Bioquímica - Água e pH

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Característica dos organismos vivos
Estrutura complexa e alto índice de 
organização 
Adaptação ao meio 
Capacidade de auto reaplicação e auto 
montagem 
Extração, transformação e utilização da 
energia que encontram no meio ambiente, sob 
forma de nutrientes químicos ou luz solar 
 → Água e sais minerais 
 
 
→ Carboidratos, 
proteínas, lipídeos, vitaminas e ácidos 
nucleicos 
Água 
Principal componente da maioria das células 
70% do peso de uma célula; 
As moléculas celulares se organizam de 
acordo com a estrutura da água 
A maioria das reações bioquímicas ocorrem 
na água 
Á água não é inerte 
A água possui dois pares de elétrons não 
compartilhados = polaridade 
Á água é bipolar 
Importante: Para formar um agregado, as 
moléculas de água se ligam uma na outra por 
meio de ligações iônicas, do tipo ponto de 
hidrogênio. Essas ligações ocorrem por 
polaridade, o polo negativo se atrai pelo 
positivo, e vice-versa. O oxigênio representa 
uma polaridade negativa e os 2 hidrogênios 
representam 2 cargas positivas. 
 - Água – H2O 
Observação: Qualquer molécula que 
apresente 1 polo positivo e 1 polo negativo 
ou 1 polo neutro será atraída pela água, ela 
tem a capacidade de interagir com a água e 
se dissolver 
Distribuição da água 
MIC (Meio intracelular) - ~70% do peso é 
representado pela água 
MEC (Meio extracelular) –É tudo o que está 
fora da célula, representado pelos líquidos 
que banham os tecidos, como o líquido 
intersticial. Esse liquido é importante para 
levar os nutrientes até as células e receber 
alguns compostos que são produzidos pelas 
células que são tóxicas e precisam ser 
excretadas. 
Plasma → Fica no meio extracelular, porém é 
intravascular. É encontrado sendo como a 
parte líquida do sangue. Ele está fora da 
célula, porém dentro do vaso. 
ATP – Molécula energética da célul
Ácido clorídrico 
Cloreto de sódio 
Aquaporina 
Permite exclusivamente a passagem de água, 
movida pelo gradiente osmótico. Não há 
gasto de energia 
A água é selecionada pelo tamanho e pela 
carga elétrica 
Íons não atravessam por estarem hidratados 
*Á água não consegue passar livremente no 
meio. 
Aquagliceroporinas 
Não são exclusivos de água, permitem a 
passagem de água e glicerol (álcool) 
Existem 3 famílias de 
aquagliceroporinas, São eles: 
• AQP 3 - transportes de GLICEROL para o 
eritrócito 
• AQP 7 – tecido adiposo – transporte de 
glicerol originado dos TAG 
• AQP 9 – captação de glicerol pelo fígado 
para transformação de glicose 
 
3 tipos celulares que precisam da 
passagem de glicerol: 
• Hepatócito: precisa do glicerol para gerar 
glicose com o objetivo de ser lançado na 
corrente sanguínea, 
• Hemácia: Precisa do glicerol para formar 
glicose. Importante para os mamíferos 
pois a hemácia dos mamíferos é 
anucleada, então só conseguem produzir 
ATP usando a glicose. Precisa de uma 
oferta constante de glicose para as 
hemácias, 
 
• Adipócitos: Vão originar os triglicerídeos, 
que são formados por 3 moléculas de 
ácidos graxos ligados ao glicerol 
 
AQP2 
Presente nas células dos túbulos renais, são 
células altamente especializadas na 
absorção de água pois os rins recebem 
grande parte do débito cardíaco. Toda vez 
que o coração bate, 20 a 25% do total de 
sangue é destinado aos rins. 
 
A AQP2 responde ao hormônio ADH (hormônio 
antidiurético), que bloqueia a diurese e 
favorece a reabsorção dessa água, porque 
como a AQP responde a ADH, toda as vezes 
que tivermos a ADH sendo liberado a AQUP vai 
permitir uma grande reabsorção de água. Se 
não houver a ADH ou uma espécie de 
formação defeituosa da AQP2 haverá um 
prejuízo no processo de absorção de água 
pelos túbulos, fazendo com que o animal 
urine mais (a diurese será favorecida). 
 
