Universidade Federal do Ceará Centro de

Biofísica
Universidade Federal do Ceará
Centro de Ciências
Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular
Disciplina de Biofísica
Estudo Dirigido No. 1
Água e Soluções em Biologia
1. Descreva em linhas gerais a estrutura da molécula de água. Por que esta molécula é uma molécula
polar?
2. Como se dá formação das pontes de hidrogênio entre diferentes moléculas de água?
3. Quantos gramas de soluto existem nas seguintes soluções?
a) 1 L de NaCl 3%
b) 180 mL de Glicose a 2%
c) 750 mL de NaOH 500 mM
4. Qual a molaridade de uma solução de glicose 5%? O peso molecular da glicose = 180.
5. Qual a concentração percentual e a osmolaridade de uma solução de NaCl 0,15M?
6. Qual o volume necessário de uma solução de NaCl 18% para se preparar 500 mL de uma solução
de NaCl 0,9%?
7. Qual a osmolaridade de uma solução que contém NaCl 0,1M + KCl 0,15M + Glicose 0,20 M?
pH e tampões
1. O que é o produto iônico da água, Kw?
2. Defina pH e explique a sua escala. Por que uma variação de apenas uma unidade no valor de pH é
considerada importante?
3. O que é o pKa para um dado ácido fraco?
4. Defina solução-tampão. Explique como se pode obter uma solução-tampão e o que acontece com
esta solução quando pequenas quantidades de H+ ou OH- são adicionadas a este sistema.
5. Utilizando a equação de Henderson-Hasselbalch, mostre a quantidade necessária em gramas de
doador e aceptor de prótons necessária para o preparo de um tampão fosfato de potássio 100 mM,
pH 7,0. (K2HPO4 P.M. 228,2 / KH2PO4 P.M 136,1 / pKa = 6,86)
6. Calcule o pH de uma solução que contem uma razão molar de Acetato de Potássio e ácido acético
(pKa 4,76) de:
a) 2:1
b) 1:3
c) 5:1
d) 1:1
Biofísica
Termodinâmica
1. Se uma solução 0,1M de Glicose-1-fosfato é incubada com uma quantidade catalítica da enzima
fosfoglucomutase, a Glicose-1-fosfato é transformada em Glicose-6-fosfato até que o equilíbrio seja
satisfeito. As concentrações no equilíbrio são:
Glicose-1-fosfato
4,5 x 10-3 M
Glicose-6-fosfato
9,6 x 10-2 M
Calcule a K’eq. e o ∆Go’ para esta reação a 25 oC.
2. Diferencie e cite exemplos de Sistemas Isolados, Sistemas Fechados e Sistemas Abertos.
Termodinamicamente falando, a qual tipo de sistema pertence os seres vivos, por quê?
3. O que significa dizer que um sistema está em equilíbrio dinâmico com o ambiente? E o que significa
quando um sistema está em estado estacionário com o ambiente?
4. É possível que uma reação tenha ∆Go’<0 (negativo) e ainda assim seja não-espontânea? Explique.
5. Defina:
a) Entropia
b) Entalpia
c) Energia Livre
6. Explique a relação entre o aumento e diminuição da Entropia, aumento e diminuição da Entalpia, e
suas influências na variação de energia livre.
7. Considere a seguinte afirmação:
“Os seres vivos vivem estritamente de acordo com a 2ª Lei da Termodinâmica”
Tal afirmação é falsa ou verdadeira? Justifique.
8. Uma reação que tenha um ∆G de -78 kJ/mol pode ser utilizada para a realização de uma reação
que tenha ∆G=+78 kJ/mol? Explique.
9. A entropia aumenta ou diminui nos seguintes processos?
(a)
N2 + 3 H2O
(b)
O
H2N
(c)
C
NH2
2 NH3
+
H2O
1M NaCl
(d) C6H12O6 + O2
CO2 + 2NH3
0,5 M NaCl
6CO2 + 12H2O
10. Considere a reação com ∆H = 15 kJ e ∆S = 50 J . K-1. Essa reação é espontânea a 10 oC? e a 80
o
C? Explique.
Biofísica
Difusão, Osmose e Tônus
1. Defina o processo de difusão.
2. Explique, baseando-se na 1ª lei de Fick, qual a influência do gradiente de concentração de uma
determinada substância, na sua velocidade de difusão, em uma distância x.
3. Por que o processo de difusão não é efetivo em longas distâncias?
4. Defina o potencial de Nernst.
5. Considere um recipiente, com dois compartimentos separados por uma membrana permeável. Em
um compartimento, temos uma solução de um íon qualquer, I+, com concentração 10X. No outro
compartimento, temos uma solução deste mesmo íon, com concentração X. Mesmo com a diferença
de concentração, foi observado que não há movimentação líquida de partículas de íon, entre os dois
lados. Proponha uma explicação para esta observação.
6. Explique os fundamentos do processo de Osmose.
7. Considere um recipiente, com dois compartimentos separados por uma membrana semipermeável
(permeável às partículas de solvente e impermeável às partículas de soluto). Em um compartimento
há uma macromolécula em solução aquosa e no outro lado há apenas água. Explique por que o nível
de água no compartimento onde está à solução da macromolécula aumenta.
8. Calcule a osmolaridade das seguintes soluções aquosas:
a) Glicose 1M
b) NaCl 0,15M
c) CaCO3 500 mM
d) Na2(CO3)2 2 M
9. O que acontece a uma hemácia, cuja osmolaridade interna é da ordem de 0,3 osm quando:
a) Ela é colocada em uma solução de uréia 0,6 osm? Esta solução é hiperosmótica, hiposmótica ou
isosmótica? Quanto à tonicidade, de que tipo é esta solução?
b) Ela é colocada em uma solução de NaCl 0,3 osm? Quanto à osmolaridade de que tipo é esta
solução?
10. Qual a concentração molar da solução de proteína no sistema abaixo? O sistema está a 25 oC, e a
densidade da solução é de 1,3 g/cm3. R = 8,3 x 103 J . K-1 . kmol-1. g = 9,8 m . s-2.
∆h = 10 cm