Biofísica – Água, Soluções e Sistema Tampão

[Música] olá sou professor renan de oliveira hoje vamos ministrar mais uma aula de biofísica onde o tema é água soluções e sistemas ampal o farmacêutico especialista em análises clínicas e docentes das áreas de bioquímica e biofísica e microbiologia bem quando nós falamos em água nós podemos determinar várias estruturas a ela grupo mas a água basicamente a qual nós estamos falando nós podemos caracterizar quimicamente com hidróxido de hidrogênio e monóxido de hidrogênio ou ainda a propósito de dose hein nós sabemos que a água é uma substância líquida parece incolor geralmente a olho nu é uma substância inodora insípida e ainda é essencial a todas as formas de vida e ela é composta basicamente por hidrogênio e oxigênio a água é a substância em maior quantidade nos seres vivos mais de 70% do corpo humano é constituído a partir de complexos à base de água a água viva é um outro ser vivo que tenha e basicamente 98% de água em sua composição estrutural e as sementes é um outro exemplo que nós podemos comparar que ela contém apenas 10% de água então nós temos alguns seres vivos que vivem a partir de grande quantidade de água como nós seres humanos ea água viva e nós temos alguns seres vivos que vivem com a presença de pouca quantidade de água como por exemplo a semente as sementes nós determinamos ela como um ser vivo que pode viver sem muito tempo a presença de água então é nós consideramos esse ser vivo como um ser vivo pane do biótipo ou seja é aquele ser vivo que ele precisa de pequena quantidade de água para se manter vivo então se nós pegamos uma semente deixar ela em um local seco e arejado ela vai ficar por muito tempo ali presente a partir do momento que nós colocarmos essa semente na presença de água ela vai começar a realizar metabolismo e vai realizar o seu processo de desenvolvimento baixo então a estrutura da água ela é constituída basicamente por duas moléculas de hidrogênio e uma molécula de oxigênio é o que nós reconhecemos aí como h2oh a estrutura da água ela vai influenciar na auto montagem e na propriedade de vários componentes celulares basicamente por ela realizar essas ligações em seus complexos celulares de uma forma que vai favorecer com que ocorram outras ligações a ela associado então a água ela vai realizar várias funções a partir da sua estrutura padrão então as principais funções dessa dessa molécula é que ela é um meio onde ocorre todas as funções ou reações pelo ar se nós pensarmos na célula como um todo o citoplasma é constituído por um material acoso não necessariamente em sua presença vai acontecer h2 ao futuro ela vai conter alguns elementos ajustados a ele que vai estar presente dentro desse total quase isso é que vai determinar um dos principais tipos de metabólitos que a célula realiza que é o transporte de nutrientes e transporte a partir de reações metabólicas a qual a célula absorve energia para realizar os seus processos metabólicos padrão em todos os aspectos da estrutura celular em suas funções são adaptadas às propriedades físico químicas da água então as propriedades físico químicas da água considerada a partir das ligações à qual a água vai estar realizando dentro do seu meio então a água ela pode realizar pontes de hidrogênio com outras moléculas de água favorecendo com que aconteça alguns processos celulares que nós vamos estar vendo um pouco mais à frente pra vocês entenderem melhor quando nós falamos ali atrás sobre água pura nós estamos falando basicamente de h2oh a molécula de h2o é basicamente a água destilada que nós conhecemos de laboratório essa molécula nós não encontramos no dia-a-dia facilmente toda a água que nós encontramos aí em substâncias em outros processos celulares eles contém alguns outros e homs que estão associados a eles e esses íons é que vão determinar e diferenciar dentro da unidade celular então a água é uma molécula pô la ou seja ela contém uma molécula com carga positiva e uma molécula com carga negativa isso é determinado a partir do hidrogênio que contém uma carga positiva eo oxigênio que contêm carga negativa por ele tem o hidrogênio com carga positiva e oxigênio com carga negativa eles estão interligados a partir de uma ligação covalente essa ligação covalente e essa molécula de água a partir da sua forma em que está estruturada favorece com quim a molécula de água ela se liga a uma