Regulação do pH do fluido extracelular

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Se o pH varia abaixo do pKa, os prótons podem ser captados pela es-
pécie aceptora 
 ; se o pH varia acima do pKa, prótons podem 
ser liberados pela espécie doadora (H2PO4
-). 
 
 
 
O gás carbônico é o produto final de oxidações 
biológicas; ele se dissolve no plasma e reage com 
água por ação da enzima anidrase carbônica, for-
mando ácido carbônico, que é capaz de se dissoci-
ar, formando H+ e HCO3
-. A capacidade de um íon 
hidrogênio de alterar o pH é muito maior do que a 
de um íon bicarbonato. Como o CO2 pode ser eli-
minado pela ventilação pulmonar, ele é dito um 
ácido volátil; os outros ácidos produzidos pelo 
organismo são ácidos fixos. 
REGULAÇÃO DO PH DO FLUIDO EXTRACELULAR 
 
A função normal das células do organismo depende de uma série de processos metabólicos e enzimáti-
cos, os quais dependem da manutenção de uma série de fatores em limites estreitos para a função celular, 
como temperatura, osmolaridade e pH, que representa a quantidade de íons H+. O pH é mantido por uma 
série de razões: 
1. Alterações na concentração de prótons podem modificar a estrutura das proteínas, impedindo o 
funcionamento normal de atividades celulares; 
2. Muitos processos de absorção e ex-
creção dependem do grau de ionização de certos 
compostos, que dependem do pH do meio; 
3. Alterações no pH do meio podem 
conduzir à degradação de componentes celulares, 
como o RNA, que degrada em pH maior que 8. 
As proteínas do meio intracelular funcionam 
bem em pH próximo de 7, e as extracelulares, em pH 
próximo de 7,4. Por isso é necessária a ação de sis-
temas que mantenham esses pHs, até porque o 
organismo gera espécies ácidas e básicas o tempo 
todo. Para isso, existem os tampões biológicos. 
 
TAMPÕES BIOLÓGICOS 
 
A concentração de íons H+ livres nos fluidos corporais precisa ser mantida na faixa de 35 a 45 nanomo-
lar. Embora o nosso organismo produza ácidos continuamente, eles são imediatamente tamponados por 
tampões intra e extracelulares; rins e pulmões (órgãos enunctórios) intervém em seguida, controlando a 
excreção dos ácidos fixos (rins) e volátil (pulmões). 
PRINCIPAIS TAMPÕES INTRACELULARES 
A capacidade tamponante do citosol deve-se à presença de aminoácidos livres e proteínas, mas princi-
palmente ao tampão fosfato. 
Proteínas e aminoácidos livres: O grupamento ácido carboxílico pode liberar um próton, enquanto o 
grupamento amino pode receber um próton em função do pH do meio. Dependendo do pH do meio, então, 
os aminoácidos captam ou liberam H+ para regular o pH. 
Tampão fosfato: Do ponto de vista do equilíbrio ácido/básico biológico, interessa a dissociação do fos-
fato monobásico, cujo pKa é 6,8, muito próximo do fisiológico. O tampão fosfato é formado pelo par H2PO4
-
/HPO4
-2 e funciona tanto no meio intracelular quanto na urina (pH em torno de 6); isso porque, em pH = 6,8, 
50% das moléculas estará na forma de H2PO4
- e 50% na forma HPO4
-2, ou seja, a proteção é máxima. 
 
