Agua e Sist Tampão 1

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NÃO PODE FALTAR
ÁGUA E SISTEMAS-TAMPÃO
Christian Grassl
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CONVITE AO ESTUDO
Caro aluno, apresentamos a você a Unidade 1, onde abordaremos os tópicos
envolvendo água, aminoácidos, peptídeos e proteínas. Será o nosso ponto de
partida desta jornada rumo ao conhecimento de Bioquímica e a sua aplicabilidade
na área da saúde. Como você deve saber, água é um componente importante do
corpo humano. Vamos entender essa importância com o estudo das propriedades
físico-químicas e a importância biológica da água na Seção 1. Ainda nesta seção,
veremos os conceitos de pH e sistemas-tampão. A regulação do pH biológico é
fundamental na manutenção da homeostasia e têm importância clínica. 
Na seção 2, vamos estudar as proteínas, uma classe especial de biomoléculas. Por
que especial? O que tem de tão importante com as proteínas? A�nal, qual é a
importância delas? Vamos responder a todas essas questões neste livro, bem
Fonte: Shutterstock.
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como aprender as estruturas e funções dos aminoácidos e as unidades de
construção das proteínas. Também veremos os processos de digestão proteica, a
biossíntese de aminoácidos e as funções das proteínas (e são muitas!). 
Finalmente, na Seção 3, estudaremos um grupo especial de proteínas: as enzimas.
Podemos considerar o organismo como um laboratório com inúmeras reações
químicas ocorrendo para a produção de energia, digestão de alimentos, divisão
celular etc. O que todas essas reações químicas têm em comum? A participação de
enzimas. Então, vamos conhecer as características e a importância biológica dessas
proteínas especiais.
A compreensão desses conceitos ampliará os horizontes de análise e de resolução
de várias situações que você poderá encontrar na sua carreira pro�ssional, bem
como será útil para um melhor entendimento do funcionamento do organismo,
como a manutenção da homeostasia, e dos mecanismos �siopatológicos de muitas
doenças. Além disso, o aprendizado desses conceitos permitirá que você
compreenda melhor a ação e os efeitos de medicamentos (eles atuam
principalmente nas proteínas!) e a análise de muitos exames (por exemplo, a
gasometria). Portanto, os conhecimentos adquiridos nessa disciplina serão úteis
em outras disciplinas, tais como Farmacologia, Patologia, Fisiologia, Nutrição e
muitas outras. Então, aos estudos!
PRATICAR PARA APRENDER
Caro aluno, aqui, iniciamos a Unidade 1 e o primeiro passo da nossa jornada pelo
vasto mundo da Bioquímica. Então, como primeiro passo, estudaremos as
propriedades físico-químicas da água, a reação de ionização da água, os conceitos
de ácidos e bases fracas, pH e sua importância biológica, bem como os sistemas
tampão. 
Apesar de esses tópicos parecerem um pouco assustadores, pois envolvem alguns
conceitos de Química, você verá que não é nenhum “bicho-papão”. De fato, a
Bioquímica é a aplicação desses conceitos de química em sistemas biológicos,
incluindo o organismo humano. Mas esses conhecimentos terão alguma
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importância na sua vida pro�ssional? Com certeza, sim. A Bioquímica será
essencial para a compreensão e resolução de muitas situações que você vivenciará
na área da saúde, envolvendo a ação de medicamentos, �siopatologia, exames e
tantas outras situações. Na sua prática pro�ssional, você, provavelmente, entrará
em contato com os termos gasometria, acidose, alcalose, bicarbonato de sódio e
equilíbrio ácido-base. 
Nesta seção, você verá a importância da água como solvente biológico universal e
como reagente em reações químicas do organismo; além disso, verá que a água
desempenha papel importante em várias funções orgânicas; compreenderá os
conceitos de pH, sua importância biológica e o seu contexto na gasometria; bem
como verá que os assuntos abordados nesta seção são relevantes para a sua
formação pro�ssional e para que se destaque como pro�ssional capacitado para
compreender, analisar e resolver as situações do dia a dia de um trabalho na área
da saúde.
