Alterações no Equilíbrio Ácido-Base

Os principais tampões com interesse fisiológico

Ácidos e Bases

Segundo Arrhenius Ácido – Substância que em solução aquosa

produz iões H+

HCl (aq) H+ (aq) + Cl- (aq)

Base – Substância que, contendo grupos OH, em solução aquosa liberta iões OH-

NaOH (aq) Na+ (aq) + OH- (aq)

[H+]= [OH-] – solução neutra [H+] > [OH-] – solução ácida [H+] < [OH-] – solução básica ou alcalina

Teoria Protónica de Brönsted-Lowry

Ácido é uma espécie que cede protões (H+) (a uma base):

Teoria Protónica de Brönsted-Lowry

Base é uma espécie que aceita protões de um ácido:

Pares Ácido-Base conjugados

Forças relativas de pares ácido-base conjugados

• A força de um ácido e de uma base pode medir-se pela extensão da respectiva reacção com a água.

Constante de Equilíbrio

Auto-ionização da água

Kw = 1,00 x 10-14, 25ºC

Constantes de Acidez e de Basicidade

Ka x Kb = Kw

Conceito de pH

pH + pOH = pKw

pH + pOH = 14

O pH é o inverso do logaritmo da concentração de H+

O pOH é o inverso do logaritmo da concentração de OH-

pH = -log[H+] pOH = -log[OH-] pKw = -logKw

Conceito de pH

25ºC

Conceito de pH

• O pH afecta a estrutura e a actividade de biomoléculas;

• A medida de pH no sangue e na urina são parâmetros importantes no diagnóstico médico.

Soluções Tampão

Ácido fraco + sal de uma base forte. Combinam-se com ácidos e bases em

excesso evitando variações de pH. É possível relacionar a concentração do

tampão com o pH e o pKa através da chamada equação de Henderson-Hasselbalch :

pH = pKa + log[sal]

[ácido]

Soluções Tampão

Sistemas Tampão do Organismo

Função: regulam o pH do organismo

Mecanismos reguladores de pH no organismo:

Mecanismos renais Mecanismos respiratórios Sistemas Tampão

Eliminam substâncias indesejáveis ou em excesso

•Reagem com ácidos e bases neutralizando-os

Principais Sistemas Tampão do Organismo Actuação:

Líquido intravascular – sangue Líquido intersticial – tecidos Líquido intracelular – interior das células

Tampões Existentes no Organismo Humano

Tampões Ácidos Bases Conjugadas Principal Acção Tamponante

Percentagem

Tampão Bicarbonato CO2 ; H2CO3 HCO3- Extracelular 64 %

Hemoglobina HHb Hb- Eritrócitos 28 %

Proteínas HProt Prot- Intracelular 7%

Tampão Fosfato H2PO4- HPO4

2- Intracelular 1 %

Tampão Fosfato

H2PO4- HPO4

2- + H+

Sistema Tampão das Proteínas

Aminoácidos

Grupo Aminíco

Grupo Carboxílico

Curva de Titulação da Glicina

Sistema Tampão das Proteínas

Ácido Aspártico

Sistema Tampão das Proteínas

Curva de Titulação do Ácido Aspártico

Sistema Tampão das Proteínas

Sistema Tampão das Proteínas

Hemoglobina

CO2

CO2

Tampão bicarbonato

Mecanismo químico – reacção imediata

Meio extracelular

- Bicarbonato de potássio - Bicarbonato de magnésio - Bicarbonato de sódio

Se [HCO3- ] pH

Se [CO2 ] pH

CO2 + H2O <--> H2CO3 <--> H+ + HCO3-

Se for adicionada solução ácida:

Ácido carbónico é muito instável – dissocia-se de imediato

H2CO3 CO2 + H2O

Regulação respiratória

Excesso de CO2:

Se p(CO2) em NaHCO3 o pH

Acidose Respiratória

Deficiência de CO2: Se p(CO2) em NaHCO3 o pH

Alcalose Respiratória

Se for adicionada solução alcalina:

Regulação renal

Importância do estudo do tampão bicarbonato

pH do sangue pode ser determinado – conhecimento das alterações da [H+] em função das variações do bicarbonato;

Primeira linha de defesa para evitar grandes modificações do estado de equilíbrio ácido-base;

H2CO3 é formado mesmo em condições patológicas;

Nos processos fisiológicos durante a passagem de sangue pelos capilares dos tecidos/pulmões o tampão HCO3

-/H2CO3 sofre alterações para neutralização e eliminação do H2CO3;

Importância do estudo do tampão bicarbonato

Importância do estudo do tampão bicarbonato

Centros respiratórios são regulados pela [CO2] no sangue, permitindo manter o tampão nas concentrações convenientes;

Sistema, quantitativamente, mais abundante no plasma sanguíneo.

Mecanismo regulador respiratório

Mecanismo regulador respiratório

A função respiratória processa-se mediante três actividades distintas:

ventilaçãoperfusãodifusão

Mecanismo regulador respiratório

Sistema respiratório

Ar atmosférico Sangue venoso

O dióxido de carbono é transportado sob três formas possíveis:

Forma dissolvida Forma carbamino-hemoglobina Forma de ião bicarbonato

Mecanismo regulador respiratório

Mecanismo regulador respiratório

H2CO3 <--> CO2 + H2OH+ + HCO3- <-->

Difunde-se para os alvéolos e é expirado

Mecanismo regulador respiratório

Mecanismo regulador respiratório

A regulação respiratória do equilíbrio ácido-base é feita exclusivamente através da regulação do dióxido de carbono;

Alterações da ventilação alveolar podem interferir com o metabolismo celular.

Mecanismo regulador respiratório

Mecanismo Regulador Renal

Este mecanismo tem como base o sistema tampão de bicarbonato:

* Regula [H+];Rim * Promove a ou o [HCO3-];

* Elimina urina ácida ou básica.

Mecanismo Regulador Renal

Mas como é que este mecanismo funciona realmente?

Mecanismo Regulador Renal

• [H+] reabsorção de HCO3- (acidose) (compensação)

• [H+] excreção de HCO3-

(alcalose) (compensação)

* Reajuste do pH mais tardio ;

* Pode manter-se em funcionamento por longos períodos de tempo;

* Acção lenta, porém efectiva;

Mecanismo Regulador Renal

Trabalho elaborado por:

Ana Catarina MachadoAna Catarina RodriguesAna Cristina FernandesAna Cristina CardosoAna Cristina Martins