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Água: bioquímica                                                                  As biomoléculas são sintetizadas pelos seres vivos, toda regra tem uma exceção e a água é a exceção desta regra. Ela não é sintetizada pelos organismos e está disponível para adquirirmos pela alimentação, mas é classificada como biomolécula pela sua importância para nós. Todos os indivíduos possuem a água em sua constituição, e na maioria dos casos ela é responsável por 70% do peso dos organismos. É a partir dela e de suas propriedades que as estruturas biológicas e as reações bioquímicas ocorrem. As ligações de hidrogênio entre as moléculas de água são as responsáveis por suas propriedades e embora sejam ligações consideradas “fracas” quando comparadas às ligações covalentes, em conjunto elas são fundamentais para a manutenção das estruturas tridimensionais das biomoléculas. Tecnicamente as ligações de hidrogênio podem ser descritas como as ligações formadas entre um grupo fracamente ácido (dito “doador) como, por exemplo, o N-H ou o O-H e um grupo carregando um par de elétrons não compartilhado (fracamente básico, ou “receptor”), como um N ou O.Talvez já tenhamos lido sobre essas ligações sob o nome “ponte de hidrogênio”, porém o termo recomendado pela IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada, da sigla em inglês) é “ligação de hidrogênio”. Uma das consequências das ligações de hidrogênio são os altos pontos de fusão e de ebulição da água em relação aos outros solventes comuns, já que devido à estrutura tetraédrica da água, cada molécula realiza em torno de três a quatro ligações de hidrogênio com outras moléculas, o que exige uma alta energia térmica para quebrar essas ligações.Biologicamente essas ligações são muito importantes por possibilitar à água o seu uso como solvente, por exemplo, na diluição dos açúcares, devido aos efeitos estabilizantes das ligações de hidrogênio entre os grupos hidroxila ou o oxigênio da carbonila dos açúcares e as moléculas polares da água. A água, devido a sua polaridade e às atrações eletrostáticas/ligações de hidrogênio, dissolve ainda sais, ácidos carboxílicos ionizados, aminas protonadas, ésteres de fosfato ou anidridos, funções orgânicas.As interações fracas também são muito importantes para manter a estrutura, e consequentemente as funções das biomoléculas, já que em conjunto elas possuem um efeito cumulativo significante e mantém as moléculas em seus estados ideais para funcionamento mesmo com quebras e formações de novas ligações, já que estas ocorrem de maneira aleatória e rompimentos simultâneos de ligações fracas são improváveis.Quanto maior a possibilidade de interações fracas, mais estável é a macromolécula (por exemplo: proteínas, DNA e RNA), sendo que a forma tridimensional destas é determinada justamente por essas ligações fracas, responsáveis também pela ligação entre antígenos-anticorpos, hormônios, neurotransmissores e receptores. Para muitas proteínas, as moléculas de água ligadas a elas são essenciais para suas funções.Olha só a importância das ligações de hidrogênio e da água em nosso organismo. O que me faz lembrar outra propriedade muito importante da água: a sua fraca ionização, formando íons hidrogênio (H+) e hidróxido (OH-).Prótons livres como indicado na equação acima não existem em solução, os íons hidrogênio formados na água são imediatamente hidratados a íons hidroxônios (H3O+), devido às ligações de hidrogênio presentes. Biologicamente essa ionização da água é importante por permitir uma mobilidade iônica entre as moléculas, mobilidade esta presente nas reações de transferência de prótons. Quantitativamente, por meio de medidas de condutividade elétrica, podemos definir a constante de equilíbrio da reação acima (Keq) como 1,8x10-16 M a 25oC e a concentração de H+ como 10-7 M, valores importantes (principalmente este último) quando vamos calcular o pH das soluções, já que a escala de pH é baseada no produto iônico da água.O pH é dito neutro se possuir valor 7, sendo que valores maiores de pH caracterizam soluções alcalinas e pH com valores menores soluções ácidas, sendo que este valor não foi obtido por acaso ou por conveniência, e sim a partir de cálculos envolvendo o valor do produto iônico da água a 25oC. Mas você pode estar pensando: em nosso organismo diversas reações ocorrem, logo elas podem alterar o pH do meio, isso não seria perigoso para a vida? E a resposta que eu te trago: Sim, seria perigoso, mas essas alterações bruscas não ocorrem por causa dos tampões.Os tampões são sistemas aquosos que tendem a resistir às alterações no pH quando pequenas quantidades de ácido ou base são adicionadas. Ele é composto por um ácido fraco (doador de prótons) e sua base conjugada (aceptor de prótons). Quando um ácido um uma base fraca entra em contato com o tampão reage com os ácidos e bases presentes, resultando em duas reações reversíveis que entram em equilíbrio, tendo como resultado apenas uma pequena alteração na razão das concentrações relativas do ácido fraco e sua base conjugada e, portanto, uma pequena alterações do pH, compatível com os processos fisiológicos.Toda equação de dissolução apresenta um valor de Ka característico, e a relação entre ele, o pH e a concentração de determinado tampão é definida pela equação de Henderson-Hasselbalch:Essa é uma equação que vale a pena ser memorizada, pois possibilita calcular o pH de uma mistura de ácido-base conjugada, muito importante no preparo de tampões (uma rotina para quem trabalha na área bioquímica). A seguir daremos um exemplo da aplicação da equação de Henderson-Hasselbalch. Tente repetir o exercício sem olhar a resposta para fixar a equação e a forma de preparo de tampões:                                                                                                              Exercício: Calcule o pH de uma mistura de 0,10 M de ácido acético e 0,20 M de acetato de sódio, sabendo que o pKa do ácido acético é 4,76