Para contextualizar sua aprendizagem, imagine que você está à frente de uma
situação comum nos hospitais, atendendo a um paciente com sepse que está
evoluindo para um choque séptico. A sepse é decorrente de um processo
infeccioso sistêmico, em que o organismo reage com uma resposta in�amatória
intensa e sistêmica, devido à ação de citocinas pró-in�amatórias, em especial a
citocina TNF (fator de necrose tumoral), liberadas principalmente pelos
macrófagos. Essas citocinas, além de reforçarem a resposta de defesa do
organismo, também apresentam efeitos sistêmicos, como febre, hipoglicemia,
coagulação intravascular disseminada e colapso cardiovascular. 
Devido à redução da perfusão tecidual, o paciente apresenta hipóxia. Como
consequência da hipóxia, as células produzem grande quantidade de ácido lático
ou lactato, o que contribui para a perda da homeostase ácido-base no paciente. No
tratamento desse paciente, são exigidos suportes inotrópico e hipertensor com
uso de fármacos vasoativos, como a dobutamina (inotrópico) e a noradrenalina
(vasoconstritor). 
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Devido ao aumento dos níveis plasmáticos de ácido lático, ocorre um distúrbio
ácido-base, como pode ser visto no exame de gasometria do sangue arterial do
paciente: pH = 7,27; = 40 mmHg;  = 18 mM (milimolar). Veja: trata-se
de um paciente, apenas, mas o caso dele envolve um complexo de fatores. Para
lidar com tudo isso, o pro�ssional da saúde deve ter raciocínio e ação rápidos,
visando a preservar a vida. 
1. Baseado no histórico do paciente e nos resultados do exame de gasometria,
qual distúrbio ácido-base está presente? Explique o seu raciocínio para chegar
à resposta. 
2. Nesse caso, como a de�nição de Brönsted-Lowry e o pH se relacionariam com o
ácido lático? 
3. Como vimos, o organismo possui sistemas-tampão, sendo o íon bicarbonato o
mais importante para a manutenção do pH sanguíneo. Na presente situação,
estamos com um paciente com distúrbio ácido-base, frente a isso, como o íon
bicarbonato agiria nessa situação? 
4. A ventilação do paciente precisa estar normalizada ou isso não interfere no
equilíbrio ácido-base? 
5. Sabendo que a dobutamina e noradrenalina são catecolaminas, como o
distúrbio ácido-base do paciente pode afetar os efeitos desses fármacos
vasoativos? Analise como isso pode afetar os suportes inotrópico e hipertensor
do paciente.
Você pode reparar que os conceitos abordados no livro são usados na nossa
prática pro�ssional, como nessa situação. Na área da saúde, tendemos a seguir
protocolos e, muitas vezes, esquecemos ou não nos preocupamos com os
conceitos básicos envolvidos. Atuamos de forma automatizada com os algoritmos
dados, mas e se algo der errado, mesmo seguindo corretamente os protocolos?
Nesse momento, entrará a sua capacidade de análise, de discussão do caso com
colegas, de tomada de decisões e responsabilidade. Em cima das questões
levantadas na situação-problema, faça a sua análise e dê uma sugestão que traga
pCO2 [HCO
-
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benefícios à evolução do paciente, bem como analise outras possíveis
consequências do distúrbio ácido-base da questão e como isso pode interagir com
as outras complicações da sepse. 
Que essa situação-problema seja apenas o ponto de partida para mais
questionamentos e para estimular a sua procura por mais conhecimento.
A superação das di�culdades nos estudos promove o crescimento e o
amadurecimento do ser humano e futuro pro�ssional. Seja um protagonista da
sua história de conquistas acadêmicas e pro�ssionais. Vamos aos estudos!
CONCEITO-CHAVE
Iniciamos o nosso estudo com a água. Essa substância química é o principal
componente de todos os seres vivos, apresentando papel essencial no
metabolismo e nas funções do organismo. Além disso, a vida na Terra teve início e
evoluiu na água, e à procura de vida fora da Terra, os pesquisadores miram os
planetas que podem ter essa substância. Podemos a�rmar, então, que a água é
essencial para a vida como conhecemos, ou melhor, ela é a matriz da vida, como
de�niu Albert Szent-Györgyi, �siologista húngaro e prêmio Nobel da Medicina em
1937.
A água é uma substância química formada por dois átomos de hidrogênio (H) e um
átomo de oxigênio (O) ligados de forma covalente, sendo representada pela
fórmula química  . Devido à sua geometria molecular (em forma de V) e à
diferença de eletronegatividades entre os átomos de hidrogênio e de oxigênio, a
água é uma molécula polar. Dessa maneira, a molécula de água possui dois polos,
o negativo  no oxigênio e o positivo   no hidrogênio, destacados na Figura
1.1.
