Resumo - Bioquímica Água, Ácidos, Bases e Tampões

Prévia do material em texto

Água: Molécula dipolar → age como solvente
pH da água: Dissocia para formar íons hidrogênio e hidroxila
pH é o log negativo da concentração de hidrogênio → 7 para água destilada
Ácido é uma subst. que libera íons hidrogênio (prótons)
Dissocia em água (quanto mais forte, mais dissocia)
Se fraco, possui uma constante de dissociação Ka
A relação entre o pH, o Ka e a extensão da dissociação é dada pela equação de Henderson-Hasselbalch
Base é uma subst. que acepta íons hidrogênio
Tampões são misturas de ácidos dissociados e sua base conjugada (forma do ácido sem um próton)
Faz uma solução resistir à mudança no pH quando H+ ou OH- são adicionados.
Possui a maior capacidade de tamponamento no pH que é próximo do seu valor de pKa (o log neg. do Ka)
Dois fatores influenciam sua capacidade de tamponamento: o pKa relativo ao pH e a sua concentração
Ácidos e bases metabólicos:
O metabolismo gera CO2, ácidos metabólicos (ácido lático e corpos cetônicos) e ácidos inorgânicos (ácido 
sulfúrico)
CO2 reage com água para produzir ácido carbônico
O corpo possui tampões de bicarbonato, fosfato e hemoglobina para manter o pH dos fluidos
Mecanismos respiratórios removem ácido carbônico pela expiração de CO2, e os rins pela excreção do íon 
amônio (NH4+) e outros
O corpo produz cerca de 13 a 22 mols de ácido por dia. Pelos tampões, expiração e urina o corpo mantém seu pH 
neutro.
A Sala de espera
Dianne Diabetes 26 anos•
Diabetes melito tipo 1 com 12•
Deficiência de insulina por destruição de beta pancreáticas•
Dependente de injeção de insulina → prevenir elevação de glicose e corpos cetônicos
Sentia-se nauseante e vomitava por 24 horas•
Clinicamente desidratada e pressão sanguínea baixa•
Respirações rápidas e hálito cetônico•
•
pH do sangue em 7,08•
presença de corpos cetônicos na urina e sangue•
glicose em 648mg/dL•
Dennis o travesso Veere Tomou um pote de 500 tabletes de aspirina 325mg. •
Na emergência Dennis estava ativo e alerta, mas seu avô que o trouxe estava 
hiperventilando.
•
I. Água
Nosso corpo mantém uma constância de cerca de 60% do peso corporal em água.
A. Compartimentos fluidos no corpo
Pessoas obesas tendem a ter uma menor concentração de água pois gordura tem pouca relativamente pouca água 
associada.
Bem como mulheres e idosos tem menos porcentagem que homens e pessoas mais jovens, respectivamente
60% da água é intracelular e 40% extracelular (plasma sanguíneo e intersticial). 
Transcelular apenas nas secreções gastro, urina, suor e fluido que transpassa membranas por inflamação ou 
pressão
B. Ligações de hidrogênio na água
O lado do oxigênio é muito mais eletronegativo pois possui elétrons livres que formam uma nuvem eletrônica ao 
redor do átomo.
Molécula dipolar
Ambos os átomos formam ligações de hidrogênio e participam em camadas de hidratação.
L. de H. é uma interação não-covalente entre o hidrogênio de uma molécula e o átomo aceptor mais 
eletronegativo da outra
Cada molécula de água é ligada por hidrogênio a até outras 4 moléculas vizinhas
1. Água como solvente
Moléculas orgânicas contendo muitos átomos eletronegativos (O ou N) são solúveis pois participam de ligações de 
hidrogênio com moléculas de água
Cloreto, bicarbonato e ânios são circundados por uma camada de hidratação (solvatação) 
Bem como cátions como Na= e K+
São fortes para dissolver moléculas polares, mas fracos para impedir o movimento fluido destas
4kcal de força da ligação de hidrogênio (1/20 da ligação covalente entre O e H)
Funciona pela quebra e reformação constante das ligações em rede
10ps de duração de cada lig. aprox.
2,4ns de cada molécula na hidratação
2. Água e regulação térmica
Temperatura de fusão e condutividade altas
Reduz a qte de ligações de hidrogênio no aquecimento e aumenta no resfriamento
C. Eletrólitos
Termo geral aplicado ao bicarbonato e outro ânions e cátions (Na+, K+, Cl-...)
