Introdução à Bioquímica_Água e Sais Minerais

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BIOQUÍMICA
- É a ciência que estuda os processos químicos que ocorrem nos organismos
vivos.
- Estudo da estrutura molecular e função metabólica de componentes celulares
e virais, como proteínas, enzimas, carboidratos, lipídios, ácidos nucléicos
entre outros.
BIOQUÍMICA 
- Tipos de biomoléculas:
* moléculas grandes (macromoléculas) e complexas, formadas pela união de
unidades fundamentais (monômeros) repetidamente, que dão origem a longas cadeias
denominadas biopolímeros.
Ex. Proteínas (biopolímeros) formados por aminoácidos (unidades monoméricas)
Ácidos nucléicos (biopolímeros) formados por cadeias de nucleotídeos.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Prote%C3%ADna
INTRODUÇÃO À BIOQUÍMICA
Elementos químicos
CHONPS
INTRODUÇÃO À BIOQUÍMICA
Ligação 
iônica
Ligação 
covalente
Elementos químicos e suas ligações
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS SERES VIVOS
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS SERES VIVOS
Os seres vivos são compostos por nutrientes inorgânicos e nutrientes orgânicos.
NUTRIENTES INORGÂNICOS: fazem parte dos materiais inertes. Água e sais
minerais.
NUTRIENTES ORGÂNICOS: entram somente na constituição dos seres vivos.
Ex. proteínas, lipídios, carboidratos, ácidos nucleicos e vitaminas
FUNÇÕES FUNDAMENTAIS DAS 
BIOMOLÉCULAS
 Função estrutural: constituem as estruturas biológicas.
 Função reguladora: intervêm nas reações do metabolismo dos seres
vivos.
 Função energética: libertam ou armazenam energia.
COMPOSTOS INORGÂNICOS
ÁGUA
ÁGUA:
- Cobre cerca de ¾ da superfície do Planeta Terra.
- Preenche 80% da célula
- Funções:
* Participa das reações químicas. Metabolismo.
* Transporte de nutrientes para as células e de substâncias
tóxicas para fora do corpo.
* Excreção de produtos resultantes do metabolismo.
* Solvente: meio onde se dão todas as reações.
* Regulação da temperatura corporal.
ÁGUA:
-A distribuição de água corporal depende de idade e quantidade de
gordura corporal.
- Distribuição no corpo:
- Equilíbrio homeostático
Entrada de 
líquidos
Saída de 
líquidos
Líquido 
ingerido
Urina
Nos 
alimentos 
sólidos e 
semi-sólidos
Fezes
Metabolismo 
oxidativo
dos 
alimentos
Perdas 
insensíveis e 
Suor
É um processo de auto-
regulação por meio do qual
sistemas biológicos tendem a
manter sua estabilidade para
se ajustarem a condições
ótimas de sobrevivência.
Pontes de Hidrogênio Caráter dipolar: Na+ Cl-
Capacidade de criar ligações com outras moléculas – estrutura das biomoléculas
ÁGUA: dipolo elétrico
PROPRIEDADES DA ÁGUA
Adesão: atração entre 
moléculas diferentes.
Coesão: atração entre 
moléculas semelhantes.
Tensão de superfície
Solubilidade
Elevado ponto de 
ebulição
Condutibilidade 
térmica
Reação de 
Hidrólise: 
reação 
química de 
quebra de uma 
molécula por 
intervenção da 
água.
PROPRIEDADES DA ÁGUA
ÁGUA:
- Água no organismo:
1) Ingerida dos próprios alimentos.
2) Decorrente da oxidação metabólica.
-Indivíduo ingere: 2/3 através de bebidas
1/3 através de alimentos sólidos
-Indivíduo de 70kg necessita de 2L água/dia.
ÁGUA:
Água no alimento influencia:
• Textura, aparência, sabor, deterioração química e biológica.
