Aula 1 - Água, equilíbrio ácido-base e sistema-tampão

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Água, Eq. ácido-base e 
Sistema-Tampão
Faculdade de Ciencias da Saúde
Disciplina de Bioquímica
Nelson Farias, PhD
Propriedades da H2O
- Molécula Polar
- Forte coesão
Propriedades da H2O
Água como solvente
Efeito hidrofóbico
C
o
m
p
o
st
o
s 
an
fi
p
át
ic
o
s 
+ 
H
2
O
Osmolaridade extracelular no movimento da 
H2O de uma membrana plasmática 
Equilíbrio ácido-base
ÍON HIDROGÊNIO
- (H+) é o íon mais importante nos sistemas
biológicos.
- Ne - Metabolismo das proteínas (aa com S -
cisteína e metionina / aa catiônicos – lisina e
arginina);
- ANe - Metabolimo dos CHO (ác láctico – hipóxia)
- ANe - Metabolismo dos lipídios (cetoácidos –
déficit insulina);
- pH
pH
• Afeta a estrutura e a atividade de macromoléculas biol.
pH
• O pH do sangue reflete a mudança de pH nos tecidos,
valores acima ou abaixo da taxa de normalidade indicam
condição potencialmente patológica;
– Abaixo de 7,0 [H+=0,0000001 M] ou acima de 7,8 [H+=0,000000016 M]
são prejudiciais à vida.
• Acidose
• Alcalose
pH, ácidos fracos e suas bases conjugadas
• Em água pura, [H+] e [OH-] são ambos 1x10-7M e pH=7,0
pH, ácidos fracos e suas bases conjugadas
• A maioria dos ácidos orgânicos encontrados nos sistemas biológicos dissocia-se parcialmente, classificados
como ácidos fracos. Estabelecem um equilíbrio entre HA (doador), um ânion (A-) do ácido dissociado e um H+.
HA ↔ A- + H+
• O ânion formado nessa dissociação é uma base, pois pode aceitar um próton e refazer o ácido. Um ácido fraco
e sua base (ânion) formados na dissociação são designados como um par conjugado.
Pares conjugados ácido-base
 É a constância do meio interno, é o equilíbrio
entre a entrada ou produção de íons
hidrogênio (H+) e a livre remoção desses íons
do organismo.
 Acidose metabólica
 Produção aumentada [H+] e remoção de HCO3
-
corporal = diminuição da [HCO3
-] EC
 Diabetes, hipoxemia (ex. excesso de ácido láctico) e
metabolismo de xenobióticos que produzem ácidos;
 Perda de HCO3
- (diarreia severa, uremia e doenças
renais crônicas).
Acidose respiratória
 Retenção de CO2 (anidrido do H2CO3) – aumento
da PCO2 e [H+].
 Acúmulo de líquido nos pulmões – enfisema ou asma;
restrição respiratória como em traumas, poliomielite e
obesidade severa
 Alcalose metabólica
 Excesso de álcali no organismo = aumento de pH e
[HCO3
−
] EC.
Alcalose respiratória
 Hiperventilação (histeria ou tensão, overdose de
algumas drogas – salicilatos – e febre.
Carlotti APCP, 2012
Tampões
Tampões
Equação de Henderson-Hasselbalch
• O pH de uma solução tampão pode ser calculado através da 
equação de Henderson-Hasselbalch:
• Esta reação relaciona pH, constante de dissociação (pKa) e as 
concentrações de ácido e base conjugada.
Principais Sistemas Tampão
• Sistema bicarbonato/ácido carbônico: Evitar variações de pH
produzidas por ácidos não-voláteis (corpos cetônicos, ácido
láctico); presente principalmente no plasma sanguíneo;
• Sistema proteínas: Mais abundante, tampona o meio intra e
extra-celular, proteínas formadas por aminoácidos (anfóteros)
Principais Sistemas Tampão
• Sistema hemoglobina: Importante para ácidos voláteis (ácido
carbônico, acético). Tamponamento por dois mecanismos:
sequestro de prótons do meio e diminuição da formação do
H2CO3 (evitando acidose) OU liberação de prótons durante a
oxigenação do sangue (evitando a alcalose);
• Sistema fosfato: Atua principalmente a nível cellular
(citoplasma); de grande importância no sistema renal.
Tampão do bicarbonato
• O CO2 formado combina-se com a água para originar o ácido carbônico,
que ioniza-se em íon bicarbonato e hidrogênio.
CO2 + H2O  H2CO3 H
+ + HCO-3
• O CO2 formado está sempre sendo eliminado pelos pulmões.
Comparação das curvas de titulação de três ácidos 
fracos
Capacidade tamponante
Distúrbios do equilíbrio ácido-base
Distúrbios do equilíbrio ácido-base
– por alteração da tensão arterial de dióxido de carbono 
(PCO2), denominado distúrbio respiratório (a alteração 
primária encontra-se no sistema respiratório).
– por alteração da concentração sérica de bicarbonato
denominado distúrbio metabólico (a alteração primária 
pode ter origem renal, metabólica, digestiva ou tóxica).
Distúrbios do equilíbrio ácido-base
• acidose: quando o sistema tampão (rins e 
pulmões) não funciona de forma suficiente, o 
organismo acumula ácido = pH
Efeitos da acidose
• Acidose respiratória: 
– Depressão do SNC. Paciente desorientado e se o organismo não 
compensar pode levar ao estado de coma. 
• Acidose metabólica: 
– a alta concentração de íons H+ causa aumento na freqüência e 
profundidade da respiração (respiração de Kussmaul); hiperventilação.
Distúrbios do equilíbrio ácido-base
• alcalose: quando o sistema tampão funciona 
de forma excessiva, o organismo empobrece 
de ácidos (causando um aumento do pH). 
Efeitos da alcalose
• O principal efeito é a hiperexcitabilidade do 
sistema nervoso devido aos baixos níveis de 
cálcio. 
Regulação do equilíbrio ácido-base
• Sangue
 Tampão bicarbonato, hemoglobina e proteínas
 “Primeira linha de defesa do organismo”
• Pulmões
 Controle da concentração de CO2 sanguíneo
 Variações na [H+] sobre o bulbo 
 “segunda linha de defesa”
• Rins
 Tampão bicarbonato e fosfato
 Reabsorção de bicarbonato e excreção de amônio –
 “terceira linha de defesa”
Gasometria arterial
Gasometria arterial - Referências
– Equilíbrio ácido-base
• Évora PRB. Medicina Rib Preto, v 41, n 8, 2008
– Distúrbios do equilíbrio ácido-base
• Furoni RM. Rev. Fac. Ciênc. Med. Sorocaba, v 12, n 1, 2010
– Diagnóstico dos distúrbios do metabolismo ácido-base
• Rocco JR. Revista Bras. Terapia intensiva, v. 15, n 4, 2003.
– Princípios de Bioquímica de Lehninger, 5ª ed;
• David L Nelson & Michael M Cox 
– Bioquímica Básica, 3a ed;
• Anita Marzzoco & Bayardo Torres 
– Manual de Bioquímica com correlações clínicas,7a ed.
• Thomas M Devlin.