A água, o pH e o equilíbrio que você nunca percebeu que existia

Bom dia, pessoal!

Na nossa terceira aula de bioquímica básica vamos falar sobre água e toda sua relação com o funcionamento do nosso organismo, e como isso conversa com os dois próximos temas, pH e sistema tempão.

Vocês devem ter bebido água hoje, né?

Talvez um copo assim que acordaram, ou junto com o café da manhã.

Um gesto tão automático que ninguém para pra pensar nele.

Mas, se a gente for parar pra realmente entender o que está acontecendo, a água é, provavelmente, a molécula mais subestimada de todo o nosso organismo.

Cerca de 75% de você é água.

E não estou falando de "água parada", tipo um copo em cima da mesa. Estou falando de uma molécula extremamente ativa, que participa, literalmente, de todos os processos biológicos que discutimos até aqui na disciplina. Sem ela, nenhuma reação bioquímica acontece.

Mas vamos entender isso com mais detalhes, água e bioquímica são as bases da nossa biologia.

A água é formada por dois hidrogênios e um oxigênio, numa geometria dobrada, tipo um "V". E aqui já mora a primeira genialidade: o oxigênio é mais eletronegativo que o hidrogênio, ou seja, ele puxa os elétrons da ligação mais para perto de si.

Resultado?

O oxigênio fica com uma cargazinha parcialmente negativa, e os hidrogênios ficam parcialmente positivos. Não é uma carga completa, por isso usamos aquele símbolo δ (delta) que vocês viram na aula. Mas é o suficiente para transformar a água numa molécula polar.

E por que isso importa tanto?

Porque é essa polaridade que faz da água o "solvente universal".

Só que aqui temos uma pegadinha: universal não é sinônimo de "dissolve absolutamente tudo".

A água é ótima para dissolver outras substâncias polares e sais, porque ela consegue se organizar ao redor dos íons e enfraquecer a atração entre eles (isso tem nome, se chama constante dielétrica elevada).

Só que substâncias apolares, como as gorduras, ela simplesmente ignora.

E moléculas que têm as duas características ao mesmo tempo, uma parte que gosta de água e outra que foge dela, as chamadas substâncias anfipáticas, a água literalmente as organiza em estruturas chamadas micelas, escondendo a parte hidrofóbica e expondo a parte hidrofílica.

Isso é a base da formação das membranas celulares.

Sim, a membrana da sua célula existe, em grande parte, porque a água "não aceita" o contato com a parte lipídica dos fosfolipídeos.

Só que a genialidade da água não para na polaridade. Ela também forma pontes de hidrogênio entre suas próprias moléculas, e é aí que aparecem outras propriedades fantásticas.

Ela consegue absorver ou liberar bastante calor sem mudar muito sua própria temperatura (alta capacidade calorífica), o que ajuda o seu corpo a manter uma temperatura estável mesmo enquanto todas aquelas reações bioquímicas malucas estão acontecendo lá dentro.

E ela também precisa de bastante energia para evaporar (alto calor de vaporização). Vocês já pararam pra pensar por que suar refresca?

O suor é, basicamente, água e sais chegando até a sua pele. Quando ele evapora, ele "rouba" energia (calor) do seu corpo para conseguir virar vapor. Cada gotinha de suor que evapora carrega um pouco de calor embora, e é assim, gota por gota, que seu corpo consegue reduzir a temperatura interna depois do treino ou num dia quente. Bonito, né?

E tem mais uma curiosidade:

A água tem densidade máxima a 4°C, não a 0°C. Por isso o gelo flutua. Isso parece um detalhe bobo, mas é o motivo pelo qual lagos e rios congelam de cima pra baixo, e não de baixo pra cima, permitindo que a vida aquática sobreviva embaixo do gelo no inverno.

A bioquímica de uma molécula simples sustentando ecossistemas inteiros.

Agora, vamos falar de outro papel da água que é menos comentado, mas gigantesco: ela participa ativamente da manutenção do pH.

Aqui entra um processo chamado ionização da água.

De vez em quando, uma molécula de água se rompe espontaneamente e libera um íon hidrogênio (H⁺) e um íon hidroxila (OH⁻).

É um processo reversível e, na água pura, acontece muito pouco. Mas é justamente essa capacidade de gerar (e de "absorver de volta") H⁺ que está por trás do conceito de pH.

O pH nada mais é do que uma forma de medir a concentração de íons H⁺ numa solução.

Quanto mais H⁺ livre, mais ácida a solução, e menor o valor do pH. Quanto menos H⁺ livre, mais básica (ou alcalina), e maior o valor do pH.

E aqui está o ponto que eu quero que vocês gravem: seu corpo é extremamente sensível a variações de pH.

As enzimas, aquelas proteínas responsáveis por acelerar praticamente todas as reações que discutimos até aqui, como o metabolismo da glicose, a produção de ATP, a ação da insulina, só funcionam direito dentro de uma faixa de pH bem estreita.

Se essa faixa for alterada, a enzima muda de formato, perde sua função, e a reação simplesmente para de acontecer.

Então como o corpo evita que pequenas produções de ácido (e o metabolismo produz ácido o tempo inteiro) baguncem esse equilíbrio tão delicado?

A resposta é o sistema tampão.

Um sistema tampão é, basicamente, uma dupla de substâncias que trabalha em conjunto para "absorver o impacto" quando um ácido ou uma base é adicionado numa solução, evitando que o pH varie bruscamente.

Pensa assim: imagina que o pH é o volume de um show, e o tampão é o técnico de som segurando a mesa, corrigindo qualquer pico ou queda muito brusca, para que o volume continue numa faixa agradável de se ouvir.

É exatamente isso que o tampão faz com o pH do seu sangue e das suas células.

E adivinha quem participa dessa história? Água!

Ela não é, sozinha, um tampão forte, mas ela participa ativamente das reações de tamponamento, seja servindo de meio para essas reações acontecerem, seja ela mesma se ionizando e ajudando a repor ou consumir H⁺ conforme a necessidade.

No nosso organismo, um dos sistemas tampão mais importantes é o tampão bicarbonato, que envolve o ácido carbônico e o bicarbonato circulando no seu sangue.

Todo santo dia, seu metabolismo celular produz gás carbônico e ácidos como subproduto (os famosos dejetos metabólicos).

Se esse ácido se acumulasse sem controle, o pH do sangue despencaria rapidamente, e isso seria incompatível com a vida. É o tampão bicarbonato, entre outros sistemas do corpo, que absorve esse excesso de H⁺ constantemente, mantendo o pH sanguíneo numa faixa extremamente estreita.

Então, da próxima vez que vocês beberem um copo de água, lembrem que essa moleculazinha simples está fazendo muito mais do que "matar a sede".

Ela dissolve, ela transporta, ela regula temperatura, ela participa da própria manutenção do pH que permite que suas enzimas continuem trabalhando. Tudo isso acontecendo, o tempo inteiro, sem vocês perceberem nada.

Um espetáculo da bioquímica, não?

Outra figura resumo:

Bons estudos meu povo!