outra molécula de água a partir do pólo negativo nela ou seja esse hidrogênio livre que está presente efe ele pode se ligar ao oxigênio de forma negativa de uma outra molécula de água então a molécula de água pode se ligar em até mais quatro novas moléculas e essas ligações entre moléculas é o que nós chamamos de pontes de hidrogênio então as pontes de hidrogênio elas vão está ocorrendo sempre em 111 positivo de uma unidade com um negativo de outra unidade então aqui nós temos como exemplo a é uma várias moléculas de água que estão associadas entre si mas isso também pode ocorrer com a molécula de água e um outro elemento qualquer desde que esse elemento ele possua carga essa carga tem que ser no caso de negativa para estável lidando com o hidrogênio da carga positiva da molécula em que nós estamos a estudar uma outra unidade muito importante e que tem uma função que está sendo aplicado a partir da molécula de água é que é um solvente universal ou seja ela de sol e facilmente a maioria das biomoléculas que são compostos carregado ela é publicamente ou polares devido à sua característica de popó então como nós vimos a água ela contém uma estrutura de carga positiva e uma estrutura de cargas negativas devido a elas têm esse processo de polaridade aplicado ela facilmente vai se ligar a outros complexos celulares favorecendo com que ocorra essas ligações entre a água e outras moléculas então para isso existem grupamentos químicos que apresentam ou não há afinidade por água então nós podemos ter grupamentos polar e grupamentos a polaris e eu ainda posso ter grupamentos tão simpáticos ao caracterizar um grupamento poá eu vou lembrar aí da molécula de água o ao então a água e o alvo o alvo ele é qual a em relação à água nós falamos então que essa substância é uma substância hidrofílica hydro de água fica de afinidade então álcool ele possui afinidade por água por isso favorece a sua ligação já se eu pegar a molécula de água e gasolina nós sabemos que a gasolina é à base de petróleo então ele é rico em carboidratos carboidratos têm carga positiva então isso vai favorecer vai dificultar com que ele ocorra a ligação com o hidrogênio que também em carga positiva isso vai determinar o que é que a água ela é hidrofóbica a gasolina hidrologia água novamente fóbico de fobias medo então a gasolina ela tem medo de afinidade por água então é uma substância à qual a além das substâncias polares e apolares nós ainda também apresentamos as substâncias que elas são tão simpáticas essas substâncias são simpáticas são aquelas que têm características tanto polar quanto a pó então aqui eu vou citar como exemplo a molécula semelhante à da membrana plasmática então eu tenho a cabeça de uma molécula que ela é uma parte hidrofílica ea cauda dela que ela contém uma parte e não pública sempre que nós lembrarmos dez desenhos e dessa representação nós vamos lembrar da membrana plasmática a membrana plasmática então é uma substância antipática porque ela tem a característica ou a que no caso são os fatos que vão estar associados na cabeça da membrana e eu ainda vou ter uma característica a pô-la que no caso vai ser o lipídio que vai estar ligado a esse grupamento fato e voltar dando características de permeabilidade da membrana então a membrana plasmática ela é uma substância ans hepática por caracterizar esse protesto um outro elemento que é utilizado no dia a dia também possui uma característica antipática só no caso de detergentes os dez exigências ele contém em sua composição substâncias e complexo com carga positiva e d carga negativa que vão favorecer e tornar essa substância hepática por isso facilmente ele consegue repelir ou eliminar substâncias oleosas por exemplo ao lavar um a tonel então isso é determinado a partir das cargas elétricas que estão a subir associadas a essa substância dentro desses processos celulares nós ainda ainda temos as funções da água agrupadas a interação com solutos isso ocorre porque a água é um líquido por lá então não vimos aí que a água ela é uma substância ela contém a característica de ter carga positiva e de carga negativa devido a essa característica ele pode ligar a outros iam e também pode favorecer com que ocorra alguns outros complexos celular então por exemplo a água devido a possuir esses elementos com carga positiva e carga negativa ela pode dissolver compostos e ônibus então se eu pegar