Transcript
A água e seus efeitos sobre as biomoléculas
A água é a substância mais abundante nos sistemas vivos, perfazendo 70% ou mais da maioria dos organismos. A água é indispensável para a vida, pois através dela os nutrientes e os produtos do metabolismo celular são transportados. Além disso, é nesse meio que ocorrem as reações metabólicas catalisadas enzimaticamente e a transferência de energia química.
A água além de ser o principal constituinte da célula, desempenha um papel fundamental na definição de suas estruturas e funções; É o fator primário de definição das complexas estruturas espaciais das macromoléculas.
Muitas vezes a estrutura ou a função de uma biomolécula depende de suas características de afinidade com a água, a saber: moléculas hidrofílicas, hidrofóbicas anfipáticas. A água é o meio ideal para a maioria das reações bioquímicas.
Biomoléculas são compostos químicos sintetizados por seres vivos, e que participam da estrutura e do funcionamento da matéria viva. São, na sua maioria, compostos orgânicos, cujas massas são formadas em 97% de C, H, O e N (Carbono, Hidrogênio, Oxigênio e Azoto) (Nitrogênio). Ou seja, são as proteínas, glicídios, lipídios, ADN etc. O elemento principal é o carbono, pois é capaz de formar quatro ligações.
Em porcentagem do peso seco da célula temos: Carbono 50 a 60%; Oxigênio 25 a 30%; Nitrogênio 08 a 10%; Hidrogênio 03 a 05 %.
Muitas biomoléculas são assimétricas, ou seja, possuem centros quirais, átomos de carbono com quatro ligantes diferentes.
As macromoléculas são biomoléculas de alto peso molecular, muito grande e quase sempre de estrutura química e espaciais muito complexas.
São sempre formadas a partir de "unidades fundamentais", moléculas menores e muito mais simples que funcionam como matéria prima para a construção das macromoléculas.
As proteínas constituem a maior fração da matéria viva; são as macromoléculas mais complexas; possuem inúmeras funções na célula.
Os ácidos nucléicos são as maiores macromoléculas da célula; são os responsáveis pelo armazenamento, e transmissão da informação genética;
Os carboidratos são os principais combustíveis celulares; possuem também função estrutural e participam dos processos de reconhecimento celular.
Os lipídios formam nossa principal fonte de armazenamento de energia assim como desempenham importante função na estrutura das membranas biológicas; são biomoléculas hidrofóbicas.
.
Água: o meio da vida
A água compõe a maior parte da massa corporal do ser humano. É o solvente biológico ideal. A capacidade solvente inclui íons (ex.: Na+, K+ e Cl ), açúcares e muitos aminoácidos. Sua incapacidade para dissolver algumas substâncias como lipídeos e alguns aminoácidos permitem a formação de estruturas supramoleculares (ex.: membranas) e numerosos processos bioquímicos (ex.: dobramento protéico). Nela estão dissolvidas ou suspensas as moléculas e partículas necessárias para o bom funcionamento celular. Reagentes e produtos de reações metabólicas, nutrientes, assim como produtos de excreção, dependem da água para o transporte no interior das células e entre as células.
As interações fracas são os meios pelos quais as moléculas interagem entre si – enzimas com seus substratos, hormônios com seus receptores, anticorpos com seus antígenos. A força e a especificidade das interações fracas são grandemente dependentes do meio onde ocorrem, sendo que a maioria das interações biológicas tem lugar na água. Duas propriedades da água são especialmente importantes para a existência dos seres vivos:
A água é uma molécula polar. A molécula de água é não-linear com distribuição da carga de forma assimétrica.
A água é altamente coesiva. As moléculas de água interagem entre si por meio de pontes de hidrogênio. A natureza altamente coesiva da água afeta as interações entre as moléculas em solução aquosa.
Estrutura da água
A água é uma molécula dipolar formada por dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de oxigênio. Cada átomo de hidrogênio possui uma carga elétrica parcial positiva (δ+) e o átomo de oxigênio, carga elétrica parcial negativa (δ ). Assim, o compartilhamento dos elétrons entre H e O é desigual, o que acarreta o surgimento de dois dipolos elétricos na molécula de água; um para cada ligação H O. O ângulo de ligação entre os hidrogênios e o oxigênio (H O H) é 104,3°, tornando a molécula eletricamente assimétrica e produzindo dipolos elétricos. Ao se aproximarem, as moléculas de água interagem, pois a carga elétrica parcial positiva do hidrogênio de uma molécula atrai a carga elétrica parcial negativa do oxigênio de outra molécula de água adjacente, resultando em uma atração eletrostática denominada ponte de hidrogênio. Quatro moléculas de água podem interagir produzindo uma estrutura quase tetraédrica estabilizada por pontes de hidrogênio.
Referências:
BLACKSTOCK, J. C, Biochemistry. Oxford: Butterworth, 1998. p. 164-91.
CANTLEY, L.C. The phosphoinositide 3-kinase pathway. Science, 296:1655-7,
2002.
LEHNINGER, A. L. Princípios de bioquímica. 2 ed. São Paulo: Sarvier, 1995.
p. 269-96.
STRYER, L. Bioquímica. 4 ed. Rio de Janeiro: Guanabara-Koogan, 1996. p.
419-36.
VOET, D., VOET, J.G., PRATT, C.W. Fundamentos de bioquímica. Porto
Alegre: Artmed, 2000. p. 353-81.
