Tampões biológicos e equilíbrio ácido-básico
http://saudeexperts.com.br/desequilibrio-acido-base-para-interpretacao-da-gasometria-arterial-parte-1/ (30/06/2017 às 07:47)
Os tampões biológicos são responsáveis por auxiliar o organismo a resistir as variações de pH, o que é fundamental para manter a homeostasia. O tampão funciona de maneira a misturar ácidos fracos e suas bases conjugadas quando são adicionados H+ ou OH-. Sendo os ácidos doadores de prótons e as bases, aceptores de prótons.
Relembrando as características da água e que ela se dissocia muito pouco, conclui-se que então dependendo da temperatura, essa dissociação pode ser maior ou menor. Sendo que em maior temperatura, há maior capacidade de ionização e, em menor temperatura, uma menor capacidade. Na auto-dissociação da molécula de água, percebe-se que ela libera um H+ e um OH-.
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAE5MAG/primeiro-relatorio-quimica-industrial (30/06/2017 às 07:48)
Para calcular a ionização utiliza-se:
Kw= constante de ionização da água.
pKw= - logKw
-logKw= - log (1,0 x 10^-14)
pKw= - log (1,0 x 10^-14)
A importância dessa regulação do pH é tão grande para os sistemas biológicos que observamos que as funções das proteínas são afetadas por essa variação, podendo perder suas funções sendo desnaturadas. Assim como as proteínas, as enzimas também são afetadas por variações no pH. A homeostasia de diversas substâncias devem ser mantidas, isto é, os limites dos valores do pH devem ser mantidos, e o sistema tampão auxilia nesse processo, visando o funcionamento pleno dos sistemas biológicos do organismo. Os valores normais de pH do sangue varia de 7,35 - 7,45, caso aja uma variação maior, o organismo pode sofrer danos em suas diversas funções. Não só o valor do pH do sangue é importante, mas o valor do pH do estômago, dos intestinos, do suor, da urina, do citoplasma e entre outros sistemas e órgãos, e as variações podem indicar o surgimento de patologias. O organismo trabalha com várias faixas de pH de acordo com seu funcionamento fisiológico.
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAbksAK/solucao-tampao-ph-sangue (30/06/2017 às 07:50)
Um ácido forte é aquele que se dissocia completamente e um ácido fraco se dissocia parcialmente. É importante que possamos saber o quanto cada ácido se dissocia, e para cada ácido se tem uma constante de dissociação que é conhecida quando ele é colocado na água, conhecido como Ka (Kácido). O Ka é medido pela multiplicação da concentração das substâncias ionizadas, dividido pela concentração do que não foi ionizado. Isso significa que se a ionização for muito grande, teremos um valor de Ka maior, e quando maior o Ka, mais forte é o ácido. Já o valor do pKa, quanto maior, mais fraco é o ácido. O pKa é uma forma de saber um valor mais plausível para a interpretação. Logo, pKa= -log (Ka).
http://www.organicchem.org/oc2web/lab/exp/pKa/pKabg.html (30/06/2017 às 07:50)
Em resumo, os ácidos básicos em equilíbrio na natureza, dentro dos sistemas biológicos, foram utilizados para formar os tampões biológicos, como vimos anteriormente. Quando se coloca ácido na solução com o tampão, a base conjugada reage com o próton, já quando se acrescenta uma base, quem reage é o ácido. Com isso, se evita uma alteração brusca no pH mantendo a homeostasia e funcionamento do organismo, porém, se tem um limite para o acréscimo dessas substâncias que o tampão pode suportar. Essa reação forma uma curva no gráfico sigmoide.
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfP-IAB/resumo-capitulo-30-guyton-hall (30/06/2017 às 08:48)
Esse sistema é adotado pelo sangue, e o tampão biológico sanguíneo consiste, na hemácia, que gera ácido carbônico (ou CO2) que reage com o bicarbonato de sódio. Além do bicarbonato, as albuminas e globulinas também participam no tamponamento do pH, que são proteínas anfóteras, e que possuem a capacidade de se ligar com ambos íons. Os tampões fosfatos também podem acontecer, porém, o tampão bicarbonato é o mais importante. Se tiver mais ácido, o bicarbonato vai reagir com o ácido carbônico, e a sua desidratação formará H2O e CO2, e se adionar OH-, quem reage é o CO2.
