Aula 1 à cidos e bases, Tampões (1)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE (FURG) 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS (ICB) 
Aula nº 1 
 
Docente: Dra. Juliane Ventura Lima 
Ácidos e Bases e Tampões 
 
BIOQUÍMICA 
Curso-Enfermagem/2014 
O movimento da água nos compartimentos celulares 
A água é distribuída nos compartimentos 
celulares de acordo com a concentração 
de solutos (osmolalidade). 
Hiperglicemia → diurese osmótica 
↑ glicose no sangue → passam do sangue para os rins e para a urina → ↑volume de 
água excretada na urina (poliúria) → DESIDRATAÇÃO INTRACELULAR. Como as 
células desidratadas do cérebro não estão aptas a executarem suas funções normais, 
essa situação pode levar ao COMA. 
Relembrando a aula passada... 
H+.OH- = Kw (produto iônico) = 10
-14
 M
2 (Constante) 
H+ = 10-7M consequentemente OH- = 10-7M 
pH – Potencial hidrogeniônico 
se  H+ então  OH- 
[H+ =10-13 - OH-=10-1 
Kw – base da escala de pH - meio de designar a [H
+] em qualquer solução 
aquosa entre 1M de H+ e 1M de OH- 
pH = -log10H
+ 
Equilíbrio 
H+  = OH- - Neutralidade – pH = 7,0 
O Kw pode se medido experimentalmente medindo-se a [H] na água pura 
A escala de pH é logarítmica, logo, um aumento em uma 
unidade de pH significa uma concentração 10x maior de H+. 
Alterações no pH = alterações na 
atividade enzimática 
pH sangue e urina: 
emprego no diagnóstico 
de muitas doenças Diabetes – acidose 
sanguínea 
Escala de pH 
Tópicos a serem abordados na aula de hoje 
 
 Ácidos e Bases 
 
 Sistemas tampão 
 
 Controle do equilíbrio ácido-base nos pulmões e rins 
 
 Distúrbios clínicos associados ao desequílibrio ácido-base 
Ácidos e Bases 
Ácidos → Compostos que DOAM hidrogênios 
Bases → Compostos que RECEBEM hidrogênios 
Força de um ácido/base → relacionada com a sua dissociação 
↑ quanto mais forte→ mais dissociado 
SISTEMAS BIOLÓGICOS: predominância de ácidos e bases fracos 
porque desempenham papéis importantes no metabolismo e sua 
regulação, porém ácidos fracos se dissolvem PARCIALMENTE na água. 
Um doador e seu respectivo receptor formam um par ácido-base conjugado 
Ácido acético Acetato 
CH3COOH  H
+ + CH3COO
- 
Cada ácido tem uma tendência característica para doar prótons 
em solução aquosa 
Ácidos fortes  Ácidos fracos  
Constante de dissociação, Ka 
HA ⇌ H+ + A- (par ácido-base conjugado) 
Ka = [H
+] [A-] 
[HA] 
Ácidos fortes - Ka Ácidos fracos - Ka 
pKa = - log Ka 
Ácidos fortes - pKa Ácidos fracos - pKa 
A constante de dissociação (Ka) representa a tendência de um ácido conjugado 
(HA) se dissociar e doar íon hidrogênio para a solução. 
Ácidos e Bases fracas 
Ácido Ânion pKa Fontes principais 
ÁCIDO FORTE 
Sulfúrico (H2SO4) Sulfato (SO4
2-) Completamente 
dissociado 
Sulfato através da dieta e AA 
que possuam S 
ÁCIDO FRACO 
Carbônico (R-COOH) Bicarbonato (R-COO-) 3,80 CO2 do ciclo de Krebs 
Láctico (R-COOH) Lactato (R-COO-) 3,73 Glicólise anaeróbica 
Pirúvico (R-COOH) Piruvato (R-COO-) 2,39 Glicólise 
Cítrico (R-3COOH) Citrato (R-3COO-) 3,13 Ciclo de Krebs e dieta 
Acetoácetico (R-COOH) Acetoacetato (R-COO-) 3,62 Oxidação de ácidos graxos e 
corpos cetônicos 
-hidroxibutírico (R-COOH) -hidroxibutirato (R-COO-) 4,41 Oxidação de ácidos graxos e 
corpos cetônicos 
 