 
 
 
 
* Quando o ADH não é produzido ou quando o 
ADH é produzido, mas não consegue se ligar 
com a aquaporina há uma situação patológica 
chamada diabetes insípidos. 
 
Classificação da diabete insipidus 
Diabetes insipidus central – Não há produção 
de ADH na neuro hipófise. 
Diabetes insipidus nefrogênica – Tem a 
produção de ADH na neuro hipófise, mas o 
ADH não consegue se ligar com o receptor 
(aquaporina) pois ela está defeituosa. Ela 
não consegue ter atividade nos rins por uma 
falha na síntese da aquaporina. 
* A aquaporina também é importante pois 
existe uma série de íons que estarão 
hidratados no meio extracelular e muitas 
vezes, para que possam passar pela barreira 
da membrana, eles vão estar interagindo com 
a água. Á água é um solvente universal, 
existem diversas moléculas que vão chegar e 
sair da célula por intermédio da água, 
consequentemente temos uma importância 
grandes desses canais. 
É um caso particular de difusão através de 
membranas, onde há passagem apenas de 
solvente da solução menos concentrada 
(maior número de moléculas de água) para a 
mais concentrada (menos número de 
moléculas de água). 
Menos concentrada = mais água. 
Para deixar mais concentrado é colocado 
soluto., pois terá uma quantidade menor de 
água diante da quantidade de soluto. 
 
Célula no Meio isotônico – Não existe uma 
concentração maior do lado de fora ou do 
lado de dentro, estão no mesmo tipo de 
equivalência 
 
 
Célula no meio hipotônico – São aqueles que 
apresentam uma solução menos concentrada 
comparada ao citoplasma dela. Significa que 
tem muita água do lado de fora. Vai ocorrer 
uma entrada de água na célula promovendo 
um inchaço, esse inchaço é proveniente da 
passagem da água do meio extracelular para 
o meio intracelular, buscando um equilíbrio. 
 
Célula meio hipertônico – Apresenta uma solução 
mais concentrada do que o citoplasma da 
célula. Como o meio está muito concentrado, 
está faltando água. A célula tenta jogar 
água para esse meio, e no momento que a 
água sai dela, ela murcha. Ocorrera o 
fenômeno da desidratação, neste momento 
devemos pensar que as células do animal 
estão todas com alteração, haverá um 
prejuízo no funcionamento celular e na 
morfologia. 
. 
Macete 
Iso = igual 
Hipo = menos concentrado 
Hiper = mais concentrado 
Lise = quebra 
 
 
 
 
 
 
 
 
Plasmoptise – Inchaço da célula devido a 
imersão dela no meio hipotônico, a célula 
ganha água em excesso. Menos água no 
plasma 
Plasmólise - Á célula murcha devido a 
imersão a um meio hipertônico, fazendo com 
que a água saia do meio intracelular para o 
meio extracelular. Mais água no plasma. 
Hemólise - Ruptura/destruição das 
hemácias devido a imersão dela no meio 
hipotônico, a célula ganha água em excesso. 
Crenação - A hemácia murcha devido a 
imersão a um meio hipertônico, fazendo com 
que a água saia do meio intracelular para o 
meio extracelular. 
Citólise – ruptura da célula. 
 
 
 
 
* Células vegetais não sofrem plasmoptise 
pois são recobertas por celulose, essa 
parede celular não deixa a célula romper. 
Animal desidratado – células em meio 
hipertônico comparado ao citoplasma delas. 
Quando ele passa por uma fluido terapia, 
está passando por um fenômeno de 
deplasmólise. 
 