Figura 1.1 | Fórmula estrutural da molécula de água
H2O
(δ−) (δ+)
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Fonte: elaborada pelo autor.
ASSIMILE
O átomo é a unidade de construção da matéria, ou seja, tudo que existe é
formado por esses “minúsculos tijolos”. O ar, as estrelas, o seu computador,
você e eu somos todos feitos de átomos, que são constituídos por unidades
menores ainda: os prótons (possuem carga positiva), os nêutrons (são
neutros) e os elétrons (possuem carga negativa). Os átomos se unem para
formar estruturas maiores, que são as moléculas, como a água. A ligação
entre os átomos é mediada pelos seus elétrons, podendo ser do tipo iônica,
quando há doação de elétrons (os átomos se transformam em íons, pois
perdem ou ganham elétrons), ou covalentes, quando há compartilhamento
de elétrons. Na ligação covalente, o compartilhamento de elétrons entre os
átomos pode ser igual ou desigual. No primeiro caso, temos a formação de
moléculas apolares, hidrofóbicas ou lipofílicas, como o óleo e os lipídios; no
segundo caso, ocorre a formação de moléculas polares ou hidrofílicas,
como a água e a glicose, e é aí que entra a ideia da eletronegatividade, que
pode ser de�nida como a tendência de um átomo em atrair os elétrons em
uma ligação covalente. No caso da água, o átomo de oxigênio é mais
eletronegativo que o átomo de hidrogênio, por isso, o oxigênio atrai os
elétrons da ligação covalente com o hidrogênio: o polo positivo (  ) no
hidrogênio e o polo negativo ( ) no oxigênio.
As moléculas, como as da água, interagem entre si por meio das ligações
intermoleculares, que ocorrem nas moléculas polares (pontes ou ligações de
hidrogênio e interações dipolo permanente-dipolo permanente) e nas moléculas
apolares (forças de van der Waals ou de London). Entre as moléculas polares, o
δ +
δ −
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polo positivo de uma molécula interage com o polo negativo de outra molécula.
Um exemplo é a ponte de hidrogênio que se forma entre o hidrogênio (polo
positivo) de uma molécula de água e o oxigênio (polo negativo) de outra molécula
de água. Nas moléculas apolares, não há presença de polos positivo e negativo
permanentes, porém podem ocorrer distorções momentâneas nas nuvens de
elétrons dos átomos constituintes, formando dipolos transitórios. Com isso,
surgem interações entre os polos de cargas opostas enquanto durar o dipolo
transitório. Portanto, as interações de van der Waals são momentâneas e bem
mais fracas que as interações entre as moléculas polares. Todas essas interações
intermoleculares são fracas e rompidas pelo calor e por alterações do pH do meio.
Figura 1.2 | Ligação de hidrogênio entre as moléculas de água
Fonte: elaborada pelo autor.
As interações intermoleculares explicam muitas situações, tais como a capacidade
de colar das colas, a aderência do molho de tomate ao macarrão e a habilidade das
lagartixas em andar nas paredes. Na Biologia, temos muitos exemplos da
importância das interações intermoleculares. O arcabouço da membrana
plasmática é constituído por fosfolipídios que interagem entre si por ligações de
van der Waals, o que explica a estabilidade e a �uidez da membrana,
características essenciais para as suas funções. Outro exemplo é a tensão
super�cial que ocorre quando há contato entre a água e o ar. Como as moléculas
de água são polares e as moléculas dos gases que formam o ar são apolares, não
há interação entre essas diferentes moléculas, elas são imiscíveis, da mesma forma
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quando tentamos misturar água e óleo. Dessa maneira, as moléculas de água que
estão na superfície interagem com mais força, por meio das ligações de
hidrogênio, com as moléculas de água vizinhas, havendo uma “compactação”
dessas moléculas de água da superfície, formando um tipo de película, um efeito
chamado de tensão super�cial. Esse efeito é responsável pelo formato das gotas
da chuva e até tem função na respiração.
