
R: Ao adicionar sal na água aumenta-se a agitação das moléculas, com isso, entropia aumenta e 
a entalpia diminui, pois, o meio fica desorganizado. Após um certo período a entalpia aumenta, 
pois, o sal está se misturando na água, e a entropia diminui já que as moléculas de água estão se 
organizando e ficando estáveis. 
10. Como os procariotos e eucariotos diferem em níveis de organização? Cite pelo menos 5 
diferenças. 
R: Primeira: os eucariontes são mais complexos, são unidades celulares ou multicelulares, já 
os procariotos são organismos mais simples e são unicelulares. 
 Segundo: resistência de organelas nos eucariontes que não estão presentes nos procariontes, 
como complexo de Golgi, retículo endoplasmático e as mitocôndrias. 
 Terceiro: o procarionte tem estruturas bastante simples, e as eucariontes complexos por 
possuírem organelas delimitados por membranas. 
 Quarto: os eucariontes possuem um núcleo bem definido, membrana interna, o núcleo é 
separado do restante da célula por uma membrana e apresenta um envoltório nuclear, um 
envoltório, cariótica, que é onde está material genético, procariotos não possuem núcleo 
definido e membrana interna, tem apenas uma região nuclear que contém o DNA e uma 
membrana celular que o separa do mundo exterior. 
 Quinto: o DNA dos procariontes não está complexado de proteínas como o DNA dos 
eucariontes. 
11. Quais são as principais características estruturais de células procarióticas e eucarióticas? Faça 
uma comparação entre as células. 
Organelas Procarionte Eucarionte 
Envoltório Ausente Presente 
DNA Definida Coberto por proteínas 
Mitocôndrias Ausente Presente 
Cloroplastos Ausente Presente em células vegetais 
Ribossomos Presente Presente 
Parede celular Não-celulósica Celulósica em células 
vegetais 
 
12. Quais as principais organelas presentes nas células eucarióticas? Cite a principal função de 
cada uma delas? 
R: Núcleo: localização do genoma, armazenar informações genéticas em uma estrutura 
denominada de cromossomos e que corresponde as moléculas de DNA. 
 Membrana celular: composta por uma bicamada lipídica e proteica, nas células animais, a 
membrana contém uma grande quantidade de carboidratos, e nas células vegetais a superfície é 
coberta por um segundo envoltório de espessura relativamente estável denominada de parede 
celular. A membrana celular protege a célula, além de controlar a entrada e saída de substâncias 
na célula. 
 Mitocôndria: os processos de oxidação que ocorre nas mitocôndrias produzem energia para 
célula. A maioria das enzimas responsáveis por esses importantes está associada a membrana 
mitocondrial interna. 
 Cloroplastos: são organelas fotossintetizantes encontradas em plantas verdes, em algas, e 
possui seu próprio DNA. 
 Retículo endoplasmático: é a parte da membrana continua simples que abrange toda a célula. 
Ele ocorre sobre duas formas: rugoso que está coberto por ribossomos e o liso que não contém 
ribossomos. Eles são sítios de síntese proteica nos organismos vivos. 
 Complexo de Golgi: é encontrado junto com retículo endoplasmático liso, é formado por uma 
série de vesículas membranosas, está envolvido na secreção de proteínas. 
 Lisossomos: são enzimas responsáveis pela digestão, processamento. 
13. A existência de organelas em célula eucarióticas representa um nível de maior organização que 
o encontrado nos procariotos. Como isso afeta a entropia do universo. 
R: Como na célula eucariótica existe um elevado índice de organização, com isso exige uma 
fonte de energia. Então a célula utiliza a energia, e essa energia retorna para o universo 
contribuindo para desorganização do ambiente provocando um aumento da entropia. 
14. Por que ter organelas é vantajoso para uma célula? Discuta esse conceito na perspectiva da 
termodinâmica. 
R: É vantajoso pois cada organelapossui uma função específica, acontecendo assim várias 
reações termodinâmicas. Exemplos, a síntese de oses a partir de CO2 atmosférico nesse 
processo o carbono é reduzido. Quando um animal come o vegetal ele pode degradar ose para 
usá-la como fonte de energia afim de associar outras atividades metabólicas. 
15. Qual o formato geral da molécula de água? E qual a importância da geometria da molécula de 
água e suas propriedades para os seres vivos? 
