BIOQUÍMICA
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
AULA 03
BIOQUÍMICA DA ÁGUA
PROFA. DENISE ESTEVES MORITZ
Nutrição – UNISUL - Tubarão
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.
2
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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;
3
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
VARIAÇÕES NA TAXA DE ÁGUA
 ESPÉCIE
Água-viva
-
98% de água
Sementes
-
10% de água
Espécie humana
-
70% de água
4
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
VARIAÇÕES NA TAXA DE ÁGUA
 IDADE
Feto humano – 94% de água
Recém-nascido – 69% de água
Adulto – 60% de água
6
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
METABOLISMO
 A quantidade de água é diretamente proporcional à
atividade metabólica da célula.
Neurônio – 80% de água
Célula óssea – 50% de água
7
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
Água
Composto mais
importante das células
Meio onde ocorrem todas
Reações celulares
8
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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 (-).
9
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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.
10
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
Pontes de Hidrogênio
11
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
Pontes de Hidrogênio comuns
em sistemas biológicos
12
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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.
13
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
Propriedades
H2O DISSOLVE ESTRUTURAS
CRISTALINAS
14
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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
15
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
Propriedade
Solubilidade
 Substâncias anfipáticas
(fosfolipídeos, proteínas, ácidos
nucléicos) – A água forma
micelas, interatuando com a
porção hidrofílica e repelindo a
porção hidrofóbica
16
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
H2O altamente reativa
Propriedades
• 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;
17
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
Propriedades
Tensão Superficial
18
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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.
19
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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
20
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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.
21
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
3. FUNÇÕES DA ÁGUA
 TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS
 FACILITA REAÇÕES QUÍMICAS
 TERMORREGULAÇÃO
 LUBRIFICANTE
 REAÇÕES DE HIDRÓLISE
 EQUILÍBRIO OSMÓTICO
 EQUILÍBRIO ÁCIDO BASE
22
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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.
23
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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.
24
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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
25
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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.
26
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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.
27
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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
28
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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.
29
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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 
[H 2O]
1
pH  log   log[H  ]
[H ]
30
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
Ionização
Cálculos:
 Água Pura: 1 em cada 107 moléculas de água está ionizada em
cada instante = então:


[H ][OH ]
Keq 
[H 2O]
 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



[H ][OH ]
Keq 
[55,5M]
16

Keq.55,5  [H ][OH ]  Kw
KeqH2O  1,8x10
16 
2
Kw

99,9x10
M
 [H][OH ]



 1,8x10 16 M.55,5M  [H][OH ]  Kw
1x10 14 M 2  [H][OH ]
31
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL

Cálculos:
Ionização
 Na água pura... A [H+]=[OH-], então:
 Kw= [H+]. [H+] ou Kw=[H+]2

[H+]=
Kw
=[H+]=
14
1x10
2
7
M 10
 P é dito como: “logarítimo negativo de”


1


pH  log   log[H ]
[H ]
1
pH  log
7  log1 log 7  0  7,0  7,0
[1x10 ]
pH  7,0
32
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
Ionização da Água
Ionização
33
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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
34
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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.
35
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
Ionização
36
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
Vídeo
37
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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)
38
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
Ionização
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.
39
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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.
40
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
Vídeo
41
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
Alterações do Equilíbrio
ácido-básico
Ionização
Condição
Causas possíveis
acidose
respiratória
apnéia ou capacidade pulmonar prejudicada, com acúmulo de CO2 nos
pulmões.
acidose
metabólica
ingestão de ácido, produção de cetoácidos no diabetes descompensado
ou disfunção renal.
(Em todas elas, há um acúmulo de H+ não decorrente de um excesso de
CO2.)
Condição
Causas possíveis
alcalose
respiratória
hiperventilação, produzindo diminuição do CO2 no sangue.
alcalose
metabólica
ingestão de álcali (base), vômitos prolongados (perda de HCl) ou
desidratação extrema levando a retenção de bicarbonato pelos rins.
(O aspecto comum é a perda de H+ não decorrente de uma baixa do CO2
sangüíneo)
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
42
Ionização
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).
43
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
pH na Saúde e Doença
potencial
hidrogeniônico
pH importante para:
Conformação de proteínas
Catálise enzimática
Transporte de O2
Dissociação de moléculas
44
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL
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
45
Profa. Denise Esteves Moritz - UNISUL