FMUC 2007/2008 Bioquímica I Seminário Orientado Bioquímica I

FMUC 2007/2008 Bioquímica I

Seminário Seminário OrientadoOrientado

Bioquímica I


Os principais tampões Os principais tampões com interesse fisiológicocom interesse fisiológico


Objectivos

• Noção de ácido-base;

• Intervenção dos tampões na regulação do pH de líquidos orgânicos;

• Principais tampões com interesse fisiológico;

• Mecanismos reguladores de pH em resposta à acidose e à alcalose.


Sistema Tampão

Um tampão é uma mistura de um ácido fraco e do seu sal, capaz de captar e libertar H+.

Evita alterações na concentração de H+ e consequentemente alterações de pH, quando adicionadas pequenas quantidades de ácidos ou bases fortes.


Ácido – substância que liberta H+.

HA H+ + A-

Base – substância que capta H+.

BOH B+ + OH-

Para se tamponizar uma solução recorre-se a ácidos ou bases fracos.

Dissociação parcial - Ao ser atingido o equilíbrio químico ácido-base, qualquer alteração no sistema é contrariada até ser atingido novo estado de equilíbrio – Principio de Le Chatelier.

Porquê?


pK – valor de pH necessário para permitir 50% de dissociações de uma substância.

Ka – constante de dissociação.

pH = -log [H+]

[H+] [ A-] [HA] Ka = [H+] = Ka

[HA] [A-]

[HA] [A-] -log [H+] = -log Ka – log pH = pK + log

[A-] [HA]

Eq. de Henderson Hasselbalch

Equação útil no cálculo do pH de soluções de ácidos fracos.

O valor do pK deve corresponder ao pH do meio desejado.


Pela equação de Handerson-Hasselbalch, pH = pKa + log ([A-]/[HA])

Eficiência de um tampão

Quanto maior o número de moles que é necessário adicionar a um meio contendo um sistema tampão, de modo a alterar significativamente a concentração de H+, mais eficiente é o tampão.

• O pH depende das concentrações do ácido (HA) e da base (A-).

• O sistema tampão será mais eficiente quando [A-]=[HA], ou seja, quando o pH = pKa. Na prática, o tampão é mais eficiente na gama de valores situados entre uma unidade abaixo e uma unidade acima do valor do pKa;


Porquê??

Cada célula é banhada por um meio óptimo para o seu funcionamento de tal modo que é necessário um controlo da circulação e da composição dos fluídos do organismo.

Só uma variação muito limitada da concentração de ácidos ou de bases circulantes é compatível com a vida.

pH do sangue arterial normal é igual a 7,40 ± 0,05

Valores compatíveis com a vida - pH entre 7,8 e 6,8

A manutenção do pH é vital para as células


Principais Sistemas Tampão

O pH extracelular:

Ácido carbónico/ bicarbonato

O pH intracelular:

Proteínas

Ácidos resultantes do metabolismo

Iões fosfato


Sistema Tampão das Proteínas• As proteínas intracelulares e plasmáticas podem funcionar como moléculas -tampões;

• A existência de grupos funcionais, como os grupos carboxílicos e amínicos, nos aminoácidos que constituem as proteínas são responsáveis pela sua capacidade-tampão;

• Os grupos funcionais podem funcionar como ácidos ou bases fracas, o que permite o controlo da concentração de H+ ;

• A hemoglobina e as histonas associadas a ácidos nucleícos são moléculas intracelulares que podem funcionar como tampões.


Sistema Hemoglobina

Realiza o transporte de gases respiratórios e tem um efeito tampão;

Evita que a concentração de iões H+ varia de forma brusca, provocando variações de acidez com consequências danosas para o organismo;

HbH H+ + Hb-

O efeito tampão que assegura faz com que o pH do sangue venoso seja ligeiramente mais baixo do que o do sangue arterial;


Sistema Hemoglobina


Sistema Tampão dos Fosfatos• As moléculas que contém fosfatos na

sua estrutura, tal como o ADN, o ARN e o ATP, bem como os iões fosfatos podem funcionar como tampões;

• O par HPO4 2- / H2PO4

- é o principal tampão das células, onde se pretende que o pH seja aproximadamente 7;

• Assume também grande importância a nível do sistema renal.


Sistema tampão ácido carbónico/bicarbonato

• Quando no organismo aumenta, por exemplo:

PCO2

Ácido láctico Ácidos gordos Organismos cetónicos

O H+ liga-se ao HCO3- e forma H2CO3 e

somente uma pequena porção permanece sob a forma de H+ livre.

