ÁGUA, pH e SISTEMA TAMPÃO

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ÁGUA, pH e SISTEMA TAMPÃO
@MARIAMUNIZAMANCIO
20/08
BMJ(biblioteca): casos clínicos
livro: Bioquimica medica basica: de Marks
Relembrar conceitos de ácidos e bases, fortes e fracos: ionização e pH e
composição dos sistemas tamponantes;
Reconhecer e avaliar a eficiência de um sistema tampão;
Compreender o funcionamento dos diferentes tampões;
Discutir a importância bioquímica e fisiológica da manutenção do pH.
PERGUNTAS NORTEADORAS
Defina o que é um ácido e uma base pela teoria de Arrhenius e pela teoria
de Bronsted-Lowry.
O que é um ácido forte e um ácido fraco?
O que é o Ka de um ácido? O que ele determina?
O que é o pH? Por que a faixa de pH vai de 0 a 14?
O que é o pKa de um ácido fraco?
Conceituar um sistema tampão de acordo com sua composição, função e
importância bioquímica/fisiológica.
obs: Foco bioquímica médica
Nomenclaturas:
..mia no final da palavra: sanguíneo
apatia: sem reação
poliúria: poli- muito, uria-urina
polidipsia: aumento na ingestão de líquido
torpor: incômodo
123 batimentos por minutos[bpm](123x que teve incursão: inspiração e expiração)
mmHg: milímetros de mercúrio (tipos PRESSÃO)
mmol/L: milimol por litro
miligramas por decilitro(moléculas)
mEq/L: miliequivalente por litro (íons intra e extracelular)
Sempre dizer a unidade da variável
Caso clínico:
Um homem de 20 anos chega ao pronto-socorro com dor abdominal, náuseas e vômitos com o
aumento de poliúria, polidipsia e torpor, desde o dia anterior. Ele recebeu o diagnóstico de
diabetes do tipo 1 há 2 anos. Ele menciona que está sem insulina há 2 dias. Os sinais vitais ao
ser internado são: pressão arterial (PA) 100/70 mmHg, frequência cardíaca 123 batimentos por
minuto, frequência respiratória 32 incursões por minuto, temperatura de 37°C. De acordo com o
exame de estado mental, ele está apático. O exame físico revela respiração de Kussmaul
(respiração profunda e taquipneia devido à cetoacidose) com odor cetônico e leve desconforto
abdominal generalizado sem defesa e dor à descompressão brusca. Os dados laboratoriais
iniciais são: glicose sanguínea 25.0 mmol/L (450 mg/dL), pH arterial 7.24, pCO2 25 mmHg,
bicarbonato 12 mmol/L (12 mEq/L), cetonas no soro fortemente positivas.
O que acontece com pacientes em CETOACIDOSE DIABÉTICA?
Exame utilizado para identificar: Gasometría Arterial: CO2, O2)?
Cetoacidose: produção exacerbada de corpos cetônicos LIBERADOS NA CORRENTE
SANGUÍNEA
Corpos cetônicos(moléculas produzidas pelo fígado e usadas pelo neurônio -
produzidos quando em jejum)
obs: neurônios podem oxidar os corpos cetônicos se a glicose não consegue
- alta produção de glucagon faz com que mais corpos cetônicos (moléculas
ÁCIDAS) sejam produzidos: causando o pH do sangue CAI/FICA ÁCIDO
- na ausência de insulina causa HIPERGLICEMIA na corrente sanguínea
- Uma das principais complicações da DIABETES TIPO 1 não controlado:
atividades físicas + medicações(insulina) + alimentação para controlar.
ex: Na DIETA CETOGENICA, menor quantidade de carboidratos, altera os substratos: da
glicose--------> corpos cetônicos serão oxidados para os tecidos para obter energia.
ex: fenilcetonúria
obs: pessoa normal com jejum prolongado, proteína muscular será ingerida corpos
cetônicos serão produzidos e lançados na corrente para regular esse consumo.
ÁGUA
Como a água se localiza no organismo?
- corresponde a 60% total (adulto)
- localizada intra e extracelular
- polar
- não é parte da estrutura orgânica, faz parte da estrutura inorgânica do
organismo
Quantidade de agua difere em IDADE e SEXO:
- homens possui maior quantidade de água > maior quantidade de massa
muscular
- músculo (83%) demandam muita água do organismo para a taxa metabólica
-----> envelhecimento: menor quantidade de água corpórea por conta da perda
de massa muscular
Pra que serve a água?
● Circulação do sangue: tecido sanguíneo tem água, logo circula e deixa produtos
finais que não são mais úteis pela célula -----> parte chega no rim(ureia),
pulmão(dióxido de carbono),etc.
obs: Rim-órgão responsável por filtrar
● Água propicia a síntese e catalização das reações
● Proteção
● manutenção temperatura corpórea
● Secreções liberadas pelo sistema digestório
ex: líquido cérebro espinhal importante para amortecer
ex: líquido sinovial: movimentação de articulação
ex: intestino delgado: dejetos líquidos
- diarreia-------> medo de desidratação
- absorvemos 10L de água no intestino grosso
Como acontece as ligações de hidrogênio na água?