Uma equação ideal para calcular os ácidos fracos, que é mais comum nos sistemas biológicos, utiliza-se a equação de Henderson-Hasselbalch, que mede o pKa dos ácidos. Usa-se essa equação para calcular o pH dos tampões e também do sangue.
http://www.astropt.org/2014/01/17/equacoes-desafio-8/ (30/06/2017 às 09:02)
No sangue seria:
pH= pKa +log [HCO3-]/[H2CO3]
Logo, pH= 6,1 + log [HCO3-]/H2CO3]
Mas, como são formados os ácidos e bases em um organismo vivo? Através do próprio metabolismo e com a alimentação. No entanto, o processo de tamponamento biológico, normalmente, está acoplado a ventilação pulmonar, que funciona de maneira a acoplar o sistema de entrada e saída de CO2, realizando anidrase carbônica. Se esse mecanismo não for suficiente para regular o pH sanguíneo e eliminar o CO2, que acidifica o sangue provocando uma hiperventilação, a eliminação dos compostos ácidos ou básicos também pode ser feito através da excreção da urina, filtrada pelo rim. Na excreção de prótons pela urina, esse H+ estará acoplado no bifosfato de sódio ou amônia, e ocorre a desaminação de aminoácidos dentro da célula tubular nos rins. Isso pode ser visto na imagem abaixo:
http://www.uff.br/WebQuest/pdf/acidobase.htm (30/06/2017 ás 09:29)
OBS.: problemas renais podem prejudicar o tamponamento biológico, em consequência de uma má eliminação do H+ ou OH-.
Os distúrbios podem estar relacionados com o metabolismo ou com a troca gasosa, e pode ser uma acidose tanto metabólica quando respiratória ou uma alcalose. Um aumento da pressão do CO2, causa uma acidose respiratória e uma maior ventilação, enquanto que uma pressão menor de CO2, causa uma alcalose respiratória e uma hipoventilação. Quando há pouco HCO3-, há uma acidose metabólica e uma maior reabsorção de bicarbonato nos rins e se houver um aumento do HCO3-, acarretando em uma alcalose metabólica, o rim absorverá menos bicarbonato, realizando assim o tamponamento biológico.
Dentro do metabolismo existem duas situações em que se pode gerar uma acidose: diabetes mellitus ou jejum prolongado, que gera através da lipólise, corpos cetônicos, que são compostos ácidos, ou, a acidose proveniente do metabolismo muscular de glicose, que quando é feito em um nível de oxigenação inadequado, gera um excesso de ácido láctico, o que pode acontecer em cães ou equinos, isto é, animais atletas. Esse ácido láctico é gerado por um quadro de fadiga muscular, e acarretando em uma acidemia. Todos esses ácidos irão reagir com o bicarbonato da mesma maneira já discutida acima, em que o próton bicarbonato gera CO2 + H2O, e essa água não altera o pH, já o CO2 pode ser retirado da circulação sanguínea, isso se deve pois os organismos são sistemas abertos, o que permite a troca direta e acoplada, regulando sempre o tampão.
Fonte: slides do professor.
Um fato interessante, é que após uma refeição com muita proteína, o organismo se encontra sobre o estado de alcalose metabólica, que diferentemente da alcalose respiratória, não está relacionado com o mecanismo de trocas gasosas. Observe a reação abaixo que ocorre na célula parietal:
H+ + HCO3- <=> H2 + CO2
Quando se gera o HCl, o H+ vai para o estômago e o bicarbonato retorna para o sangue. Cada mol de HCl gerado, gera também 1 mol de bicarbonato que vai para o sangue, logo, acidificando o estômago, o sangue se torna mais alcalino. Nesse momento, o CO2 não é tão eliminado, e a respiração fica mais relaxada, deixando o sangue dentro da variação normal de pH.
