Água e suas propriedades

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22/08/2011
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Bioquímica
ÁGUA E SUAS 
PROPRIEDADES
Profa. Dra. Ana Carolina Silva Siquieroli
ÁGUA E SUAS PROPRIEDADESÁGUA E SUAS PROPRIEDADES
A água é a substância mais abundante nos sistemas vivos – 70% da massa
Os primeiros organismos vivos apareceram em um ambiente aquoso
É o solvente da vida
Ela banha, dissolve e transposta compostos no sangue
Fornece um meio para movimento de moléculas para o interior das 
células
Através dos compartimentos celulares, separa moléculas carregadas, 
dissipa calor e participa de reações químicas
ÁGUA E SUAS PROPRIEDADESÁGUA E SUAS PROPRIEDADES
A maioria dos compostos, incluindo as proteínas, deve interagir com o 
meio aquoso
Apesar da variação na quantidade de água ingerida diariamente e 
produzida no metabolismo, o corpo mantém uma quantidade quase
constante de água, que corresponde a 70% do peso corporal
25L Líquido 
intracelular 
25L Líquido 
intracelular 
(LIC)
15L Líquido 
extracelular 
15L Líquido 
extracelular 
(LEC)
Total 40 L
10L 
Instersticial
5L de 
sangue
LEC= 15L
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Diferenças na porcentagem de água no peso corporal
ADULTOS: 70%
CRIANÇAS: 75%
ÁGUA E SUAS PROPRIEDADESÁGUA E SUAS PROPRIEDADES
OBESOS x MAGROS
MULHERES x HOMEM
IDOSOS x JOVENS
60 % da água corporal total é 60 % da água corporal total é 
intracelular
ÁGUA E SUAS PROPRIEDADESÁGUA E SUAS PROPRIEDADES
Líquido no plasma – sangue após as células 
sanguíneas serem removidas
40% é extracelular40% é extracelular
Água intersticial – líquido nos espaços 
teciduais, que fica entre as células
Água transcelular – inclui a secreção 
gastrintestinal, urina, suor, entre outros
ÁGUA E SUAS PROPRIEDADESÁGUA E SUAS PROPRIEDADES
PONTES DE HIDROGÊNIO NA ÁGUAPONTES DE HIDROGÊNIO NA ÁGUA
A natureza dipolar da molécula de água, permite que ela forme pontes de 
hidrogênio
Essa é a propriedade responsável pelo papel da
água como solvente
ÁGUA E SUAS PROPRIEDADESÁGUA E SUAS PROPRIEDADES
PONTES DE HIDROGÊNIO NA ÁGUAPONTES DE HIDROGÊNIO NA ÁGUA
Na ligação formada entre o oxigênio e o 
hidrogênio, os elétrons compartilhados são
atraídos em direção ao átomo de oxigênio
o que lhe confere uma carga parcial 
negativa e ao hidrogênio uma carga 
positiva
MOLÉCULA DIPOLARMOLÉCULA DIPOLAR
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ÁGUA E SUAS PROPRIEDADESÁGUA E SUAS PROPRIEDADES
PONTES DE HIDROGÊNIO NA ÁGUAPONTES DE HIDROGÊNIO NA ÁGUA
Ponte de hidrogênio: interação não covalente
fraca entre o hidrogênio de uma molécula e o 
átomo mais eletronegativo de uma molécula
aceptora
O oxigênio da água pode formar pontes de 
hidrogênio com outras duas moléculas de 
água
1 4 moléculas de água vizinhas1 4 moléculas de água vizinhas
ÁGUA E SUAS PROPRIEDADESÁGUA E SUAS PROPRIEDADES
água no estado sólidoágua no estado sólido
ÁGUA E SUAS PROPRIEDADESÁGUA E SUAS PROPRIEDADES
ÁGUA E REGULAÇÃO TÉRMICAÁGUA E REGULAÇÃO TÉRMICA
Estrutura da água permite que ela resista a 
mudanças na temperatura
Condutividade térmica da água é alta, 
facilitando a dissipação de calor das áreas de 
alto uso de energia, como o cérebro
BIOMOLÉCULASBIOMOLÉCULAS
ÁGUA COMO SOLVENTEÁGUA COMO SOLVENTE
Moléculas orgânicasMoléculas orgânicas
polares
Sais inorgânicosSais inorgânicos
Dissolvem na água
Pois ela forma pontes de hidrogênio e interações
eletrostáticas com tais moléculas
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BIOMOLÉCULASBIOMOLÉCULAS BIOMOLÉCULASBIOMOLÉCULAS
ELETRÓLITOSELETRÓLITOS
Os líquidos extracelulares e intracelulares contém
ânions e cátions inorgânicos
Que estão distribuídos de forma irregular:
Plasma e líquido intersticial: Na+ e Cl-
Nas células: K+ e fosfatos como HPO4 -2
