Bioquímica da Água Bioquímica I Erika Souza Vieira 2006

Água: Estrutura e Propriedades Físico-químicas Breves Comentários: Permeia todas as porções de todas as células; Importância em seres vivos: transporte de nutrientes e reações metabólicas; Todos os aspectos de estrutura celular e suas funções são adaptadas às propriedades físico-químicas da água; Animais: Intracelular: 55-60% e Extracelular: 40-45%; Vias de Eliminação: Pele, pulmões, rins e intestino; Propriedades comuns: cor, odor, sabor, estado físico;

Água: Estrutura e Propriedades Físico-químicas Propriedades Incomuns: PF (0°C), PE (100°C), CE e Calor de vaporização – maior que os líquidos comuns; Produto de ionização; solvente “universal” . Interação entre as moléculas: Forças de atração entre moléculas adjacentes -  COESÃO Átomo de Hidrogênio compartilha um par de elétrons com o oxigênio – Geometria próxima do tetraedro (109,5°); Pares de elétrons ñ compartilhados geram uma carga parcial (-) A força de atração eletrônica do Oxigênio origina uma carga parcial (+)  Caráter DIPOLAR / ELETRICAMENTE NEUTRO

Pontes de Hidrogênio Atração eletrostática resultante entre o átomo de oxigênio de uma molécula de água e o átomo de hidrogênio de outra molécula de água; As pontes de hidrogênio são mais fracas que ligações covalentes; Cada molécula de água se une mediante pontes de Hidrogênio a 3 ou 4 moléculas . A fluidez da água se deve a meia-vida curta das ligações:10-9seg.

Pontes de Hidrogênio Observações Importantes: Pontes de hidrogênio não são restritas à água. Podem ser formadas entre um átomo eletronegativo (O, N) e um átomo de hidrogênio ligado a um outro átomo eletronegativo; Átomos de hidrogênio ligados à carbonos não formam pontes de hidrogênio. Exs.: Butanol (P.F: 117°C); Butano (P.F: -0,5°C).

Pontes de Hidrogênio

Solubilidade A interação com solutos ocorre porque a água é um líquido polar A água pode dissolver: Sais cristalinos: Interatua com íons que unem os átomos do sal Compostos orgânicos polares (açúcares, álcoois, aldeídos, cetonas, ácidos) – formação de pontes de hidrogênio com os grupos hidroxila ou carbonila

Solubilidade Substâncias anfipáticas (fosfolipídeos, proteínas, ácidos nucléicos) – A água forma micelas, interatuando com a porção hidrofílica e repelindo a porção hidrofóbica

Propriedades Coligativas Definição: Ponto de fusão, Ponto de ebulição, Pressão de vapor, Pressão osmótica Relação com solutos Alteração das propriedades do solvente Solutos tendem a romper a estrutura normal da água (pontes de hidrogênio)  menor interação Obs.: Peixes que habitam águas com temperaturas abaixo do ponto de congelaçãoConcentração de solutos presentes no sangue diminui a temperatura de fusão da água Impede o congelamento

Ionização da Água Propriedades dos Solventescaracterísticas da molécula não carregada + Grau de Ionização [H+] e [OH-] Moléculas de água: tendem a ionizar-se (reversível) H2O H+ + OH- Ácidos ou bases dissolvidos na água produz H+ (ácidos) e OH- (bases). Constante de Equilíbrio: A + B  C + D Keq = [H+] e [OH-] [H2O] pH: Concentração de íons hidrogênios pH = log 1 [H+] Água pura: pH neutro

Ionização da Água A 25°C uma pequena porção de moléculas da água estão ionizadas. Em um litro : 55,5 moles de água (concentra ção molar = 55,5M) Keq = 1,8 x 10 -6 1,8x10-6 = [H+] [OH-] 55,5 [H+] [OH-] = 1x10-14 M2 Água neutra: [H+] = 1x10-7 pH = neutro

Ionização da Água Numa reação de ionização há sempre um par ácido-base conjugado. Para cada doador de próton (ácido) há sempre um receptor (base). A ionização é alta em ácidos fortes (HCl, H2SO4) e baixa em ácidos fracos (acético). Constantes de dissociação (Ka): a força de ionização de um ácido. Conceito de pK: valor de Ph no qual 50% do ácido encontra-se dissociado. IMPORTANTE: Quanto menor o pK, maior é a força de ionização do ácido

Curva de Titulação Usada para determinar a concentração de um ácido em uma solução. Volume do ácido é titulado com uma base forte (NaOH) até a neutralização deste ácido.

Tampões Substâncias que em solução aquosa dão a estas soluções a propriedade de resitir a variações do seu pH quando as mesmas são adicionadas em quantidades pequenas de ácidos (H+) ou base (OH-). Quase todos os processos biológicos são dependentes do pH. Plasma → 7,35 – 7,48 (6,8 a 7,8) Intracelular: Função da célula (Eritrócito: 7,2) O fosfato e as proteínas são os principais tampões do fluido intracelular, em consequencia da presença de grupos dissociáveis contidos em resíduos de aminoácidos ácidos (glutâmico e aspártico) e básicos (lisina e histidina)

Tampões Sistema Tampão Bicarbonato É um sistema tampão fisiológico efetivo Principal tampão do espaço extracelular: ácido carbônico /Bicarbonato Componentes: Ácido- CO2 e Básico- íon bicarbonato (HCO3-) O ácido carbônico é formado a partir de CO2 e H2O e está em equilíbrio com o reservatório de CO2 localizado nos pulmões.

Tampões Quando H+ é adicionado no sangue, a concentração de H2CO3 aumenta, aumentando a concentração de CO2 no sangue, aumentando a pressão deles nos espaços aéreos e o CO2 é expirado. Quando a OH- é adicionado ocorrem eventos opostos A finalidade do tampão é manter o pH do sangue praticamente constante. Os componentes do sistema-tampão do bicarbonato são produzidos metabolicamente em grande quantidade. Portanto, o corpo não depende da ingestão de compostos exógenos ou de sínteses complexas para a manutenção desse sistema-tampão. 

Alterações do Equilíbrio ácido-básico

Importância do pH Atividade catalítica das enzimas; Diagnóstico de doenças (sangue e urina). Ex.: plasma sanguíneo do animal com diabetes é menor que 7,4 (acidose).