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Propriedades da Água e Sais Minerais

1. Qual é a porcentagem aproximada (em massa) de água presente no corpo humano? Essa porcentagem é maior nos indivíduos jovens ou adultos?

Aproximadamente 65% da massa do corpo humano é água. No cérebro, por exemplo, cerca de 90% de sua massa é composta por água. Nos músculo, 85% e nos osso 30%.

Os indivíduos mais jovens possuem proporcionalmente mais água em massa do que os indivíduos mais velhos.

2. Quais são as principais funções biológicas da água?

A água é o solvente fundamental para as reações químicas dos seres vivos. Ela é a principal substância de transporte na célula e entre estas e os tecidos. Além disso, ela é responsável pela manutenção da temperatura adequada para o funcionamento do organismo. A água é também o reagente ou o produto de muitas reações químicas como a fotossíntese, a respiração celular, a ligação peptídica para a formação de proteínas, etc.

3. A água tem uma participação chave nas reações orgânicas. Quais são os exemplos de duas reações orgânicas no qual a água é respectivamente incorporada e liberada nos produtos dessas reações?

A fotossíntese é um processo bioquímico no qual a água é incorporada pelas moléculas orgânicas. Na reação, o átomo de hidrogênio da água é cedido para a produção de glicose enquanto que o átomo de oxigênio forma o oxigênio molecular que será liberado para a atmosfera:

Dióxido de Carbono + Água + Luz = Glicose + Oxigênio Molecular

A respiração aeróbica é um exemplo de reação bioquímica em que ocorre a produção de água:

Glicose + Oxigênio Molecular = Dióxido de Carbono + Água

4. A água é uma molécula polar ou apolar? Qual é a consequência desta característica para a função da água como solvente?

A água é formada por dois átomos de hidrogênio que fazem ligação covalente com um átomo central de oxigênio formando uma estrutura espacial angular. Os átomos de hidrogênio emprestam elétrons para o oxigênio e consequentemente este átomo se torna mais negativo, enquanto os hidrogênios tornam-se mais positivos. A geometria espacial da água torna está molécula polar, com polo positivo e negativo.

A água é um excelente solvente para substâncias polares, pois a atividade elétrica (atração e repulsão) dos polos auxilia a separação e a mistura destas substâncias, dando a elas mais movimentação e permitindo um aumento na colisão entre as moléculas e velocidade da reação química. Por outro lado, a água não é um bom solvente para as substâncias apolares.

5. Que tipo de polaridade é encontrada nas substâncias hidrossolúveis e lipossolúveis?

As substâncias hidrossolúveis são polares, ou seja, elas têm áreas eletricamente carregadas. Estas moléculas recebem o título de hidrossolúveis por serem solúveis em água, que também é uma molécula polar.

As substâncias lipossolúveis são moléculas apolares, ou seja, elas são eletricamente neutras. Elas recebem a denominação de lipossolúveis por dissolverem outras substâncias apolares.

6. Qual a importância da água para a atividade enzimática?

As enzimas (catalisadores biológicos) dependem da água para alcançarem e se ligarem ao substrato. Não há atividade enzimática sem a presença de água. Além disso, as enzimas dependem de um PH adequado para trabalharem, sendo que o PH é consequência da liberação de cátions de hidrogênio (H⁺) e ânions hidroxila (OH^-) que se transformam em ácidos e bases no meio aquoso.

7. O calor específico da água pode ser considerado alto ou baixo? Qual a importância biológica desta característica?

A água possui o calor específico de 1 cal/g°C o que quer dizer que 1°C por grama é alterado em sua temperatura com a adição e subtração de uma cal de energia. Este é um valor muito elevado. A título de comparação, o calor específico do etanol é 0,58 cal/g°C, o do mercúrio, um metal, é de 0,033 cal/g°C. Isto torna a água uma excelente protetora contra as variações térmicas. Caso ocorram mudanças bruscas de temperatura no meio externo, as condições biológicas internas mantêm-se estáveis, caso haja uma quantidade de água suficiente no organismo.

8. Quais são as principais características que tornam a água indispensável à vida?

As características que tornam a água uma molécula indispensável à vida são a polaridade, a estabilidade térmica (alto calor específico), um ponto de fusão e ebulição que permitem a água estar no estado líquido na maioria dos ambientes, PH neutro, tamanho molecular reduzido e baixa reatividade química.

9. O que são íons? Quais são os dois grupos no qual os íons são classificados?

Íons são átomos ou substâncias carregadas eletricamente por meio da perda ou ganho de elétrons.

Os dois grupos de íons que existem são os cátions e ânions. Cátions são íons carregados positivamente enquanto os ânions são carregados negativamente.