 
 
 
pH
 
As células escolheram usar 
predominantemente como molécula 
energética a glicose. A interesse das células 
em aproveitarem a glicose como forma de 
produção de energia (ATP). Por ser o 
monossacarídeo mais abundante da natureza 
ela certamente garante a vida. 
Juntamente com a entrada de glicose também 
a necessidade de oferta de oxigênio. Temos o 
monossacarídeo escolhido pela célula (a 
glicose) e respiramos para dar o oxigênio a 
uma organela especifica celular (a 
mitocôndria). Na bioquímica as reações 
acontecem predominantemente a partir da 
glicose e oxigênio. 
relação do hidrogênio com o pH 
Todas as vezes que ofertamos glicose para 
a célula e ela usa os carbonos da glicose em 
reações químicas, terá circulando naquele 
ambiente uma grande quantidade de 
hidrogênio. O hidrogênio ésempre o dobro 
comparado a quantidade de carbono, com o 
objetivo de organizar o ambiente celular. Nas 
reações químicas do ambiente celular sempre 
há circulando uma grande quantidade de 
hidrogênio. que faz com que tenhamos 
interesse nessa questão do pH, pois ele é 
representado pelo logaritmo inverso das 
concentrações de prótons de H+ 
(hidrogênio). Ou seja, toda vez que temos 
muito hidrogênio no meio o pH diminui, e 
quando temos pouco hidrogênio o pH 
aumenta, são inversamente proporcionais. 
* Um dos fatores mais importantes da 
preservação do metabolismo celular é a 
quantidade de hidrogênio livre existente 
dentro e fora das células. Há uma 
preocupação para que possamos avaliar 
essa quantidade pois se tivermos pequenas 
variações na concentração de hidrogênio 
pode ser provocado muita mudança na 
velocidade dessas variações químicas que 
ocorrem nas células. 
Por que? 
As reações químicas ocorrem no interior de 
nossas células, há sempre uma tendência 
dessas reações ocorrerem naturalmente, 
porém levaria muito tempo. Existem algumas 
transformações que acontecem na natureza, 
independentemente de ter ou não o trabalho 
enzimático. Porém, se houver a enzima 
atuando a velocidade dessa reação é muito 
rápida, ela é favorável a homeostase 
(equilíbrio) do organismo. Então para ser 
mantido a saúde e uma condição de vida 
adequada para o organismo, visto que ele é 
um conjunto de reações químicas, é preciso 
manter a velocidade dessas reações. 
Relação da enzima com o pH 
Todas as proteínas podem passar por um 
fenômeno de desnaturação. A mudança do pH 
desnatura a enzima, nesse processo ela 
perde a estrutura/ função, portanto a 
velocidade das reações diminui, gerando uma 
patologia e podendo evoluir para morte. 
O organismo é montado com o objetivo de ter 
mecanismos para trabalhar com o pH. O pH 
precisa ser mantido num nível de uma faixa de 
referência que não venha afetar diretamente 
o trabalho das enzimas, pois se atrapalhar a 
velocidade das reações químicas elas serão 
afetadas, podendo custar a vida. 
* Enzima – proteínas que apresentam 
atividade catalítica 
* Catalisar uma reação química – acelerar 
uma reação 
* Desnaturar uma proteína é mudar a 
estrutura dela, o pH é considerado um agente 
desnaturante 
pH neutro para o sangue – 7,4. Ele tende a 
alcalinidade pois temos muito hidrogênio e 
esse hidrogênio acaba desviando o pH para a 
faixa de acidez. Portanto, o organismo tem 
uma reserva de base para o sangue circular 
mais alcalino, que na verdade para o 
organismo esse 7,4 é neutro. 
* Tamponar 
Ácidos – substancias que tendem a ceder 
hidrogênio em uma solução; ela libera 
prótons H+ 
Bases – substancias que tendem a captar o 
hidrogênio nas soluções, ela aceita prótons 
H+ 
*A acidez é exercida pelo íon H+ 
Ácidos fortes – liberam totalmente o H+. O 
efeito ácido se manifesta com intensidade. 
Ex: HCL 
Ácidos fracos – liberam parcialmente o H+. O 
efeito ácido se manifesta fracamente. Ex: 
CH3COOH 
Ácido forte - base fraca (retém mal o 
próton) 
Ácido fraco – base forte (segura bem o 
próton) 
* A concentração final de hidrogênio resulta 
no equilíbrio entre ácidos e bases. 
* O metabolismo celular produz uma grande 
concentração de ácidos. 
• Age na proteção contra mudanças 
abruptas de acidez e alcalinidade 
• Recolhe prótons quanto há excesso ou 
fornece prótons quando há falta 
Sendo assim, o sistema tampão é formado 
por um aceptor de prótons e um doador de 
prótons, operando reversivelmente. 
Soluções tampão – São sistemas aquosos 
que tendem a resistir a mudanças no seu pH 
quando pequenas quantidades de ácido (H+) 
ou base (OH-) são adicionadas. Portanto, 
soluções tampão são utilizadas o tempo todo 
pelo organismo para diminuir variações do pH 
e evitar condições de acidose ou alcalose. 
* Não evitam totalmente a variação, mas 
podem minimizar seus efeitos. 
O sistema tampão e constituído por: 
• Ácido fraco + sua base conjugada 
• Base fraca + seu ácido conjugado 
O sistema tampão bicarbonato/ácido 
carbônico é o mais importante na regulação 
do pH no organismo. O bicarbonato é uma 
base forte e o ácido carbônico é um ácido 
fraco. 
Sistemas tampão mais importantes do 
organismo: 
Bicarbonato-ácido carbônico 
Hemoglobina-oxi-hemoglobina 
Proteína ácida-proteína básica 
Fosfato monoácidos-fosfato diácido 
*Variações nesses sistemas conduzem a 
condições de acidose e alcalose. 
Acidose – está relacionada a excesso de 
ácido no sangue com redução do pH 
sanguíneo 
Alcalose – está relacionada a excesso de 
base no sangue com aumento do pH 
sanguíneo. 
Acidose e alcalose metabólica - podem ser 
causadas por desequilíbrio na produção ou 
excreção de ácidos e bases pelos rins 
Acidose e alcalose respiratória – podem ser 
causadas por problemas pulmonares ou 
respiratórios 
O organismo utiliza três mecanismos para 
controlar o equilíbrio ácido-base no sangue: 
• Excesso de ácido excretado pelos rins 
(amônia) 
• Soluções-tampão – bicarbonato 
(composto básico) 
• Excreção de CO2 pela expiração pulmonar 
 