Acético (R-COOH) Acetato (R-COO-) 4,76 Metabolismo do etanol 
Diidrogênio fosfato (H2PO4
-) Monoidrogênio fosfato (HPO4
2-) 6,8 Fosfato orgânicos da dieta 
Íon amônio (NH4
+) Amônia (NH3) 9,25 Compostos nitrogenados da 
dieta 
Ácidos encontrados no sangue (indivíduo saudável) 
Tópicos a serem abordados na aula de hoje 
 
 Ácidos e Bases 
 
 Sistemas tampão 
 
 Controle do equilíbrio ácido-base nos pulmões e rins 
 
 Distúrbios clínicos associados ao desequílibrio ácido-base 
Sistemas tampão 
Solução tampão: mistura de um ácido fraco e sua base conjugada. 
Tendem a resistir as mudanças de pH mediante a pequenos 
acréscimo de ácido ou base 
Equação de Henderson-
Hasselbalch 
pH = pKa + log10 [A
-]/ [HA] 
Define como o pH no qual 
ocorre 50% da dissociação 
Relaciona pH, pKa e 
concentração do tampão 
Muito importante: diferentes 
pares conjugados possuem 
capacidade de tamponamento 
em diferentes faixas de pH. 
Sistemas tampão 
Tampões e ácidos metabólicos 
Durante o metabolismo o corpo uma quantidade significativa de ácidos por dia. 
Se todo este ácido fosse dissolvido nos líquidos corporais o pH seria cerca de 1. 
Super 
tampão 
Mantém o pH corpóreo praticamente constante. 
Sangue: 7,36-7,44 
Intracelular: 7,1 (6,8-7,8). 
Tampões biológicos: 
 - Fosfato 
 - Bicarbonato 
-Hemoglobina 
- Proteínas 
O metabolismo hepático, batimentos cardíacos 
e impulsos nervosos funcionam no máximo até 
7,8. Porém até que os ácidos produzidos pelo 
metabolismo sejam eliminados o líquidos 
corporais devem conseguir tamponar estes 
ácidos. 
Sistema- tampão bicarbonato 
CO2 → maior fonte de ácido metabólico no corpo. 
 produção diária →~13 moles/ dia (cerca de 0,5-1 kg), proveniente 
 da oxidação de substratos (ciclo de Krebs). 
Sangue 
Pulmões 
H+ + HCO3
- 
H2CO3 
CO2 (d) 
CO2 (g) 
 pH  expiração CO2 
↓ pH  acúmulo de CO2 (d) 
Reação 1 
Reação 2 
Reação 3 
Tópicos a serem abordados na aula de hoje 
 
 Ácidos e Bases 
 
 Sistemas tampão 
 
 Controle do equilíbrio ácido-base nos pulmões e rins 
 
 Distúrbios clínicos associados ao desequílibrio ácido-base 
O2 e CO2 
O2 é consumido no metabolismo 
gerando CO2 e H
+ 
CO2 + H2O ↔ H2CO3 
 HCO3
- + H+ 
Além disso, o metabolismo produz outros ácidos orgânicos com o ácido lático, 
úrico e outros → aumento ainda mais a [H+] no líquido extracelular 
 Estrutura de proteínas → atividade de enzimas; 
 
 A redução do pH diminui o débito cardíaco e a pressão do sangue arterial; 
 
 O aumento do pH leva a constrição de pequenas artérias e pode levar à arritmias; 
 
 Mudanças de pH afetam a oxigenação dos tecidos porque interfere na 
hemoglobina. 
Pulmões e Rins: o controle do equilíbrio ácido-básico 
Quais são principais consequências das variações de pH no organismo? 
Regulação do pH intra e extracelular (equilíbrio ácido-básico) → trocas gasosas 
Doenças renais 
e respiratórias 
A manutenção do equilíbrio ácido-básico: pulmões, sangue e rins 
 Pulmões: controlam a troca de CO2 e O2 entre o sangue e a atmosfera; 
 
 Eritrócitos: transportam gases entre os pulmões e os tecidos; 
 
