BIOQUÍMICA DA ÁGUA BIOQUÍMICA AULA 03 PROFA. DENISE ESTEVES MORITZ Nutrição – UNISUL - Tubarão

ÁGUA (“Hidróxido de hidrogênio" ou "monóxido de hidrogênio" ou ainda "protóxido de hidrogênio") é uma substância líquida que parece incolor a olho nu em pequenas quantidades, inodora e insípida, essencial a todas as formas de vida, composta por hidrogênio e oxigênio.

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; Taxas de água – varia de acordo com a espécie, idade e ação metabólica. Vias de Eliminação: Pele, pulmões, rins e intestino;

VARIAÇÕES NA TAXA DE ÁGUA ESPÉCIE Água-viva - 98% de água Sementes - 10% de água Espécie humana - 70% de água

Corpo Humano 75% Água Perdas diárias: Respiração - 0,4 litros Urina - 1,2 litros Transpiração - 0,6 litros Evacuação - 0,1 a 0,3 litros TOTAL - 2,5 litros Quanta água precisa repor por dia: Beber água - 1,5 litros. Ingerir alimentos - 1,0 litro

VARIAÇÕES NA TAXA DE ÁGUA IDADE Feto humano – 94% de água Recém-nascido – 69% de água Adulto – 60% de água

METABOLISMO A quantidade de água é diretamente proporcional à atividade metabólica da célula. Neurônio – 80% de água Célula óssea – 50% de água

Composto mais importante das células Meio onde ocorrem todas Água Composto mais importante das células Meio onde ocorrem todas Reações celulares

1. ESTRUTURA Átomo de Hidrogênio compartilha um par de elétrons com o oxigênio – Geometria próxima do tetraedro (104,5°); Pares de elétrons ñ compartilhados geram uma carga parcial (-).

Pontes de Hidrogênio As pontes de hidrogênio são mais fracas que ligações covalentes; Como o oxigênio é mais eletronegativo("força de atração dos elétrons") que o hidrogênio, este acaba deixando os elétrons mais próximos dele, formando ao seu redor uma nuvem eletrônica negativa(uma carga aparente). Assim, os hidrogênios ficam com nuvens positivas caracterizando pólos distintos; dessa maneira, chegamos a primeira característica dessa molécula: ela é um composto Polar.

Pontes de Hidrogênio

Pontes de Hidrogênio comuns em sistemas biológicos

2. PROPRIEDADES DA ÁGUA SOLVENTE UNIVERSAL?????????????? A água dissolve vários tipos de substâncias polares e iônicas (hidrofílicas), como vários sais e açúcar, e facilita sua interação química, que ajuda metabolismos complexos.

H2O DISSOLVE ESTRUTURAS Propriedades H2O DISSOLVE ESTRUTURAS CRISTALINAS

Sais cristalinos: Interatua com íons que unem os átomos do sal Solubilidade Propriedades 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 Propriedade Substâncias anfipáticas (fosfolipídeos, proteínas, ácidos nucléicos) – A água forma micelas, interatuando com a porção hidrofílica e repelindo a porção hidrofóbica

Propriedades H2O altamente reativa Favorece interações hidrofóbicas; Interfere estrutura e propriedades de proteínas e ác. Nucléicos; Sistema biológico é importante a ligação de H+ mediada pela H2O; H2O funciona como ponte para conectar 2 partes separadas;

Tensão Superficial Propriedades

PROPRIEDADES DA ÁGUA ALTO CALOR ESPECÍFICO Calor específico é definido como a quantidade de calor que um grama de uma substância precisa absorver para aumentar sua temperatura em 1°C sem que haja mudança de estado físico. Devido ao alto calor específico da água, seres vivos não sofrem variações bruscas de temperatura.

PROPRIEDADES DA ÁGUA Propriedades CALOR DE VAPORIZAÇÃO É a quantidade de calor necessária para que uma substâncias passe de estado líquido para o estado de vapor. Devido ao elevado calor de vaporização da água, uma superfície se resfria quando perde água na forma de vapor

PROPRIEDADES DA ÁGUA CAPILARIDADE Quando a extremidade de um tubo fino de paredes hidrófilas é mergulhada na água, as moléculas dessa substância literalmente “sobem pelas paredes” internas do tubo, graças a coesão e a adesão entre as moléculas de água.