As ligações intermoleculares também são responsáveis pelos estados da matéria:
sólido, líquido, gasoso e plasma. Portanto, não existe uma molécula sólida ou
gasosa, mas a relação entre as moléculas determina o estado físico. Então, vamos
entender como isso funciona. No estado sólido, há uma quantidade maior de
ligações entre as moléculas, limitando os seus movimentos (menor quantidade de
energia cinética), porém, quando o sistema em estado sólido é aquecido, o calor
recebido rompe parte das ligações intermoleculares, tornando as moléculas mais
livres na sua movimentação (aumento da energia cinética das moléculas). Nesse
caso, ocorre uma mudança de estado físico, passando do sólido para o líquido, em
um processo chamado de fusão. No entanto, se o líquido for aquecido, o calor
romperá todas as ligações intermoleculares, deixando as moléculas com
movimentos totalmente livres. Esse novo estado físico é o gasoso, e o processo de
passagem do estado líquido para o gasoso é chamado de vaporização. Com a
permanência do calor, as moléculas se movimentam com maior rapidez e o
choque entre elas resulta em perdas de elétrons. Com isso, temos uma coleção de
moléculas neutras, íons e elétrons livres formando o quarto estado da matéria, o
plasma. Em outras palavras, o plasma é um gás ionizado. Curiosamente, o plasma,
um estado físico pouco conhecido, é o mais comum do universo, correspondendo
a 90% da matéria visível. As estrelas são ótimos exemplos de matéria constituída
de plasma. 
Precisamos diferenciar dois processos importantes: a transformação física e a
transformação química (tambémchamada de reação química). Na transformação
física, as moléculas continuam intactas, o que altera é a relação entre elas, isto é,
as ligações intermoleculares e a liberdade de movimentação das moléculas. Vamos
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utilizar a água como exemplo: temos o gelo (forma sólida), a água (forma líquida) e
o vapor de água (forma gasosa), e todas essas formas são constituídas pela mesma
molécula,  , então, o que muda? Apenas a relação entre as moléculas de água.
Já na transformação química ou reação química, as moléculas iniciais, chamadas de
reagentes, são transformadas em novas moléculas, diferentes das iniciais,
chamadas de produtos. Por exemplo: a queima da madeira é uma reação química
chamada de combustão. A madeira, constituída por moléculas orgânicas (presença
do átomo de carbono), ao reagir com o gás oxigênio (  ), origina o gás carbônico
(  ), logo, nessa reação química, temos os reagentes, carbono e gás oxigênio, e
o produto, que é gás carbônico.
REFLITA
Os gases oxigênio ( ) e carbônico (  ) são apolares e, portanto,
difundem-se muito pouco na água presente no sangue. Todas as células do
corpo necessitam de gás oxigênio para a produção de energia, então, como
esse gás oxigênio, obtido na respiração (presente nos alvéolos pulmonares),
é levado para todas as células do corpo? E o gás carbônico produzido pelas
células do corpo de que forma alcança os alvéolos pulmonares para ser
eliminado pela respiração?
Muitas moléculas são classi�cadas como eletrólitos, isto é, podem formar íons.
Esse processo de ionização depende da participação da água. Por exemplo: a
molécula de ácido clorídrico (HCl), o ácido presente no suco gástrico, em meio
aquoso, é quebrada pela ação da água (reação química chamada de hidrólise),
originando os íons   (íon hidrogênio ou simplesmente próton) e   (íon
cloreto). Quimicamente, o correto seria  , o íon hidrônio, pois o   é
transferido para a molécula  , mas por motivos práticos, deixamos
representada na reação química a forma  . Essa capacidade de ionização de
muitas moléculas permite classi�cá-las em algumas funções químicas, como os
ácidos e as bases. Segue a reação química de ionização de HCl:
  ou  
H2O
O2
CO2
O2 CO2
H+ Cl−
H3O
+ H+
H2O
H+
HCl → H3O
++Cl- HCl → H++Cl-
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EXEMPLIFICANDO
Na área da saúde, é mais comum lermos   como prótons do que como
íons hidrogênio. Um exemplo é o das bombas de prótons na mucosa
gástrica, que são proteínas que transportam   da célula parietal para o
lúmen gástrico, o que permite a acidi�cação do suco gástrico. Para inibir a
atividade dessas bombas de prótons, usamos medicamentos como o
omeprazol e o pantoprazol. Além disso, você também verá as bombas de
prótons mitocondriais neste livro, uma vez que são essenciais para a
produção de energia. Mas por que próton? O átomo de hidrogênio é
composto por apenas um próton no seu núcleo e um elétron que circula ao
redor desse núcleo. Quando esse átomo perde o seu elétron, torna-se um
íon positivo. Nessa forma iônica, só sobrou um próton na composição do
hidrogênio, por isso, tornou-se comum designar o íon hidrogênio como
próton, simplesmente.