Controle de equilíbrio A/B 
Bicarbonato de sódio (base) está em 
equilíbrio com o CO2 (ácido) 
Entrando mais ácido na corrente sanguínea: 
• Aumenta a produção de bicarbonato e 
diminui a CO2 
Entrando mais base na corrente sanguínea: 
• Diminui a produção de bicarbonato e 
aumenta a de CO2 
* Em ambos os casos o efeito sobre o pH é 
minimizado. 
 
 
Excreção de CO2 
Centros de controle respiratório no cérebro 
regulam a quantidade de CO2 que é expirado 
através de: 
• Controle de velocidade 
• Profundidade da respiração 
*Quando a respiração aumenta – quantidade 
de CO2 diminui – sangue básico 
*Quando a respiração diminui – a quantidade 
de CO2 aumenta – sangue ácido 
 
Causas da Alcalose respiratória 
• Hiperventilação pulmonar 
• Diminuição da produção de CO2 
• Ventilação mecânica aumentada 
• Dor 
Causas da Acidose respiratória 
• Hipoventilação – aumentado da produção 
de CO2 
• Pneumonia 
• Doenças pulmonares crônicas 
 
Alcalose metabólica 
Condição no qual o pH do sangue está acima 
da faixa normal. Geralmente é o resultado de 
uma concentração diminuída dos íons de 
hidrogênio, levando a concentração 
aumentada de bicarbonato. 
Causas: 
• Elevação do pH por distúrbios 
metabólicos 
• Vomito crônico 
• Desidratação 
Acidose metabólica 
Excesso de acidez no sangue caracterizada 
por uma concentração baixa de bicarbonatos. 
Quando o aumento do ácido supera o sistema 
tampão do corpo, o sangue pode ser tornar 
ácido. 
Causas: 
• Diminuição do pH por distúrbios 
metabólicos 
• Diabetes mellitus 
• Insuficiência renal 
 
