Bioquímica Estrutural

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Bioquímica Estrutural – Solução 
tampão 
CONCEITOS 
• É uma solução que contém um par de ácido e 
base fracos, que resiste consideravelmente 
a variação de pH quando pequenas 
quantidades fortes de ácido e base são 
adicionadas a essa solução 
• Sempre ocorre com ácidos e bases fracos 
• Substância protonada > tem H+ 
• Substância desprotonada > não te H+ 
• Quando há ácidos fortes na reação, ela é 
uma solução irreversível – só ocorre em 
uma direção 
TEORIA DE BRONSTED – LOWRY 
• Ácidos são substancias capazes de doar 
prótons 
• Bases são substancias capazes de doar 
prótons 
SOLUÇÕES TAMPÃO – CARACTERISTICAS 
O sistema de tamponamento depende de: 
• Ka (constante de dissociação) > significa a 
tendência que cada acido tem para perder o 
seu próton em solução aquosa 
• Concentração ácido e base 
• pH 
Para a definição de sistema tampão devemos levar 
em consideração a teoria de acido e base de 
Bronsted. Nela, a equação abaixo define a 
dissociação de um acido genérico 
HÁ -----------------→ A- + H+ 
• Os ácidos fortes são capazes de se dissociar 
completamente em meio aquoso. Já os ácidos 
fracos se ionizam muito pouco em soluções 
aquosas e são encontrados na forma de 
equilíbrios (reações que possuem ida e volta) 
• Os ácidos fracos quando estão em um 
equilíbrio entre as concentrações de HÁ, A- 
e de H+. Este equilibro é regido por uma 
constante de equilíbrio denominada K 
 
 
Nesse esquema tudo ocorre para manter o K 
em equilíbrio 
• No primeiro tópico, há o aumento do H+, 
acido, na formula e para compensar a 
base consome os íons que estão a mais 
• No segundo tópico, há um aumento na 
base conjugada e para manter o equilíbrio 
aumenta o H+ para consumir os íons a 
mais de base que foi inserido 
• No último tópico, há um aumento no ácido 
fraco, esse aumento faz com que o acido 
e a base conjugada também aumente 
para manter o k em equilíbrio 
SISTEMAS TAMPÃO 
“Por mais que se adicione acido ou base (como no 
esquema anterior) em um meio contendo tampão, o 
pH sempre tenderá a se manter estável por 
decorrência da constante de equilíbrio (K) que se 
mantem devido a dissociação do denominador HÁ e a 
associação dos produtos (H+ e A-). Portanto, a 
solução tampão é toda a solução que impede que 
ocorrem variações bruscas de pH em uma 
determinada faixa quando se adiciona ácido ou base 
no meio. 
Mas o que são soluções tampão? São soluções que 
atenuam a variação dos valores de pH (podendo ser 
ácido ou básico), mantendo-o aproximadamente 
constante, mesmo com a adição de pequenas 
quantidades de ácidos ou bases. O tamponamento 
resulta do equilibrio das duas reações reversíveis 
que ocorrem numa solução aquosa de um doador e 
um receptor de prótons, ambos com concentrações 
próximas da igualdade. 
COMO SÃO FORMADAS 
São geralmente formadas por um acido fraco e um 
sal que é originado a partir da reação de um acido e 
uma base forte, ou, por uma base fraca e um sal 
formado a partir de uma base e um ácido forte. 
• H3CCOOH (ácido fraco) + H3CCOONa (sal 
formado a partir de uma base forte – 
NaOH, forma o acetato de sódio) 
• NH4OH (base fraca) + NH4Cl (sal dessa base 
com um ácido forte, formando o cloreto de 
amônio) 
COMO FUNCIONA A ZONA DE 
TAMPONAMENTO 
Acido fraco + base fraca ----→ base conjugada 
• Adição de acido > há um pequeno aumento 
no H+ mesmo que uma grande parte seja 
captada pela base conjugada. Ocorre um 
pequeno aumento no HÁ e uma diminuição na 
A-. Isso acontece para manter o K em 
equilíbrio 
 Base conjugada + H+ ----→ acido fraco 
• Adição de base > ocorre o mesmo equilibrio 
quando é adicionado OH- no meio. Este 
equilibrio permite que a alteração nas 
concentrações tanto H+ como OH- em 
solução sejam pequenas quando comparadas 
à quantidades de ácido e base que é 
adicionado no meio 
Ácido fraco + NH4+OH- ---→ base 
conjugada + H2O 
No gráfico o ponto preto é o ponto de 
equilíbrio entre um ácido e uma base-K 
(denominado pK) e é onde ocorre o 
tamponamento. 
 Na imagem, percebe a diferença entre uma reação 
de acido e base fortes e fracas. No gráfico de 
ácido/base fortes, nota-se que há uma brusca 
mudança de pH quando é adicionado um certo 
volume de base. Já quando é com base/ácido 
fracos, não ocorre essa mudança brusca, na parte 
azul é a faixa de tamponamento/equilíbrio, no qual 
demora mais para o pH mudar. 
TITULAÇÃO ÁCIDO/BASE 
A curva de titulação para qualquer ácido fraco pode 
ser descrita pela equação de Handerson-Hasselbalck. 
 