a molécula de água e misturar ela com sal eu voltei o que um processo onde eu vou ter uma dissociação de elementos de carga elétrica essa dissociação de elementos vão formar em homs com carga positiva e um com carga negativa então o h2o ele vai formar o ião a gamay mais óbvia - e o coreto de sódio ele vai formar o íon ine a positivo ou o cl negativo ou seja o cloreto e o sódio que vão estar agrupava então cloro ele tem carga negativa e o sódio tem carga objetivos então a partir do momento que você tem duas moléculas com a com esta capacidade de polaridade ou seja essas moléculas contém os com cargas positivas iam com cargas negativas eles podem se dissociarem entre si e favorecer com que isso ocorra um profeta de compostos e 1 os compostos orgânicos polares como por exemplo a os açúcares o salto o audi do setor no teatro eles podem também somar pontes de hidrogênio a partir do grupo hidroxila o grupo carbonila em que estão presentes vai defender a qual substância ele vai estar alimentada ou no caso a qual substância ele está agrupada para favorecer a partir da sua determinada função então devido a todas essas propriedades e composições químicas que nós falamos da água a água ela pode formar o que nós chamamos de propriedades com negativas essas propriedades com negativas é quando a concentração da água é menor nas soluções que na água pura ou seja é quando o efeito do solutos possuem a mesma base eu vou aqui citar pra vocês alguns exemplos do nosso dia a dia para vocês entenderem melhor em países onde nós temos grandes geada e as garagens ficam cheias de gelo o que eles fazem eles jogam sal para poder eliminar o gelo é o exemplo anterior ao que nós estávamos falando então quando você coloca o sal no gelo você vai realizar o que um processo de dissociação de íons essa dissociação dos íons vai favorecer com que os vinhos de carga positiva e negativa ele se quebre no caso do gelo a partir do sal que também contém esses desvios de carga positiva e carga negativa então aquele gênio ele vai ter uma tendência de 16 devido a esse processo celular adão um outro exemplo que nós temos de propriedade da negativa é propriedade como negativa é quando nós podemos alterar o ponto de fusão o ponto de ebulição ou a pressão de vapor de uma determinada substância vamos citar outras vezes algumas pessoas ao preparar um macarrão coloca água no fogo e nem lhe adiciona algumas gotas de óleo antes iniciar assegura o que você está realizando nesse processo a partir do momento que você coloca uma substância olímpica junto à água você está alterando o seu ponto de fusão está alterando o seu ponto de ebulição a água ela vai ser o ponto de fusão dela a uma determinada temperatura desde que contém essas propriedades padrões base no momento em que você adicionou essa carga elétrica maior no caso com alta concentração de carga elétrica positivas que são lipídio se isso vai favorecer com que disse kutt esse ponto de fusão ebulição dificultando então com que essa água entre ponto de fervura então esse também é um exemplo de propriedade com negativo então você alterou a propriedade do solvente e o soluto dependem a romper a estrutura normal da água ou seja você adicionou o soluto que ele tende a romper a propriedade favorecendo com que a água for mignons de carga positiva e os de carga negativa um outro exemplo também que nós utilizamos bastante como propriedade com negativa são no carro a pressão osmótica a osmose ele é um tipo de transporte a partir da membrana plasmática onde ele vai favorecer o transporte de água a partir do seu gradiente de concentração ou seja ele vai transportar a água do meio mais concentrado para o meio menos concentrado ele é um fenômeno de difusão em presença de uma membrana semipermeável essa membrana semipermeável no caso é a membrana plasmática osmose ela vende oslo ou seja ele empurra a água do meio - para o meio mais então a então a passagem do solvente de onde está em maior quantidade para onde estar em menor quantidade para isso nós chamamos isso de soluções e fotônica e soluções e personifica solução em potosí única é aquela solução onde você tem uma maior quantidade de ar a solução hipertônica é aquela solução onde você tem uma pequena quantidade de água então aqui eu tenho alguns exemplos para a gente ver ele ficar bem nesse exemplo aqui eu tenho uma membrana plasmática tenho ainda o interior da