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É uma solução de ácido fraco e sua base conjugada que conseguem manter o pH da solução estável frente à adição de ácido ou base. Controle do pH nos líquidos biológicos. Valores de pH de alguns líquidos Líquido pH Sangue 7,35 – 7,45 Líquido Intersticial 7,4 Líquido intracelular (citosol hepático) 6,9 Suco gástrico 1,5 – 3,0 Suco pancreático 7,8-8,0 Leite humano 7,4 Saliva 6,4-7,0 Urina 4,5-8,0 Importante: Ácidos são moléculas doadoras de prótons e Bases são moléculas receptores de prótons. IONIZAÇÃO Reação de um composto molecular com a água para formar íons; HCl + H2O H3O- + Cl- Ocorre a salvatação do Cl assim, a molécula de água recobre o Cl- de forma que impeça a reação do Cloro com o hidrogênio da água; A água realiza autoionização H2O + H2O H3O- + OH- O íon hidrogênio (H+) é o mais importante nos sistemas biológicos. Provém do íon hidrônio H3O-. Pode ser representado convencionalmente pelo H+ Alta mobilidade comparado a outros íons; É necessário uma resposta biológica rápida; “Proton hopin” – salto do próton, garante a sua velocidade – mobilidade; Saltos do íon hidrônio até encontrar como exemplo uma enzima, garantindo a sua ativação. É muito importante para o organismo. Fonte: LEHNINGER. Princípios da Bioquímica 6ª ed – 2014. Fontes do íon hidrônio: onde há ácidos em processos metabólicos. Reações no organismo fontes de íon hidrônio: 1. Metabolismo aeróbico da glicose gás carbônico 2. Metabolismo anaeróbico da glicose ácido lático 3. Oxidação incompleta de ácidos graxos corpos cetônicos ácidos 4. Oxidação de aminoácidos sulfurados ácido sulfúrico Sistema Tampão Uma ionização TOTAL ocorre quando o ácido é forte; E uma ionização PARCIAL ocorre quando o ácido é fraco. O mesmo pode ocorrer para as bases. ÁCIDO + BASE CONJUGADA BASE + ÁCIDO CONJUGADO DISSOCIAÇÃO Separação de íons; Já existe um íon dentro da molécula; A função da água é separar os íons pré-existentes; Existe uma pressão química; PH Deve ser controlado dentro do organismo; É medida a partir da constante de equilíbrio As medidas de pH do sangue e da urina são comumente usadas em diagnóstico médico. A maioria dos alimentos que consumimos são ácidos; Uma alimentação deve ser levemente básica; 60% alimentos alcalinos + 40% ácidos Uma alimentação mais alcalina diminui o desgaste do organismo em manter o sangue neutro e o organismo mais saudável. A alimentação interfere diretamente no pH sanguíneo. Interfere na atividade de todas as macromoléculas. Tampões Biológicos Para os tampões biológicos o ideal é que se tenha um ácido fraco ou uma base fraca permitindo a sua permanência no organismo (ionização parcial) e a ocorrência de reação com o ácido e a sua respectiva base conjugada permitindo a manutenção do pH no organismo. O mesmo ocorre para as bases fracas e o seu respectivo ácido conjugado. É necessário a presença da água. São responsáveis pela manutenção do metabolismo e regulação do organismo. EQUILÍBRIO OU HOMEOSTASIA São espécies químicas que neutralizam o excesso de ácido ou de base em decorrência de alimentação, medicamentos, respiração ou disfunção; pH = concentração de íons hidrônio pKa = tendência de um ácido em perder o íon hidrônio; Quanto maior o Ka maior mais forte o ácido; Quanto menor o pKa; mais forte o ácido O valor do pKa define a faixa de atuação do pH em +/- 1 Exemplo. O pKa de um ácido = 5; sua faixa de pH = 4 a 6 Através do pKa é identificado a faixa de tamponamento. A equação de Handerson-Hasselbach permite calcular o pH de uma solução à partir das concentrações do ácido e da base. E também a quantidade relativa de ácido e da base conjugada `à partir do pH. Titulação É possível identificar o valor do pKa e do pH a partir da curva da faixa de titulação. Calcula-se a partir da edição de base no ácido ou de ácido na base e realizando a medida do pH; Forma-se a curva sinusoidal; Dentro da faixa azul há uma baixa variação do pH o que corresponde a atuação do sistema tampão na regulação do pH. Dessa forma, impede que ocorra grande variações que impactem o organismo como por exemplo a desnaturação de proteínas e enzimas. Define-se então a faixa de tamponamento. Fonte: LEHNINGER. Princípios da Bioquímica 6ª ed – 2014. Quando maior for o número de hidrogênios maior será a faixa de tamponamento. Fora da faixa azul há grandes variações do pH sendo prejudicial para o organismo. A curva estabiliza a variação do pH. Neutralização do pH. Exemplos de sistema tampão no organismo: Tampão bicarbonato; amônio; proteínas; acetato; fosfato, proteínas, etc. Proteínas são excelentes tampões biológicos pois, possuem ácido e base em sua estrutura. A presença de ácido e base garante a resistência à variações do pH. Neutralização de íons OH- e H+ Importante: Os fluídos intracelulares ou extracelulares de organismos multicelulares tem como característica um pH quase constante. Primeira linha de defesa a variações do pH proveniente da alimentação, respiração, patologias, etc. é o tempão sanguíneo. O tampão bicarbonato corresponde ao tamponamento do plasma sanguíneo. Importante: A manutenção do pH sanguíneo garante o funcionamento de proteínas e outras macromoléculas do organismo impedindo a morte celular. pH abaixo de 6,85 e acima de 7,95 pode desnaturar proteínas; EFICIÊNCIA MÁXIMA: 50% de ácido + 50% de base; Valor de pH = pKa; A ação do sistema tampão no organismo deve ser imediata (mecanismo de resposta rápida) impedindo alterações que impactem o funcionamento do organismo. A regulação do sistema respiratório é rápida; A regulação do renal é lenta (podendo levar de horas a semanas). Importante: o pH do sangue é em torno de 7,4; dessa forma, uma alimentação levemente alcalina garante a manutenção do pH do para que o tampão não atue tendo um menor desgaste do organismo; Ação do tampão biológico; Maior desgaste energético. Mecanismos de manutenção do organismo Os mecanismos químicos atuam em equilíbrio com os mecanismos fisiológicos (pulmão - gás carbônico; rim - bicarbonato) com a finalidade de preservar o pH e manter as condições ótimas. Acidose Alcalose Alimentação, metabolismo, disfunção de órgãos, comprometimento renal e pulmonar (problemas respiratórios). Acidose Respiratória Aumento de gás carbônico Diminuição do pH Hipoventilação Enfisema pulmonar, pneumonia severa, bronquite, asma, Alcalose respiratório Diminuição do gás carbônico Aumento do pH Hiperventilação Respiração mais rápida e profunda; Problemas cardíaco ou pulmonar, uso de drogas, exercício extenuante, Momentos de estresse, ansiedade. COMPENSADA ph em equilíbrio; medicamentos fazendo efeito EM COMPENSAÇÃO Os mecanismos compensatórios (ácido/PCO2 e base/HCO3) estão trabalhando para haver o equilíbrio. NÃO COMPENSADA ph permanece inalterado Faixa de pH Fonte: Blog UNICAMP Bárbara Lorena @queroresumo_
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