Pela equação de Handerson-Hasselbalck temos para 
ácidos: 
• pH=pKa ----------→HÁ+ = A- 
• pH > pKa --------→ HÁ+ < A- (menos ácido, 
mais básico) 
• pH < pKa --------→ HÁ+ > A- (mais ácido e 
menos básico) 
Pela equação de Handerson-Hasselbalck temos para 
bases: 
• pH = pKa -----→ HB+ = B- 
• pH > pKa -----→ HB+ < B- 
• pH < pKa -----→ HB+ > B- 
Nos ácidos polipróticos (contém vários prótons para 
doar) tem-se a seguinte relação: 
• pH > pKa – predomina a forma 
desprotonada (+ básico) 
• pH < pKa – predomina a forma protonada 
(+ácido) 
FAIXA DE TAMPONAMENTO 
Experimentalmente, todo e qualquer tampão é capaz 
de impedir as variações bruscas do pH. 
 
 
 
 
 
Há quantidades iguais de acido e de base nessa 
reação. 
 
É necessário de 10 bases para neutralizar o K 
 
É necessárias 100 bases para neutralizar o K. E 
esse é o máximo de neutralização que o 
tamponamento consegue chegar. 
TAMPONAMENTO BIOLÓGICOS 
O ácido carbônico no corpo dissocia-se em 
bicarbonato e H+ 
O ácido carbônico se encontra em equilibrio com o 
CO2 dissolvido em água (a água consegue se juntar 
com o CO2 > o ciclo carbônico se dissocia, se o H+ 
aumentar no corpo, a equação é revertida e o CO2 
é liberado no ar por hiperventilação) 
As hemácias contem a enzima anidrase carbônica 
que acelera a transformação do CO2 em H2CO3. 
Tampão proteico > as proteínas podem ser básicas 
ou ácidas, podendo então doar ou receber prótons. 
Tampão biológico > plasma sanguíneo 
• ácido fraco > acido carbônico (H2CO3) 
• Sal > bicarbonato (HCO3-) 
• Excesso de H+ > desloca o equilibrio para a 
esquerda 
H2CO3 = H+ + HCO3- 
• Excesso de OH- > desloca o equilibrio para a 
direita 
OH- + H2CO3 = H20 + HCO3- 
SISTEMA TAMPÃO BICARBONATO 
• É um sistema tampão fisiológico e efetivo 
• Principal tampão do espaço extracelular > 
ácido carbônico/ bicarbonato 
• Componentes > ácido (CO2) e básico (íon 
bicarbonato HCO3-) 
• O ácido carbônico é formado a partir de CO2 
e H2O e esta em equilíbrio com o 
reservatório de CO2 localizado nos pulmões 
• Quando o H+ é adicionado no sangue, a 
concentração de H2CO3 aumenta, 
aumentando a concentração de CO2 no 
sangue, aumentando a pressão deles nos 
espaços aéreos e o CO2 é expirado 
• Quando o OH- é adicionado ocorrem eventos 
opostos 
• A finalidade do tampão é manter o pH do 
sangue praticamente constante 
• Os componentes do sistema tampão do 
bicarbonato são produzidos metabolicamente 
em grande quantidade. Portanto, o corpo não 
depende da ingestão de compostos exógenos 
ou de sínteses complexas para a 
manutenção desse sistema tampão 
COMO SE FORMA O ÍON BICARBONATO 
NO SANGUE 
• No metabolismo os compostos são oxidados 
no interior da célula 
Composto + O2 ----→ CO2 + H2O 
• No sangue: 
CO2 + H2O ------→ H2CO3 
• H2CO3 é um intermediário instável 
H2CO3 ------→ H+ + HCO3- 
CO2 + H2O --→ H2CO3 --→ H+ + H2CO3- 
PH NO SANGUE 
7,0 --------- 7,4 --------→ 7,8 
7,4 abaixando para 7,0 > acidose 
7,4 aumentando para 7,8 > alcalose 
Ambos podem ser respiratório ou metabólico 
 