Essa distribuição é mantida pelos transportadores
dependendes de energia que bombeiam Na+ para fora
das células em troca de K+
BIOMOLÉCULASBIOMOLÉCULAS
OSMOLALIDADEOSMOLALIDADE
A água é distribuída entre os diferentes compartimentos líquidos de acordo com a 
osmolalidade
Osmolalidade: concentração de solutos
A osmolalidade de um líquido é proporcional à concentração total de suas moléculas
dissolvidas, incluindo íons, metabólitos orgânicos e proteínas
BIOMOLÉCULASBIOMOLÉCULAS
A membrana celular semipermeável que separa os compartimentos extra e 
intracelular contém um número de canais de íons
Através dos quais a água pode se mover livremente
Mas outras moléculas não
A água também pode se mover livremente através dos 
capilares que separa o líquido intersticial e o plasma
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BIOMOLÉCULASBIOMOLÉCULAS
A água se move de um compartimento com concentração de solutos mais baixa (baixa
osmolalidade) para um com concentração mais alta
Para atingir uma osmolalidade igual em ambos os lados
da membrana
A força para manter a mesma quantidade de água em ambos os lados da
membrana é chamada pressão osmótica
BIOMOLÉCULASBIOMOLÉCULAS
BIOMOLÉCULASBIOMOLÉCULAS
Quando um compartimento líquido perde água, outro a repõe, para manter a 
osmolalidade constante
Á medida que a água passa do sangue para a urina para balancear a excreção de 
íons, o volume sanguíneo é preenchido com água do líquido intersticial
Quando as osmolalidades do sangue e do líquido intersticial estão muito altas, 
a água se move para fora das células
Perda de água celular – hiperglicemia – glicose aumenta osmolalidade do 
sangue
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BIOMOLÉCULASBIOMOLÉCULAS
ÁCIDOS E BASESÁCIDOS E BASES
ÁCIDOS – compostos que doam um íon hidrogênio (H+) para uma solução
BASES – compostos que captam íons hidrogênio como OH-
ÁGUA SE DISSOCIAÁGUA SE DISSOCIA
Gerando íons hidrogênio (H+) e íons hidróxido (OH-)
BIOMOLÉCULASBIOMOLÉCULAS
O pH dA ÁGUAO pH dA ÁGUA
A fração de dissociação das moléculas de água em H+ e OH- é muito leve
E a concentração de íons H+ na água pura é apenas 0,0000001 M ou 10 -7 mol/L
A concentração de íons hidrogênio em uma solução é usualmente indicada pelo
termo pH, o qual é o log10 negativo da concentração de H+ expresso em mol/L
Portanto o pH da água pura é 7
Água é neutra, nem ácida e nem básica
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7
Um pH de 7 é considerado neutro, porque [H+] e 
[OH-] são iguais
As soluções ácidas têm uma concentração maior de 
íons hidrogênio e uma concentração menor de íons
hidróxido (pH < 7)
As soluções básicas têm uma concentração menor
de íons hidrogênio e uma concentração maior de 
íons hidróxido (pH > 7) 
BIOMOLÉCULASBIOMOLÉCULAS
Em geral, um ácido fraco (HA) chamado de ácido conjugado, dissocia-se em um íon
hidrogênio e um componente aniônico (A-), chamado de base conjugada
Ka é a constante de equilíbrio para dissociação de um ácido fraco. Quanto maior o Ka é a constante de equilíbrio para dissociação de um ácido fraco. Quanto maior o 
Ka, maior a tendência de dissociar um próton
A tendência de HA se dissociar e doar um íon hidrogênio para a solução é 
representada por seu Ka
Ácido – doador de prótons
Base – aceptora de prótons
Um doador de prótons e seu aceptor correspondente, constituem um par ácido-
base conjugado
BIOMOLÉCULASBIOMOLÉCULAS BIOMOLÉCULASBIOMOLÉCULAS
Pka = - log Ka
Pka é análogo ao log10 negativo de Ka
Quanto maior a tendência para dissociar um próton, mais forte é o ácido e menor
é o seu pKa
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Na equação de Henderson-Hasselbalch:
BIOMOLÉCULASBIOMOLÉCULAS
A partir desta equação, pode se ver que uma ácido fraco está
50% dissociado em um pH igual ao seu pKa.
