EQUILÍBRIO ÁCIDO BASE
Ana Claudia Souza RodriguesUniderp - 2010
Para aprender sobre o
equilíbrio ácido-base é necessário
lembrar alguns
conceitos
Todos confortavelmente acomodados !?
O H+ - íon mais importante nos sistemas biológicos
[H+] – influencia- a velocidade das reações químicas.
- a forma e função das enzimas e de proteínas celulares e a integridade das células
Íon hidrogênio
[H+] - 0,4nM (0,4x10-7)
80mM de íons hidrogênio são ingeridos ou produzidos pelo metabolismo por dia.
ÁcidosConceito de Arrhenius:
Ácido é toda substância que em solução aquosa libera como cátion o íon hidrogênio (H+). Ex.: HCl + H2O H3O+ + Cl- Conceito de Brönsted e Lowry:
Ácido é um doador de prótons, um substância que pode transferir um próton para outra.
BasesConceito de Arrhenius:
Base é toda substância que em solução aquosa se dissocia liberando ânion oxidrila (OH-). Ex.: NaOH + H2O Na+ + OH- Conceito de Brönsted e Lowry:
Base é um receptor de prótons.
Um ácido pode transferir um próton para uma base. Ex.: NH3 + H2O NH4
+ + OH-
Dissociação da água e seus produtos iônicos
H2O + H2O OH - + H3O+
A água funciona tanto como ácido quanto como base
Lei da ação das massas: K =[ H3O+] [OH -]
=[ H3O+] [OH -]
[H2O] [H2O] [H2O]2
= 10-14
Na água pura a [H+] é igual a [OH-] que é igual a 10-7
Potencial hidrogeniônico (pH)
A [H+] de uma solução é quantificada em unidades de pH
pH = -log [H+]
A escala de pH varia de 1 até 14.
Homeostasia é a constância do meio interno
pH x homeostasia
equilíbrio entre a entrada ou produção de íons hidrogênio e a livre remoção desses íons do organismo. o organismo dispõe de mecanismos para manter a [H+] e, conseqüentemente o pH sangüineo, dentro da normalidade, ou seja manter a homeostasia .
pH do Sangue Arterial
7,47,0 7,8Faixa de sobrevida
Acidose AlcalosepH normal
Aumento da [H+]
7,4
Acidose
Alcalose
Queda do pH
Acúmulo de ácidos
Acúmulo de basesPerda de ácidos
Perda de bases
Diminuição da [H+]
Escala de pH
Aumento do pH
Alterações no pH
Fontes de H+ decorrentes dos processos metabólicos
Powers,S.K. e Howley, E.T., Fisiologia do Exercício, (2000), pg207 Fig11.3
Metabolismoaeróbico da glicose
Metabolismoanaeróbico da glicose
Ácido Carbônico Ácido Lático
Ácido Sulfúrico
Ácido Fosfórico
Corpos Cetônicos Ácidos
H+
Oxidação de Amino ácidosSulfurados
Oxidação incompleta de ácidos graxos
Hidrólise das fosfoproteínas e nucleoproteínas
pH dos Líquidos Corporais
Concentração de H+ em mEq/l pH Líquido Extracelular Sangue arterial 4.0 x 10-5 7.40 Sangue venoso 4.5 x 10-5 7.35 Líquido Intersticial 4.5 x 10-5 7.35
Líquido Intracelular 1 x 10-3 a 4 x 10-5 6.0 a 7.4
Urina 3 x 10-2 a 1 x 10-5 4.5 a 8.0
HCl gástrico 160 0.80
Medidas de pH
Eletrométrico
Colorimétrico
pHmetro
Potenciômetro mede [H+]diferença de potencial elétrico
entre duas soluções
indicadores
Indicador-H H+ + Indicador(Cor A) (Cor B)
Indicadores de pHIndicadores de pH são substâncias (corantes)
utilizadas para determinar o valor do pH
Exemplos
Metil-violeta
pH
0 2 4 6 8 10 12
A Violeta
Tornassol Amarelo Azul
incolor Vermelho Violeta
Fenolftaleína
Os Sistemas Tampões
Tampão » qualquer substância que pode, reversivelmente, se ligar aos íons hidrogênio.
» Soluções formadas por um ácido fraco e sua base conjugada ou por um hidróxido fraco e seu ácido conjugado
Tampão + H+ H+Tampão
TampãoH+ + OH- H2O + Tampão
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.