Um animal com quantidade muita baixa de 
hemácia na corrente sanguínea está em 
situação de hipóxia (menor tenção de 
oxigênio de maneira drástica), essa hipóxia 
faz com que as células trabalhem em uma 
situação anaeróbica, essa situação, 
metabolicamente falando, leva o animal a 
uma situação de acidose. Há um desvio no pH 
do sangue que já tem muitos H+ e ainda terá 
uma produção maior de radicais ácidos. Essa 
situação de anaerobiose vai fazer com que 
as células produzem uma quantidade grande 
de ácido lático, pra elas produzirem ATP. 
Essa acidose extrema pode levar a um 
quadro de depressão do sistema nervoso, 
convulsão, fazer com que o paciente entre 
em um choque quase em um estado de coma, 
podendo chegar a óbito. 
Após a alimentação é comum ter a produção 
de ácido clorídrico, que é extremamente 
ácido. O pH do estomago é em torno de 1.5 a 
2. Em situações fisiológicas há uma tendência 
em ter muito hidrogênio. Esse processo pode 
ser agravado por anemias extremas, animais 
diabéticos, situações de hipóxia tecidual onde 
não tem oxigenação adequada e contato com 
algum agente tóxico que vai atrapalhar a 
produção de ATP. Há uma preocupação maior 
com pH do sangue pois ele alterado é quem 
pode levar rapidamenteo paciente a óbito. 
Importante: Todas as vezes que as células 
produzem ATP elas usam preferencialmente a 
glicose (molécula energética). Ela usa os 
carbonos da glicose em reações químicas, 
essas reações acabam gerando produção de 
ATP. Pode haver a isomeria de função, como 
é o caso da glicose e da frutose, e pode 
haver uma isomeria de posição, como é o 
caso da glicose e galactose. A glicose vai ser 
 
a molécula escolhida pelo organismo para 
produção de ATP, vai ocorrer um uso e 
consequentemente uma quebra, chamando-a 
de glicólise. Como ela é formada por 
carbono, observamos que é natural que as 
células venham liberar esse carbono em 
forma de CO2. Parte desse CO2 vai se ligar a 
água (molécula de água metabólica – água 
que existe no meio intracelular), formando o 
H2CO3 (ácido carbônico). 
• O ácido carbônico (H2CO3) é o acido 
produzido em maior quantidade porque 
nossas células usam o tempo inteiro a 
molécula de glicose em reações químicas. 
Parte desse gás carbônico vai se ligar a 
hemoglobina para ser eliminado através 
da respiração. 
Metabolicamente falando vai ser gerado uma 
grande quantidade H2CO3 porém essa reação 
química é favorecida no sentido de 
acontecer uma dissociação. Então haverá 
uma grande quantidade de hidrogênio e bases. 
Para manter um equilíbrio de pH é necessário 
manter uma proporção de 20 partes de 
bicarbonato e 1 parte de ácido carbônico, ou 
seja, manter uma proporção entre a base e o 
ácido. Se eu deslocar o sentido da minha 
reação para uma maior produção de 
bicarbonato, consigo manter o pH dentro do 
nível fisiológica (7,4)Quando falamos que 
fisiologicamente em várias situações 
patológicas nós vamos ter o desvio do pH, 
vai acontecer o desvio do pH facilmente, mas 
esse desvio é rapidamente tamponado pelas 
moléculas tampão, a principal molécula 
tampão que temos no nosso organismo é o 
bicarbonato/ácido carbônico. 
• Gasometria – necessária para definir 
quais sãos os sistemas tampão que estão 
atuando e como estão atuando. 
• Sempre que falamos sobre sistema 
tampão, vamos falar sobre ácido e base. 
O acido e sua base conjugada. Exemplo: 
H+ + HCO3- 
• Um ácido forte pode doar muitos íons de 
hidrogênio para a solução e uma base 
forte pode captar muitos íons de 
hidrogênio da solução. 
• Íons – elementos ou radicais químicos e 
compõem a substância em questão estão 
dissociados uns dos outros. Exemplo: a 
água se dissocia em H+ E OH-. 
• O ácido carbônico é fraco, ele se dissocia 
com facilidade. possui um grau de 
ionização baixo. 
• Os mecanismos químicos são 
representados por conjuntos de 
substancias capazes de reagir tanto com 
ácidos quanto com bases, neutralizando-
as e dificultando as oscilações do pH. 
• Os mecanismos fisiológicos são 
representados pelos pulmões e rins, que 
eliminam substancias indesejáveis ou em 
excesso, ácidos ou bases, e poupam 
outras, de acordo com as necessidades 
do momento. 
 