Água e deterioração dos alimentos:
Teor de água Sensibilidade a deterioração
ÁGUA:
 Métodos de preservação dos alimentos baseia-se na
remoção de água:
1- Secagem
2- Congelamento ( mobilidade da água)
3- Adição de solutos
 Utilização da água na indústria de alimentos e bebidas.
 Influência e ocorrência da água no alimento.
ÁGUA:
Influência e ocorrência da água nos alimentos
* O conteúdo hídrico dos alimentos é variável.
Ex. Carne: 50-75%
Vegetais verdes: 95%
* Grande número de alimentos sólidos contém mais de 50% de
água.
MOLÉCULA DA ÁGUA NO ALIMENTO
PROPRIEDADES DA ÁGUA
PROPRIEDADES FÍSICAS DA ÁGUA
Fusão
Ebulição
Calor de vaporização
Condutividade térmica
Densidade
* Em relação a CH4, NH3, HF
Expansão x Solidificação
A água apresenta capacidade 
de expandir na solidificação, 
resultando em dano estrutural 
do alimento congelado.
PROPRIEDADES QUÍMICAS DA ÁGUA
Estrutura molecular:
• Características elétricas e momento dipolar permitem participação em
ligações iônicas e covalentes.
• Maior constante dielétrica importante na solvatação e separação de
íons.
PROPRIEDADES QUÍMICAS DA ÁGUA
 Cada molécula de água é capaz de
fazer 4 ligações.
 Os elétrons dos orbitais ligantes estão
deslocados para o lado do oxigênio,
devido sua alta eletronegatividade
 Formação de estrutura típica –
diagrama de fases: 3 fases
PROPRIEDADES QUÍMICAS DA ÁGUA
* Líquida: constante de movimento, formação e ruptura de
ligação.
* Vapor: pontes de H são rompidas (calor de vaporização),
moléculas livres, mais afastadas ocupando maior volume.
* Sólido: retira energia do sistema e menor movimento das
moléculas (estrutura ordenada, retículo cristalino, sem
moléculas livres).
PROPRIEDADES QUÍMICAS DA ÁGUA
As propriedades da molécula de água têm consequências diretas no
comportamento das biomoléculas.
Os compostos polares tendem a dissolver-se porque estabelecem interações com
a água por pontes de hidrogênio.
Compostos bioquímicos: C e H não polares, mas contêm na sua estrutura
grupos polares, ex. os grupos funcionais:
Grupo carbonilo ( C = O)
Oxidrilo (-OH)
Carboxilo (-COOH)
Amina (-N-)
Amida (H2N – C=O)
Éster (-COO-R)
Grupos derivados do ácido fosfórico ( HPO3
2-)
PROPRIEDADES DA ÁGUA
ALGUMAS INFORMAÇÕES IMPORTANTES:
 Processos bioquímicos: ocorrem em meio aquoso.
 Célula depende de um controle rigoroso do seu pH interno.
 pH: depende da solubilidade de determinados compostos na água.
 Solubilidade: A água é um excelente solvente para sais e moléculas
polares.
 Soluções: mistura homogênea de substância de estrutura molecular
diferente.
 Osmose x pressão osmótica: depende da concentração de soluto.
OSMOSE: Solução isotônica, hipertônica e hipotônica
AUTOIONIZAÇÃO DA ÁGUA
- Tendência a ionização: H+ e OH-.
- O próton, H+, não tem existência própria: é capturado por uma
molécula de água, originando o íon H3O
+ (íon hidrônio ou hidroxônio).
- Equilíbrio químico: 2 H2O H3O
+ + OH-
- Diversas reações bioquímicas dependem da transferência de H+ entre
moléculas e enzimas.
- Constante de equilíbrio é expresso:
AUTOIONIZAÇÃO DA ÁGUA
- Equilíbrio é expresso: , sendo [H2O] = 55, 5M
Kw: produto iônico da água
Keq: quantifica a ionização
pH (Potencial hidrogeniônico)
- Escala de pH: calcula H+ e OH-
* pH neutro: [H+] = [OH-] = 7
* pH básico ou alcalino: [H+]<[OH-], solução tem pH superior a 7
* pH ácido: [H+]>[OH-], solução tem pH inferior a 7
pH: escala de 1 a 14
pOH: escala similar
Água 
sanitária
NH3
Importância do pH de uma solução
Protonação x desprotonação
O estado de protonação de uma molécula pode afetar a sua atividade
biológica.
