Aula 2 - Sistema-tampao - tampoes biologicos BIO-EF

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Tampões Biológicos
Equilíbrio Ácido-Base
acidose, alcalose
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Para entender tampões, primeiro vamos entender a água
Pontes de hidrogênio
Ligações químicas fracas (reversíveis) de atração eletrostática entre um átomo eletronegativo e um átomo de hidrogênio ligado a outro átomo eletronegativo
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A água faz interações intramoleculares e intermoleculares
Pontes intramoleculares formam estruturas tetraédricas que se quebram e reestruturam
http://virtuallaboratory.colorado.edu/Biofundamentals/lectureNotes/Topic2AB_Water.htm
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Moléculas hidrofílicas e hidrofóbicas
Pontes de hidrogênio
Qto maior o tamanho, menor sua solubilidade
Porém, há a formação de várias pontes de hidrogênio
Hidrofílicas - Solúveis
Hidrofóbicas - Insolúveis
Poucas ou nenhuma ponte de hidrogênio
Agrupam-se
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Eletrólitos
Substância que se dissolve para dar uma solução que conduz eletricidade
Dissociam-se em cátions (cargas positivas) e ânions (cargas negativas) quando adicionados à água
Condução de corrente elétrica
Eletrólitos fortes : HCl e NaCl  dissociam-se completamente
Eletrólitos fracos : ácido fosfórico (H3PO4) e ácido carbônico (H2CO3) - mantém equilibrio entre forma dissociada e não dissociada
AB ⇐> A+ + B-
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Ácido e base
definição de Bronsted e Lowry
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Ácido forte e ácido fraco
Na dissociação de um ácido fraco o ácido e sua
 base conjugada coexistem em equilíbrio dinâmico
Ácido:
Ácido acético
Base conjugada:
Íon (ânion) acetato
Molécula resultante da dissociação
C
Ácido fraco se dissocia parcialmente 
quando dissolvido em água. 
Ex.: Ácido acético
HAc D Ac- (aq) + H+(aq)
Ácido forte se dissocia totalmente
quando dissolvido em água. 
Ex.: Ácido clorídrico
HCl g H+(aq) + Cl-(aq)
 
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Exemplos de 
ácidos 			e		 bases
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Ka = constante de ionização do ácido
varia com a temperatura
quanto maior = mais forte
pKa = pH em que o ácido está 50% dissociado (-log Ka)
A equação de dissociação de um ácido fraco é:
HA ↔ A + H+ 
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Conceito de Ka e pKa
constante de dissociação dos ácidos em água (Ka) indica a força relativa dos ácido
A dissociação geral de um ácido fraco em água é dada pela equação:
onde HA é a forma protonada (ácido conjugado ou forma associada) e A- é a forma não protonada (base conjugada ou forma dissociada).
          A constante de dissociação (Ka) de um ácido fraco é definida como:
      
Ka = [H+] + [A-]
	HA
Ka  quanto maior, mais forte o ácido
pKa  pH em que o ácido está 50% dissociado. pH onde o sistema-tampão é mais eficiente. A faixa de pH onde o tampão é mais eficiente corresponde a 1 valor acima e 1 valor abaixo do pKa
Sistema-tampão: um ácido fraco e sua base conjugada. Serve para manter o pH estável. Funciona dentro de uma faixa específica de pH e sua eficiência varia conforme a concentração dos componentes.
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Sistema-tampão - Par conjugado
Bons sistemas de tampões
Solutos que agem para resistir a mudança de pH 
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Sistema-tampão – regular pH
pH  Potencial de hidrogênio. 
–log [H+] (concentração de prótons | H+) 
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Tampões
Pares conjugados que resistem a mudanças no pH
Em uma equação HA + B  A- + HB+ os pares conjugados são HA/A- e HB/B+
Teoria protônica de Bronsted-Lowry – Conceitos ácido e base são complementares
Àcido doa prótons (H+) em presença da base que o recebe 
SOLUÇÃO TAMPÃO PH 5,0
Desvio máx. ± 0,015 pH 
Composição: Ácido cítrico, sódio hidróxido
H3C6H5O7 | NaOH
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Tampões biológicos
Os seres vivos mantém constante o seu pH interno
Tampões biológicos = sistema-tampão encontrado nos seres vivos.
Nos humanos, mantém o pH do sangue em 7,4
Principais: fosfato, proteínas, bicarbonato
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Tamponamento do sangue
Produção de Íons hidrogênio - alimentos e metabolismo geral
Produção de ácidos voláteis (CO2) ou não voláteis (ácido lático e os corpos cetônicos), capazes de alterar o pH do organismo. 
Importancia de manter o pH sanguíneo (e corpóreo)
Influencia carga de proteínas, atividade enzimática características da membrana, regulação de funções celulares e pressão osmótica nos vários compartimentos do corpo (em conseqüência da carga final das proteínas fixada no interior das células).
Necessária a presença de sistemas tampões e mecanismos fisiológicos de regulação do equilíbrio ácido-base.
Sistemas CO2/HCO3- e a Hemoglobina. 
Outros - fosfato, a amônia e a albumina. 
Órgãos (não só os pulmões) regulando a excreção de ácidos ou bases, quando necessário
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O tampão bicarbonato minimiza as modificações na concentração de íons hidrogênio com a adição de um ácido ou de uma base no plasma. Quando o ácido é adicionado, o bicarbonato reage e o CO2 é liberado:
 
