Sistema tampão

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Sistema tampão 1
Sistema tampão
Introdução
Os sistemas biológicos são, em sua maioria, dependentes do pH. O pH extracelular (fisiológico) é 7,35 - 7,45 e o 
intracelular é 7.
O metabolismo celular, por meio da respiração celular e liberação de CO2 (estresse celular), acidifica o pH fisiológico 
constantemente CO2 + H20 → H2CO3 → H + HCO3 e, logo, há necessidade de substância que o mantenham, um 
tampão.
obs.: anidrase carbônica participa da reação CO2 + H20 → H2CO3.
obs.: CO2 livre = 7%; HCO3 = 70%; Hb(CO2) = 23%.
No espaço intracelular, quem atua são proteínas e fosfatos - H2PO4 e HPO42-(proteína atua como ácido fraco). No 
espaço extracelular, são HCO3 e CO2 CO2 é ácido fraco), além da hemoglobina HHb/Hb-). Neste último caso, o H é 
um ligante fisiológico e não é tóxico.
Definição
Sistema tampão é toda substância/componente celular orgânico/inorgânico capaz de impedir variações bruscas no 
valor do pH, mesmo com a adição de ácidos ou bases. 
O tamponamento resulta do equilíbrio entre duas reações reversíveis ocorrendo em uma solução de concentrações 
quase iguais de doadores de prótons e seu aceptor conjugado.
CO2 + H20 → H2CO3 → H + HCO3
Para estimar a eficácia de um tampão:
 Concentração do tampão no meio;
 Distribuição;
 Perfil de ionização (pKa).
Composição
É composto por um ácido fraco + base conjugada (par conjugado ácido-base). Sua função é neutralizar H.
A constante de ionização (Ka) trata da constante de equilíbrio para reações de ionização. Quanto mais forte o ácido, 
maior o Ka e menor o pKa (pKa = -logKa). 
ÁCIDO FRACO → libera H em solução aquoso em baixa quantidade (possui baixa constante de equilíbrio). Trata-se 
de uma reserva de H, que é liberado quando há adição de base OH. Nesse momento, o pH que deveria subir pela 
adição de OH se mantém, porque o ácido fraco, ao ter seu equilíbrio deslocado (diminuição de H, consumido pelo 
OH, ioniza-se e libera a reserva de H, mantendo o pH constante.
obs.: no caso de ácido polipróticos, há diferentes pKa.
BASE CONJUGADA → porção negativa do reagente. Captura H adicionados ao sistema e funciona de maneira 
semelhante ao ácido fraco. Com a adição de H, o equilíbrio é deslocado e há liberação de base conjugada, fato que 
mantém o pH constante e não permite sua queda.
O decréscimo na concentração de um componente do sistema é equilibrado exatamente pelo aumento do outro.
ex.: BICARBONATO → quando H é adicionado ao sangue à medida que passa pelos tecidos, a reação caminha para um 
novo equilíbrio, no qual a H2CO3 aumenta. Isso, por sua vez, aumenta a CO2 no sangue, aumentando assim a pressão 
parcial de CO2(g) no ar dos pulmões; o CO2 excedente é exalado. A taxa de respiração é controlada pelo tronco 
encefálico, no qual a detecção de aumento de pCO2 sanguíneo ou de diminuição do pH sanguíneo aciona uma respiração 
mais profunda e mais frequente. São fundamentais a albumina, hemoglobina e histidina.
O HCO3 é o principal eletrólito que atua como base conjugada que prevalece no líquido extracelular. 
obs.: pKa da solução tampão de bicarbonato = 6,8
obs.: Zona de tamponamento do HCO3 = 5,8 → 7,8
Sistema tampão 2
O pH de um tampão de bicarbonato exposto a uma fase gasosa é determinado pela concentração de HCO3 na fase 
aquosa e pela pCO2 na fase gasosa.
