aula 2

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Bioquímica
Química Celular
Molécula de água
Herbert Rodrigues Goulart
Aula 02
COMPONENTES CELULARES
Organismo – Homem
Sistemas – Cardiovascular
Órgãos – Coração 
Tecidos – muscular
Células – células do miocárdio
Moléculas – Lipídio- fosfolipídios
Átomos – Carbono, Sódio 
Unidades subatômicas= elétron,
Próton e nêutron.
O= Oxigênio - átomo
O2= Oxigênio – molécula de oxigênio
Água e Sais 
Minerais
Carboidratos
ProteínasLipídios Ácidos Nucléicos
O segredo 
da vida!
CONSTITUINTES BIOQUÍMICOS DAS CÉLULAS
100% (Energia)
65%-Carboidratos
25%-Lipídios
10%-Proteínas
 Água 2H, 1O
 Sais Minerais Na, 
K, Ca, Zn, Mg, Cl
 Proteínas
 Carboidratos 
 Lipídios
 Ácidos nucleicos
 Vitaminas
InorgânicosOrgânicos
75 a 85%
12 a 23%
2 a 3%
COMPONENTES MOLECULARES
C-H-O e/ou N
 ‘’’’’’’’’’’
CONSTITUINTES QUÍMICOS DAS CÉLULAS
ELETRONEGATIVIDADE
E
L
E
T
R
O
N
E
G
A
T
IV
ID
A
D
E
Elétron+negatividade
Tendência de um átomo em ganhar ou perder (compartilhar-seder) elétrons
https://www.youtube.com/watch?v=cd82T7cf7Kc&t=1s
https://www.youtube.com/watch?v=cd82T7cf7Kc&t=1s
LIGAÇÕES QUÍMICAS
LIGAÇÕES QUÍMICAS – IÔNICAS
COMPOSTOS POLARES
Regra do Octeto - Nos elementos químicos devem sempre conter 
8 elétrons na última camada eletrônica ou camada de valência.
Na+ Cl-
Ca++ 2Cl-
Prótons (+) e nêutrons
Elétrons (-)
LIGAÇÕES QUÍMICAS – COVALENTES
COMPOSTOS APOLARES OU POLARES
N N apolar
S S
H H
H C H
H
H
O
H
Polar
Apolar
H
O O
O C O
Carga parcial
negativa no O
Cargas parciais
positivas nos Hs
Modelo 
bastão-e-bola
Modelo de
preenchimento espacial
O oxigênio é mais eletronegativo que o hidrogênio atraindo a nuvem eletrônica 
mais para si, essa distribuição desigual faz com que a água se comporte como um 
dipolo
Oxigênio: parcialmente negativo (d-)
Hidrogênio: parcialmente positivo (d+)
LIGAÇÕES QUÍMICAS – COVALENTES
COMPOSTOS POLARES
Estrutura da molécula de água
Características
 Encontrada em maior quantidade nas células
 Solvente natural de íons, minerais e outras substâncias
 Indispensável para o metabolismo
 Agente regulador da temperatura corporal
 Conteúdo de água é variável:
90% a 95%
Idade Atividade Metabólica
ÁGUA
Interações fracas em 
sistema aquoso
 Interações iônicas (eletrostáticas)sais minerais – hidrofílicas 
(carboidratos-polar).
 Interações hidrofóbicas
 Tendência das moléculas hidrofóbicas (apolar) a se agruparem quando 
num ambiente aquoso (polar).
 Pontes de hidrogênio:
 Força coesiva que mantém a água no estado líquido nas CNTPs
 Organização da água (gelo)
Estrutura da molécula de água: 
ponte de hidrogênio
Ponte de hidrogênio
0.177 nm
Ligação covalente
0.0965 nm
Símbolo para 
ponte 
de hidrogênio
A forma da molécula de água é determinada pela geometria dos orbitais 
externos do átomo de oxigênio que (ocupa uma posição central).
Os orbitais não ligados comprimem as ligações O—H fechando ligeiramente o 
ângulo formado entre elas 109,5o 
g 104,5o
H – F, O ou N
Pontes de hidrogênio na estrutura do gelo
No gelo, cada molécula faz quatro pontes 
de hidrogênio
No estado liquido cada molécula está 
ligada, em média, a 3,4 outras moléculas de 
água , ou seja, a água líquida tem um alto 
grau de organização cuja estrutura se 
assemelha muito a do gelo.
Na fusão do gelo são quebradas somente 
o mínimo de pontes de hidrogênio para que 
a água se torne líquida
H2O(solida) g H2O(liquida) DH 5.9 kJ/mol
H2O(liquida) g H2O(gasosa) DH 44.0 kJ/mol
Já na passagem para o estado gasoso a 
(quase) totalidade das pontes de hidrogênio 
são quebradas .