Distribuição de eletrólitos Extracelular (mmol/L) Intracelular (mmol/L)
Cátions
Resumo - Bioquímica: Água, Ácidos, Bases e Tampões
 Página 1 de Medicina 
Cátions
Na+ 145 12
K+ 4 150
Anions
Cl- 105 5
HCO3- 25 12
Fosfato inorgânico 2 100
Diferença de concentração dentro/fora da célula é devido aos transportadores ativos (que requerem energia)
D. Osmolaridade da água e movimento
Proporcional à qte de substâncias dissolvidas na água
Expresso em miliOsmol/Kg de água (mOsm/kg)
Movimenta-se por membrana para região mais concentrada por pressão osmótica 
Ex: consegue se mover livremente pelos capilares para o espaço intersticial e vice-versa
Conforme a água é perdida do corpo, mais concentrado o sangue e outros tecidos ficam.
Como o sangue é rico em ânions e proteínas ele retém mais água, assim, água passa do líquido intersticial e 
células
Ex: Hiperglicemia desidrata células pois concentração de glicose no sangue é muito alta
II. Ácidos e Bases
Ácidos doam H+ e bases aceptam. 
íons hidrogênios são hidratados e formam H3O+ (mas representa-se com H+ mesmo)
Concentração de íons hidrogênio e água são controlados para manter homeostase
A. O pH da água
A concentração iônica da água pura é de 10-7mol/L
A concentração de H+ é o pH → pH = -log[H+]
Constante de dissociação Kd
Expressa a relação entre concentração de íons hidrogênio e hidróxido e concentração da água em equilíbrio
Kd=[H+][OH-]/[H2O]
Produto iônico da água:
Kw = [H+][OH-] = 10-14
pH < 7 → ácido
pH > 7 → base
B. Ácidos fracos e fortes
A tendência a dissociar é denotada pelo seu Ka:
HA ⇌ A- + H+
Ka = [H][A]/[HA]
Quanto maior, mais tendência a dissociar (mais forte o ácido)
pH = pKa + log[A][HA] (equação de Hendersson Hasselbalch)
Ácidos carboxílicos metabólicos tem um pKa entre 2 e 5 (quanto menor, mais dissocia, mais forte)
Principais ácidos no corpo de um indivíduo saudável:
Ácido ânion pKa Fontes
Forte: 
Ácido Sulfúrico Sulfato SO2-
Completament
e 
dissociado
Sulfato da dieta e aminoácidos com grupo S
Fracos:
Ácido Carbônico
R-COOH
Bicarbonato 
R-COO-
3,8 CO2 do ciclo do ácido tricarboxílico
Ácido lático lactato 3,73 Glicólise anaeróbia
Ácido pirúvico piruvato 2,39 Glicólise
Ácido cítrico citrato 3,13; 4,76; 6,40 Ciclo do ácido tricarboxílico e dieta (frutas 
cítricas)
Ácido acetoacético Acetoacetato 3,62 Oxidação de ácidos graxos para corpos 
cetônicos
Ácido B-
hidroxibutírico
B-hidroxibutirato 4,41 Oxidação de ácidos graxos para corpos 
cetônicos
Ácido acético Acetato 4,76 Metabolismo do etanol
Fosfato 
dihidrogenado
H2PO4-
Fosfato 
monohidrogenado
HPO4-
6,8 Fosfato orgânicos da dieta
Íon amônio NH4+ Amônia NH3 9,25 Compostos que possuem nitrogênio na dieta
III. Tampões
Ácido fraco e base conjugada
Resiste a mudanças no pH
Quanto [A] = [HA] → pKa = pH
Geralmente compensa até 1 unidade de pH de distância do seu pKa
Curva de titulação
Quanto mais concentrado, mais efetivo
IV. Ácidos metabólicos e tampões
produção de 22000miliequivalentes de ácido no corpo por dia
Resultariam em pH<1
mas
Sala de Espera: 
Dianne foi encontrada desmaiada pela alta 
concentração de glicose em seu sangue, 
que fez com que ele puxasse muita água 
das células por osmose e exigiu muita 
micção por parte de Dianne. Assim, as 
células do cérebro ficaram desidratadas, 
impossibilitadas de realizar suas funções, e 
ela desmaiou.