↑H ↑pCO2 ↑taxa de respiração 
↓H ↓pCO2
CENTROS REGULADORES → tronco encefálico (ponte e bulbo)
Faixa tamponante
Faixa de pH tamponante = pKa - 1 < x < pKa 1
pH da solução será: pH = pKa + log[base]/[ácido] 
se: pH = pKa → [base]=[ácido] → força máxima de tamponamento.
Mecanismo de transporte
A fim de se manter a homeostase (equilíbrio dinâmico do meio interno), há o transporte de íons.
PROTEÇÃO CONTRA ACIDEZ:
Ocorre em tecidos extrapulmonares TEP.
Transportadores: 
 NBC (cotransportador de Na+ e HCO3
 NCBE (transportador de Na+, Cl- e HCO3
 NHE (transportador de H e Na+)
PROTEÇÃO CONTRA ALCALINIDADE: 
Ocorre em tecidos pulmonares TP.
Transportadores:
 AE (transportador de ânions)
 NBC
Tampões fisiológicos
EXEMPLOS:
Tampão bicarbonato: H2CO3/HCO3 (pKa = 6,1
Tampão fosfato: H2PO4/HPO42 (pKa = 7,2
Histidina: HHis/His- (pKa = 7
Hemoglobina (contém muita His): HHb/Hb-
Para se estimar a eficácia do tampão, observa-se em qual região de pH ele se torna eficaz, isto é, seu pKa. 
Hemoglobina
Hemoproteína (grupo heme). Proteína globular composta por 4 cadeias de globina 2 alfa e 2 beta, em adultos) e um 
grupo heme ligado a cada uma delas. As cadeias laterais ligam-se ao H, sendo esse um ligante fisiológico, dado que o 
O2 ocupa local diferente desse na estrutura.
HEME → protoporfirina + Fe2 → nesse estado, o ferro liga o O2 de forma reversível. Quando se liga, as propriedades 
eletrônicas do ferro são alteradas, o que leva a uma alteração na cor do sangue venoso, pobre em oxigênio, roxo-escuro, 
para vermelho-brilhante no sangue arterial, rico em oxigênio.
obs.: CO possui mais afinidade com o Fe2 do que o O2
Hemácias e o Efeito Bohr
HHB → H + Hb-
Sistema tampão 3
EFEITO BOHR → tendência da hemoglobina, principal proteína da hemácia, de liberar O2 em pH ácidos. A principal 
contribuição para o efeito Bohr é feita pela histidina.
Em pH7, a hemoglobina encontra-se em estado relaxado R, com predominância de Hb- OH consome H, o qual liga-
se ao O2. Assim, quanto maior o pH, maior a afinidade com O2.
Em ph<7, a hemoglobina encontra-se em estado tenso T, com predominância de HHb H em excesso desloca o 
equilíbrio) e menos Hb- e, logo, há liberação de O2. 
obs.: a acidose metabólica ocorre com o aumento da [ácido lático] e da [corpos cetônicos], pode ocorrer com diabetes, 
devido à metabolização de ácidos graxos pelos tecidos na ausência de glicose.
Proteínas tamponantes
As proteínas plasmáticas atuam como tamponantes e tem elevada concentração no interior das células. Por conta da 
facilidade de difusão do CO2 na MP, as proteíNas do plasma sanguínEo são fundamentais para prevenir mudanças no pH.
A enzima responsável por colaborar com a manutenção do pH do sangue é a anidrase carbônica, muito abundante nos 
eritrócitos e muito presentes nas células do tubulo controcido proximal do glomérulo renal (reabsorção do HCO3.
A albumina é uma das principais proteínas que determinam a pressão oncótica (junto à globulina) do sangue, dado que 
possui elevada concentração de histidina em sua composição, cujo pKa é o mais próximo do pH sanguíneo.
Distúrbios ácido-base
Os desequilíbrios ácido-base são alterações patológicas da pressão parcial de dióxido de carbono Pco2 ou de 
bicarbonato sérico HCO3 que tipicamente produzem valores de pH arterial anormais.
