Bioquímica Básica: Água e Carboidratos
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Estudo fundamental sobre as propriedades químicas da água, sistemas tampão e a estrutura de carboidratos, destinado a estudantes universitários de biologia e medicina.
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- Por que a molécula de água é polar?
- Devido à diferença de eletronegatividade entre o oxigênio e os hidrogênios, gerando um momento dipolar permanente.
- O que são ligações de hidrogênio na água?
- Interações eletrostáticas entre o átomo de hidrogênio parcialmente positivo de uma molécula e o oxigênio de outra.
- Quantas ligações de hidrogênio uma molécula de água pode formar no gelo?
- Até 4 ligações de hidrogênio estáveis, formando uma rede cristalina aberta e menos densa que a água líquida.
- Definição de calor específico da água
- Quantidade de calor necessária para elevar em 1 °C a temperatura de 1 g de água, sendo elevado devido às ligações de H.
- O que é coesão da água?
- Atração intermolecular entre moléculas de água entre si através de ligações de hidrogênio.
- O que é adesão da água?
- Capacidade da água de interagir favoravelmente com outras superfícies polares ou carregadas.
- O que é tensão superficial?
- Força elástica na superfície de um líquido causada pela atração interna das moléculas da água por coesão.
- Definição de substância hidrofílica
- Substância polar ou iônica que se dissolve facilmente em água formando interações favoráveis com ela.
- Definição de substância hidrofóbica
- Substância apolar e insolúvel em água que força as moléculas de água a se reorganizarem em torno dela.
- Definição de substância anfipática
- Molécula que possui simultaneamente uma região polar (hidrofílica) e uma região apolar (hidrofóbica).
- O que é o efeito hidrofóbico?
- Agrupamento termodinamicamente favorável de moléculas apolares em água para aumentar a entropia do solvente.
- O que são micelas?
- Estruturas esféricas formadas por moléculas anfipáticas com caudas apolares voltadas para dentro e cabeças para fora.
- O que é produto iônico da água (Kw)?
- Constante de autoionização da água a 25 °C, dada por [H+][OH-] = 1,0 x 10^-14 M^2.
- Definição matemática de pH
- pH = -log[H+], uma escala logarítmica que mede a concentração de íons hidrogênio livres em solução.
- Definição de ácido de Brønsted-Lowry
- Espécie química capaz de doar prótons (H+) em uma reação química.
- Definição de base de Brønsted-Lowry
- Espécie química capaz de receber prótons (H+) em uma reação química.
- O que é a constante de dissociação ácida (Ka)?
- Medida da força de um ácido em solução; quanto maior o Ka, maior a tendência a doar prótons.
- O que é pKa?
- pKa = -log(Ka); indica o pH no qual metade do ácido está dissociado em sua base conjugada.
- Qual a função de um sistema-tampão?
- Resistir a variações bruscas de pH mediante a adição de pequenas quantidades de ácidos ou bases.
- De que é composto um sistema-tampão típico?
- Por um par conjugado ácido fraco e sua respectiva base conjugada (ou base fraca e ácido conjugado).
- O que é a equação de Henderson-Hasselbalch?
- Equação que relaciona o pH com o pKa: pH = pKa + log([Base Conjugada]/[Ácido Fraco]).
- Quando a capacidade de tamponamento é máxima?
- Quando o pH da solução é igual ao pKa do sistema tampão ([ácido] = [base conjugada]).
- Qual é a faixa de tamponamento eficaz de um tampão?
- Geralmente compreendida no intervalo de pH = pKa ± 1 unidade.
- Qual é o principal sistema-tampão do plasma sanguíneo?
- O tampão bicarbonato (H2CO3 / HCO3-), mantido em equilíbrio com o CO2 dissolvido e expirado.
- Qual enzima catalisa a conversão de CO2 e H2O em H2CO3?
- Anidrase carbônica.
- Qual a faixa fisiológica normal do pH do sangue arterial?
- Entre 7,35 e 7,45.
- O que caracteriza a acidose metabólica?
- Queda no pH sanguíneo (< 7,35) associada primariamente à redução na concentração de bicarbonato (HCO3-).
- O que caracteriza a alcalose respiratória?
- Aumento no pH sanguíneo (> 7,45) decorrente da eliminação excessiva de CO2 por hiperventilação.
- Qual é o principal sistema-tampão intracelular inorgânico?
- O sistema fosfato (H2PO4- / HPO4^2-), com pKa próximo a 6,86.
- Como as proteínas atuam como tampões biológicos?