 
 
 
 
 
 
O tampão fosfato é importante nos túbulos renais, onde sua concentração é abundante e o pH é um 
pouquinho mais ácido. Ele é mais importante no fluido intracelular porque sua concentração é maior dentro 
da célula, porém é mais eficiente que o tampão bicarbonato por seu pKa mais próximo do pH. 
PRINCIPAIS TAMPÕES EXTRACELULARES 
Sistema bicarbonato/ácido carbônico: É o principal tampão do meio extracelular, baseado no equi-
líbrio entre a quantidade de CO2 dissolvido no plasma e o HCO3
- proveniente da dissociação do ácido carbô-
nico. O CO2 reage com a água, formando H2CO3 em uma reação catalisada pela anidrase carbônica. Esse áci-
do é instável, podendo dissociar-se em íon bicarbonato e próton: 
 
 
No pH do fluido extracelular, a 
maior parte do ácido carbônico 
está dissociada em bicarbonato é 
próton! 
Se os íons HCO3
- não reagissem com o 
próton formando CO2 e H2O, eles seri-
am perdidos na urina, pois a única for-
ma desses íons retornarem ao interior 
celular é sobre a forma de CO2! Os íons H
+ na urina são elimi-
nados 50% na forma de H2PO4
- 
e 50% na forma de NH4
+, sen-
do o fosfato e a amônia os 
principais tampões da urina! 
Quando o O2 se liga à hemoglobina, a ligação reduz o pK do grupo 
amino terminal das subunidades α e do grupo carboxilo terminal das 
β, o que os afasta e os impede de participar das ligações iônicas que 
eles faziam antes. Assim, a ligação de O2 acarreta a liberação de H
+ e 
vice-versa. Isso se chama efeito Bohr! 
O CO também se liga ao grupo 
heme, porém de forma irre-
versível. Isso impede a ligação 
do oxigênio e mata a pessoa 
por asfixia. 
Um tampão é eficiente em uma faixa de pH que varia uma unidade acima e abaixo do seu pKa. O pKa do 
sistema bicarbonato/ácido carbônico é 6,1 e o pH do meio extracelular, 7,4; além disso, a concentração de 
bicarbonato no plasma é 20 vezes maior que a de dióxido de carbo-
no. Mesmo assim, esse é o melhor tampão extracelular. Isso porque 
as concentrações dos seus componentes (gás carbônico e íon bicar-
bonato) podem ter suas concentrações modificadas facilmente pelo 
organismo, por meio dos pulmões e dos rins, que atuam em subs-
tâncias de lados opostos do equilíbrio. 
TAMPONAMENTO DE PRÓTONS ORIUNDOS DE ÁCIDOS FIXOS 
Quando o pH plasmático reduz em função do aumento da concentração de H+ causado pela dissociação 
de ácidos fixos, o íon bicarbonato no plasma é capaz de aceitar os prótons liberados e formar ácido carbôni-
co, que é muito fraco e incapaz de alterar o pH plasmático. Ele, porém, é instável e se dissocia em CO2 e H2O, 
que podem viajar pelo plasma porque não alteram o pH do mesmo jeito que o próton faria. Eles seguem pela 
circulação até onde os prótons são eliminados: os rins. 
Na parede do túbulo contorcido proximal do néfron, o CO2 e a H2O difundem-se para o interior das célu-
las da parede do túbulo. No interior dessas células, a anidrase carbônica catalisa a reação contrária, forman-
do H2CO3, que se dissocia em HCO3
- e H+, que vai para a luz do 
túbulo renal. 
Na luz, ele reage com os íons HCO3
- que estão no filtrado 
(em quantidades semelhantes às do plasma), formando nova-
mente ácido carbônico, que 
forma CO2 e H2O novamen-
te, que retornam ao interi-
or celular, onde a anidrase age (de novo!), formando HCO3
- e H+. O pró-
ton volta para o filtrado, e o bicarbonato é devolvido ao plasma. 
A anidrase carbônica é a enzima mais abundante em mamíferos e é 
fundamental para a excreção dos ácidos fixos pelos rins porque ela permite que o H+ seja regenerado no 
local exato de sua eliminação, ou seja, no túbulo contorcido proximal do rim. 
TAMPONAMENTO DE ÁCIDOS VOLÁTEIS NO PLASMA 
O gás carbônico, produto final do metabolismo oxidativo, é transportado e tamponado pela hemoglobi-
na. Isso é importante porque, durante o transporte dos tecidos periféricos aos pulmões, não devem aconte-
cer alterações no pH plasmático pela ação da anidrase carbônica, que afetariam a oxigenação tecidual. 
A hemoglobina é a responsável pelo transporte de O2 dos pulmões e 
pelo tamponamento do plasma durante esses transportes. O oxigênio 
liga-se ao grupo heme das cadeias da hemoglobina. O próton também 
pode se ligar à hemoglobina, porém não no mesmo sítio; os prótons 
ligam-se a resíduos de aminoácidos da proteína, especialmente na histi-
dina 146 e aspartato 194. Mesmo assim, somente um pode se ligar de 
cada vez. 
 