Existem muitas de�nições para os ácidos e as bases. Temos a de�nição de
Arrhenius, que diz que os ácidos são compostos que geram os íons hidrogênio ( 
 ) em meio aquoso, e as bases como compostos que liberam os íons hidroxila ( 
 ) em meio aquoso. Atualmente, temos conceitos mais modernos e
abrangentes de ácidos e bases. Na de�nição de Brönsted-Lowry, os ácidos são
doadores de prótons (  ) e as bases são receptoras de prótons (  ). Nessa
de�nição, a força do ácido depende da quantidade de   doada ao meio, assim,
um ácido forte está completamente desprotonado em solução, pois doou todos os
seus  , enquanto que um ácido fraco está parcialmente desprotonado, pois
cedeu poucos  . Em relação às bases, a força depende da sua capacidade de
receber  . Uma base forte está totalmente protonada em solução, pois foi capaz
de receber todos os   disponíveis. Uma base fraca está parcialmente protonada
em solução, pois só conseguiu receber poucos 
Muitas reações químicas, como a de ionização, são reversíveis. Ou seja, a reação
química ocorre nos dois sentidos, dos reagentes para os produtos, bem como dos
produtos para os reagentes. Podemos citar a reação de ionização de um ácido
H+
H+
H+
OH-
H+ H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+.
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fraco: o ácido acético (  ), responsável pelo gosto e pelo cheiro do
vinagre, para exempli�car o conceito. A reação entre ácido acético e água, os
reagentes, resulta na formação dos íons  (ou  ) e  (íon
acetato), os produtos. Porém, ocorre a reação inversa; os íons  (ou  ) e 
 reagem para formar o ácido acético e a água. Cada reação tem uma
velocidade associada, isto é, uma medida da formação de produtos ou consumo
de reagentes por uma unidade de tempo. Essa velocidade depende de muitos
fatores, como a concentração das moléculas, a temperatura e a presença de
catalisador (substância que acelera reação química, como as enzimas nos seres
vivos). Quando as velocidades das reações direta e inversa se tornam iguais,
podemos dizer que a reação química atingiu o equilíbrio químico. Segue a reação
de ionização do ácido acético, um exemplo de reação reversível:
  ou  
Vimos que a água participa das reações de ionização de ácidos, mas a água sofre
ionização? Sim, apesar de ser em uma escala muito pequena, a molécula de água
sofre autoionização, resultando na formação dos íons   (ou simplesmente 
 )  e  . Como essa reação é reversível, há uma constante de equilíbrio
quando as velocidades das reações direta e inversa se igualam. Como a ionização
da água é muito pequena, a quantidade de moléculas de água praticamente
mantém-se inalterada; para cada um bilhão de moléculas de água, apenas duas se
ionizam. Por isso, em vez de usarmos a constante de equilíbrio da reação,
utilizamos outra constante, o produto iônico da água (Kw), resultado da
multiplicação da constante de equilíbrio (K) pela concentração molar da água.
ASSIMILE
Demonstração para determinar o produto iônico da água
Reação de autoionização da água:
CH3COOH
H3O
+ H+ CH3COO
-
H3O
+ H+
CH3COO
-
CH3COOH+H2O ⇄ H3O
++CH3COO
-
CH3COOH+H2O ⇄ H
++CH3COO
-
H3O
+
H+ OH-
H2O ⇄ H
++OH-
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Determinação da constante de equilíbrio da reação de autoionização da
água:
O produto   é constante e denominado produto iônico da água
(Kw):
(O valor de Kw varia com a temperatura.)
Na temperatura ambiente (25ºC), o valor de Kw é   e,
consequentemente,    mol/litro. Portanto, na água pura a
25ºC, a concentração molar de prótons,  corresponde a  mol/litro. Se
considerarmos uma solução ácida, a concentração molar de prótons é maior que a
da água pura, assim como, em uma solução alcalina, a concentração molar de
prótons é menor que a da água pura. Por exemplo,  =  M é de uma
solução ácida, enquanto que  =  M é de uma solução básica ou alcalina.
Complicado? Imagina você tendoque passar o resultado de gasometria do sangue
arterial do paciente como  = 4 x   mol/litro!
