RESUMO pH E SOLUÇÃO TAMPÃO

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Arthur Cella	Medicina Unisul	@arthurcella
RESUMO DE BIOQUÍMICA 
PH E SOLUÇÃO TAMPÃO
Capacidade de auto-ionização da água: A ionização da água pode ser descrita por um constante de equilíbrio. Quando ácidos fracos são dissolvidos na água, eles contribuem com um H+ por ionização; bases fracas consomem o H+ tornando-se protonadas. A concentração total dos íons H é expressa como o pH da solução. Moléculas de água tem uma leve tendência de sofrer uma ionização reversível, produzindo íons de H (prótons) e íons hidróxido. 
Os prótons livres (H+), não existem em solução. Os íons de H formados em água são imediatamente hidratados a íons hidrônio (H3O+), que confere maior mobilidade iônica aos prótons, gerando condutividade elétrica. Esta mobilidade iônica resulta de um “salto de prótons”. Os prótons individuais não se movem para muito longe na solução, mas uma série de prótons salta entre as moléculas de água ligados por H e gera um movimento líquido de prótons por uma longa distância em um tempo extremamente curto. Como resultado da alta mobilidade iônica de H+ (e do OH- também, que se move rapidamente por saltos mas na direção oposta), reações ácido básicas em soluções aquosas são excepcionalmente rápidas. Os saltos conferem uma leve carga medida na água pura. 
Constante de equilíbrio: O grau de ionização no equilíbrio é baixo.
Conceito de Kw: Constante de dissociação da água. O produto [H+][OH-] em solução aquosa é sempre igual a 1x10-14 molar. Quando existem concentrações iguais de H+ e OH-, como na água pura diz-se que a solução está com pH neutro. Na água pura sempre a concentração de H+ é igual a de OH-. Fazendo as contas, as concentrações de H+ e de OH- é igual a 10-7 molar. 
Escala de pH: O produto iônico da água, Kw, é a base para a escala de pH:
· O pH é definido pela expressão: pH=-log[H+].
· p: “logaritmo negativo de...”
· Solução neutra: [H+]= 1x10-7 molar; pH= 7.
· pOH= -log[OH-].
· A escala de pH foi montada com base na concentração de H+ numa solução.
· [H+].[OH-] sempre será igual a 10-14.
· pH+pOH será sempre igual a 14.
· Em pH= 7 a concentração de H+ é igual a de OH-, por isso o valor é neutro.
· Em pH< 7 a concentração de H+ é maior do que a de OH-, por isso o valor é ácido.
· Em pH> 7 a concentração de OH- é maior do que a de H+, por isso o valor é básico (alcalino).
· Quanto mais alto o pH, menos H+ tem na solução, quanto mais baixo o pH, mais H+ tem na solução.
Ácidos e bases: Ácidos são substâncias capazes de doar prótons. Bases são substâncias capazes de aceitar prótons.
Ácido forte e ácido fraco: Ácidos fortes são completamente ionizados quando em soluções aquosas. Ácidos fracos não são completamente ionizados em soluções aquosas (ácido acético). Ácidos fracos estão presentes em sistemas biológicos e desempenham papéis importantes no metabolismos na sua regulação. 
 O CH3COOH é um doador de prótons e o CH3COO- (ânion acetato) é seu correspondente aceptor de prótons, juntos eles constituem um par conjugado ácido-base. O ânion acetato é a base conjugada do ácido acético. Na dissociação de um ácido fraco o ácido e sua base conjugada coexistem em um equilíbrio dinâmico.
Par conjugado ácido-base: Ka: constante de dissociação ácida. (Constante de equilíbrio para as reações de dissociação). Ácidos mais fracos tem constantes de ionização menores. pKa: -logKa (análogo ao pH). Quanto maior o Ka maior a capacidade de dissociação (mais forte é o ácido). Quanto maior o Ka, menor o pKa. 
Curva de titulação: 
· Formação de água (Kw). 
· H+ removidos= dissociação do CH3COOH (Ka).
· Formação de CH3COO-.
· Ponto central (50%): concentração de ácido acético é igual a concentração de acetato e o pH é igual ao pKa. 50% do ácido acético já foi titulado, metade dos componentes são acetato (porque o ácido acético libera H+ e acetato) (base conjugada) e metade é ácido acético. 
· Conversão de CH3COOH em CH3COO-. 
· Ponto final (100%): ácido acético perdeu seus prótons para o OH-, formando água e acetato. 
· Por meio da titulação os dois equilíbrios coexistem, cada um obedecendo a sua constante de equilíbrio (Kw e Ka).
· Ácido foi dissociado completamente, solução com acetato (base conjugada) e H2O, H+ do ácido e OH- da base que foi utilizada pra dissocia-lo. 