Poder Tamponante
pH do tampão Concentrações do sal e do ácido
Relação Sal/Ácido = 0,1 pH = pKa + log 0,1
pH = pKa -1
Relação Sal/Ácido = 10/1 pH = pKa + log 10
pH = pKa +1
Poder tamponante de um sistema tampão pode ser definido pela quantidade de ácido forte que é necessário adicionar para fazer variar o pH de uma unidade
Sistemas Primários Reguladores do pH
Os sistemas químicos de tampões ácido-base dos
líquidos corporais;
O centro respiratório, que regula a remoção de CO2 do líquido extracelular;
Os rins, que agem reabsorvendo o bicarbonato
filtrado ou eliminando o H+ pelo sistema tampão fosfato ou na forma de NH4
+.
Exemplos de Tampões
CH3-COOH + CH3-COONaAcetato
Bicarbonato H2CO3 + NaHCO3
Fosfato H2PO-4 + NaHPO4
Amônia NH4OH + NH4Cl
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?
Eficiência de um tampão
Pela equação de Handerson-Hasselbalch,
pH = pKa + log ([A-]/[HA])
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.
• O tampão se liga aos íons H+ e estabiliza o pH.
Sistema Tampão das Proteínas (3/4 da capacidade tampão)
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.
Porquê?? Cada célula é banhada por um meio
para o seu funcionamento de tal modo que é necessário um controle 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
fosfato
Sistema Hemoglobina
Realiza o transporte de gases respiratórios e efeito tampão;• O pH do sangue venoso é ligeiramente mais baixo do que o do
sangue arterial; O efeito tampão evita que a concentração de H+ varie de forma
brusca, provocando variações de acidez .
Sangue arterial: 7,36 a 7,44Sangue venoso: 7,44 a 7,46
HbH H+ + Hb-
O CO2 (tec.) H2CO3 H+ e HCO3-. O bicarbonato é transportado aos pulmões e o H+ se liga a Hb.
Tampão-Fosfato• As moléculas que contém fosfatos na
sua estrutura, tal como o ADN, o ARN e o ATP, bem como os 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 usado para controlar o pH no sangue.
SISTEMA TAMPÃO ÁCIDO CARBÔNICO-BICARBONATO
H2CO3 / HCO3- : são um par ácido base conjugados.
H+(aq) + HCO3
-(aq) H2CO3(aq) H2O(l) + CO2(g)
Equilíbrios importantes no sistema tampão ácido carbônico-bicarbonato:
CO2: um gás que fornece um mecanismo para o corpo se ajustar aos equilíbrios.
A remoção de CO2 por exalação desloca o equilíbrio para a direita, consumindo íons H+.
Quatro Alterações Principais do Equilíbrio Ácido-Base
TipoAlteração primária
Resposta secundária
Mecanismo de resposta
secundáriaACIDOSE METABÓLICA
[HCO3-] pCO2 Hiperventilação
ALCALOSEMETABÓLICA
[HCO3-] pCO2
Hipoventilação
ACIDOSE RESPIRATÓRIA
pCO2 [HCO3-]
transitório da excreção de ácido e da reabsorção de HCO3
- pelo rim
ALCALOSERESPIRATÓRIA
pCO2 [HCO3-]
transitória da excreção de ácido e reabsorção de HCO3
- pelo rim
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:
SANGUE COMO UMA SOLUÇÃO-TAMPÃO
Os principais órgãos que regulam o pH do sistema tampão ácido carbônico-bicarbonato são pulmões e rins. Receptores no cérebro - sensíveis às concentrações de H+ e CO2 nos fluídos corpóreos. Quando a concentração de CO2 aumenta, os equilíbrios deslocam-se para a esquerda, o que leva à formação de mais H+. Os receptores disparam um reflexo para respirar mais rápido e mais profundamente, aumentando a velocidade de eliminação de CO2 dos pulmões e deslocando o equilíbrio de volta para a direita. Os rins absorvem ou liberam H+ e HCO3
-; muito do excesso de ácido deixa o corpo na urina, que normalmente tem pH de 5,0 a 7,0.
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 , 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 diretamente o equilíbrio
ácido-base, aumentando ou diminuindo a secreção de H+ e a
reabsorção de HCO3-.