ASSIMILE
Mol é uma quantidade de matéria correspondente ao valor de 6 x . Por
exemplo: quando falamos em 1 mol de moléculas de água, queremos dizer
6 x  moléculas de água. A concentração molar ou molaridade indica a
quantidade de soluto, em mols, que temos em 1 litro de solução. Se
tivermos 1 mol de moléculas de HCl em 1 litro de solução, dizemos que a
concentração é de 1 mol/litro de HCl ou, simplesmente, 1 M (molar que
corresponde ao termo mol/litro). Quando representamos íons, átomos ou
moléculas entre colchetes, signi�ca a concentração molar. Como exemplos,
temos [  ], que é a concentração molar da água, [  ], que é a
concentração molar dos prótons, e [  ], que é a concentração molar de
íons hidroxila.
K=
[H+]⋅[OH-]
[H2O]
K ⋅ [H2O]
Kw=[H+] ⋅ [OH-]
10−14 (mol/litro)2
[H+] = [OH-] = 10-7
[H+] 10−7
[H+] 10-5
[H+] 10-9
[H+] 10-8
1023
1023
H2O H
+
OH-
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Em 1909, Sorensen, um químico dinamarquês, criou o conceito de pH. A ideia
inicial dele era melhorar o controle de qualidade dos processos de fermentação,
como no caso da produção de cerveja. Mas a ideia foi tão boa, que acabou sendo
adotada na biologia e na área da saúde. No exemplo anterior da gasometria, em
vez de dizermos 4 x  M de prótons, simplesmente dizemos pH igual a 7,4!
Então, vamos entender o que é o pH de Sorensen, mas antes, um importante
lembrete: a escrita do termo pH é padronizada, sendo p minúsculo e H maiúsculo,
portanto, cuidado quando for escrever ou digitar pH. 
O termo pH signi�ca potencial hidrogeniônico, e o seu valor é obtido pela fórmula
pH = - log . O termo log signi�ca logaritmo. A relação entre pH e [  ] é
inversa; se aumentarmos a [  ], ou seja, tornarmos a solução ácida, o valor do
pH vai diminuir. Da mesma maneira, se reduzirmos [  ], isto é, tornarmos a
solução básica ou alcalina, o valor do pH aumentará. Baseado nisso, as soluções
são classi�cadas conforme o valor do pH em: ácidas (pH menor que 7), neutras (pH
= 7) e alcalinas (pH maior que 7). O intervalo de valores possíveis do pH é de 0 a
14. 
Os valores do pH interferem na atividade das proteínas que, por sua vez, executam
as funções dos vários órgãos e tecidos do corpo. Portanto, os valores do pH
interferem na atividade de vários sistemas, tais como cardiovascular, renal e
nervoso, bem como na atividade das proteínas dentro da célula. Dessa forma, o
organismo precisa manter o pH dentro de uma faixa de valores compatíveis com
as suas várias funções, isto é, manter a homeostase ácido-base.
Os processos metabólicos do organismo continuamente produzem ácidos
orgânicos (como o ácido lático ou lactato) e   (o gás carbônico reage com água
para formar  ); com isso, ocorre um acúmulo de prótons no sangue, tornando-o
mais ácido e, consequentemente, prejudicando as funções orgânicas. Para evitar
essa alteração de pH do sangue, entram em ação os sistemas-tampão biológicos, o
sistema respiratório e os rins. Os sistemas-tampão resistem às variações de pH,
mesmo que haja acréscimo de pequenas quantidades de ácido ou base na solução.
O principal sistema-tampão extracelular é o íon bicarbonato, mas também temos a
10-8
[H+] H+
H+
H+
CO2
H+
0
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hemoglobina e a albumina que agem como sistemas-tampão para o sangue. Na
célula, o principal sistema-tampão é o íon fosfato, além das proteínas
intracelulares. 