R: tetraédrica 
 A geometria espacial da molécula de água faz com que existam dois polos, um negativo 
(átomo de oxigênio) e um positivo (átomos de hidrogênio). A água é um excelente e para 
substâncias polares por quê, a atividade elétrica (atração e repulsão, em uma mesma molécula) 
dos seus polos ajudam a separar a mistura de substâncias (solutos), criando movimentos e 
aumentando o número de colisões a nível molecular, ajudando na velocidade das reações 
químicas. Por outro lado, a água não é solvente para substâncias apolares. A polaridade da água 
também garante a molécula de água, desempenha ações extra e intracelular, como a 
solubilidade de outros compostos (carboidratos, proteínas e lipídios) na presença de água, 
participa de reações metabólicas (catabólicas ou anabólicas), que podem ser sínteses hidratação 
quebra por hidrólise, também tem grande participação na regulação térmica dos seres vivos e 
neutralidade ácido-base. 
16. O que torna a água uma molécula polar? 
R: A água é polar porque o arranjo de elétrons faz com que a molécula da água tem uma 
distribuição desigual de cargas, ou seja, o átomo de oxigênio apresenta uma carga parcial 
negativa e cada átomo de hidrogênio tem carga parcial positiva. 
17. Explique por que as substâncias polares se dissolvem na água enquanto substâncias apolares 
não se dissolvem. 
R: As substâncias polares se dissolvem na água devido a atração eletrostática entre as cargas 
opostas, a extremidade negativa do dipolo da água atrai íons positivos de outro dipolo, 
enquanto a outra extremidade positiva da molécula de água atrair um íon negativo do outro 
dipolo. Além disso temos que semelhante dissolve semelhante. 
18. Defina com propriedade Ponte de Hidrogênio. Qual o papel das pontes de H nos pontos de 
fusão e ebulição da água? 
R: As pontes de hidrogênio são interações moleculares, atrações eletrostáticas entre partículas 
com cargas opostas (ligações covalentes), também pode ser chamada de ligações de hidrogênio. 
É realizada sempre entre o hidrogênio e um átomo mais eletronegativo, como flúor, oxigênio e 
nitrogênio quanto mais forte é a força intermolecular que mantém as moléculas de 
determinadas substâncias unidas, mas a energia será necessária fornecer ao meio para que essas 
interações sejam rompidas e elas não mudam de estado físico, o que resulta em maiores pontos 
de fusão e ebulição. Pelo fato de que as pontes de hidrogênio da água ser mais resistente o 
ponto de ebulição é maior. 
19. Quais são as exigências para que moléculas formem pontes de hidrogênio? Que átomos devem 
estar presentes e envolvidos em tais pontes? 
R: Para se formar pontes de hidrogênio é necessário que haja uma interação entre átomos de 
hidrogênio o de átomos altamente eletronegativos como O, N, S e F de forma que o hidrogênio 
sirva como elo entre os átomos com os quais interagem. 
20. Por que grupos –CH não formam pontes de H? Que outros grupos funcionais das biomoléculas 
podem formar pontes de H? 
R: Os grupos CH não formam pontes de hidrogênio por não ser uma molécula polar por não 
existe carga distribuída entre os elementos, pois há um compartilhamento (ligações covalentes) 
igual de elétrons. Os grupos que formam pontes de hidrogênios são álcoois, amidas e aminas. 
21. Cite alguns dos grupos funcionais das biomoléculas capazes de interagir eletrostaticamente 
com a água. 
R: Uma interação eletrostática é qualquer envolvimento de cargas elétricas, a água é uma 
substância polar, portanto pode sofrer interações eletrostáticas com qualquer grupo polar, 
incluindo os grupos mais polares que são, aminas, amidas, álcoois, ácidos carboxílicos, cetonas 
entre outros. 
22. Defina com clareza e propriedade uma substância anfipática? Cite um exemplo, descrevendo a 
importância de uma molécula anfipática. 
R: São as substâncias que apresentam uma natureza dupla, tendo um grupo polar (região 
hidrofílica, solúvel em meio aquoso) e outro apolar (região hidrofóbica, insolúvel em água e 
solúvel em lipídios e solventes orgânicos) na mesma molécula. Exemplos, a maior parte dos 
sabões e detergentes são feitos de compostos que contém essa substância, a água forma 
micelas, interagindo com a porção hidrofílica e repelindo a porção hidrofóbica. 
23. Por que as substâncias anfifílicas formam micelas na água? 
R: Uma solução aquosa anfipática tende a se agrupar de forma que suas partes apolares não 
fiquem em contato direto com as moléculas de água. Os grupos polares, no entanto, preferem 
estar em contato com a água, quando assim as micelas que separam bem a interação de polar e 
apolar. 