 
O ácido carbônico é uma estrutura muito instável e logo se dissocia em dióxido de carbono e água. O excesso de CO2 é então eliminado pelos pulmões. Já quando uma base é adicionada, o ácido carbônico/CO2 neutraliza a base em água:  
 
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Desequilibrios Ácidos-Base
Os pulmões desempenham função importante na regulação do pH sanguíneo – eliminação de CO2
Doença pulmonar = acidificação do sangue = acidose respiratória
Acúmulo de um metabólito (CETOACIDOSE, ACIDOSE LÁTICA, ACIDEMIA METILMALÔNICA)
Acidose e Alcalose
São alterações do processo fisiológico que se não corrigidos endogenamente ou por terapia causam alterações da [H+] no espaço extra celular
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Acidose: processo primário que se não corrigido produzirá acidemia – ex.: retenção de [H+] por insuf. renal
Alcalose: processo primário que se não corrigido produzirá alcalemia – ex.: perda de H+ através do vomito 
2 tipos de distúrbios metabólicos: 
acidose (processo que ↓ [HCO3-])
alcalose (processo que ↑ [HCO3-]
Distúrbio Respiratório
Eliminação pulmonar anormal de CO2
Produção em excesso (acidose) ou deficiência (alcalose) 
HCO3- + CO2 H2CO3
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Os sistemas biológicos são sempre tamponados
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HASSELBALCH a nossa linha básica de raciocínio –diagnóstico 
 pH = 7,4 RIM responsável pela concentração do HCO 3 – 
	 PULMÃO responsável pela concentração do CO2
	ENQUANTO
O pulmão manter			O RIM manter
a concentração do CO2		a concentração do HCO3-
O pH SERÁ 
MANTIDO
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Acidose e alcalose "respiratórias“  mudanças na concentração de ácido carbônico (H2CO3)
Acidose e alcalose "metabólicas“  bicarbonato (HCO3-) Acidose respiratória  causas: pneumonia, enfisema, poliomielite, pacientes anestesiados  estas condições podem interferir na respiração. Nível de H2CO3 sobe porque CO2 suficiente não é exalado. 
O sistema nervoso responde à acidose tentando aumentar a velocidade e a intensidade da respiração a fim de diminuir a pCO2. Alcalose respiratória  hiperventilação, ou respiração aumentada. Muito CO2 é perdido pelos pulmões. A pCO2 cai e a concentração de H2CO3 é reduzida abaixo do valor normal. Um ataque de ansiedade ou histeria pode às vezes fazer com que uma pessoa respire muito rapidamente. 
Nestas condições  pH sangüíneo pode subir a 7,6 ou 7,7 dentro de minutos. O sistema nervoso responde à alcalose baixando a velocidade de respiração para aumentar a pCO2 e a concentração de H2CO3. 
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Como mencionado, a acidose e a alcalose podem resultar de mudanças na concentração de HCO3-. 
Acidose metabólica, ou baixa concentração de HCO3-, pode resultar de desidratação severa ou de diabetes mellitus não tratada. Organismo pode responder com hiperventilação
Alcalose metabólica, ou alta concentração de HCO3-, pode resultar de vômito ou "overdose" de antiácidos.
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