Água como composto de interesse biológico

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Prof. Gilvan Caetano Duarte
Curso de Ciências Biológicas - CPN
Água como composto de 
interesse biológico: estrutura, 
propriedades fisico-químicas, interações 
com macro e micro-moléculas 
Disciplina: Bioquímica
Interações fracas da água com outras 
biomoléculas
Água - 70% ou mais nos tecidos biológicos
Por que as biomoléculas polares se dissolvem em água?
Por que o contrário acontece com as moléculas não
polares?
Tipos de interações fracas
1) Interações de hidrogênio
2) Interações eletrostáticas
3) Interações hidrofóbicas
4) Forças de van der Waals
Interações de hidrogênio e a molécula de 
água
Figura: Estrutura da molécula de água. A
natureza dipolar da molécula de água é
mostrada em (a) modelo “ball-and-stick” e
em (b) modelo space-filling. (c) Duas
moléculas de água unidas por interações de
hidrogênio.
• Na água líquida a temperatura ambiente e pressão
atmosférica, as moléculas estão desorganizadas e em
média podem formar cerca de 3,4 interações.
• No gelo as moléculas de água ocupam espaços bem
definidos, capacitando-as a formarem 4 interações de
hidrogênio.
Figura: Interações de hidrogênio comumente encontradas nos sistemas
biológicos.
Interações de hidrogênio da água com 
solutos polares
Figura: Interações de hidrogênio importantes para os sistemas biológicos.
Ex.: Butanol [CH3(CH2)2CH2OH] – ponto de ebulição = 117°C
Butano [CH3(CH2)2CH3] – ponto de ebulição = - 0,5°C.
Figura: Como as interações de hidrogênio são direcionadas.
Interações 
eletrostáticas da 
água e solutos 
polarizados
• Hidrofílicos
• Hidrófobicos
• Anfipáticos
Figura: A água dissolve muitos sais cristalinos por hidratação de seus
componentes iônicos.
F = Q1 x Q2
ε.r2
A entropia do sistema aumenta quando sólidos são
dissolvidos em água.
ε – constante dielétrica (água=78,5 e benzeno=4,6)
Interações hidrofóbicas: interação de uma
molécula apolar a outra
Moléculas apolares (ex.: hidrocarbonetos)
são insolúvel em água e são chamadas
hidrofóbicas;
Estas moléculas não formam interações de
hidrogênio com a água; é extremamente
favorável a interação destas moléculas com
outras hidrofóbicas;
Compostos apolares desenvolvem interações
termodinamicamente desfavoráveis com as
moléculas de água
Figura: Compostos
anfipáticos em solução
aquosa. (a) Uma longa
cadeia de ácido graxo
envolvida por moléculas de
água altamente ordenadas.
Figura:
Compostos
anfipáticos em
solução aquosa.
As cadeias de
ácidos graxos
formam micelas
expondo uma
área menor de
superfície
hidrofóbica
para as
moléculas de
água.
Moléculas gasosas têm baixa solubilidade em água
Forças de van der Waals
• Variações ao acaso na posição dos elétrons de dois
átomos não carregados, que estejam próximos, criam
condições para surgir um dipolo elétrico transiente em
um deles, o qual por sua vez induz transientemente, um
dipolo elétrico transiente no vizinho.
As interações fracas têm efeito cumulativo
O complexo enzima-substrato é
favorecido pela desorganização
das moléculas de água.