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Água: bioquímica                                                                  As biomoléculas são sintetizadas pelos seres vivos, toda regra tem uma exceção e a água é a exceção desta regra. Ela não é sintetizada pelos organismos e está disponível para adquirirmos pela alimentação, mas é classificada como biomolécula pela sua importância para nós. Todos os indivíduos possuem a água em sua constituição, e na maioria dos casos ela é responsável por 70% do peso dos organismos. É a partir dela e de suas propriedades que as estruturas biológicas e as reações bioquímicas ocorrem. As ligações de hidrogênio entre as moléculas de água são as responsáveis por suas propriedades e embora sejam ligações consideradas “fracas” quando comparadas às ligações covalentes, em conjunto elas são fundamentais para a manutenção das estruturas tridimensionais das biomoléculas. Tecnicamente as ligações de hidrogênio podem ser descritas como as ligações formadas entre um grupo fracamente ácido (dito “doador) como, por exemplo, o N-H ou o O-H e um grupo carregando um par de elétrons não compartilhado (fracamente básico, ou “receptor”), como um N ou O.Talvez já tenhamos lido sobre essas ligações sob o nome “ponte de hidrogênio”, porém o termo recomendado pela IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada, da sigla em inglês) é “ligação de hidrogênio”. Uma das consequências das ligações de hidrogênio são os altos pontos de fusão e de ebulição da água em relação aos outros solventes comuns, já que devido à estrutura tetraédrica da água, cada molécula realiza em torno de três a quatro ligações de hidrogênio com outras moléculas, o que exige uma alta energia térmica para quebrar essas ligações.Biologicamente essas ligações são muito importantes por possibilitar à água o seu uso como solvente, por exemplo, na diluição dos açúcares, devido aos efeitos estabilizantes das ligações de hidrogênio entre os grupos hidroxila ou o oxigênio da carbonila dos açúcares e as moléculas polares da água. A água, devido a sua polaridade e às atrações eletrostáticas/ligações de hidrogênio, dissolve ainda sais, ácidos carboxílicos ionizados, aminas protonadas, ésteres de fosfato ou anidridos, funções orgânicas.As interações fracas também são muito importantes para manter a estrutura, e consequentemente as funções das biomoléculas, já que em conjunto elas possuem um efeito cumulativo significante e mantém as moléculas em seus estados ideais para funcionamento mesmo com quebras e formações de novas ligações, já que estas ocorrem de maneira aleatória e rompimentos simultâneos de ligações fracas são improváveis.Quanto maior a possibilidade de interações fracas, mais estável é a macromolécula (por exemplo: proteínas, DNA e RNA), sendo que a forma tridimensional destas é determinada justamente por essas ligações fracas, responsáveis também pela ligação entre antígenos-anticorpos, hormônios, neurotransmissores e receptores. Para muitas proteínas, as moléculas de água ligadas a elas são essenciais para suas funções.Olha só a importância das ligações de hidrogênio e da água em nosso organismo. O que me faz lembrar outra propriedade muito importante da água: a sua fraca ionização, formando íons hidrogênio (H+) e hidróxido (OH-).Prótons livres como indicado na equação acima não existem em solução, os íons hidrogênio formados na água são imediatamente hidratados a íons hidroxônios (H3O+), devido às ligações de hidrogênio presentes. Biologicamente essa ionização da água é importante por permitir uma mobilidade iônica entre as moléculas, mobilidade esta presente nas reações de transferência de prótons. Quantitativamente, por meio de medidas de condutividade elétrica, podemos definir a constante de equilíbrio da reação acima (Keq) como 1,8x10-16 M a 25oC e a concentração de H+ como 10-7 M, valores importantes (principalmente este último) quando vamos calcular o pH das soluções, já que a escala de pH é baseada no produto iônico da água.O pH é dito neutro se possuir valor 7, sendo que valores maiores de pH caracterizam soluções alcalinas e pH com valores menores soluções ácidas, sendo que este valor não foi obtido por acaso ou por conveniência, e sim a partir de cálculos envolvendo o valor do produto iônico da água a 25oC. Mas você pode estar pensando: em nosso organismo diversas reações ocorrem, logo elas podem alterar o pH do meio, isso não seria perigoso para a vida? E a resposta que eu te trago: Sim, seria perigoso, mas essas alterações bruscas não ocorrem por causa dos tampões.Os tampões são sistemas aquosos que tendem a resistir às alterações no pH quando pequenas quantidades de ácido ou base são adicionadas. Ele é composto por um ácido fraco (doador de prótons) e sua base conjugada (aceptor de prótons). Quando um ácido um uma base fraca entra em contato com o tampão reage com os ácidos e bases presentes, resultando em duas reações reversíveis que entram em equilíbrio, tendo como resultado apenas uma pequena alteração na razão das concentrações relativas do ácido fraco e sua base conjugada e, portanto, uma pequena alterações do pH, compatível com os processos fisiológicos.Toda equação de dissolução apresenta um valor de Ka característico, e a relação entre ele, o pH e a concentração de determinado tampão é definida pela equação de Henderson-Hasselbalch:Essa é uma equação que vale a pena ser memorizada, pois possibilita calcular o pH de uma mistura de ácido-base conjugada, muito importante no preparo de tampões (uma rotina para quem trabalha na área bioquímica). A seguir daremos um exemplo da aplicação da equação de Henderson-Hasselbalch. Tente repetir o exercício sem olhar a resposta para fixar a equação e a forma de preparo de tampões:                                                                                                              Exercício: Calcule o pH de uma mistura de 0,10 M de ácido acético e 0,20 M de acetato de sódio, sabendo que o pKa do ácido acético é 4,76

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