24. Compare as interações fracas (pontes de H, interações iônicas, interações hidrofóbicas, 
interações de van der Waals) entre si e com as ligações covalentes, em termos de seus níveis 
energéticos. 
R: 
25. Esquematize e descreva o que ocorre quando um saco de diálise contendo água pura é 
submerso em um béquer de água salgada. Considere que o saco de diálise funciona como uma 
membrana permeável à água, mas não a solutos? 
R: O saco de diálise colocado no béquer com H2O salgada funciona com poder osmótico, a 
água sai do meio hipotônico (concentração do soluto é menor que a concentração do solvente) 
para o meio hipertônico (quando a concentração do soluto é maior que a concentração do 
solvente) dessa forma o saco de diálise fica vazio. 
26. Por que o produto da ionização da água (Kw) a 25ºC é igual a 1 x 10-14? 
R: Devido a concentração molar de acidez, íons de hidrogênio [H+], e de alcalinidade, e 1 de 
hidróxido [OH-] produzidas na auto ionização da água pura serem igual a 1x10-7m, podemos 
calcular a constante de dissociação (kw) 
[H2O]➡⬅[H+]+[OH-] 
 Assim temos que a constante de dissociação da água é dada por: 
kw=[H+]•[OH-]/[H2O] 
 Neste caso somente os produtos irão aparecer na expressão neste caso somente os produtos 
irão aparecer na expressão, no estado líquido tem atividade igual a 1. Líquidas puras ou sólidas 
não são colocadas na expressão porque elas não sofrem variação. Com isso os temos que a 
constante de ionização da água é: 
kw=[H+]•[OH-] 
kw=1x10-7•1x10-7 
kw=1x10-14M 
27. Qual a relação entre Kw e a escala de pH? 
R: Percebemos que: ↓[H+]~↑[pH] 
pH= 1/log[H+] =-log[H+] 
Sabemos também que: ↑[ H+]~↑Kw pela expressão: 
kw=[H+]•[OH-] 
Com isso o pH influencia diretamente no valor do kw quando ele cresce ou diminui, pois desse 
modo um valor ou [ H+] é gerado 
28. Defina pH e pKa e explique suas diferenças. 
R: O potencial hidrogeniônico indica a acidez, neutralidade ou alcalinidade de uma solução 
aquosa, sendo um valor aproximado entre 0 e 14. Se o pH é menor que 7 A solução é ácida, pH 
= 7 A solução é neutra e maior que 7 é básica. Já o pka mede a força relativa do ácido. Quanto 
menor é o pka mais forte é o ácido, quanto maior o pka, mais fraco é o ácido. A diferença entre 
esses dois parâmetros é que o PH é indica se a solução é ácida e o pka quão forte ou fraco o 
ácido é. 
29. Qual a relação do pH com as propriedades da água? 
R: 
30. Como se calcula o valor do pH de uma solução? 
R: O valor do pH pode ser calculado se for conhecida a concentração de íons hidrogênio 
iônicos a partir do logaritmo negativo concentração de H+. Ou pela equação Henderson 
Hassebalch, que é utilizada para calcular o PH de uma solução tampão, a partir do pka sons do 
equilíbrio ácido-base, do ácido ou base conjugada. 
31. Por que o pH muda em uma unidade se a concentração de íon hidrogênio muda em fator de 10? 
R: OpH é definido como uma função logarítmica, de uma solução aumenta em uma, a 
concentração de H+ diminui em 10 vezes, E se o PH diminuir em uma unidade, a concentração 
de H+ aumento em 10 vezes. 
32. Calcule a concentração de íons hidrogênio, [H+] e hidroxila [OH-], para cada uma das seguintes 
soluções: 
a. Plasma sanguíneo, pH 7,4 
R: [H+]=10-pH; [OH-]=1x10-14/[H+] 
b. Suco de laranja, pH 3,5 
c. Urina humana, pH 6,2 
d. Hipoclorito de sódio (Água sanitária), pH 11,2 
e. Suco gástrico, pH 1,8 
f. Saliva, pH 6,5 
g. Fluido intracelular do fígado, pH 6,9 
h. Suco de tomate, 4,3 
i. Suco de toranja (grapefruit), pH 3,2 
33. Como se comportam a solução tampão e a solução não tampão frente às alterações de pH? 
R: Nas soluções tampão o pH é mantido relativamente constante quando adicionadas 
quantidades relativamente pequenas de ácido ou base, pois essas soluções funcionam como 
reguladoras e a alterações bruscas de pH, já soluções não tampão, tem seu pH facilmente 
alterado pela adição de ácido ou base. 
