Aula 1 bioquimica da água by Regina Conceição Saldanha Lobato

BIOQUÍMICA AULA 03

BIOQUÍMICA DA ÁGUA

PROF. JOSE REGO 1

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 Físicoquímicas  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 5

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

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 HidrogĂŞnio

Pontes de Hidrog锚nio comuns em sistemas biol贸gicos

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.

Propriedades

H2O DISSOLVE ESTRUTURAS CRISTALINAS

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 H 2 O;

• H 2 O funciona como ponte para conectar 2 partes separadas;

Propriedades

Tens達o 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

PROPRIEDADES DA ÁGUA  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

Propriedades

 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 reações de hidrólise.

são

denominadas

Funções

TERMORREGULAÇÃO  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.

Funções

LUBRIFICANTE  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

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

[H+][OH−] Keq= [H2O] 1 + pH=log + =−log[H ] [H] 29

Ionização

Cálculos:  Água Pura: 1 em cada 107 moléculas de água está ionizada em cada instante = então: +

−

[H ][OH ] Keq= [H2O]  A concentração da água em 1 litro de água a 25 0C é de 55,5M = massa de água em gramas/massa molecular: 1000/18 = 55,5 +

−

[H ][OH ] Keq= [55,5M] − 1 6

−

K e q .5 5 ,5 = [ H ] [ O H ]= K w

1 , 8 x 1 0M . 5 5 , 5 M = [ H ] [ O H ] = K w K e q H O = 1 ,8 x 1 0 = 2 − 1 6 2

− 1 6

K w = 9 9 , 9 x 1 0M = [ H ] [ O H ]

− 1 4

1 x 1 0M = [ H ] [ O H ] 2

Cálculos:

Ionização

 Na água pura... A [H+]=[OH-], então:  Kw= [H+]. [H+] ou Kw=[H+]2  [H ]= +

=[H ]= +

− 1 4

− 7

1 x 1 0 M= 1 0

 P é dito como: “logarítimo negativo de” 

1 + pH=log + =−log[H] [H]

1 p H = lo g lo g 1 + lo g 7= 0+ 7 ,0=7 ,0 − 7 = [ 1 x 1 0]

p H =7 ,0 31

pH na Saúde e Doença potencial hidrogeniônico pH importante para:

Conformação de proteínas Catálise enzimática Transporte de O 2 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