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GRUPO DE DISCUSSÃO I: BIOQUÍMICA PARA ODONTOLOGIA – ÁGUA, PH, TAMPÕES, AMNOÁCIDOS, PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS Professora: Fabíola Ribeiro Alunos: Ana Clara Norberto Bié Anna Julia da Rocha Passos Gabriela Fernandes da Silva Ketillen Caroline Lopes Coelho Maria Clara Pires Rebecca Achelus BELO HORIZONTE 2021 ESTUDO DIRIGIDO I – AULAS DE: ÁGUA, PH E TAMPÕES, AMINOÁCIDOS E ESTRUTURA DAS PROTEÍNAS 1. Porque a água apresenta um ponto de ebulição superior a outros solventes similares, tais como metanol? A água apresenta um ponto de ebulição superior do que outros solventes similares devido às ligações de hidrogênio. Estas ligações são estabelecidas entre o átomo de oxigênio de uma molécula e o átomo de hidrogênio de outra por conta da eletronegatividade do oxigênio. As ligações de hidrogênio isoladamente não são fortes, porém quando se juntam muitas moléculas, é criada uma grande força de coesão entre as moléculas, isso faz com que seja necessária muita energia para separa-las, por isso o ponto de ebulição da água é superior a outros solventes. 2. Explique porque moléculas apolares tendem a se agrupar quando em meio aquoso: Quando uma molécula apolar é colocada em meio aquoso, ela não consegue estabelecer interações com as moléculas polares. Por conta disso, as moléculas de água que estão em volta, começam a criar ligações entre si, o que faz com que essas moléculas de água fiquem extremamente ordenadas, assim diminuindo a entropia. Para aumentar a entropia, as moléculas apolares começam a se agrupar, evitando interferência na interação água-água. Ou seja, a interação entre as moléculas hidrofóbicas diminui o número de moléculas ordenadas, assim aumentando a entropia. 3. Explique a formação de micelas: As micelas são formadas por moléculas anfipáticas, compostas por uma cabeça hidrofílica e uma cauda hidrofóbica. A região hidrofílica tende a interagir com a água, já a região hidrofóbica tende a evitar contato o máximo possível criando assim uma forma globular, as micelas. Além disso vale ressaltar que o que estabiliza as micelas é a minimização do número de moléculas de água ordenadas em volta das regiões hidrofóbicas. 4. Porque o gelo é menos denso que a água? Cite um benefício biológico consequente da menor densidade do gelo em relação à água líquida. No gelo a água forma 4 ligações de hidrogênio em estado estático, ou seja, as ligações não estão reorganizando como no estado líquido que possui 3,4 ligações. Com as quatro ligações de hidrogênio, o espaçamento entre moléculas de água faz com que uma molécula fique mais distante de outra molécula. Isso faz com que o gelo seja menos denso que a água líquida e fluente. Um benefício biológico da menor densidade do gelo é a formação de gelo na superfície de lagos durante o inverno de algumas regiões. Com a menor densidade, o gelo flutua sobre a água, por isso em regiões em que inverno é muito rigoroso, é formada uma camada de gelo apenas na superfície dos lagos e não no lago inteiro, assim possibilitando a vida nesses ambientes. 5. Além do oxigênio, cite outros elementos químicos que podem formar ligações de hidrogênio e porquê? Os elementos químicos que podem formar ligações de hidrogênio, além do oxigênio, são o flúor e nitrogênio, em razão de sua alta eletronegatividade, criando uma ligação extremamente forte com o hidrogênio (elemento positivo). 6. Qual é a consequência da adição de células de mamíferos a uma solução hipotônica? Explique tal fato. A tendência de qualquer célula de membrana semipermeável quando colocada em uma solução hipotônica é de uma grande quantidade de água se acumular no interior da célula e romper sua membrana, porém para não ocorrer, as células dos mamíferos utiliza do mecanismo de osmolaridade, uma vez que depende do número de moléculas e não de suas massas, assim dentro das células dos mamíferos de vez estocar glicose o que geraria uma pressão osmótica muito grande, os mamíferos estoca em forma de glicogênio, assim gerando uma pressão osmótica bem menor. 