- Por meio dos grupos ionizáveis de suas cadeias laterais de aminoácidos, especialmente a histidina.
- Fórmula empírica básica dos carboidratos simples
- (CH2O)n, onde n é maior ou igual a 3.
- Definição química de monossacarídeo
- Poliidroxialdeído (aldose) ou poliidroxicetona (cetose) que não pode ser hidrolisado a compostos menores.
- Diferença entre aldose e cetose
- Aldoses possuem carbonila terminal (aldeído), enquanto cetoses possuem carbonila interna (cetona).
- Exemplo de aldotriose e cetotriose
- Gliceraldeído é uma aldotriose e di-hidroxiacetona é uma cetotriose.
- O que é um carbono quiral ou assimétrico?
- Carbono ligado a quatro grupos químicos diferentes, permitindo a formação de estereoisômeros.
- Como se define a configuração D ou L de um açúcar?
- Pela posição da hidroxila no carbono quiral mais distante do grupo carbonila funcional.
- Qual configuração estereoisomérica (D ou L) predomina nos açúcares naturais?
- A forma D predomina na maioria dos organismos vivos.
- O que são epímeros?
- Dois açúcares que diferem na configuração estereoquímica de apenas um único carbono quiral.
- A D-galactose é epímero da D-glicose em qual carbono?
- No carbono 4 (epímero C-4).
- A D-manose é epímero da D-glicose em qual carbono?
- No carbono 2 (epímero C-2).
- O que é um hemiacetal cíclico?
- Produto da reação intramolecular entre a hidroxila alcoólica e o aldeído de um monossacarídeo.
- O que é um hemicetal cíclico?
- Produto da reação intramolecular entre a hidroxila alcoólica e a cetona de um monossacarídeo.
- O que é o carbono anomérico?
- O átomo de carbono carbonílico que se torna um novo centro quiral após a ciclização do anel.
- Diferença entre anômeros alfa e beta
- No anômero alfa a hidroxila anomérica fica em posição trans ao CH2OH terminal; no beta, em posição cis.
- O que é mutarrotação?
- Mudança espontânea na rotação óptica de um açúcar em solução até atingir o equilíbrio entre anômeros alfa e beta.
- Diferença entre anel piranosídico e furanosídico
- Piranose é um anel cíclico de 6 membros; furanose é um anel cíclico de 5 membros.
- O que é ligação glicosídica?
- Ligação covalente formada entre a hidroxila anomérica de um açúcar e outro grupo funcional com perda de água.
- O que é um açúcar redutor?
- Açúcar que possui um carbono anomérico livre capaz de atuar como agente redutor brando.
- Composição e ligação da maltose
- Duas moléculas de D-glicose unidas por ligação alfa-1,4-glicosídica; é um açúcar redutor.
- Composição e ligação da lactose
- D-galactose e D-glicose unidas por ligação beta-1,4-glicosídica; é um açúcar redutor.
- Composição e ligação da sacarose
- D-glicose e D-frutose unidas por ligação alfa-1,beta-2-glicosídica; é um açúcar não redutor.
- Por que a sacarose não é um açúcar redutor?
- Porque ambos os carbonos anoméricos da glicose e da frutose estão envolvidos na ligação glicosídica.
- O que é o amido e quais são suas frações?
- Polissacarídeo de reserva energética vegetal, composto por amilose (linear) e amilopectina (ramificada).
- Estrutura e ligações da amilose
- Cadeia linear de resíduos de D-glicose unidos exclusivamente por ligações alfa-1,4-glicosídicas.
- Estrutura e ramificações da amilopectina
- Cadeia principal com ligações alfa-1,4 e pontos de ramificação alfa-1,6 a cada 24 a 30 resíduos de glicose.
- O que é o glicogênio e onde é armazenado?
- Polissacarídeo de reserva em animais, com ramificações alfa-1,6 a cada 8 a 12 resíduos, armazenado no fígado e músculos.
- Estrutura e função biológica da celulose
- Polímero linear estrutural vegetal formado por resíduos de D-glicose unidos por ligações beta-1,4.
- Por que os mamíferos não digerem a celulose?
- Porque não possuem a enzima celulase capaz de hidrolisar as ligações beta-1,4-glicosídicas.
- O que é quitina?
- Polissacarídeo estrutural de N-acetilglicosamina em ligações beta-1,4, presente no exoesqueleto de artrópodes.
- O que são glicosaminoglicanos (GAGs)?
- Polímeros lineares de dissacarídeos repetidos compostos por um açúcar amino e um açúcar ácido ou neutro com carga negativa.