Descompensação metabólica > alteração do pH no 
corpo 
DESEQUILIBRIO 
• Os pacientes com disfunção de órgãos 
frequentemente apresentam alterações no 
equilíbrio ácido-base. 
• Nos pacientes graves, especialmente os que 
necessitam de terapia intensiva, aquelas 
alterações são mais manifestas e, não raro, 
assumema primazia do quadro clínico. 
• O diagnóstico e o tratamento dos desvios do 
equilíbrio ácido-base, geralmente, resultam 
em reversão do quadro geral do paciente e 
garantem a sua sobrevida. 
ÁCIDOS 
• Substâncias que cedem hidrogênio em uma 
solução 
• Metabolismo celular produz ácidos - liberados 
continuamente na corrente sanguínea - 
precisam ser neutralizados 
Principal ácido do organismo> ácido carbônico: 
• ácido instável 
• se transforma facilmente em dióxido de 
carbono e água. 
• O dióxido de carbono é transportado pelo 
sangue e eliminado pelos pulmões, enquanto o 
excesso da água é eliminado pela urina. 
Demais ácidos do organismo são fixos- permanecem 
em estado líquido > os ácidos alimentares, o ácido 
lático e os ceto-ácidos; 
BASES 
• Substâncias que captam o hidrogênio nas 
soluções 
Principal base do organismo > Bicarbonato 
• produzido à partir do metabolismo celular 
pela combinação do dióxido de carbono com a 
água 
Demais bases > fosfatos, numerosas proteínas e 
hemoglobina. 
METABOLISMO 
• Função normal das células do organismo 
depende de uma série de processos 
bioquímicos e enzimáticos do metabolismo 
celular. 
• Vários fatores devem ser mantidos dentro 
de estreitos limites, para preservar a 
função celular> Osmolaridade, eletrólitos, 
nutrientes, temperatura, oxigênio e dióxido 
de carbono e íon hidrogênio. 
ÍON HIDROGÊNIO 
• quantidade de hidrogênio livre existente 
dentro e fora das células é um dos fatores 
mais importantes para o metabolismo celular 
• As variações da concentração do hidrogênio 
podem produzir grandes alterações na 
velocidade das reações químicas celulares 
• A unidade de medida da concentração dos 
íons hidrogênio nos líquidos do organismo é 
denominada pH. 
EFEITOS DA VARIAÇÃO DO PH 
Produzem alterações significativas no 
funcionamento do organismo: 
• Aumento da resistência vascular pulmonar; 
• Redução da resistência vascular sistêmica; 
• Alterações da atividade elétrica do miocárdio; 
• Alterações da contratilidade do miocárdio; 
• Alterações da atividade elétrica do sistema 
nervoso central; 
• Alterações da afinidade da hemoglobina pelo 
oxigênio; 
• Modificação da resposta a certos agentes 
químicos, endógenos e exógenos, como por 
exemplo, hormônios e drogas vasoativas. 
ALTERAÇÕES DO EQUILIBRIO ÁCIDO – BÁSICO 
 
SISTEMAS ATUANTES 
Tampões plasmáticos > diminui o efeito de ácidos ou 
bases adicionados nos líquidos corporais e sua 
atuação é imediata 
Sistema pulmonar > elimina ou retém CO2 e sua 
atuação é em minutos a horas 
Sistema renal > excreção de urina ácida ou básica e 
sua atuação é em horas a dias 
IMPORTÂNCIA DO PH 
Atividade catalítica das enzimas; 
Diagnóstico de doenças (sangue e urina) 
• Ex. > plasma sanguíneo do animal com 
diabetes é menor que 7,4 (acidose).