 Rins: controlam a concentração de bicarbonato plasmático e excretam H+ 
na urina 
Pulmões e Rins: o controle do equilíbrio ácido-básico 
Erítrócitos 
CO2 H
+ 
H2O CO2 H
+ + 
H2CO3 
H+ 
HHb 
Hb 
H+ 
CO2 H2O + 
H2CO3 
Tecidos 
Ar expirado 
Pulmões 
HCO-3 
Rins 
Reabsorção 
de 
bicarbonato 
H+ Excreção 
urinária 
Equilíbrio ácido-básico 
Tamponamento intracelular 
Erítrócitos Prot - 
HPO4
2- 
HProt - 
H2PO4
 
H+ 
K+ 
H+ 
K+ 
PLASMA 
Tamponamento tecidual 
na acidose pode levar a 
um aumento na 
concentração plasmática 
de potássio. 
Em uma situação de excesso de hidrogênio no plasma induz a acidemia 
(pH plasmático baixo) que pode estar associado com a liberação de 
potássio das células causando a HIPERCALEMIA. 
Tamponamento intracelular na acidose 
Tamponamento intracelular 
Tamponamento intracelular na alcalose 
Erítrócitos 
HProt 
- 
HPO42- 
Prot - 
H2PO4
 
H+ 
K+ 
H+ 
K+ 
PLASMA 
Tamponamento tecidual 
na alcalose pode levar a 
uma diminuição na 
concentração plasmática 
de potássio 
A baixa concentração de hidrogênio no plasma induz a alcalemia (pH 
sanguíneo elevado); este aumento de pH plasmático leva a uma situação de 
diminuição de potássio no plasma desencadeando a HIPOCALEMIA. 
Classificação dos distúrbios ácido-básicos 
pH 
[HCO3] 
pCO2 
Componente 
metabólico 
Componente respiratório 
Acidose: processo que leva a um acúmulo de hidrogênio no organismo 
 
Alcalose: processo que leva a uma redução de hidrogênio no corpo 
Portanto 
 Acidose respiratória 
 Acidose metabólica 
 Alcalose respiratória 
 Alcalose metabólica 
Pulmões e Rins trabalham em conjunto 
para manter o equilíbrio ácido-base 
↑ [HCO3
-] 
Alcalose metabólica 
↓ pCO2 
Alcalose respiratória 
↓ [HCO3
-] 
Acidose metabólica 
 ↑ pCO2 
Acidose respiratória 
Distúrbios ácido-básicos 
Os pulmões fornecem o oxigênio necessário para 
o metabolismo tecidual e removem o CO2 
produzido; a remoção de CO2 é essencial para a 
manutenção do pH sanguíneo 
Se o pH estiver abaixo do normal (acidose) o centro respiratório é excitado 
estimulando a ventilação pulmonar levando a uma maior quantidade de CO2 
expirado que consequentemente resulta na elevação do pH 
O controle do pH pela respiração 
↑ pH [H+] 
Patologia: 
ACIDOSE 
↓ pH [H+] 
Patologia: 
ALCALOSE 
Tópicos a serem abordados na aula de hoje 
 
 Ácidos e Bases 
 
 Sistemas tampão 
 
 Controle do equilíbrio ácido-base nos pulmões e rins 
 
 Distúrbios clínicos associados ao desequilíbrio ácido-base 
Acidose e Alcalose metabólica e respiratória 
Compensação respiratória e metabólica nos distúrbios ácido-básicos 
Distúrbios clínicos 
Acidose metabólica 
 Diabetes melitto (cetoacidose) 
 Acidose lática 
 Insuficiência renal 
(Á.inorgânicos) 
 Diarréia grave (perda de 
bicarbonato) 
 Redução da excreção renal de 
hidrogênio 
Acidose respiratória 
 Doenças obstrutivas crônicas das vias 
aéreas 
 Asma grave 
 Depressão do centro respiratório 
(drogas) 
 Fraqueza nos músculos respiratórios 
(poliomelite, esclerose múltipla) 
 Obstrução das vias aéreas 
Alcalose metabólica 
 Vômitos (perda de hidrogênio) 
 Administração de bicarbonato (após 
parada cardíaca). 
Alcalose respiratória 
 Hiperventilação 
 Doenças pulmonares associadas a 
hiperventilação