trabalho - efeito tampão em sistemas biologicos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA 
INSTITUTO DE BIOLOGIA 
CURSO DE CIÊNCIAS BIOLÓGIAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EFEITO TAMPÃO EM SISTEMAS BIOLÓGICOS 
 
 
 
Roberta Tomaz Botta França 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Uberlândia-MG 
Julho - 2015 
INTRODUÇÃO 
 
O conceito original de ação tamponante surgiu de estudos bioquímicos e da necessidade 
do controle do pH em diversos aspectos da pesquisa biológica, como por exemplo em 
estudos com enzimas que têm sua atividade catalítica muito sensível a variações de pH. 
Neste contexto, Fernbach e Hubert descobriram que uma solução de ácido fosfórico 
parcialmente neutralizado agia como uma “proteção contra mudanças abruptas 
na acidez e alcalinidade”. Esta resistência à mudança na concentração hidrogeniônica 
livre de uma solução foi então descrita por estes pesquisadores como “ação tamponante” 
(do inglês buffering). Seguindo esta constatação, em 1904, Fels mostrou que o uso de 
misturas de ácidos fracos com seus sais (ou de bases fracas com seus sais) permitia a 
obtenção de soluções cuja acidez (ou basicidade) não era alterada pela presença de 
traços de impurezas ácidas ou básicas na água ou nos sais utilizados na sua preparação, 
em decorrência de dificuldades experimentais tais como a ausência de reagentes e de 
água com elevado grau de pureza. 
Ação tamponante em Sistemas Biológicos 
Muitas reações químicas que ocorrem dentro de uma célula, ou mesmo fora delas, 
dependem do pH. Pequenas variações no pH podem afetar a velocidade de uma reação 
química ou mesmo não permitir que ela ocorra, o que pode acarretar na morte celular. 
Durante o metabolismo celular ocorre liberação ou consumo de muitos ácidos e que são 
constantemente liberados no meio celular ou extracelular (corrente sanguínea). O 
organismo neutraliza estes ácidos para prevenir alterações na quantidade de H+ e 
preservar a função celular. A variação do pH também pode ocorrer por meio de 
administração de medicamentos ou então serem geradas devido a problemas fisiológicos 
ou doenças. A forma como o organismo regula a concentração de H + é de fundamental 
importância e ocorre no interior das células (líquido intracelular), entre as células 
(líquido intersticial) e no sangue (líquido intravascular). 
Os mecanismos de defesa do organismo contra alterações do pH são químicos ou então 
fisiológicos e ambos estão interligados. Os mecanismos químicos são representados 
pelas substâncias químicas que se encontram dissolvidas no plasma, líquido intersticial 
ou líquido intracelular e que agem como ácidos e bases neutralizando o aparecimento de 
quaisquer ácidos ou bases oriundos do próprio metabolismo, medicamento ou distúrbios 
fisiológicos (sistemas-tampão). Os mecanismos fisiológicos são representados pelos 
pulmões e pelos rins, que eliminam substâncias indesejáveis ou em excesso, ácidas ou 
bases, e reservam outras, dependendo da necessidade momentânea do indivíduo. 
O íon bicarbonato é o principal responsável pelo tamponamento do sangue humano. 
No sangue: CO2 + H 2O↔H2 CO 3 
A velocidade de formação de H2CO3 a partir de CO2 e H2O, que normalmente é lenta, 
é muito aumentada pela enzima anidrase carbônica, encontrada nas hemácias. 
CO2 + H2O ↔ H2 CO3↔ H+ + HCO3 – 
O tampão bicarbonato/ácido carbônico mantém o pH do sangue numa "faixa segura" 
compreendida entre 7,35 e 7,45, resistindo às variações de pH para cima ou para baixo 
desses valores. De forma geral, quando um indivíduo tem o pH sanguíneo abaixado para 
níveis inferiores a 7,35 diz-se que ele está com acidose. Quando o pH sanguíneo é 
aumentado a níveis superiores a 7,45 diz-se que o mesmo está com alcalose. 
Quando a alcalose ou acidose são obtidas por alteração da frequência respiratória, 
diz-se que são de origem respiratória. Acidose respiratória e alcalose respiratória. 
Acidose respiratória: caracterizada por diminuição do pH e aumento da p CO 2. 
Ocorre devido a uma hipoventilação pulmonar que leva ao acúmulo de CO 2. Causas 
da hipoventilação: obstruções no trato respiratório, pneumonia, enfisema, transtornos 
neuromusculares, doenças ou drogas que deprimem o SNC (centro respiratório) ou 
inalação de CO2 em excesso. Resposta compensatória: Rim: aumento da retenção de 
HCO 3 - e excreção de íons H +. 
Alcalose respiratória: caracterizada por aumento do pH e diminuição da pCO2. Ocorre 
devido a uma hiperventilação pulmonar. Causas da hiperventilação: febre, ansiedade, 
dor intensa ou estresse, diminuição da pressão atmosférica (grandes altitudes). 
Resposta compensatória: Rim: diminuição da retenção de HCO3- e da excreção de íons 
H+. 
 
A acidose e alcalose podem ainda ocorrer por meios metabólicos. Acidose e 
alcalose metabólica. 
Acidose metabólica: caracterizada por queda no pH e na concentração de HCO 3 -. 
Causas: aumento de íons H + ou perda de bicarbonato. 
Aumento de H +: acúmulo de ácido lático ou corpos cetônicos, exercício exagerado, 
jejum prolongado e diabetes. 
Perda de HCO 3 -: falha renal na retenção de HCO 3 - ou na excreção de H +, ou perda 
de bicarbonato devido a uma diarréia severa. 
Efeito compensatório - pulmão: hiperventilação = diminui a pCO2 - rim: aumento da 
reabsorção de HCO3- e excreção de íons H+. 
Exemplo: Durante o exercício físico intenso o pH do sangue periférico pode ir a valores 
inferiores a 7,0 (pois forma-se ácido láctico). 
 