• Fosfato monoácidos/ fosfato diácido – 
1% - é o que contribui em menor escala 
no pH do sangue. Esse sistema é 
representado basicamente por uma 
quantidade de fosfato que tem no sangue, 
que seria base conjugada do ácido 
fosfórico. À proporção que encontramos 
de fosfato e ácido fosfórico é de 4 pra 
1. Tem importância muito grande no 
organismo porque esse sistema mexe 
diretamente com a ação renal. Esse 
fosfato precisa ser mantido por um 
funcionamento renal adequado, se houver 
falha nesse funcionamento ele é o 
primeiro sistema que vai mostrar que está 
tendo um distúrbio do pH, mesmo sendo 
uma contribuição muito pequena pesa um 
pouco saber que esse sistema precisa dos 
rins. Um animal que tem doença renal pode 
ter distúrbio do pH. 
 
• A hemoglobina é considerada um sistema 
tampão ela é uma proteína intracelular, 
fica no interior das hemácias e tem como 
principal objetivo, no organismo, de 
realizar o transporte de oxigênio. A 
hemoglobina tem afinidade pelo oxigênio e 
quando ela está ligada com ele, ela não 
pode estar ligada ao CO2. O CO2 tem uma 
influência direta no pH, os próprios 
pulmões alteram a frequência 
respiratória pra mexer no CO2. A pressão 
de gás carbônico tem uma relação 
inversamente proporcional com o pH, pois 
quanto maior for a concentração de CO2 
maior vai se a produção de ácido 
carbônico. 
 
• Se o animal tem muito CO2, ele tem uma 
tendência em fazer uma acidose 
respiratória, vai haver um desvio da 
 
• reação da formação pra reação de mais 
ácido carbônico 
 
• Se a maior parte das moléculas de 
hemoglobina tiverem ligadas ao oxigênio 
está livre, então posso ter uma situação 
de acidose respiratória. 
 
• A hemoglobina chega como 
carboxihemoglobina nos alvéolos 
pulmonares, nos alvéolos vai há um 
desprendimento do CO2 e a hemoglobina 
automaticamente se liga ao oxigênio. Ela 
sai dos alvéolos como oxi-hemoglobina. 
Nos tecidos ela se desprende do oxigênio 
e ao se desprender do oxigênio ela libera 
o oxigênio e recebe CO2. Ela fica presa a 
nível tecidual ao CO2. Para manter o CO2 
por mais tempo junto a hemoglobina e 
diminuir a formação de CO2 no sangue o 
centro respiratório precisa ser inibido, 
pois assim temos uma menor 
disponibilidade de CO2 para formar o gás 
carbônico 
 
• Durante uma acidose metabólica, 
temporiamente, é possível ter uma maior 
concentração de carboxihemoglobina 
circulante. Exatamente para não ter CO2 
livre a hemoglobina fica presa ao CO2 
para evitar a formação do ácido 
carbônico, já que o animal está em uma 
condição de acidose. 
• O tampão oxihemoglobina / 
carboxihemoglobina representa o maior 
tampão intracelular. 
 
• Em casos de alcalose a hemoglobina vai 
liberar CO2