 
 
 
 
 
Assim, H+ e O2 competem pela ligação com a hemoglobina. À medida que a concentração de prótons no 
meio diminui (pH aumenta), a afinidade da hemoglobina pelo O2 aumenta, pois existem menos prótons 
competindo pela ligação. Assim, quanto mais alcalino o pH, mais O2 se liga à hemoglobina (saturação da 
hemoglobina). 
Considerando que o pH na região pulmonar é levemente alcalino e a pressão parcialde oxigênio é alta, 
facilmente ocorre a ligação de O2 com liberação de H
+ pela hemoglobina. 
O CO2 gerado no meio intracelular difunde-se dos tecidos ao plasma. Como essa difusão pela membrana 
é livre, ele consegue difundir-se para o interior da hemácia, onde a anidrase carbônica (ela de novo!) produz 
Plasma do sangue venoso → baixa pressão de O2, alta pressão de CO2 
(recolhido do tecido), alta concentração de HCO3
- (gerado pela anidrase, 
principal forma de transporte do CO2) e baixa concentração de Cl
- (capta-
do pelo eritrócito quando ela joga o HCO3
-
 para fora através da proteína Ban-
da 3) → plasma mais ácido (+ pCO2)! 
Em condições fisiológicas → pH = 7,4; [HCO3
-] = 24 mM; pCO2 = 40 
mmHg; [CO2] = 1,2 mmol/L. 
 
 
 
 
 
ácido carbônico, que se dissocia em HCO3
- e H+; o próton é capturado pela hemoglobina para a realização das 
ligações iônicas. Nos tecidos periféricos, a hemoglobina chega oxigenada; ela libera seu oxigênio nos capila-
res de sangue venoso, onde a pO2 é baixa, e liga o próton. Assim, a principal forma de transporte do CO2 aos 
pulmões dos tecidos periféricos é sobre a forma de bicarbonato! 
 
 
 
 
 
 
 
Nos pulmões, a pressão de oxigênio é muito alta; assim, esse oxigênio consegue deslocar o próton e li-
gar-se à hemoglobina. Esse H+ combina-se com o HCO3
- internalizado pela banda 3 em troca de um cloreto 
(isso já no ambiente pulmonar!), que foi “expulso” para o ambiente pulmonar. Essa combinação gera ácido 
carbônico, que se dissocia em CO2 e H2O; o CO2 é eliminado pela ventilação. 
O efeito Bohr relaciona a oxigenação e o pH tecidual: a hemoglobina só consegue liberar o oxigênio ao 
tecido devido à mudança de pH! 
FUNÇÃO PULMONAR NA REGULAÇÃO DO PH PLASMÁTICO 
Os pulmões regulam a quantidade de ácido volátil, o CO2, através do ritmo da ventilação. 
Quando o pH plasmático cai, a neutralização do próton realizada pelo bicarbonato conduz à formação 
de CO2. Para eliminar esse excesso, os pulmões aumentam o ritmo ventilatório, ou seja, realizam hiperventi-
lação, por causa do pH baixo e da pCO2 alta. Assim, mais gás carbônico é eliminado e o equilíbrio químico é 
deslocado no sentido do consumo de prótons (formação de H2CO3). 
Quando o pH plasmático aumenta, os pulmões realizam uma hipoventilação, eliminando menos gás car-
bônico, o que desloca o equilíbrio no sentido de formação de prótons (formação de H+ e HCO3
-).