Exemplo: estado de protonação de diversas cadeias laterais de
aminoácidos que constituem enzimas: por vezes, basta um aminoácido
não possuir um próton para uma enzima inteira não funcionar.
Ionização de algumas substâncias 
Ácido: substância que doa prótons
Base: substância que aceita prótons.
Um ácido que perde os seus prótons torna-se uma base, enquanto uma
base que ganha prótons passa a ser um ácido.
Tais pares são denominados pares conjugados ácido/base.
ÁCIDO FORTE: total dissociação. Ex. HA H+ + A-
A- é base conjugada de HA
IONIZAÇÃO DE ALGUMAS SUBSTÂNCIAS 
ÁCIDO FRACO: dissociação parcial em solução. Ex. HA H+ + A-
Grupo Carboxilo sofreu 
ionização
Constante de acidez (Ka): Ex. Ácido acético a ânio acetato
CH3COOH H
+ + CH3COO
-
Equilíbrio químico:
Ionização do ácido
Ácido acético Acetato
TITULAÇÃO
- É a adição de uma base a uma solução aquosa de um ácido (ou um
ácido a uma solução aquosa de uma base) em pequenas quantidades,
medindo-se o pH da solução após cada adição.
- Titulante: solução que se adiciona
Titulada: a que sofre a adição
Título: resultado de tais medições.
- Num contextobioquímico, interessa saber as propriedades de ácidos
e bases fracos, pelo que as titulações destes são sempre feitas com
bases e ácidos fortes, respectivamente.
OBS. À medida que se acrescenta mais OH-, o pH continua a subir e o
ácido a dissociar-se. No fim da titulação, todo o ácido encontra-se
dissociado sob a forma de A-.
SOLUÇÃO TAMPÃO
- É uma solução aquosa de um ácido e da sua base conjugada que não
sofre variações significativas de pH quando se adicionam pequenas
quantidades de ácidos ou bases.
- Fluidos como o sangue e o citoplasma têm um pH definido, em torno
de 7, e que não muda significativamente graças à presença de diversas
substâncias dissolvidas que atuam como tampão.
Sangue: tampão de carbonatos: CO2 (g) + H2O (l) H2CO3 (aq)
H2CO3 HCO3
- + H+
* Quanto mais CO2 (g) maior acidificação da solução
Citoplasma: tampão de fosfatos: H2PO4
- HPO4
2- + H+
SAIS MINERAIS:
- Podem ser encontrados sob a forma de depósitos (ex. conchas e ossos),
dissolvidos em soluções (ex. Na+, K+, Al-, etc) ou na constituição de
várias moléculas orgânicas (ex. hemoglobina possui ferro).
- Biomoléculas que surgem em pequenas quantidades.
- Funções:
*São constituintes fundamentais de endo e exoesqueleto;
*Constituem sistemas moderadores de pH;
*Constituem moléculas fundamentais: hemoglobina (Fe) e clorofila (Mg);
*Manutenção do equilíbrio osmótico a nível celular;
*Participam da transmissão nervosa, contração muscular e coagulação
sanguínea.
SAIS MINERAIS:
- CÁLCIO: participa da estrutura do esqueleto, da transmissão do impulso
nervoso e da contração muscular.
SAIS MINERAIS:
- FÓSFORO: componente das moléculas de ácidos nucleicos e de ATP.
SAIS MINERAIS:
- FERRO: componente da hemoglobina e da mioglobina, atua no transporte
de O2/CO2.
SAIS MINERAIS:
- SÓDIO/POTÁSSIO: manutenção do equilíbrio hídrico e transmissão do
impulso nervoso.