Como o íon bicarbonato tem maior importância para nós, vamos explicar como ele
atua no organismo. O excesso de ácido (  ) reage com o íon bicarbonato ( 
 ) em uma reação catalisada pela enzima anidrase carbônica, formando 
 e  . Nessa reação química, o   está agindo como base, conforme a
de�nição de Brönsted-Lowry. O   que está sendo formado nessa reação
química, por sua vez, é eliminado pela respiração. Essa reação é reversível, ou seja,
o   pode reagir com o   para formar  e  , uma reação também
catalisada pela enzima anidrase carbônica. Portanto, a anidrase carbônica catalisa
as duas reações, direta e inversa, do sistema-tampão do íon bicarbonato. Os rins
participam da homeostase ácido-base por meio da síntese de novos íons
bicarbonato, da regulação da reabsorção de íon bicarbonato e da excreção de
prótons pelos néfrons. Segue a reação-chave da homeostase ácido-base no
organismo:
O pH do sangue arterial varia de 7,35 a 7,45, enquanto que do sangue venoso varia
de 7,30 a 7,40. O exame para determinar o pH sanguíneo é a gasometria. Esse
exame também oferece outros resultados, como a pressão parcial de   ou p
 (a quantidade de gás é dada pelo valor da pressão), a pressão parcial de 
ou p , a saturação da hemoglobina (porcentagem dessa proteína ligada ao  )
e a concentração plasmática de íon bicarbonato (  ). Quando o pH do sangue
arterial está abaixo de 7,35, temos uma situação de acidemia (“sangue mais ácido”)
cujo processo �siopatológico que a provocou é chamado de acidose. Se o pH do
sangue arterial está maior que 7,45, temos alcalemia (“sangue mais alcalino”), e o
processo �siopatológico é chamado de alcalose. As causas desses processos
�siopatológicos podem ser respiratórias e/ou alterações na concentração
H+
HCO
-
3
CO2 H2O HCO
-
3
CO2
CO2 H2O HCO
-
3 H
+
HCO
-
3+H
+
⇄ CO2+H2O
CO2
CO2 O2
O2 O2
HCO
-
3
0
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plasmática de  . Se a causa é respiratória, temos acidose ou alcalose
respiratória; se é por causa da concentração de  , temos acidose ou alcalose
metabólica. Se as duas causas estão juntas, temos acidose ou alcalose mista.
EXEMPLIFICANDO
Em relação às amostras do sangue arterial, os valores normais da
gasometria são:
pH = 7,35 a 7,45.
p  = 80 a 100 mmHg.
saturação da hemoglobina (sat ) = 95 a 97%.
p  = 35 a 45 mmHg.
 = 23 a 27 mM.
[   ]= 22 a 26 mM.
BE (excesso de base) = -3,5 a +4,5 mM.
Em relação às amostras do sangue arterial, os valores normais da
gasometria são:
Quadro 1.1 | Os parâmetros da gasometria
Distúrbio
ácido-base
ph pCO
Íon
bicarbonato
Possíveis causas
Acidose
Metabólica
Acidemia
Tende a
diminuir
como
compensação
à acidemia
A sua
redução é
causa
primária da
acidemia
Sepse, cetoacidose
diabética, choque,
anemia grave, parad
cardíaca
HCO
-
3
HCO
-
3
O2
O2
CO2
[CO2]
HCO
-
3
2
0
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Distúrbio
ácido-base
ph pCO
Íon
bicarbonato
Possíveis causas
Acidose
Respiratória
Acidemia
O seu
aumento é
causa
primária da
acidemia
Tende a
aumentar
como
compensação
à acidemia
Edema pulmonar,
insu�ciência respiratór
hipoventilação (ventilaç
mecânica), depressão
respiratória
Alcalose
Metabólica
Alcalemia
Tende a
aumentar
como
compensação
à alcalemia
O seu
aumento é
causa
primária da
alcalemia
Hipocalemia, ingestão 
infusão excessiva de
bicarbonato de sódio
desidratação/hipovolem
Alcalose
Respiratória
Alcalemia
A sua
redução é
causa
primária da
alcalemia
Tende a
diminuir
como
compensação
à alcalemia
Estimulação da
respiração (ansiedade
febre, infecção),
hiperventilação(ventilação mecânica
Fonte: elaborado pelo autor.
Os efeitos da acidemia no organismo são: hipercalemia ou hiperpotassemia
(aumento do nível plasmático de íon potássio,  , o que acarreta riscos
cardíacos), redução da atividade neuronal (risco de coma), redução da resposta
cardiovascular às catecolaminas (que resulta em vasodilatação e redução da
contratilidade cardíaca), resistência insulínica, redução da a�nidade da
hemoglobina pelo gás oxigênio (risco de hipoxemia), vasoconstrição renal e oligúria
(risco de insu�ciência renal). Já a alcalemia apresenta os seguintes riscos:
hipocalemia ou hipopotassemia (redução do nível plasmático de  , o que
também acarreta riscos cardíacos) e aumento da atividade dos neurônios (risco de
convulsões).