célula e o exterior das células vocês podem perceber que nesse caso que da solução hipertônica o meu exterior da célula contém uma maior quantidade de água do que o interior da célula osmose então vai fazer o que ela vai fazer com que essa água seja transportada do exterior da célula para o interior da célula na solução e hipotônica é ao contrário nós recebemos que o interior da capela contém uma maior quantidade de água do que no exterior das células então aos modos ela vai favorecer com que ocorra o transporte de água do meio intracelular para o meio extracelular o ideal é que as células vivam em solução isotônica o que quer dizer a solução isotônica é quando ela contém a mesma quantidade de solventes ou também a quantidade de soluções quando é o caso dentro e fora das células então meio intracelular eo meio extracelular eles encontram-se iguais então o processo da membrana plasmática vai acontecer não precisa ocorrer porque as soluções ela tem encontram padrões então vamos citar um exemplo se eu pegar uma gema de ovo colocar essa gema de ovo nessa solução hipertônica a tendência é que essa gema de ovo ele perca água do meio intracelular para o meio extracelular para que isso vai acontecer porque o meio meio intracelular ela vai estar bem é com a maior quantidade de água do que o meu meio extracelular isso vai favorecer com que esse a gema do ovo ela fica um pouco mais é amarelada diminua o seu volume devido a esta terça de água processo de desidratação se eu colocar a mesma gema de ovo em uma solução e por tony cá essa gema do ovo ela tem tendência a ganhar água desde justamente ao meio intracelular têm uma menor quantidade de água do que o meio extracelular então esse ganho de água vai favorecer conquistar essa solução é essa gema no caso ela fique um pouco mais dúvida um pouco mais esbranquiçada ela não chega ali de celular que no caso é a ruptura da membrana de vida ela tem uma maior resistência do que aquela que nos conhecemos no nosso sangue por exemplo então esses protestos de hidratação e 3 desidratação é o que acontece no nosso corpo diariamente então a sede por exemplo é uma resposta fisiológica de que as nossas células ela se encontra e mail o hiper tônico ou seja está faltando água para aquela célula e ela precisa de um processo de hidratação padrão outros exemplos que nós podemos citar aí a partir das células vegetais é o que acontece por exemplo com as plantas sensitivas a mimosa pública e as plantas bem não pega música que é a de ano ae muscipula então você está aqui e cedência essas plantas vênus pega moça o que acontece em momento algum algumas pessoas com as apps caracterizam isso como plantas carnívoras elas vão se alimentar daquele que é da música que está ali presente ela na realidade a partir do momento em que a moça estava presente ela vai fechar o seu material e vai retirar todos os elementos necessários principalmente a água então aqui ela está realizando um processo de osmose então ela vê tira a água do meio mais concentrado que não causará mosca para o meio menos concentrado que no caso é a planta o mesmo processo ocorre com as plantas sensitivas a partir do momento que nós passar usar a mão nessa planta sensitiva essa planta ela vai perder água então por isso que ocorre em seus fechamentos temporários porque a partir do momento que ela absorve a água novamente um processo de hidratação ela vai se abrir então são dois exemplos que ocorrem há também elementos vegetais a partir do processo de osmose o processo de osmose então é um tipo de transporte passivo é um tipo de transporte que ele não realize ele não tem gasto de energia necessária já esse outro transporte que nós vamos ver agora é o transporte do tipo ativo então o transporte do tipo ativo é aquele em que há um gasto energético ele pode ter dividido em duas portas loiça transporte ativo primário e transporte ativo secundário o transporte ativo primário é aquele tipo de transporte que ele gasta energia diretamente essa energia precisa estar no banco de energia a qual geralmente os seres humanos possuem ea energia gasta de uma forma direta geralmente energia na forma de a cpi um exemplo dessa daqui é a bomba de sódio e potássio já o transporte do tipo secundário ele utiliza energia produzida secundariamente indiretamente esse tipo de assim ele pode ser do tipo a partir de com transportes ou também a partir de contra