· O pKa pode ser determinado experimentalmente: é o pH no ponto central da curva de titilação para o ácido ou a base.
Sistema tampão: soluções que tendem a resistir mudanças de pH quando empaquemos quantidades de ácido ou bases (H+ ou OH-) são adicionados. Ácido fraco+base conjugada. Quase todos os processos biológicos são dependentes do pH, uma pequena mudança no pH produz uma grande mudança na velocidade do processo. O pH afeta estruturas e atividades de macromoléculas biológicas. A atividade catalítica das enzimas é extremamente dependente do pH. À medida do pH no sangue e na urina são comumente usadas em diagnóstico médico. O pH do plasma sanguíneo das pessoas com diabetes grave e não controlado é comumente abaixo do valor de 7,4 (esta condição se chama acidose). Em algumas outras doenças, o pH sanguíneo é mais alto que o normal, uma condição conhecida como alcalose. Células e organismos mantém um pH do citosol e do fluido extracelular específico e constante, mantendo as biomoléculas em seus estados iônico otimizados. A constância do pH é atingido por tampões biológicos: mistura de ácidos fracos e suas bases conjugadas. Na adição de H+ ou OH- há uma mudança na razão [ácidos]/[ânions] gerando alteração no pH. Para evitar que isso aconteça quando há a diminuição de um componente, há o aumento de outro para que haja compensação. A ação tamponamento é simplesmente a consequência de duas reações reversíveis acontecendo simultaneamente e atingindo seus pontos de equilíbrio determinados pelas suas constantes (Kw e Ka). Existe um tampão especifico para cada parte do corpo. 
Região de tamponamento: no ponto central da região de tamponamento, no qual a concentração do doador de prótons é exatamente igual a do aceptor de prótons, a força de tamponamento do sistema é máxima, isto é, seu pH muda menos pela adição de H+ ou OH-. Os sistemas biológicos são sempre tamponados.
Tampões biológicos mais importantes: 
· Tampão fosfato: Age no citoplasma de todas as células, consiste em H2PO4- como doador de prótons e HPO4- como aceptor de prótons. H2PO4- libera H+ e HPO4-. O sistema tampão fosfato é mais efetivo em um pH perto de seu pKa de 6,84 e portanto tende a resistir mudanças de pH em um intervalo de 5,9 a 7,9. Este é portanto um tampão efetivo nos fluidos biológicos (fluidos extracelulares e compartimentos do citoplasma) que tem um pH entre 6,9 e 7,4. 
· Tampão bicarbonato: O plasma sanguíneo é tamponado em parte pelo sistema tampão de bicarbonato, consistindo em ácido carbônico (H2CO3) como doador de prótons e bicarbonato(HCO-3) como aceptor de prótons. O ácido carbônico dissocia-se formando H+ e bicarbonato (K1). Um de seus componentes, ácido carbônico, é formado a partir do dióxido de carbono dissolvido em água. CO2 mais a água formam ácido carbônico (K2). O dióxido de carbono é um gás sob condições normais, e concentração de dióxido de carbono dissolvido é o resultado de um equilíbrio com o CO2 da fase gasosa (K3). 
O pH de uma solução tampão de bicarbonato depende da concentração de ácido carbônico e de bicarbonato, os componentes doador e receptor de prótons. Ácido concentração de ácido carbônico por sua vez depende da concentração de dióxido de carbono na fase gasosa, ou da pressão parcial de dióxido de carbono, designada por pCO2. Portanto, o pH de um tampão de bicarbonato exposto a uma fase gasosa é determinado pela concentração de bicarbonato na fase aquosa e pela pressão parcial do dióxido de carbono na fase gasosa. A solução tampão de bicarbonato é uma tampão fisiológico efetivo em pH próximo a 7,4 porque o ácido carbônico do plasma sanguíneo está em equilíbrio com uma grande capacidade de reserva de dióxido de carbono gasoso no ar contido nos pulmões. Este sistema de tamponamento envolve três equilíbrios reversíveis, neste caso entreo dióxido de carbono gasoso nos pulmões e o bicarbonato no plasma sanguíneo. Quando o H+ (do ácido lático produzido no tecido múscular durante um exercício vigoroso, por exemplo) é adicionado ao sangue conforme atravessa os tecidos a reação 1 caminha para um novo equilíbrio no qual a concentração de ácido carbônico aumenta. Isso por sua vez, aumenta a concentração de dióxido de carbono dissolvido no sangue (reação 2), aumentando assim a pressão parcial de dióxido de carbono gasoso nos pulmões (reação 3); o CO2 excedente é exalado. Inversamente, quando o pH aumenta (no sangue), a situação oposta acontece: a concentração de H+ no plasma sanguíneo diminui, causando maior dissociação do ácido carbônico em H+ e bicarbonato, portanto mais dióxido de carbono é dissolvido dentro do plasma. A taxa de respiração (que é a taxa de inalação e exalação) podem ajustar rapidamente esses equilíbrios para manter o pH sanguíneo relativamente constante. A taxa de respiração é controlada pelo tronco cerebral, no qual a detecção do aumento de dióxido de carbono no sangue ou a diminuição do pH sanguíneo aciona uma resposta com a respiração mais profunda e mais frequente. Acidose: hiperventilação. Alcalose: hipoventilação. Se eu tenho sobra de H+ no sangue, ocorrerá maior formação de ácido carbônico devido ao deslocamento da reação. Consequentemente haverá maior formação de CO2(d) e água é maior formação de dióxido de carbono gasoso, que se encontrará em excesso no pulmão, e então será exalado (hiperventilação). Se eu tenho falta de H+, precisarei produzir mais, ou seja! Haverá retenção de CO2 no pulmão (hipoventilação), para que haja formação de CO2 dissolvido e agir, que irão formar o ácido carbônico que se dissociara formando H+ e bicarbonato. 