2
K+
K+
0
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Assim, encerramos esta seção dedicada ao estudo das propriedades físico-
químicas da água, pH, sistemas-tampão e a importância para os sistemas
biológicos. Revisamos, também, alguns conceitos importantes de química, e este é
o passo inicial para avançarmos no nosso estudo da Bioquímica. 
FAÇA A VALER A PENA
Questão 1
Em 1909, o químico dinamarquês Sorensen criou o conceito de pH, que acabou
sendo adotado na área da saúde, portanto, tornou-se comum dizer pH do sangue,
pH da urina, pH vaginal etc. Atualmente, dispomos de materiais e equipamentos
para medir o pH de qualquer solução. E essas medidas são úteis no diagnóstico
para muitas situações clínicas.
Baseando-se nos seus conhecimentos acerca do pH, assinale a alternativa correta.
a. O pH é uma medida da concentração de íons   na solução.OH-
b. Com o aumento da [  ] na solução, o valor de pH aumenta.H+
c. Em uma solução ácida, a concentração de prótons é extremamente baixa.
d. Quanto mais aumentarmos [  ], menor será o valor de pH da solução.H+
e. As soluções alcalinas possuem altas concentrações de prótons.
Questão 2
A membrana plasmática é uma barreira lipoproteica que separa dois meios
aquosos, o meio intracelular e o meio extracelular. O principal componente lipídico
é o fosfolipídio, que é uma molécula an�pática, ou seja, possui uma porção polar e
uma porção apolar. Para a formação da membrana plasmática, os fosfolipídios
interagem entre si por meio de ligações intermoleculares e, bem como com os
meios aquosos.
Em relação aos princípios químicos que regem a estrutura da membrana
plasmática, assinale a alternativa correta.
a. A porção apolar dos fosfolipídios é composta por ácidos graxos. Esses ácidos graxos interagem com as
moléculas de água por meio de ligações de hidrogênio.
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REFERÊNCIAS
b. As porções hidrofóbicas dos fosfolipídios interagem entre si por meio das ligações de van der Waals, o
que permite a estabilidade da barreira lipídica da membrana plasmática.
c. As porções hidrofílicas dos fosfolipídios interagem com as moléculas de água dos meios intracelular e
extracelular exclusivamente por ligações de van der Waals.
d. As porções hidrofílicas dos fosfolipídios interagem entre si por meio das ligações de hidrogênio, o que
permite a estabilidade da barreira lipídica da membrana plasmática.
e. As ligações de van der Waals entre as porções hidrofóbicas dos fosfolipídios são do tipo covalente, o que
resulta em rigidez da barreira lipídica da membrana plasmática.
Questão 3
Na Unidade de Terapia Intensiva (UTI) de um hospital, foi realizado o teste de
gasometria em uma amostra de sangue arterial de um paciente internado e que se
encontra sob ventilação mecânica. O resultado do exame foi: pH = 7,52; p  = 30
mmHg; p = 93 mmHg;  = 24 mM. Esse resultado indica que o paciente
apresenta um distúrbio do equilíbrio ácido-base e que precisa ser corrigido pela
equipe de pro�ssionais de saúde.
Baseado nos resultados do exame de gasometria e nos seus conhecimentos sobre
os distúrbios do equilíbrio ácido-base, assinale a alternativa correta.
CO2
O2 HCO
-
3
a. Conforme o resultado do exame, o paciente apresenta um quadro de acidose metabólica, sendo
necessário administrar bicarbonato de sódio para neutralizar a alta concentração plasmática de prótons.
b. Analisando o resultado da gasometria, a equipe diagnostica um quadro de alcalose respiratória e corrige
os parâmetros da ventilação mecânica. No caso, reduz a frequência respiratória para corrigir a p  do
paciente
CO2
c. Com a hipocapnia, há aumento da concentração plasmática de prótons e redução da concentração
plasmática de íons bicarbonato, com isso, o paciente desenvolve um quadro de alcalemia.
d. Após a análise da gasometria, a equipe identi�cou o quadro de alcalose respiratória no paciente. A causa
desse distúrbio ácido-base é a hipoventilação do paciente, por isso, a equipe aumentou a frequência
respiratória no ventilador mecânico.
e. A interpretação da gasometria mostra que o paciente está com um quadro de acidose respiratória. Em
decorrência disso, a equipe decide usar bicarbonato de sódio para reduzir a concentração plasmática de
prótons.
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