Essa equação pode ser utilizada para calcular a razão entre a 
forma protonada e não-protonada em qualquer pH
Curva de Titulação do ácido acético
BIOMOLÉCULASBIOMOLÉCULAS
TAMPÕES TAMPÕES 
Os tampões consistem em um ácido fraco e sua base conjugada
Fazem com que uma solução resista a alterações no pH quando íons hidrogênio ou
íons hidróxido são adicionados
Curva de Titulação do ácido acético
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BIOMOLÉCULASBIOMOLÉCULAS
ÁCIDOS METABÓLICOS E TAMPÕES ÁCIDOS METABÓLICOS E TAMPÕES 
Uma taxa média de atividade metabólica produz uma grande quantidade de ácido
por dia
Se todo esse ácido fosse dissolvido de uma vez nos líquidos corporais não
tamponados, o pH neles seria menor que 1
Contudo, o pH do sangue é mantido normal entre 7,36 e 7,44. Como?
Pelos sistemas tamponantes do corpo humano
BIOMOLÉCULASBIOMOLÉCULAS
O SISTEMA-TAMPÃO DO BICARBONATOO SISTEMA-TAMPÃO DO BICARBONATO
A maior fonte de ácido metabólico no corpo é o gás CO2, produzido principalmente
no Ciclo de Krebs.
O CO2 se dissolve na água e reage com ela para produzir o ácido carbônico (H2CO3).
Que é um ácido fraco que se dissocia parcialmente em H+ e ânion bicarbonato ( HCO3-)
O ácido carbônico é, ao mesmo tempo, o principal ácido produzido no corpo e seu
principal tampão.
BIOMOLÉCULASBIOMOLÉCULAS
O SISTEMA-TAMPÃO DO BICARBONATOO SISTEMA-TAMPÃO DO BICARBONATO
O seu pKa é apenas 3,8, de modo que, no ph do sangue (7,4) ele está quase
completamente dissociado e incapaz de produzir bicabornato
Contudo, o ácido carbônico pode ser reposto a partir de CO2 dissolvido nos líquidos
corporais
Portanto, a medida que uma base é adicionada ela reage com o H+ livre, impedindo as 
variações de ph dos líquidos corporais
E logo, o ácido carbônico é reposto pelo CO2 dissolvido na água
LISTA DE EXERCÍCIOSLISTA DE EXERCÍCIOS
10) Discuta o seguinte caso:
Dianne é uma mulher de 26 que depois um descanso após o almoço, não conseguiu ser
acordada. Sua companheira de quarto chamou a ambulância e Dianne foi levada à
emergência do hospital em coma. De acordo com o relato de sua companheia, Dianne
tinha se sentido enauseada e tonta e tinha estado vomitando por 24 horas. A paciente
está clinicamente desidratada, sua pressão sanguínea está baixa e apresenta um pH
sanguíneo de 7,08. Seus movimentos respiratórios são profundos e rápidos, e seu pulso
está acelerado. Seu hálito tem odor cetônico frutado.
a) Sobre o caso relatado, tente deduzir qual o diagnóstico de Dianne.
b) Qual o provável motivo da desidratação apresentada pela paciente? Explique
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LISTA DE EXERCÍCIOSLISTA DE EXERCÍCIOS
1)Fale sobre a importância da água como componente encontrado em maior quantidade
nos organismos vivos
2)O que é pH? O que o seu valor representa?
3)Quando variamos em uma unidade a escala de pH, qual é a variação na concentração de
íons H+ na solução? Explique.
4) Coloque em ordem crescente de pH as seguintes soluções:
Plasma sanguíneo
Suco de laranja
Urina humana
Água sanitária
Suco gástrico
Saliva
5)Qual é a importância, para o organismo, da manutenção do pH dentro de limites
definidos para cada fluido? Exemplifique.
6)O que é solução tampão?
7)Qual é a composição de uma solução tampão?
8)Por que um ácido forte não pode ser utilizado como parte de um sistema tampão?
9) Como a faixa de atuação de um sistema tampão pode ser determinada?