34. Do que é formada uma solução tampão? 
R: São formados por ácidos fracos e suas bases conjugadas. 
35. Qual a composição de uma solução tampão quando atinge o pH igual o seu valor de pK? 
R: Quando o pH é igual ao valor pka, as concentrações molares do ácido fraco e sua base 
conjugada são iguais. Nesse ponto a capacidade tamponante do ácido máxima. 
36. Para que serve curva de titulação? 
R: A curva de titulação serve para medir o quanto o PH de uma solução muda quando se 
adiciona um ácido ou base, as proporções entre as concentrações ácido-base variam dentro de 
um intervalo muito estreito. 
37. Defina com propriedade os seguintes termos: 
a. Constante de dissociação do ácido; 
R: Constante de equilíbrio que pode ser definida como um valor expressa a relação entre as 
concentrações dos ácidos em meio aquoso. Ela exprime o grau que é o ácido se dissocia. 
b. Força do ácido; 
R: Definido pelo grau de ionização (alfa). É a maneira de indicar a quantidade de íons h + que 
é um ácido libera. 
c. Solução tampão; 
R: Tendem a resistir a mudanças do PH perante a adição de ácido ou base forte 
d. Capacidade de tamponamento; 
R: Quantidade de ácido forte limite que a solução resisti no tamponamento. Provoca mudança 
no PH até onde a solução suporta. 
e. Ponto isoelétrico; 
R: É onde as cargas negativas e positivas apresentam um equilíbrio. 
f. Hidrofílico; 
R: Substâncias polares que tem atração de moléculas para dissocia-se com água. 
g. Hidrofóbico; 
R: Substâncias apolares que não tem atração de moléculas para dissocia-se em água. 
h. Enantiômero. 
R: Representa a imagem especular das moléculas. 
38. Calcule o pH de 1 L de solução contendo: 
a. 10mL de NaOH 5M; 
R: m1v1=m2v2 
m1=m2v2/v1 
[H+]=kw/[OH-] 
pH= -log[H+] 
b. 10mL de glicina 100mM; 
c. 20mL de HCl 5M; 
d. 10mL de ácido acético 2M; 
e. 5g de acetato de sódio, 82g mol-1. 
39. Qual o pH de 100 mL de uma solução tampão contendo 20 mL de acetato 0,2M e 15 mL de 
ácido acético 2M? (pKa do ácido acético 4,76). 
R: 
40. O volume de uma célula bacteriana típica é da ordem de 1,0 µm3. A pH 7, quantos íons 
hidrogênio existem numa única célula bacteriana? Esta célula bacteriana contém milhares de 
macromoléculas, como proteínas e ácidos nucléicos, cada uma com um bom número de grupos 
ionizáveis. O que o seu resultado indica sobre a noção comum de que grupos ionizáveis são 
continuamente banhados com íons H+ ou OH-? 
41. Qual o pH de 1L de uma solução tampão contendo 50 mL de formiato 1M e 30 mL de ácido 
fórmico 0,5M? (pKa do ácido fórmico 3,75). 
42. Qual o pH de 1L de uma solução tampão contendo 35g de acetato de sódio e 100 mL de ácido 
acético 1M? (pKa do ácido acético 4,76 e massa molecular do acetato de sódio 82g). 
43. Calcule o pH de uma solução tampão preparada misturando-se 75mL de ácido láctico 1,0M e 
25mL de lactato de sódio 1,0M, (pKa do ácido láctico 3,86). 
44. Quantos mL de uma solução de 1200mM de ácido bórico tem de ser adicionados a 500mL de 
uma solução 0,02M de borato de sódio para que o pH seja 9,45? (pKa do ácido bórico 9,24). 
45. Quantos mL de uma solução de 0,05M de ácido fluorídrico tem de ser adicionados a 500mL de 
uma solução 0,12M de fluorato para que o pH seja 3,0? (pKa do ácido fluorídrico 3,20). 
46. Quantos mL de uma solução de 850mM de ácido bórico tem de ser adicionados a 750mL de 
uma solução 0,015M de borato de sódio para que o pH seja 9,45? (pKa do ácido bórico 9,24). 
47. Qual a concentração de ácido bórico (M), após o acréscimo de 1,9mL desse ácido em uma 
solução de 600mL a 0,01M de borato de sódio, cujo pH da solução é 9,45 e o pKa do ácido 
bórico 9,24? 
48. Quantos mL de uma solução 2M de ácido bórico tem de ser adicionados a 600mL de uma 
solução 0,01M de borato de sódio para que o pH seja 9,45? (pKa do ácido bórico 9,24).