 ACIDOSE → processo fisiológico que causa acúmulo de ácidos ou perda de álcalis.
 ALCALOSE → processo fisiológico que causa acúmulo alcalino ou perda de ácidos.
O pH determina o processo primário (acidose ou alcalose), as alterações da Pco2 refletem o componente respiratório e as 
alterações do HCO3 refletem o componente metabólico.
 ACIDOSE METABÓLICA → ocorre quando o HCO3  24 mEq/L no soro. As causas são:
Aumento da produção de ácido;
Ingestão de ácidos;
Diminuição da excreção renal de ácidos;
Perdas GI ou renais de HCO3 → desinteria, vômito, insuficiência real etc;
Diabetes melito (cetogênese), hipoxemia (ex. excesso de ácido lático) e metabolismo de xenobióticos (produzem 
ácidos).
EFEITOS:
Hiperventilação
 ALCALOSE METABÓLICA → caracteriza-se por HCO3  24 mEq/L no soro. As causas são:
Perda de ácidos;
retenção de HCO3;
Diurese e vômito;
Excesso de aldosterona.
EFEITOS:
Hiperventilação
 ACIDOSE RESPIRATÓRIA → acontece quando a Pco2 é 40 mmHg (hipercapnia). A causa é:
Diminuição da ventilação minuto (hipoventilação) → pode ser causada por condições patológicas que lesam os 
centros respiratórios ou diminuem a capacidade dos pulmões de eliminar CO2 (lesão no centro respiratório do 
bulbo, alteração da permeabilidade da membrana dos alvéolos pulmonares, ácúmulo de líquido nos pulmões- 
efisema ou asma -, restrição respiratória - traumas, poliomelite e obesidade severa).
Sistema tampão 4
EFEITOS: 
Depressão do SNC - desorientação e coma, em casos mais severos.
 ALCALOSE RESPIRATÓRIA → ocorre quando a Pco2 a 40 mmHg (hipocapnia). A causa é
Aumento da ventilação minuto (hiperventilação) → perda de CO2 (histeria ou tensão, overdose e febre).
EFEITOS:
Hiperexcitabilidade (diminuem os níveis de Ca2
Um distúrbio ácido-base simples consiste em uma alteração única acompanhada de sua resposta compensatória. Já 
os distúrbios ácido-base complexos ou mistos envolvem mais de um processo primário. 
Nesses distúrbios mistos, os valores podem ser enganosamente normais. Assim, ao avaliar distúrbios ácido-base é 
importante determinar se as mudanças em Pco2 e HCO3, que mostram a compensação esperada. Se não mostrarem, 
então deve-se suspeitar de um segundo processo primário causando a compensação anormal. A interpretação deve 
considerar as condições clínicas (p. ex., doença pulmonar crônica, insuficiência renal, overdose de drogas).
Mecanismos compensatórios começam a corrigir o pH sempre que ocorre algum desequilíbrio ácido-base. Distúrbios 
ácido-base metabólicos resultam em compensação respiratória (alteração no Pco2 e distúrbios ácido-base 
respiratórios resultam em compensação metabólica (alteração no HCO3.
A avaliação laboratorial dos desequilíbrios ácido-base é feita por gasometria, dosagem dos eletrólitos séricos e cálculo do 
intervalo aniônico.
O intervalo aniônico (ânion gap) sempre deve ser calculado; seu aumento quase sempre indica acidose metabólica. 
Intervalo de ânions normal com HCO3 baixo (p. ex., < 24 mEq/L com cloro Cl−) sérico elevado indica acidose 
metabólica sem intervalo de ânions (hiperclorêmica). 
Regulação do equilíbrio ácido-base
Sangue
Tampão bicarbonato, Hb e proteínas.
Pulmões
Controle na concentração de CO2 no sangue (bulbo lê o pH.
Rins
Tampão bicarbonato e fosfato (reabsorção de bicarbonato e excreção de amônio).