Água Nos Sistemas Biológicos

Prévia do material em texto

Nos sistemas biológicos 
INTRODUÇÃO 
 Nos organismos, a maior parte da água se 
encontra no interior das células (55-60%) e no 
meio extracelular (40-45%). 
 Quanto maior a atividade celular, maior o acumulo 
de água. 
FUNÇÕES 
 No metabolismo: realiza grande parte das reações, 
que são as hidrólises. 
 Regulação térmica: eliminação de água para diminuir 
o excesso de calor. 
 Veículo de transporte: nutrientes e resíduos 
metabólicos são transportados em meios aquosos. 
 Lubrificante: diminui o atrito entre estruturas do 
corpo. 
 Solvente universal: maioria das substâncias 
biológicas são solúveis em água. 
 Agente passivo da osmose: tendência do solvente 
passar do meio menos concentrado para o mais 
concentrado. 
INTERAÇÕES INTERMOLECULARES 
 São forças que unem as moléculas entre si. 
 Determinam as propriedades e o comportamento 
de materiais. 
 Estado físico. 
 Solubilidade. 
 Ponto de fusão e ebulição. 
 Densidade. 
 Tensão superficial. 
 São chamadas de Forças de Van der Waals. 
 É a soma de todas as forças atrativas ou 
repulsivas ou iônicas de natureza não covalente. 
 Dependem da polaridade das moléculas, que são 
determinadas pela eletronegatividade dos átomos 
e pela geometria molecular. 
 Apolar. 
 Polar. 
 Iônica. 
TIPOS DE FORÇAS: 
 Dipolo permanente-dipolo permanente: ocorre 
entre moléculas polares, a parte mais negativa é 
atraída pela parte mais positiva. 
 
 
 
 Dipolo-dipolo (ligações de hidrogênio): entre 
moléculas polares, que possuem um átomo muito 
eletronegativo (Flúor, Oxigênio ou Nitrogênio), 
ligados ao hidrogênio. 
 
 
 
 Íon-dipolo: onde a carga do íon atrai a molécula 
polar. 
 
 
 Dipolo induzido-dipolo induzido (forças de London): 
ocorrem entre moléculas apolares, os dipolos 
aparecem momentaneamente induzidos por 
perturbação do meio. 
 
COMPOSIÇÃO DA ÁGUA 
 Composta por dois átomos de hidrogênio e um de 
oxigênio. 
 Ligação covalente polar. 
 
 
 
CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA 
 Alto ponto de fusão (0°C) e de ebulição (100°C). 
 Alto calor de vaporização. 
 Energia calórica necessária para 
converter 1g de água em vapor sob 
condições normais de pressão 
(2,26KJ/g). 
 Alto calor específico. 
 Energia calórica necessária para 
aumentar a temperatura de 1g de água 
em 1°C 
 Dissolve muitos sais cristalinos pela hidratação de 
seus íons. 
 Solvente universal polar. 
 Dissolve compostos carregados ou polares, 
hidrofílicos; não dissolve compostos apolares, 
hidrofóbicos. 
 
 
 
 
LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO DA ÁGUA 
 O arranjo tetraédrico permite que cada molécula 
de água forme 4 ligações de hidrogênio. 
 Em temperatura ambiente e pressão atmosférica, 
o movimento das moléculas permite ligações com 
apenas 3 ou 4 moléculas. 
 A energia para romper uma ligação de hidrogênio 
é de 20 KJ/mol. 
 A água forma ligações de hidrogênio com solutos 
polares. 
 O aceptor de hidrogênio pode ser F, O ou N. 
 O doador de hidrogênio está sempre ligado a um 
átomo eletronegativo. 
 
 
 
LIGAÇÕES COMUNS EM SISTEMAS BIOLÓGICOS: 
ÁCIDO GRAXO NO MEIO AQUOSO 
 As moléculas de água em contato com a cauda 
apolar de um hidrocarboneto, ficam com sua 
capacidade de formar ligações de hidrogênio sub-
otimizadas; 
 Isso leva a um aumento da quantidade de ligações 
de hidrogênio água-água na região circundante à 
cauda apolar. Nessa região a água se torna mais 
organizada. 
COMPOSTOS APOLARS FORÇAM MUDANÇAS NA ESTRUTURA DA ÁGUA 
As moléculas de água na vizinhança imediata de um soluto apolar 
são restringidas nas suas possíveis orientações, formando um 
envoltório altamente ordenado no formato de gaiola ao redor de cada 
molécula do soluto. 
O ordenamento das moléculas de água reduz a entropia. 
 
 
 
 
 
 
LIPÍDIOS EM MEIO AQUOSO 
 Regiões apolares se agregam enquanto regiões 
polares interagem com a água. 
 As moléculas de ácido graxo se agrupam em 
monocamadas ou em micelas para minimizar a 
exposição da cauda apolar à água. 
 Na estrutura da micela apenas as 
cabeças polares ficam expostas à água, 
as caudas se escondem no cerne da 
estrutura. 
 A otimização nas pontes de hidrogênio água-água 
estabiliza os agregados lipídicos. 
 
