Água, pH e sistemas tampão, Slides de Bioquímica

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Água, pH e Tampões

Universidade Estadual do Rio Grande do Sul

Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia

Profª Drª Francine Fioravanso Tramontina

Água

• (^) Substância mais abundante nos sistemas vivos;
• (^) Tendência a ionização e força de atração entre moléculas de água são essenciais para a estrutura e função das biomoléculas;
• (^) A molécula da água e seus produtos de ionização influenciam a estrutura e as propriedades de todos os componentes celulares;
• (^) Solvente universal.

Características físicas da água

• (^) ALTO CALOR ESPECÍFICO – 4.184 J
  • (^) É a quantidade de energia necessária para elevar em 1°C uma unidade de massa de uma substância
• (^) ELEVADO CALOR DE VAPORIZAÇÃO – 2.452 J/g
  • (^) 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

Ligações (Pontes) de Hidrogênio

• (^) Oorre entre átomos de H com O, N ou F.
• (^) São ligações relativamente fracas:
  • (^) ENERGIA DE DISSOCIAÇÃO DE LIGAÇÃO NA ORDEM DE 20kJ/mol (348kJ para ligação C-C);
• (^) 10% covalente e 90% eletrostática;
• (^) Polaridade da molécula de água promove atração eletrostática entre O (polo negativo) de uma molécula e H (polo positivo) de outra.
• (^) A todo instante moléculas de água estão interagindo entre si, formando ligações de hidrogênio que duram de um a vinte picossegundos (1 ps = 10- 12 s). Quando uma ligação se quebra, imediatamente outra se forma.
• (^) Pontes de H geram grande coesão!!!!

Solubilização de compostos polares

• (^) As biomoléculas polares (HIDROFÍLICAS) se dissolvem facilmente em água porque elas podem substituir interações entre as moléculas de água (água-água) por interações energeticamente mais favoráveis entre a água e o soluto (água-soluto).
• (^) Em contrapartida, as biomoléculas apolares (HIDROFÓBICAS) são muito pouco solúveis em água porque elas interferem nas interações do tipo água-água, mas são incapazes de formar interações do tipo água-soluto.

Solubilização de Biomoléculas

Interações com compostos apolares

• (^) Compostos não polares não formam interações energeticamente

favoráveis com as moléculas de água, e também interferem nas pontes

de H formadas entre elas;

• (^) A quebra das pontes de H pode retirar energia do sistema, e há uma

diminuição considerável da entropia;

• (^) Formação de duas fases;
• (^) As moléculas de água formam uma espécie de “gaiola” ao redor das

moléculas do soluto apolar;

• (^) Gera um ordenamento nas moléculas, reduz entropia;
• (^) Variação de energia livre é desfavorável!!

Interações com compostos anfipáticos

• (^) Composto anfipático possui região polar e região apolar na mesma molécula
• (^) Região hidrofílica interage favoravelmente com a água;
• (^) Região hidrofóbica tende a se agregar para minimizar a interação com a água;

Interação com biomoléclas

Interação com biomoléculas

Osmose

IONIZAÇÃO DA ÁGUA E pH

Cálculo da Ionização da Água

• (^) Grau de ionização da água em equilíbrio é pequeno: a 25º C, apenas 2 de 10 9 moléculas de água estão ionizadas;
• (^) Molaridade da água pura é 55,5 M: 1000 / 18 = 55,5 M
• (^) Constante de Equilíbrio da água pura: Kw = Produto iônico da água

Produto Iônico da Água (Kw)

• (^) O produto iônico da água é a base para a escala de pH; Kw = Produto iônico da água
• (^) A condutividade elétrica da água pode ser medida em

laboratório e ela representa a Constante de Equilíbrio (Keq);

• (^) A condutividade elétrica da água a 25°C (Keq) é 1,8x

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