 Página 2 de Medicina 
mas
pH do sangue entre 7,36 e 7,44
pH intracelular próximo de 7,1
devido a tampões 
principal: bicarbonato-ácido carbônico
também presentes: hemoglobina (hemáceas), fosfato (intracelular) e proteínas (células e plasma)
A. Tampão de bicarbonato
0,5 a 1kg de CO2 produzido por dia (13mol)
Produz ácido carbônico em água
acelerado pela anidrase carbônica
dissocia em H+ e HCO3-
pKa = 3,5
mas
pH = pKa + log [HCO3-]/[H2CO3]
pH = 3,5 + log [/HCO3-]/[H2CO3]
[H2CO3] = [CO2]/400
pH = 3,5 + log 400 + log [HCO3-]/[CO2]
pH = 6,1 + log [HCO3-]/0,03xPaCO2
B. Bicarbonato e Hemoglobina
Maior parte do CO2 produzido no ciclo do ácido tricarb. difunde para o sangue e daí para a hemácia
Contém muita anidrase carbônica
Dissocia: H+ para histdina da hemoglobina (acepta próton)
HCO3- liberadoda célula para o sangue (forma H2CO3 fora)
Libera CO2 ao se aproximar dos pulmões e libera H+ da hemoglobina por O2
Hipotálamo controla frequência respiratória ao analisar pH
pH alto = menor frequência resp.
pH baixo = maior freq. resp.
Tampão bicarbonato presenta tanto no sangue quanto no fluido intersticial (passa de um para o outro)
Mas sangue com maior capacidade de tamponamento por proteínas plasmáticas (albumina por ex.)
C. pH intracelular
Principais controles: ânions fosfato e proteínas
H2PO42- pKa = 7,2
Maior papel nas hemácias e demais células
(concentração maior que no snague ou intersticial)
Glicose-6-fosfato e ATP também atuam como tampões
+ Proteínas com histidina aceptam prótons e funcionam como tampões (similar hb)
pKa da maioria dos ácidos carbônicos < 5 → completamente dissociados fora da célula
transportados para o exterior juntamente com o H+
se célula ácida: H+ fora trocado por Na+
se célula alcalina: H2CO3 forta trocado por Cl-
D. íons hidrogênio, amônio e fosfato da urina
ácidos não voláteis são eliminados pela urina
pH mínimo de 5
varia entre 5,5 e 7
uma das maiores fontes de ácidos não voláteis é o H2SO4 da comida e aa que contém enxofre como metionina e 
cisteína
Para compensar a perda de H2PO4- na urina, devemos ingerir a mesma qte de volta em alimentos
principalmente fosfolipídeos
de presente na forma de H2PO4- ou HPO42- depende do pH da urina e do sangue
íons amônio são os principais tampões da urina, mas não do sangue
pKa de 9,25
NH3 + H+ →← NH4+
Produzido do catabolismo de aa
Mantido em nível baixo no sangue por ser prejudicial aos tecidos nervosos
Conforme as células renais tubulares transportam H+ na urina eles retornam ânions bicarbonato ao sangue
E. Ácidos Hidroclorídrico
Excretado pelas células parietais do estômago
Neutralizado pelo bicarbonato liberado do pâncreas
Doenças associadas 
Doença/condição Genética ou 
ambiental?
Comentário
Diabetes tipo 1 Ambos Falta de produção de insulina 
Uma consequência é a cetoacidose (alta de corpos cetônicos)
Outra é a desidratação pelo aumento da osmolaridade do 
sangue
Overdose de 
salicilato
Ambiental Efeitos complexos no metabolismo resp (altera na regulação ácido-
base). 
Leva à função renal desproporcional
Hiperventilação Ambiental Efeitos complexos no centro respiratório e regulação ácido-base
Leva à alcalose respiratória
Referência: Bioquímica Médica - MARKS. 2ed. C4
Diane e Mr. Percy estavam hiperventilando 
pela presença de ácido em excesso no 
sangue. 
Dianne devido à acidose metabólica
Mr. Percy pela ansiedade (produziu 
alcalose respiratória)
 Página 3 de Medicina 
https://amzn.to/3BuWZxW