MICELAS 
 Formadas por moléculas anfipáticas (parte hidrofílica 
e parte hidrofóbica). Possui um centro fortemente 
hidrofóbico e superfície coberta por grupos 
hidrofílicos. 
 Resultado da mistura de um grupo de moléculas 
anfipáticas com água, motivado pelo efeito 
hidrofóbico e organizado pelas forças de van der 
Waals. 
FUNÇÕES: 
 Absorção intestinal de gorduras (monoglicerídeos 
e ácidos graxos). 
 Transporte de colesterol. 
 Transporte e administração de medicamentos com 
características apolares. 
PROPRIEDADES COLIGATIVAS 
 Propriedades do solvente que se modificam na 
presença de um soluto não volátil. 
 Dependem somente da quantidade de partículas do 
soluto na solução. 
 Os solutos não voláteis podem ser moleculares ou 
iônicos. 
 
 
 
 
 
 
AS QUATRO PROPRIEDADES COLIGATIVAS SÃO: 
 Tonoscopia ou tonometria: é a diminuição da 
pressão de vapor de um líquido quando um soluto 
não volátil é adicionado a ele. 
As moléculas interagem umas com as outras por 
meio de forças intermoleculares, dificultando que as 
moléculas de água da superfície do líquido passem 
para o estado de vapor. 
 Ebulioscopia ou ebuliometria: é o aumento do ponto 
de ebulição de um líquido quando adicionamos um 
soluto não volátil a ele. 
A interação entre as moléculas do solvente e do 
soluto dificulta que a molécula passe para o estado 
de vapor, sendo necessário a adição de mais 
energia na forma de calor para que ocorra a 
ebulição. 
Moleculares: açúcar (sacarose – C12H22O11), quando em sua forma 
normal as moléculas estão úmidas formando cristais; quando 
dissolvidas em água se separam e ficam isoladas. 
Iônico: sal (cloreto de sódio – NaCl), formulas unitárias estão 
bem unidas, formando aglomerados iônicos de estrutura 
geométrica bem definida; quando dissolvidos em água o sal 
reage com as moléculas dela, ocorrendo uma dissociação iônica. 
 
 Crioscopia ou crometria: é a diminuição do ponto 
de congelamento de um líquido quando um soluto 
não volátil é adicionado a ele. 
A água congela apenas na superfície pois a parte 
mais profunda possuem vários sais dissolvidos que 
diminuem o ponto de congelamento. 
 Osmoscopia: ocorre quando colocamos um solvente 
puro e uma solução (ou duas soluções com 
concentrações diferentes) separados por uma 
membrana semipermeável. Acontece a passagem 
de solvente pela membrana no sentido do menos 
concentrado para o mais concentrado. 
OSMOSE 
 Osmose: movimento da água gerado pela diferença 
osmótica entre dois compartimentos comunicantes. 
 Pressão osmótica: força gerada pelo movimento da 
água em direção a uma região de menor 
concentração de água. 
 A água tende a atravessar a membrana celular 
naturalmente em busca do equilíbrio da 
concentração entre as soluções. 
TIPOS DE SOLUÇÃO: 
 Solução hipertônica: quando há uma concentração 
maior de soluto (aminoácidos e sais minerais) na 
solução. Quando inserida nessa solução, a célula 
perde água até secar. O movimento da água é 
feita de dentro para fora da célula. 
 Solução hipotônica: quando há menor concentração 
de soluto na solução. Quando inserida nessa 
solução a célula pode inchar até romper. O 
movimento acontece de fora para dentro, 
exercendo menor pressão osmótica. 
 Solução isotônica: ocorre o equilíbrio entre a 
célula e o meio, os meios atingem a mesma 
quantidade de soluto. 
 
IONIZAÇÃO DE ÁCIDOS E BASES 
 Escala de pH: define a concentração de íons de 
hidrogênios (H+) em uma solução. 
 Ácidos: são substâncias que em solução aquosa 
liberam íons positivos de H+. 
 Bases: são substâncias que em solução aquosa 
liberam íons negativos de OH-. 
 
IMPORTÂNCIA DO PH: 
 Estruturae função de proteínas e enzimas. 
 Exames diagnósticos de sangue. 
 Exames diagnósticos de urina. 
AUTOIONIZAÇÃO DA ÁGUA 
 A água pura é levemente ionizada. 
CÉLULA ANIMAL 
Solução isotônica: água flui na mesma proporção para dentro 
e fora da célula. 
Solução hipotônica: uma grande quantidade de água é absorvida 
até que haja o rompimento da célula. (osmólise) 
Solução hipertônica: a célula ira perder água até murchar. 
(plasmólise) 
 Prótons livres não existem em solução. Os íons H+ 
são rapidamente hidratados para formar o íon 
hidrônio (H3O+). 
 A ionização da água pode ser medida pela sua 
condutividade elétrica. H3O+ migra para o cátodo 
e o OH+ para o ânodo. 
 
 
 
 
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO: 
 É denominada constante de dissociação da água. 
 É representado por KW. 
 
 
 
 O produto iônico da água é a base para a escala 
de pH, que pode ser definido por: