CURSOS DE ENFERMAGEM E FARMÁCIA

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1 CURSOS DE ENFERMAGEM E FARMÁCIA DISCIPLINA: BIOFÍSICA Prof.a: Msd. Érica Muniz ESTRUTURAS MOLECULARES ÁGUA E SUA IMPORTANCIA BIOLÓGICA DIFUSÃO,OSMOSE E TÔNUS

2 ÁTOMOS E MOLÉCULAS Átomo: menor estrutura neutra da matéria, capaz de tomar parte em reações químicas. Moléculas: é a união dos átomos. Essa união se faz pela atração dos elétrons de um átomo pelo núcleo do outro átomo. O conjunto tem propriedades diferentes dos átomos componentes. Íons: (viajante) mobilidade no campo elétrico. É um átomo que ganhou ou perdeu elétrons. + : cátion migram para pólo - (catódico) - : ânion migram para o pólo + (ânodo) Microíons: restos de átomos Macroíons: proteínas

3 LIGAÇÕES INTERATÔMICAS E INTERMOLECULARES Iônica: um átomo cede e outro recebe. Cada elétron trocado corresponde a uma valência. Cede + Recebe Tem energia forte na ordem de 100Kcal.mol -1. São falsas moléculas porque são facilmente desfeitas em soluções pela interação com outros íons. Covalente: compartilhamento, cada átomo recebe o mesmo número de elétrons. Átomos ( ligação covalente) Moléculas A energia é alta da ordem de 60 a 120 Kcal. mol -1.

4 Mista: tem caráter intermediário entre as iônicas e as covalentes. No intercambio de elétrons um dos átomos é mais eletrofílico e cede menos o seu elétron, atrai mais o outro elétrons. Assim um átomo fica mais eletronegativo e o outro mais eletropositivo. Nesse caso a molécula é polarizada e se orienta no campo elétrico.

5 LIGAÇÕES SECUNDÁRIAS Pontes de Hidrogênio: quando um hidrogênio é ligado de forma covalente a um átomo que atrai fortemente os elétrons, o próton fica mais exposto e, pode ser atraído por outro átomo, também eletronegativo Há uma formação de uma ponte entre os átomos. É uma ligação relativamente estável porém fraca. Pode ocorrer entre átomos de moléculas diferentes (intermolecular) ou entre átomos da mesma molécula (intramolecular).

6 Ligações Hidrofóbicas: ligações de forças externas com grupos ligados. Quando as moléculas de um solvente se atraem mutuamente com mais força do que outra molécula que está nesse meio, estas moléculas se juntam por exclusão. A energia das ligações hidrofóbicas depende da repulsão do solvente aos grupos participantes. Força de 15 a 25 Kcal.mol -1 são típicas. As ligações se enfraquecem e chegam a anular, quando o solvente em vez de repelir dissolve os grupos hidrofóbicos.

7 Ligações de Van der Waals: resultam da atração de elétrons de uma molécula pelos núcleos da outra. A distâncias entre os grupos é grande, nisto as forças dessas ligações são pequenas. Tem papel importante como: Sustentar as interações dos monômeros para formar polímeros; Participam da formação antígeno anticorpo; Ligação enzima-substrato.

8 Dipolos Permanentes e Induzidos: moléculas que tem pólos positivos e negativos e tem uma distribuição assimétrica de cargas elétricas de uma molécula. Os dipolos que as cargas estão na sua estrutura são permanentes. Os dipolos que aparecem quando moléculas carregadas se aproximam de outras induzindo a distribuição assimétrica das cargas dessa molécula, são os dipolos induzidos ou transientes.

9 FORÇAS COULÔMBIANAS DE ATRAÇÃO E REPULSÃO São as mais fortes pois derivam do campo elétrico intenso. Um grupamento COO - pode atrair um grupo NH 3+ (vice-versa) e assim manter ligados um segmento de uma proteína ou mesmo de duas moléculas diferentes. São ligações importantes para manutenção das proteínas, para formação do centro ativo de enzimas e abertura e fechamento de membranas.

10 FORÇAS DE LONDON- HEITLEIR Movimentação de elétrons dentro de moléculas. As cargas variam de posição e, o encontro com outras moléculas existem duas oportunidades de repulsão para uma de atração. As moléculas se afastam uma das outras. São fracas existente em várias moléculas biológicas.

11 Água e sua importância biológica Água é a molécula mais abundante nos sistemas biológicos. 75% de água em um adulto. É o solvente fundamental dos sistemas biológicos. É encontrada nas três fases, sólida (gelo), Líquida e gasosa (vapor).

12 A molécula de água A molécula da água é assimétrica e tem caráter polar, um lado positivo e outro negativo. Forma duas pontes de hidrogênio por molécula.