10. Quais são os principais íons positivos (cátions) encontrados nos seres vivos?

Os principais cátions encontrados nos seres vivos são o sódio (Na⁺), o potássio (K⁺), o cálcio (Ca⁺⁺), o ferro (Fe⁺⁺ou Fe⁺⁺⁺), o magnésio (Mg⁺⁺), o zinco (Zn⁺⁺) e o manganês (Mn⁺⁺).

11. Quais são os principais íons negativos (ânions) encontrados nos organismos vivos?

Os principais ânions encontrados nos organismos vivos são o cloro (Cl^-), o fosfato (PO₄^--), o bicarbonato (HCO₃^-), o nitrato (NO₃^-) e o sulfato (SO₄^-).

12. Como os sais minerais participam da regulação da pressão osmótica?

A pressão osmótica depende do número de partículas dissolvidas em uma solução e não da natureza de tais partículas. Os sais minerais, a glicose, as proteínas e a ureia são as principais partículas reguladoras da osmolaridade do organismo. Essas moléculas se instalam juntamente com outras partículas dentro e fora da célula. Este comportamento acaba gerando um gradiente osmótico maior ou menor entre o meio intracelular e extracelular.

13. Qual é o papel dos sais minerais na criação da tensão elétrica (voltagem) no meio celular?

A atividade elétrica celular, como a que ocorre nos neurônios, depende da diferença de concentração de íons positivos e negativos entre a superfície interna e externa da membrana plasmática da célula. Sendo os sais minerais, os responsáveis pela criação desta voltagem.

A membrana plasmática de células inativadas eletricamente possui normalmente o lado externo carregado positivamente enquanto o lado interno é carregado negativamente. Esta situação elétrica é mantida pelo transporte de íons através da membrana plasmática.

14. Por que a regulação do PH é importante para os seres vivos? Como os sais minerais participam desta regulação?

O potencial de hidrogênio (PH) é uma medida da quantidade de íons hidrogênio (H^-) em uma solução. A regulação do PH de acordo com a necessidade de cada órgão ou tecido é extremamente importante para o organismo, pois as enzimas, assim como outras proteínas, atuam somente em um valor de PH específico. Além disso, as reações bioquímicas também só ocorrem em valores pré-determinados do PH.

15. Como os sais minerais participam da atividade enzimática?

Muitos sais minerais são cofatores de enzimas, ou seja, sem a presença deles muitas enzimas não funcionam.

16. Quais os principais processos biológicos no qual o cálcio está envolvido?

O cálcio está presente na maioria das células desempenhando várias funções. Ele tem um importante papel na contração muscular, no processo de coagulação do sangue, na estruturação óssea, na formação dos dentes, na motilidade do flagelo dos espermatozoides e na transmissão dos impulsos nervosos.

17. O que é hemoglobina? Qual é o elemento inorgânico fundamental na sua composição?

A hemoglobina é uma proteína presente no sangue, sendo responsável pelo transporte de oxigênio dos pulmões para os tecidos do organismo.

A molécula de hemoglobina é composta de quatro cadeias, cada uma com um grupo heme contendo um átomo de ferro. O ferro é responsável pela ligação do oxigênio na hemoglobina e também pela cor vermelha apresentada pelo sangue.

Estrutura química da hemoglobina

18. Qual a importância do magnésio para as plantas? Este sal mineral apresenta alguma outra importante função?

O magnésio é importante para as plantas, pois faz parte da clorofila (molécula essencial para a realização da fotossíntese). Além disso, o magnésio atua como cofator enzimático sendo importante para o relaxamento muscular e pela transmissão do impulso nervoso.

19. O que é fosforilação? Qual o processo biológico no qual a fosforilação tem importante papel?

Fosforilação é o nome dado a um processo de adição de fosfato em algumas moléculas tornando-as mais energizadas. A fosforilação tem um importante papel na fotossíntese (fotofosforilação da fase clara) e na respiração celular aeróbica (fosforilação oxidativa na cadeia respiratória).

20. Qual a importância do iodo para os seres humanos?

O iodo é um elemento químico fundamental para o funcionamento da tireóide, pois faz parte dos hormônios produzidos por esta glândula. A deficiência do iodo causa o hipotireoidismo, também conhecido como bócio.

21. Quais são as principais funções biológicas do íon cloro?

Como os cátions de sódio, os ânions de cloro participam ativamente da regulação osmótica dos tecidos e células, evitando que estes tenham perda ou ganho excessivo de água. Além disso, o cloro tem um papel importante no equilíbrio ácido-base do organismo, pois participa do sistema tampão do PH juntamente com o bicarbonato. O cloro também tem função na digestão onde o ácido clorídrico, secretado pelas células do estômago, ioniza-se em íons de hidrogênio e cloro causando a redução do PH gástrico, permitindo assim, o inicio do processo digestório.

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