transportes então ele utilizam a energia secundária além disso utiliza facilitadores para quem socorro lembrando que para um transporte é fácil acontecer é necessário que tenha tido um transporte ativo então aqui eu coloquei um exemplo da bomba de sódio e potássio aponta de sódio e potássio ela vai realizar um processo seletivo a onde geralmente nós temos a maior quantidade de sódio no meio está o celular do que no meio entre as células a partir do momento que nós temos um potencial de ação esse potencial de ação ele vai fazer com que a cada 2 potássio que através em a membrana 3 poeta três sócios também atravesse então dois potássio vão para o meio extracelular e três sócios vão para o meio intracelular essa travessia de membranas ele vai acontecer por aqui porque a partir do momento que eu subo a quantidade de potássio de sua quantidade de sódio pode haver um processo de desregulação dos meus complexo celular a bomba de sódio e potássio ela controla grande parte de processos de permeabilidade da célula ele faz um controle do ph controles e hidrelétricos e controle também hidrolíticas a partir desse complexo celular então ele é um transporte do tipo ativo ele vai gastar energia a partir do seu potencial de ação nesse caso aqui nós estamos citando como exemplo o impulso nervoso então impulso nervoso nós temos um neurônio ele teve a sua excitação liberou o potencial de ação nesse potencial de ação que vai haver a energia gasta e então ele faz o processo de transportes entre a membrana plasmática e com isso nós damos continuidade e falando um pouco sobre o ph quando nós falamos em ph nós estamos falando do potencial hidrogeniônico o que quer dizer esse potencial é aquele que vai determinar a quantidade de hidrogênio livres em uma determinada solução essa quantidade de hidrogênio livres é o que vai medir acidez ou a base cidade de uma solução quanto maior a concentração de hidrogênio livre sem uma solução maior será a acidez dela a partir da molécula de água que nós estávamos verificando atrás é que começou a determinar essa concentração de íons de hidrogênio sem uma solução ea partir dela que foi determinado o senhor substância está ácida o senhor substância está na para isso existe um skal o valor de 7 que no caso que nós consideramos de neutro ele é um derivado do valor absoluto da molécula de água em uma determinada temperatura em uma determinada concentração então a água a uma temperatura de 25 graus celsius é que ela vai encontrar em um ph 7 isso quer dizer o que essa neutralidade da água quer dizer se a sua concentração molard 11 hidrogênio ela está regular em relação à sua arte desde a sua base cidade então se eu tiver uma substância com ph 0 quer dizer que essa substância ela está 10 mil vezes mais ácida do que aquela que estava neutra ou seja ela contém uma concentração ou a menor do que aquela que estava sendo verificada se eu pegar uma solução que está com um ph de 14 ela está 10 mil e 10 mil vezes mais básica do que aquelas substâncias de neutralidade ou quer dizer se ela contém 10 mil vezes maior concentração mollá de e 1h mais dentro daquela concentração a qual nós estamos abordando então só pra gente relembrar um pouco tudo isso é determinado pelos deuses hidrogênio e pelos meus hidroxilas h mais droga - que vão estar formando e constituindo a molécula o dia então ph hidrogênio único ele está verificando tanto ph e várias soluções a qual nós estamos e eu como encontramos no nosso dia a dia quanto maior a solução do ph menor a quantidade de prótons livres e mais básica ou alcalina é a solução quanto menor o valor do ph maior é a quantidade de produtos livre e mais ácidas é a solução então nós temos aqui uma escala de ph e alguma substância que nós conhecem por exemplo grande parte da longa novela presentes nas células elas se encontram próximos ao ph neutro não como eu falei um dos poucos ph neutro que nos encontramos é o da água destilada porque quando nós estamos destilando a água nós estamos retirando todos os vinhos presentes dentro daquele daquela substância mas nós temos por exemplo o sangue o sangue humano ele trabalha com um ph de 7. 4 então ele é um ph próximo do neutro mas ele no caso ele é mais básico do que a sida a lágrima humana então ela também é semelhante ao sangue o outro exemplo é o leite o leite é uma substância mais ácida do que mágica ele tem um ph limpo volta de 6. 816.