MUITO ACIDO: A CONCENTRAÇÃO DE ACIDO CARBONICO ESTÁ ALTA, ISSO AUMENTA A CONCENTRAÇÃO DE CO2 DISSOLVIDO NO SANGUE, AUMENTANDO A PRESSAO PARCIAL DE CO2 GASOSO DISSOLVIDO NOS PULMOES, ASSIM O CO2 É EXALADO.
POUCO ACIDO: HAVERA UM DESLOCAMENTO PARA A FORMAÇÃO DE ACIDO CARBONICO, QUE SE DISSOCIARA FORMANDO H+ E AGUA.
Equilíbrio ácido-base: regulação dos líquidos do corpo. Taxa equivalente de excreção e adição. Sangue pH 7,35 – pH 7,45. Distúrbios alteram a eficiência química das reações celulares. Pequenas variações são importantes para acidose ou alcalose. 
Mecanismos reguladores de pH: mecanismos respiratórios (primeira tentativa). Mecanismos renal (segunda alternativa para “arrumar” a situação). Respiratório é o primeiro porque é mais imediato. A acidose e a alcalose aumentam a frequência da respiração, mas o aumento da frequência respiratória também pode aumentar ou diminuir o pH sanguíneo. 
Avaliação do equilíbrio ácido-base: gasometria arterial. 
· pH: estado de equilíbrio: 7,35 (mínimo) a 7,45 (máximo). Se for mais do que 7,45 é alcalose, se for menos que 7,35 é acidose. Valores extremos incompatíveis com a vida: menores do que 6,85 é maiores do que 7,95 (valores que ultrapassam isso leva o paciente a óbito). 
· pCO2: estado do componente respiratório. Pressão parcial de CO2 no pulmão. Valores inferiores a 35mmHg são tidos como alcalose respiratória. Valores superiores a 45mmHg são tidos como acidose respiratória. 
· Bicarbonato Real (BR): estado do componente metabólico. Valores inferiores a 22mM/L são tidos como acidose metabólica. Valores superiores a 28mM/L são tidos como alcalose metabólica. 
· Diferenças de bases: número de miliequivalentes de bases que faltam ou que excedem para que o pH seja normal. Para saber a variação do déficit metabólico. Para reconhecer o grau do distúrbio metabólico. Base excess (BE): valores superiores a +2 Eq/L são tidos como alcalose metabólica. Base déficit (BD): valores inferiores a -2 Eq/L são tidos como acidose metabólica. 
Acidose: pH abaixo do normal. Pode ser: 
· Respiratória: menor eliminação de CO2 (hipoventilação). Aumenta a quantidade de ácido carbônico e H+. Tratamento: estímulo à ventilação pulmonar, causar a hiperventilação do paciente. 
· Metabólica: produção de ácidos fixos (ácido que já produzimos normalmente mas que nessa condição estão sendo produzidos exageradamente). Ingestão de substâncias ácidas. Insuficiência renal (menor eliminação de ácidos). Obstrução intestinal severa/diarreia diminui a quantidade de base no corpo (grande eliminação de base), aumentando o ácido carbônico e H+. Remoção das causas do distúrbio. Administração de bicarbonato.
Alcalose: pH acima do normal.
· Respiratório: grande eliminação de CO2, hiperventilação. Menos H+, menos ácido carbônico sendo formado. Tratamento: remoção das causas da hiperventilação. 
· Metabólica: aumento de bases, administração incorreta de bases. Estenose pilórica (vômitos): maior eliminação de ácido. Diuréticos: maior eliminação de H+ (estímulos diuréticos). Remoção das causas primárias do distúrbio.