Alcalose metabólica: caracterizada elevação no pH e na concentração de HCO3-. 
Causas: ingestão excessiva de álcalis (exemplo bicarbonato de sódio como antiácido) ou 
perda de ácido pelo organismo, como ocorre no vômito prolongado. 
Resposta compensatória: - pulmão: reduz a taxa de ventilação = aumento da pCO2. 
 
 
 
Ação tamponante em meios de cultura 
Meios de cultura consistem da associação qualitativa e quantitativa de substâncias que 
fornecem os nutrientes necessários ao desenvolvimento (cultivo) de microrganismos 
fora do seu meio natural. Tendo em vista a ampla diversidade metabólica dos 
microrganismos, existem vários tipos de meios de cultura para satisfazerem as variadas 
exigências nutricionais. Além dos nutrientes é preciso fornecer condições ambientais 
favoráveis ao desenvolvimento dos microrganismos, tais como pH, pressão osmótica, 
umidade, temperatura, atmosfera (aeróbia, microaeróbia ou anaeróbia), dentre outras. 
Existem meios de cultura não-seletivos-que cresce quase todo tipo de bactérias e 
seletivos-que é específico para alguma bactéria. E eles podem ser sólidos ou 
semissólidos (ágar) ou líquidos (caldos). 
Meios não-seletivos geralmente são tamponados, porque é preciso um pH estável para 
possibilitar a proliferação de todo tipo de bactéria. 
Já meios seletivos não devem ser tamponados. Os meios seletivos são específicos para 
determinada bactéria. Eles possuem indicadores que a bactéria, ao consumir o nutriente 
(que também é específico) do meio, irá modificar o pH e através do indicador mudar a 
cor do meio, indicando a presença da bactéria em questão. 
Exemplos: 
ÁGAR NÃO-SELETIVO: 
 Ágar Sangue Staphylococcus spp 
pH ideal: 6,8 +/- 0,2 em ágar Sangue 
 
 
 
 
 
 
CALDO NÃO-SELETIVO 
Água Peptonada Tamponada para enriquecer alguma bactéria não específica. 
pH ideal: 7,0 +/- 0,2 
 
 
 
 
 
ÁGAR SELETIVO 
 Ágar XLD Ágar XLD com 
 pH inicial 7,40 +/- 0,2 Salmonella spp 
 
 
 
 
Caldo turvo 
(Com a bactéria) 
Caldo 
Estéril 
Ágar para provas BioquímicasTSI ( Triple Sugar Iron Ágar) 
Meio utilizado na diferenciação de Enterobactérias e também para distinguir os 
integrantes da família de outros bacilos gram negativos de origem entérica. Esta prova 
bioquímica está fundamentada na fermentação de hidratos de carbono presentes no ágar 
TSI e à produção de sulfato de hidrogênio (H2S) e gás. 
O TSI possui um pH neutro e um indicador de pH, o vermelho de fenol. Para definição 
de Enterobactérias, ocorre fermentação da glicose para produzir ácido ou ácido e gás. 
 
 
Citrato de Simmons 
O princípio da prova de utilização do citrato é determinar a capacidade de um 
microrganismo utilizar citrato de sódio como única fonte de carbono para metabolismo 
e crescimento. 
O meio de Simmons contém citrato de sódio como única fonte de carbono, NH4 como 
fonte de nitrogênio e o indicador de pH, azul de bromotimol. Alguns microrganismos 
são capazes de utilizar citrato como fonte de carbono para produção de energia, quando 
há ausência de glicose ou lactose fermentável. Esta característica é conferida pela 
presença de enzima citrato permeasse que permite o transporte de citrato para o 
citoplasma, sendo metabolizado para a produção de energia. 
Quando o microrganismo remove o citrato do meio e o oxida, ocorre a liberação de 
CO2. Durante esta reação o meio torna-se alcalino, pois o CO2 gerado combina-se com 
sódio (fornecido pelo citrato de sódio) e água para formar carbonato de sódio, que é um 
produto alcalino. A presença de sódio faz aumentar o pH e virar o indicador do meio de 
verde para azul. 
 
Meio 
alcalino
. Meio 
ácido 
 
 
 
 
 
CONCLUSÃO 
No organismo a ação tamponante é de extrema importância, pois qualquer variação de 
pH pode acarretar em consequências desastrosas, levando até mesmo à morte. 
Assim como seres macroscópicos necessitam de um pH específico em seu metabolismo 
para sobreviver, microrganismos também se desenvolvem melhor em determinadas 
faixas de pH, e por isso os meios de cultura não-seletivos, são tamponados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Negativo 
Positivo 
REFERÊNCIA 
 
http://qnint.sbq.org.br/novo/index.php?hash=conceito.27 
file:///C:/Users/Prospect/Downloads/5.%20Tamp%C3%B4es%20Biol%C3%B3gicos.p
df 
http://www.profpc.com.br/Solu%C3%A7%C3%A3o_tamp%C3%A3o.htm 
www.microbiologia.ufba.br/aulas/MEIOS%20DE%20CULTURA.doc 
 
http://www.anvisa.gov.br/servicosaude/microbiologia/mod_4_2004.pdf 
 
KONEMAN, E. W.; ALLEN, S. D.; DOWELL JR., V. R. SOMMERS, H. M. 
Diagnóstico Microbiológico. 2ª ed. Editora: Médica Americana, 1993. (Material de 
Apoio-Livro de Provas Bioquímicas – Laboratório de Saúde Animal_BRF).