000 presente por exemplo na saliva que contêm o mesmo que agora lhe padrão mas vamos puxar um pouco mais aqui o vinho tinto ele é uma substância que contenham ph por volta de 4 já é uma substância bem mais rápida do que nós estávamos falando o suco gástrico ele contém o ph por volta de 1 então ele mantenha em alguns processos metabólicos só para citar um exemplo dentro do suco gástrico nós com temos aí uma grande quantidade de microrganismos que vivem dentro desse processo de aceder se se vocês não mantém esse acidez esses microrganismos que mantém a nossa microbiota humana que no caso que vai manter em equilíbrio a nossa flora intestinal e isso vai ocorrer com que eles morreram e isso vai favorecer alguns processos patológicos a eles associados existem outras substâncias como a água do mar ela é um pouco mais alcalina o alvejante dos méxico o amoníaco do méxico então são substâncias que estão presentes no nosso dia a dia e são caracterizados a partir do ph para isso nós temos um sistema tampão o sistema tampão nada mais é do que um com o controle do ph que existe dentro do sistema biológico ele é um sistema se impede que o ph de uma solução se altere quando pequenas quantidades de ácidos ou básicas base são adicionados estão voltando ao ph do sangue que eu citei como exemplo inicial o sangue tem um ph por volta de 7. 4 esse ph ele não pode se alterar drasticamente porque senão indivíduo pode pegar algumas doenças que nós chamamos de doenças acidose ou alcalose sanguínea essas doenças são caracterizados quando o sistema bicarbonato que é o sistema tampão do sangue ele não vai alterar quando nós realizamos algum processo de alteração metabólica então esse tipo de situação vai depender quando o sistema tampão ele está trabalhando o que quer dizer esse sistema tampão afinal de contas de uma forma quimicamente falando é quando max do forte se liga a uma base fraca ou quando essa base pra que ela está com julgada a um ato do poste ou vice versa um ato do fraco ligado a uma base forte então são substâncias que elas contêm cargas elétricas e vão determinar esse meio de controle metabólico entre a célula a constância do ph ela é alcançada principalmente seus tampões biológico então você tal outro exemplo que o ph bucci tosou da célula então citoplasma da célula é onde ocorre todos os processos metabólicos cágado se tornou na célula ele é um é um estado usualmente próximo dos 7 links transitaram volta por volta dos 7 pontos 2 ele é um ph constante e específico qualquer alteração nesse processo o sistema tampão ele vai atuar para poder regularizar o ph d esse processo então o sistema tampão é quando ele vai realizar um equilíbrio delicado nasci desde a alcalinidade dos fluidos vão ser exibidos para uma célula permanecer em equilíbrio essas características químicas devem permanecer dentro dos estritos limites então o sistema tampão é um sistema de controle do ph ele vai impedir então conquistar esse ph seja alterado de a mesma que a gente adiciona uma solução ácida ou uma substância básica a ela associada às células e organismos mantém o ph citológico constante específico mantendo as biomoléculas no seu estado e único ótimo então foi como eu falei geralmente o estado o único ótimo para uma célula é aquela que está próximo do meu é aquela que está próximo do ph 7 então dentro de si próprios celulares não temos alguns tipos de tampões que estão presentes nas células tanto de origem animal quanto de origem vegetal o fato de as proteínas são os principais é sanfona e dos fluidos intracelulares em conseqüência da presença de grupos de sociáveis é contido sem resíduos de aminoácidos a então nós podemos citar aqui como exemplo os principais campeões há assera sato bicarbonato por fato e amônia nós podemos perceber que ambos eles contêm targa elétrica positiva e carga elétrica negativa que vão favorecer com o teu corretas dissociação de elementos quando necessário então quando necessário se uma substância está ácida é porque ela contém uma alta concentração de íons pagar mais o tampão biológico logo deve ter o que uma alta concentração de euros ou h - para poder regularizar e entrar em uma determinada concentração desejada para aquela substância o mesmo ocorre ao contrário se eu tenho uma substância que ela está muito alcalino está muito básica é porque ela tem uma alta concentração a ação de 1h - eu tenho uma alta concentração de íons ou h - a minha substância tampão ela vai ter que ter uma grande quantidade de 1h a mais para poder realizar esse transporte e manter a solução constante dentro dessas principais substâncias do sistema tampão do corpo humano nós temos aí o sistema tampão o fato e o sistema tampão bicarbonato o sistema tampão o fato é aquele que controla o ph do citoplasma da célula é ele que vai manter-se tosou da célula com ph por volta de 7. 2 como nós falamos do atlético já o sistema tampão bicarbonato é aquele que vai controlar o sangue então ele vai ter que manter o sangue em uma escala entre os 7.

4 porém o sangue como se um dos principais elementos corporais do corpo humano a sua escala de equilíbrio é muito pequena então se essa substância falhar ele não vai conseguir controlar o ph do sangue então ele vai precisar manter esse ph em uma solução entre 7. 35 ou 7. 45 então a caracterização presente entre eles é muito pequena se o meu indivíduo tiver o sangue com mais de 7 ponto 45 dentro da sua escala esse indivíduo pode ter o que nós chamamos de alcalose que são substâncias caracterizada pela alta concentração de um julgamento mas se a cph ele reduzir menor que 7.