Regulação da concentração de H+ nos sistemas biológicos
Tipo de regulação Função Tempo
1. Tampões químicos(Proteínas, HCO3
-, HPO42-)
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
FMUC 2007/2008 Bioquímica I
Equilíbrio Ácido - Base
EVITAM
SISTEMAS TAMPÕES
DISTÚRBIOS DO EQUILÍBRIO ÁCIDO - BASE Acidose
Respiratória
Acidose Metabólica
Alcalose Respiratória
Alcalose Metabólica
Distúrbios do Equilíbrio Ácido / BásicoInterpretação da Gasometria
- Transporte de CO2 : - 5% - Plasma - 20% - Hemácias- 75% - Bicarbonato
Sistemas de Tampões: 4 principais - Sistema – tampão ácido carbônico – bicarbonato
( 45% da capacidade tampão total ) - Sistema – tampão de fosfato
( glóbulos vermelhos, células tubulares renais ) - Sistema – tampão de proteínas
( células dos tecidos ) - Sistema tampão de hemoglobina dos glob.vermelhos
Distúrbios do Equilíbrio Ácido / Básico
Margotto, PR ESCS/ SES/DF
ASSELBALCH a nossa linha básica de raciocínio –
diagnóstico pH = 6,1 RIM responsável pela concentração do HCO 3
–
PULMÃO responsável pela concentração do CO2
ENQUANTO
O pulmão manter O RIM mantera concentração do CO2 a concentração do HCO3
-
O pH SERÁ
MANTIDO
Distúrbios do Equilíbrio Ácido / Básico
- Regulação Respiratória:
- paCO2: espelha os acontecimento em nível alveolar
(reflexo da função respiratória)
- Como as alterações primárias na [ HCO 3– ] podem ser
regulados pelos mecanismos respiratórios
Distúrbios do Equilíbrio Ácido / Básico
Regulação Renal do pH A) Reabsorção do bicarbonato
INTERSTÍCIO CÉLULA TUBULAR LUZ TUBULAR
CO2 A – C + H2OH +
H2CO3 HCO3-
NaHCO3
NaHCO3-
Na+ HCO3
H2CO3
H2O CO2
Distúrbios do Equilíbrio Ácido / BásicoInterpretação da Gasometria
- Mede a fração dissolvida não combinada de CO2
- Depende basicamente da ventilação pulmonar
- Normal : paCO2 : 35 – 45 mmHg ( média: 40 mmHg )
- RN < 1500 g : paCO2 até 55 – pH > 7,20
paCO2
Distúrbios do Equilíbrio Ácido / Básico
ACIDOSE : [ H + ] no sangue
Excesso de CO2 de bases / excesso de ácidos
orgânicos
( acidose respiratória) ( acidose metabólica )
ALCALOSE: [ H + ] no sangue
CO2 bases / perdas de ácidos
( alcalose metabólica )
Distúrbios do Equilíbrio Ácido / BásicoInterpretação da Gasometria
Margotto, PR ESCS/ SES/DF
Distúrbios Metabólicos:
Ganho ou perda de ácidos ou bases
Distúrbios Respiratórios:
Diminuição ou aumento da ventilação pulmonar
Variáveis NormalAcid Vent
Acid Met
Alcal Vent
Alcal Met
pH 7,4
PCO2 40 40 40
EB 0 0 - 0 +
pH < 7,4 PCO2 = 40 mmHg BE < 0 Acidose M
pH < 7,4 PCO2 > 40 mmHg BE = 0 Acidose V
pH > 7,4 PCO2 = 40 mmHg BE > 0 Alcalose M
pH > 7,4 PCO2 < 40 mmHg BE = 0 Alcalose V
Distúrbios do Equilíbrio Ácido / Básico
Alcalose Metabólica• Estenose hipertrofica do piloro
( perda de líquido gástrico )
• Excesso de NaHO3
• Condições que expoliem K+ ( furosemide )
Correção • Tratar a causa básica
Condições renais p/excretar excesso de NaHCO3
( aporte adequado de cloreto, Na +, K+ )
Distúrbios do Equilíbrio Ácido / Básico
Alcalose Respiratória
• Encefalite, meningite, ventilação mecânica,
• Alterações do SNC ( hiperventilação cerebral )
Correção
• Se pH > 7,60 : VM para espaço morto e reter CO2
• Tratar a causa básica
FIM