Aumenta o pH

Ácido fraco, que estabelece o seguinte equilíbrio:

•Se, no organismo, for removida uma grande quantidade de H+, através da adição de uma base forte:

As moléculas de H2CO3 irão formar HCO3

- e H+

Diminui o pH

Ácido fraco, que estabelece o seguinte equilíbrio:


Regulação respiratória do equilíbrio ácido-base

1. O CO2 reage com H2O para formar H2CO3. Este dissocia-se para formar H+ e HCO3

-.

2. A diminuição do pH do líquido extracelular estimula o centro respiratório e provoca o aumento da frequência respiratória.

3. O aumento da frequência e profundidade respiratória faz com que o CO2 seja expelido dos pulmões, reduzindo assim os seus níveis extracelulares. À medida que estes decrescem, a [H+] extracelular diminui e o pH aumenta.


Asfixia Acidose

Hiperventilação Alcalose (pH 7,4 – 7,7)

Equilíbrio Ácido-Base e Respiração

Normal Normal

Acidose

Alcalose


Regulação renal do equilíbrio ácido-base

1. Quando o pH decresce o H+ combina-se com o HCO3

-, para formar ácido carbónico que se converte em CO2 e H2O. O CO2 difunde-se para as células tubulares.

2. Nas células tubulares o CO2 combina-se com a H2O e forma H2CO3 que se dissocia em H+ e HCO3

-.

3. Um mecanismo de contra-trasporte secreta H+ para o filtrado por troca com Na+. Em resultado o pH do filtrado diminui.

4. Através do co-trasporte, o HCO3- e o Na+ entram no líquido intersticial, de onde se difundem para os capilares.

5. Nos capilares o HCO3- combina-se com o H+ o que aumenta o pH sanguíneo.


Regulação renal do equilíbrio ácido-base

• As células dos túbulos renais regulam directamente o equilíbrio ácido-base, aumentando ou diminuindo a secreção de H+ e a reabsorção de HCO3

-.

• A secreção de H+e a reabsorção de HCO3

- aumentam quando o pH dos líquidos orgânicos desce e este processo torna-se mais lento quando o pH dos líquidos orgânicos sobe.


Regulação renal do equilíbrio ácido-base Normalmente, o H+

secretado para o nefrónio excede a quantidade de HCO3

- que entrou nos túbulos renais por filtração. Uma vez que o H+ se combina com o HCO3

-, quase todo o HCO3

- é reabsorvido dos túbulos renais.

A secreção para o filtrado diminui o pH deste. Quando a concentração de H+ aumenta no filtrado, a capacidade de as células tubulares em secretar H+ torna-se limitada. Por isto, o H+ é tamponado e assim estas células readquirem a capacidade de secretar H+ adicional.


Regulação da concentração de H+ nos sistemas biológicos

Tipo de regulação Função Tempo

1. Tampões químicos

(Proteínas, HCO3-, HPO4

2-)

Combinam-se com o H+

(Pr (proteína) + H+ PrH)

milisegundos

2. Respiração Eliminação de CO2 nos pulmões(H+ + HCO3

- H2CO3 CO2 + H2O)minutos

3. Regulação renal Secreção de H+

Reabsorção de HCO3- e HPO4

2-

horas


Quatro Alterações Principais do Equilíbrio Ácido-Base

TipoAlteração primária

Resposta secundária

Mecanismo de resposta

secundária

ACIDOSE

METABÓLICA [HCO3

-] pCO2 Hiperventilação

ALCALOSE

METABÓLICA [HCO3

-] pCO2

Hipoventilação

ACIDOSE

RESPIRATÓRIA pCO2 [HCO3

-] transitório da excreção de ácido e da reabsorção de HCO3

- pelo rim

ALCALOSE

RESPIRATÓRIA pCO2 [HCO3

-] transitória da excreção de ácido e reabsorção de HCO3

-

pelo rim


Equilíbrio Ácido - Base

EVITAM

SISTEMAS TAMPÕES

DISTÚRBIOS DO EQUILÍBRIO

ÁCIDO - BASE Acidose Respiratória

Acidose Metabólica

Alcalose Respiratória

Alcalose Metabólica


Bibliografia

Campos, Luís,(2005),Entender a Bioquímica, Escolar Editora, p.p.68-72;

Seeley, Stephens,Tate,(2003), Anatomia &

Fisiologia ,Lusociência, p.p. 1017-1023.

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