TAMPONAMENTO CELULAR E SISTÊMICO - ASPECTOS BIOQUÍMICOS

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ASPECTOS BIOQUÍMICOS DO 
TAMPONAMENTO CELULAR E SISTÊMICO 
CONCEITOS IMPORTANTES - BRONSTED-LOWRY 
- substâncias ácidas - toda substância que, quando 
ionizada, libera próton no meio 
- substâncias básicas - toda substância que, quando 
ionizada, recebe próton do meio 
- ácido fraco: ionizam-se parcialmente em solução 
- ácido forte: ionizam-se completamente em solução 
- todo ácido, quando ionizado, libera a sua respectiva base 
conjugada no meio (Bronsted-Lowry) 
 
→ ácido acético - fraco 
→ base conjugada - íon acetato 
 por ter uma valência livre, pode captar prótons no 
meio liberando ácido fraco (reação inversa) 
- só há equilíbrio se ácido fraco - importante para a célula 
- agente tamponante - possibilita um equilíbrio constante 
entre o próton que é liberado no meio e a ação da base 
conjugada para neutralizar esse próton 
 
ÁGUA x ESCALA DE pH 
- ionização da água: OH- base conjugada; H3O+ próton 
(equivalente ao H+) 
→ água é molécula anfótera 
- a molécula de água funciona/se comporta como um ácido 
fraco (perde prótons para o meio) - busca por um 
equilíbrio químico espontâneo (não há a possibilidade de a 
água interferir bruscamente no pH do meio) 
obs. ácido fraco - não tem base conjugada forte -> 
princípio da titulação 
 
- quantos mols de água existe em 1L de água pura? 
1000 mL/18 = [H2O ] = 55,55M 
Kw = [OH- ] . [H+]/[H2O] 
1,8 x 10-16 = [OH-] . [H+]/[55,55M] 
[OH-] . [H+] = 1,0 x 10-14 M 
- para cada molécula de água ionizada, teremos 
quantidades iguais de [OH-] e [H+] 
→ por isso a água não interfere bruscamente no valor do 
pH 
 
 
 
→ o valor de pH é diretamente relacionado à [H+] do meio 
de forma inversa e logarítmica 
→ quanto maior a [H+], menor é o pH 
→ variação de 1 unidade no valor do pH - variação de 10 
vezes a [H+] na escala logarítmica 
→ tampões neutralizam esse impacto 
ESTÔMAGO: [H+] = 10-2 M → pH = 2 
INTESTINO: [H+] = 10-8 M → pH = 8 
- isso implica no funcionamento de enzimas (biomoléculas 
sensíveis à variação de pH) - enzimas apropriadas para 
cada tipo de ambiente 
 
PRINCÍPIO DA ESCALA DE pH 
SOLUÇÕES ÁCIDAS 
pH < 7 
[H+] = 10-7 M 
 
SOLUÇÕES ALCALINAS 
pH > 7 
[H+] = 10-7 M 
 
TAMPÕES 
- uma mistura que não permite variação brusca no valor de 
pH quando se adicionam PEQUENAS QUANTIDADES de 
ácido ou base 
→ mistura de um ácido fraco (HA) e de sua base conjugada 
(A-) 
 
TAMPÕES INORGÂNICOS 
- bicarbonato (plasma) - HCO3- (base conjugada - fruto da 
ionização do ácido carbônico) 
- fosfato (intracelular) 
 
TAMPÕES ORGÂNICOS 
- aminoácidos 
- proteínas (intracelulares) 
 
TAMPÕES FISIOLÓGICOS 
- par-ácido base: sistema tampão 
HA = H+ + A- 
- sistema tampão bicarbonato 
- sistema de tamponamento pela Hb 
- sistema de tamponamento renal 
 
PARES ÁCIDO-BASE FISIOLÓGICOS 
CRITÉRIOS DE EFICIÊNCIA 
HA = H+ + A- 
pKa - máxima eficácia na busca pelo equilíbrio químico 
→ é um valor de pH em que a molécula/o sistema tampão 
se encontra em pleno equilíbrio químico 
 a molécula está parcialmente ionizada - 50% na 
forma de ácido fraco e 50% na forma de base 
conjugada fraca 
→ zona/limite de eficácia: -1 e +1 no valor do pKa 
 estados de transição 
 
→ TAMPÃO BICARBONATO: H2CO3 (ácido fraco)/HCO3- (base 
conjugada) 
- pKa = 6,1 
→ zona de eficácia: 5,1 - 7,1 
 7,1 é que o mais se aproxima do pH do meio em 
que o bicarbonato atua (plasma - sangue 7,35 - 
7,45) 
 
→ TAMPÃO FOSFATO: H2PO4-/HPO4-2 
- pKa = 6,86 
- zona de tamponamento seguro: 5,86 - 7,86 
→ avaliar em que meio esse tampão vai atuar (nesse caso, 
é no meio intracelular) 
 
→ AMINOÁCIDO HISTIDINA: HHis (aminoácido protonado 
(ácido fraco)/His- (base conjugada) 
 pKa = 6,0 
 
→ PROTEÍNA HEMOGLOBINA: HHb/Hb- 
 
PRINCIPAIS SISTEMAS TAMPÃO DO ORGANISMO 
ATUAÇÃO/CRITÉRIOS DE EFICIÊNCIA 
 líquido intravascular - sangue 
 líquido intersticial - tecidos 
 líquido intracelular - interior das células 
 