As pontes de hidrogênio conferem à 
água propriedades incomuns
 Altos ponto de fusão, ebulição e calor de evaporação
Ponto de 
fusão (o C)
Ponto de 
ebulição (o C)
Calor de 
evaporação(J/g)*
* A energia requerida para converter 1.0 g da substância do estado líquido para o
estado gasosos à pressão atmosférica sem aumentar a temperatura. É uma
medida direta da energia necessária para superar as forças de atração entre as
moléculas na fase líquida.
Pontes de hidrogênio comuns 
em sistemas biológicos
Entre grupamentos 
peptídicos em 
polipeptídeos
adenina
Entre bases 
complementares 
do DNA
Entre hidroxila de 
um álcool e a água Entre a carbonila de 
uma cetona e a água
timina
R= CH3
CH3-OH
Gases apolares são pouco solúveis em água
Solubilidade de alguns gases na água
Gás Estrutura Polaridade Solubilidade 
em água 
(g/L)
Nitrogênio Apolar 0.018 (40 °C)
Oxigênio Apolar 0.035 (50 °C)
Dióxido de 
carbono
Apolar 0.97 (45 °C)
Amônia Polar 900 (10 °C)
Sulfeto de 
hidrogênio
Polar 1,860 (40 °C)
Capacidade de reagir com a água aumenta em muito a solubilidade
Sistemas biológicos utilizam proteínas transportadoras para aumentar a solubilidade dos 
gases. Ex.: hemoglobina-O2
C18H32O2
C2H4O2 VINAGRE
Um ácido graxo no meio aquoso
As moléculas de água em contato com a cauda apolar de (hidrocarboneto) ficam com sua 
capacidade de formar pontes de H sub-otimizada.
Isso leva a um aumento da quantidade de pontes de H água—água na região circundante 
a cauda apolar
Ou seja, nessa região a água se torna mais organizada, mais parecida com o gelo.
Cauda 
Hidrofóbica
(alquila)
Moléculas de água à volta 
da cauda hidrofóbica
Agregados de 
moléculas de 
água na “bulk 
phase”
“Cabeça”
hidrofílica
Lipídeos dispersos 
em água
Agregados de 
moléculas lipídicas
(monocamada)
Micela
Regiões apolares se agregam enquanto regiões polares interagem com a água do meio
Agrupando-se em monocamadas e/ou em micelas as moléculas de ácido graxo minimizam a 
exposição de sua cauda apolar à água. A otimização nas pontes de hidrogênio água-água 
estabiliza os agregados lipídicos formados.
Na estrutura da micela apenas as cabeças polares ficam expostas á água, todas as caudas 
apolares se escondem no cerne de sua estrutura (interações hidrofóbicas) 
Comportamento de lipídios em meio aquoso
A água interage eletrostáticamente com 
solutos carregados
ex.: a dissolução do NaCl
Na+ hidratado
(solvatado)
Cl- hidratado
(solvatado)
Cristal de NaCl anidro
Os solutos alteram as propriedades 
coligativas da água
 Pressão de vapor
 Ponto de ebulição
 Ponto de fusão
 Pressão osmótica
 Tensão superficial
Formação
de gelo
evaporação evaporação
Na água pura todas as
moléculas na superfície
contribuem para a
pressão de vapor, e
todas as moléculas da
fase líquida contribuem
para a formação de gelo
Nessa solução a concentração 
efetiva de água é reduzida. O 
soluto (de alto ponto d e 
ebulição ex.: Na+) segura as 
moléculas de água de sua 
camada de solvatação, 
dificultando tanto a 
evaporação quanto a 
formação de gelo
100 °C 110 °C
Osmose e Pressão osmótica
Osmose é o movimento de água através de 
uma membrana semipermeável (H2O) 
causado por diferença na pressão entre os 
lados da membrana
Água 
pura
Soluto não permeante 
dissolvido em água
Membrana 
semipermeável
Embolo
Estado 
inicial
Estado 
final
Nível de água
Membrana semipermeável
H2O H2O
10 Na+ Cl- 1000 Na+ Cl-
Efeito da osmolaridade do meio no movimento da 
água através da membrana de uma célula
Solutos extracelulares Solutos intracelulares
Meio hipertônico –
a água sai, a célula 
crena
Meio isotônico - a 
quantidade de água que 
entra é igual a que sai
Meio hipotônico –
a água entra, a 
célula incha até 
arrebentar
A membrana celular é 
mais permeável a água do 
que aos seus solutos
Plantas usam pressão 
osmótica para conseguir 
rigidez mecânica
A resposta ao toque em plantas 
é um evento osmótico
Dionaea muscipula Mimosa pudica
Fluxos d K+ através da membrana plasmática de células especializadas
SAIS MINERAIS
Características
 Manutenção da pressão osmótica
 Manutenção do equilíbrio ácido-básico
 Co-fatores enzimáticos  Mg
 Função reguladora e formação de ossos  Ca
 Oligoelementos: Fe, I e outros
Cl-
Na+ e K+
Patologias
 Anemia Insuficiência Renal Crônica
 Doença óssea ou Osteoporose
SAIS MINERAIS