13 Propriedades Macroscópicas Densidade: É a medida da quantidade de matéria existente na unidade de volume dos corpos. Calor específico: Quantidade de energia fornecida pra uma substancia aumentar sua temperatura. Calor de vaporização: A energia necessária pra passar de líquido para vapor. A água apresenta um alto calor de vaporização, traz vantagens pois é necessário muita energia pra desidratar um corpo.

14 Tensão superficial As atrações intermoleculares mantêm as moléculas coesas. As moléculas da camada externa constituem uma membrana que impede a penetração na massa líquida. Alta tensão superficial. Viscosidade É muito baixa. Devido a continua flutuação das pontes de H.

15 Propriedades Microscópicas Solução de substâncias iônicas Por ser polar, ela diminui a força de atração de um ânion por um cátion nas partículas envolvidas. Solução de substâncias covalentes As moléculas tendem a formar pontes de H com a água e assim se dissolvem. Solução de substâncias anfipáticas Moléculas anfipáticas tem uma região polar e outra apolar. A parte polar fica em contato com á água, enquanto que a apolar se distancia.

16 Substâncias Covalentes: dissolvem na água através da formação de pontes de H. Quando as pontes H não perturbam a estrutura da água, a substancia é solúvel. Se a estrutura é perturbada a substância é insolúvel.

17 Sustâncias Anfipáticas: as moléculas dessas substâncias em meio aquoso se orientam com parte covalente para dentro e a parte polar para fora.

18 Formação de clatratos: Moléculas de água através das pontes H pode formar estruturas com cavidades interna que pode aprisionar (gaiola) pequenas moléculas, íons. Paredes e túneis: o que isola outras moléculas da água. Esse sistema pode permanecer estável ou durante muito tempo apresentar em forma de soluções para veiculação de medicamentos. Mobilidade do íon H 3 O: tem alta mobilidade devidos as pontes de hidrogênio.

19 Soluções e Suspensões Solução= sistema monofásico com mais de um componente. Uma mistura homogênea de várias espécies químicas. É divida em solvente(água) e soluto. As suspensões são misturas bifásicas de sólidos imersos em meio líquido. Podem se juntar em flocos ( Flocular) ou precipitarem em agregados densos (agregação). Podem ser: Dispersão: sólido em líquido; Emulsão: líquido em líquido; Aerossol: sólido ou líquido em gás; Espuma: gás em líquido.

20 DIFUSÃO, OSMOSE E TÔNUS A difusão de uma mistura qualquer segue com a 2ª lei da Termodinâmica. Depende: número(concentração = quanto maior o gradiente de concentração, mais rápida é a difusão), tamanho : partículas menores se difundem mais rapidamente forma das partículas: cilindros se difundem mais rápido que as esferas. Temperatura: o aumento da temperatura há um aumento da energia cinética das moléculas. Tempo: a distância atingida pelas moléculas é proporcional ao inverso do quadrado do tempo.

21 Osmose: despreza a forma e o volume das partículas. Só interessa o número. Está ligada a pressão que as partículas exercem. A pressão de solventes é máxima em solventes puros. A pressão de solventes diminui na presença de soluto. Maior concentração do soluto menor a pressão do solvente.

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24 Pressão Oncótica: as proteínas incham em presença de água Pressão Coloidosmótica: as proteínas formam soluções colóides. As proteínas tem o papel de abaixar a pressão do solvente do lado em que está. Medida da Pressão Osmótica Equilíbrio da P osm = P hid

25 Tônus: células biológicas quando colocadas em diferentes soluções podem permanecer do mesmo tamanho, inchar até arrebentar ( plasmólise).

26 Difusão e Osmose em Biologia A difusão tem um papel importante na geração de potencial na membrana, realizando o transporte passivo de sódio para o interior da célula, e potássio para o exterior. A distância da difusão é inversamente proporcional ao quadrado do tempo. A difusão de medicamentos como anestésicos injetados localmente em pequena área, se difundem atingindo nervos circunvizinhos e possibilita a anestesia em regiões consideráveis. A circulação sanguínea acelera a remoção do anestésico porque aumenta o gradiente da difusão. Por isso usa-se vasoconstritores.

27 Transporte Ativo Processo que para acontecer necessita de gasto de energia. Exemplo: hemácia, pois encontramos nela íons de Na + e K + O conteúdo de Na + no interior da hemácia é menor que no plasma. O conteúdo de K + no interior na hemácia é maior que no plasma

28 Apesar dos íons terem o mesmo tamanho a membrana plasmática comporta de maneira diferente em cada um deles. Podemos falar então de permeabilidade seletiva. Exemplo de situações de transporte ativo são as células da tireóide que retiram iodo do sangue por transporte ativo.