→ GASOMETRIA ARTERIAL (valores de referência) - fora 
dessa faixa: distúrbios - acidose/alcalose 
 pH = 7,35 - 7,45 (tampão fisiológico) 
 pCO2 = 35 - 45 mmHg 
 pO2 = 80 - 100 mmHg 
 SO2 = 96 - 98 % 
 HCO3- = 22 - 26 mEq/L 
→ todas as proteínas podem atuar como tampão, pq elas 
são compostas por aminoácidos e eles têm grupos 
ionizáveis - elas se comportam como ácido fraco e base 
conjugada o tempo todo 
 destaque para a hemoglobina (constituída por 
histidina - em função do seu valor de pKa, que 
atende ao conceito de tamponamento celular) 
 
QUÍMICA ÁCIDO-BASE 
TITULAÇÃO (neutralização) DE ÁCIDOS FRACOS COM UMA 
BASE FORTE 
 
→ região azul - zona de tamponamento: 3,76 - 5,76 
 valor de pKa do ácido acético → 4,76 
obs. a base conjugada atua retirando prótons do meio [H+] 
- tende ao aumento do pH 
obs. a base forte usada na titulação vai se dissociar e 
liberar OH- , que vai capturar os prótons do ácido - 
formação de água 
→ a base forte adicionada lentamente neutraliza 
totalmente a quantidade de H+ (a base conjugada do ácido - 
íon acetato - neutraliza parcialmente, pq chega um 
momento em que ela vai prevalecer 100% - já extrapolou a 
zona de eficácia tamponante, pH fora da faixa “permitida”) 
 
CONCEITO DE pKa - molécula parcialmente ionizada 
→ ZONA DE TAMPONAMENTO (buffering region) 
 
 
obs. ex. pKa ácido acético = 4,76 - variação de 
tamponamento: 3,76 a 5,76 - zona 
 
CURVA DE TITULAÇÃO DA HISTIDINA 
 
→ pKr = 6,0 
 zona de tamponamento: 5,0 a 7,0 
 molécula circulada em verde 
→ pI = ponto isoelétrico 
 molécula eletricamente neutra 
 baixa solubilidade 
 
IMPORTÂNCIA DO ESTUDO SOBRE pH E SISTEMA 
TAMPÃO 
- perda de função de biomoléculas (sensíveis a variações 
de pH) 
- afetam o teor e a distribuição de eletrólitos nos fluidos 
celulares 
- a medida de pH no sangue e na urina são parâmetros 
importantes no diagnóstico de doenças 
 
 
→ gases apolares - precisam de carreadores 
 
 
→ essa reação acontece por meio da enzima anidrase 
carbônica - favorece a formação do ácido carbônico (como 
se fosse uma hidratação do CO2) 
 essa enzima está presente nas hemácias (onde 
acontece essa reação) e nas céls renais 
→ a ionização do ácido carbônico em H+ e HCO3- é 
espontânea (independe de ação enzimática) - protonação 
do meio 
 HCO3- é gerado no interior da célula mas atua no 
leito vascular - transportador específico 
 
 
→ seta azul: sangue venoso - tendência de o CO2 adentrar 
na hemácia e se acumular nos tecidos 
 rico em CO2 - lança para o meio 
→ seta vermelha: sangue arterial 
 estimula a expiração de CO2 nos alvéolos 
pulmonares 
→ CO2 - gás que comporta-se como ácido fraco quando 
liberado no meio 
→ sistema renal - reabsorção de bicarbonato (gerado no 
córtex renal, pq lá também tem anidrase carbônica) - ao 
invés de ser eliminado, é lançado na corrente sanguínea 
 
PAPEL DA HEMOGLOBINA NO CONTROLE DO pH 
 
→ alvéolos são ricos em oxigênio - pressão parcial de 
oxigênio maior 
 HbO2 - hemoglobina oxigenada (sangue arterial) 
 cada hemoglobina - 4 oxigênios (O2) 
→ céls recebem O2 nos tecidos - efeito Bohr (liberação de 
oxigênio nos tecidos) 
 a pressão de oxigênio nos tecidos é menor - o que 
chega tende a ser liberado - Hb perde o oxigênio 
para os tecidos 
obs. BPG - ligante fisiológico 
 ácido orgânico que ao se associar à Hb facilita a 
liberação de oxigênio para os tecidos 
→ Hb retira H+ → Hb tende a ficar protonada (HHb - sem o 
oxigênio mas com o próton) no sangue venoso 
 por isso a Hb atua como base conjugada (recebe o 
próton do meio) - leva-os para serem expirados 
(CO2) 
 a hemácia recebe os prótons, uma vez que ela 
possui anidrase carbônica 
 
- histidina distal impede a ligação linear de CO 
→ estabiliza (aprisiona) o oxigênio no centro do 
grupamento heme da Hb 
→ impede que o CO se associe (ele tem 200x mais 
afinidade que o oxigênio para competir com o grupo 
heme) - gás tóxico, não é um ligante fisiológico 
 
EFEITO BOHR E O AJUSTE CONFORMACIONAL DA 
HEMOGLOBINA 
 
→ azul: sangue venoso→ vermelho: sangue arterial 
 
APLICAÇÃO DOS CONCEITOS 
- mecanismo de ação dos sistemas de tamponamento 
celular 
- farmacocinética e farmacodinâmica 
→ fármacos - ácidos ou bases fracas → absorção 
 fármacos não ionizados - são mais lipofílicos 
 fármacos ionizados - são mais polares