7. Qual é a importância da manutenção do pH sanguíneo e como isso acontece? O sangue é um importante tecido que circula por boa parte do corpo humano e, portanto, é presente em muitas reações do organismo, além de transportar a maioria das substâncias no corpo. Como as reações químicas dependem diretamente do pH, como a ação enzimática (que depende de um pH ótimo para cumprir sua funcionalidade, podendo desnaturalizar caso haja uma mudança relevante) e também a manutenção do transporte de oxigênio através da afinidade entre hemoglobina e o O2, este deve sempre estar em índices neutros no tecido sanguíneo, a fim de garantir que o corpo humano não fique acidótico (aumento do CO2 no sangue = intoxicação) nem alcalino.O pH é mantido pela presença de ácidos fracos e suas bases conjugadas, em um processo de doação de prótons (H+) que ajudam a estabilizar o pH de determinados locais no organismo, processo denominado tamponamento. 8. Qual é a razão CH3COO- /CH3COOH quando em solução cujo pH é de 4,76? Dado que o pKa do ácido acético é de 4,76 e que: 9. O tampão bicarbonato é de grande importância para a manutenção do pH sanguíneo. Levando-se em conta que H2CO3 é o ácido e HCO3 - é a base conjugada e que o pKa para essa reação (H2CO3 HCO3 - + H+ ) é de 6,4, determine qual substância (ácido ou base conjugada) se apresenta em maior quantidade nos seguintes pHs: a) 4,0 b) 6,4 c) 9,0 10. Qual é a consequência do aumento da respiração durante o exercício intenso aeróbico sobre o pH sanguíneo? Explique o processo. A partir de uma certa intensidade, durante o exercício físico, uma participação mais significativa da via anaeróbica láctica pode provocar acidose metabólica. Entretanto, o pronto tamponamento dos íons hidrogênio pelos íons bicarbonato mantém o pH formando moléculas de ácido carbônico. Esta reação, por sua vez, adiciona ao organismo moléculas de CO2 não produzidas metabolicamente, mas oriundas do efeito tampão do bicarbonato. A partir deste ponto, é observado um aumento da respiração, já que, ao expirar, é liberado o CO2 em excesso. 11. Qual é a estrutura geral de um aminoácido? Faça um desenho e comente. Todo aminoácido é formado por carbono α ligado ao um grupo carboxila e um grupo amino e também possui uma cadeia lateral. Essa cadeia lateral que vai ser diferente entre os 20 aminoácidos existentes. 12. Como o caráter hidrofílico ou hidrofóbico da cadeia lateral de aminoácidos podem afetar a estrutura tridimensional de uma proteína? O caráter hidrofóbico da cadeia lateral confere uma estrutura tridimensional mais favorável a aglomeração da região, no interior da proteína, a fim de não interferir na ligação água-água, por exemplo. Já o contrário ocorre com cadeias hidrofílicas, sendo, então, a polaridade das cadeias de extrema influência na conformação de uma proteína. 13. Porque a isoleucina é classificada como um aminoácido apolar e hidrofóbico? Porque elas não apresentar diferença de eletronegatividade na sua composição. Além do que, sua cadeia lateral é composta, majoritariamente, por hidrocarbonetos, que não se ligam à água, conferindo-a, então, a um caráter hidrofóbico e apolar. 14. Qual seria uma possível consequência da troca (devido à mutação do DNA) de um glutamato por uma valina na sequência de uma proteína? A sequência de aminoácidos é determinante no que concerne à função e estrutura de uma proteína. Dessa forma, caso haja uma mutação e troca do glutamato por uma valina, por exemplo, a consequência seria a anemia falciforme, visto que o glutamato é um aminoácido polar, diferente da valina que é apolar e hidrofóbica. Essa troca ocasionaria em uma diferenciação conformacional na proteína hemoglobina, porque a valina em meio aquoso promove uma deformação estrutural
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