3. FUNÇÕES DA ÁGUA TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS FACILITA REAÇÕES QUÍMICAS TERMORREGULAÇÃO LUBRIFICANTE REAÇÕES DE HIDRÓLISE EQUILÍBRIO OSMÓTICO EQUILÍBRIO ÁCIDO BASE

TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS Funções A presença de água permite a difusão nos seres mais primitivos. Organismos mais evoluídos apresentam sistemas circulatórios ( hemolinfa, sangue e seiva vegetal). A urina é uma maneira de eliminar toxinas. As células apresentam-se em estado coloidal (rico em água) o que facilita transporte de substâncias.

TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS Funções A presença de água permite a difusão nos seres mais primitivos. Organismos mais evoluídos apresentam sistemas circulatórios ( hemolinfa, sangue e seiva vegetal). A urina é uma maneira de eliminar toxinas. As células apresentam-se em estado coloidal (rico em água) o que facilita transporte de substâncias.

FACILITA REAÇÕES QUÍMICAS Funções Reações químicas ocorrem mais facilmente com os reagentes em estado de solução. Em algumas reações químicas a união entre moléculas ocorre com formação de água como produto (síntese por desidratação). Reações de quebra de moléculas em que a água participa como reagente são denominadas reações de hidrólise.

TERMORREGULAÇÃO Funções Seres vivos só podem existir em uma estreita faixa de temperatura. A água evita variações bruscas de temperatura dos organismos. A transpiração diminui a temperatura corporal de mamíferos.

LUBRIFICANTE Funções Nas articulações e entre os órgãos a água exerce um papel lubrificante para diminuir o atrito entre essas regiões. A lágrima diminui o atrito das pálpebras sobre o globo ocular. A saliva facilita a deglutição dos alimentos.

4. 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

Propriedades coligativas Das soluções são propriedades que se somam pela presença de dois ou mais solutos e dependem única e exclusivamente do número de partículas (moléculas ou íons) que estão dispersas na solução, não dependendo da natureza do soluto. Isso significa dizer que a quantidade, e não a qualidade (e.g. tamanho, estrutura molecular ou massa), das partículas que estão juntas na solução é que irá influenciar na formação das propriedades (ou efeitos) coligativas.[1] Tonoscopia: diminuição da pressão máxima de vapor. Ebulioscopia: aumento da temperatura de ebulição. Crioscopia: abaixamento da temperatura de fusão. Osmoscopia: massa osmótica.

5.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 = pH: Concentração de íons hidrogênios Água pura: pH neutro

Cálculos: Ionização Água Pura: 1 em cada 107 moléculas de água está ionizada em cada instante = então: A concentração da água em 1 litro de água a 250C é de 55,5M = massa de água em gramas/massa molecular: 1000/18 = 55,5

Cálculos: Na água pura... A [H+]=[OH-], então: Ionização Na água pura... A [H+]=[OH-], então: Kw= [H+]. [H+] ou Kw=[H+]2 [H+]= =[H+]= P é dito como: “logarítimo negativo de”

Ionização da Água Ionização

Ionização da Água Ionização 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 Ionização 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.

Ionização

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Tampões Ionização 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 consequência da presença de grupos dissociáveis contidos em resíduos de aminoácidos ácidos (glutâmico e aspártico) e básicos (lisina e histidina)

Tampões Sistema Tampão Bicarbonato Ionização 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 Ionização 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. 

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Alterações do Equilíbrio ácido-básico Ionização Alterações do Equilíbrio ácido-básico

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

pH na Saúde e Doença potencial hidrogeniônico pH importante para: Conformação de proteínas Catálise enzimática Transporte de O2 Dissociação de moléculas

FIM! “A maioria pensa com a sensibilidade, eu sinto com o pensamento. Para o homem vulgar, sentir é viver e pensar é saber viver. Para mim, pensar é viver e sentir não é mais que o alimento de pensar". Fernando Pessoa