- ÁGUA é POLAR com pH NEUTRO
- H2O: 2 Hidrogenio (eletropositivo 1A- doar) e Oxigênio(eletronegativo 6A-
receber)
- a partir da LIGAÇÃO COVALENTE entre oxigênio e hidrogênio
Ligação Iônica: uma doa e a outra receber elétrons
Ligação Covalente: compartilhamento de elétrons
- As reações químicas acontecem para ficar em equilíbrio: ter 8 elétrons na última
camada
Água uma vez formada: por interagir com outras moléculas (formando uma rede)
- por ligações de hidrogênio: (1H+ )átomo de carga positiva + (O-) outro átomo
mais eletronegativos [F, O, N] (substâncias diferentes)
ex: pareamento de bases nitrogenadas do DNA por ligações de hidrogênio
obs: Sem ligações de hidrogênio as proteínas formadas não apresentam sua função de
acordo, diminuindo a expectativa de vida de uma pessoa
pH
O que é o pH?
Potencial hidrogeniônico OU potencial hidrogênio iônico
solução ÁCIDA, ALCALINA(básica) e NEUTRA
- quanto mais uma substância libera íon H na solução -----> ácida
- quanto mais libera íon 0H------->básica
- H e OH(liberado de modo equilibrado)----> neutro]
Quem formulou o conceito de pH?
Bioquímico dinamarquês Soren Peter Lauritz Sorensen (1868-1939);
- pH solução é o logaritmo negativo de sua concentração de íon H
pH= -log [H+]
Equipamentos:
- PHmetro: adiciona eletro na solução(amostra) e a conversão de H será vista no
leitor < antes de fazer uma leitura coloca o eletrodo em uma solução igual a 7
para calibrar o equipamento
- ex: Fita indicadora de corpos cetônicos: tratada com reagente e de acordo com
íon H coloca a cor da fita para colocar no Olhometro da fita
Qual a escala do pH?
0<---------------------------------------7----------------------------------------
>14
ACIDEZ NEUTRO
ALCALINIDADE
Referente aos íons H+
pH do sangue: 7,35-7,45
Ácido do estômago(pH= 1) ---------------- Secreções pancreáticas(pH=8) são
importantes
- Não está errado, pois a enzimas/proteínas necessitam esses valores de pH
para manter suas suas ligações e funções
Como é calculada a escala entre 0 a 14?
Quanto mais H, maior o valor multiplicado.
- EM UM PH DE O ---1 TEM 10x10 OU 102 mais H+
- EM PH DE 14---13 TEM 10x1 menos H+ BÁSICO
- No NEUTRO CONCENTRAÇÃO DE H = OH
0<---1----2----3---4---5-----6----7-----8------9------10----11----12------13---->14
ACIDEZ NEUTRO ALCALINIDA
+H+ -H+
100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 10-14
1 0,1 0,001…..
QUAL É O PH DE UMA SOLUÇÃO CUJA CONCENTRAÇÃO DE ÍON HIDROGÊNIO É DE 3,2 x
log-4?
pH= - log[3,2x10-4]
pH= - log[3,2xlog10-4]
pH= - log[3,2] - log[10-4]
pH= - log[3,2] + 4
pH= -(0,5) + 4
pH= 3,5
log[10-4]
10x = 10-4
log[10-4] = x = -4
Quais são as Teorias de ácido-base?
● Arrhenius:
- ÁCIDO: Em toda solução aquosa libera íon;
- BASE: em solução aquosa libera OH.
limitado a soluções aquosas > NÃO SERVE PARA SISTEMAS BIOLÓGICOS,
● LEWIS
- ÁCIDO: recebe par de elétrons
- BASE: doar par de elétrons
ácidos não precisam conter prótons > NÃO SERVE PARA SISTEMAS BIOLÓGICOS, pois o
tampão doa e recebe prótons
● BRONSTED-LOWRY: apenas essa é aplicada na bioquímica como Sistema
Tampão
- ÁCIDO: doa próton H+
- BASE: receber próton H+
existência de 1 par conjugado
ÍON POSITIVO: CÁTION
ÍON NEGATIVO: ÂNION
Qual a FÓRMULA DE IONIZAÇÃO?
- Função: Determina a eficiência do sistema tampão- (fórmula) + faixa de OH
HA: acido - pode sofrer ionização >formam ions(H+) em solução
HA: ÁCIDO CONJUGADO
H+ :PRÓTON
A- : BASE CONJUGADA
Quais são os tipos de ÁCIDO?
1. ÁCIDO FORTE: podem ionizar totalmente em solução
- não tem como ionizam novamente/se associar
- forte pois não tem capacidadede se associarem liberam uma grande
quantidade de prótons
ex: HCL
2. ÁCIDO FRACO: Ácidos que ionizam parcialmente > não liberam todos os prótons
- se desfaz parcialmente, se precisar pode se associar > isso se torna útil
- ÁCIDO FRACO QUE FORMA O TAMPÃO BIOLÓGICO: pois é capaz de ionizar e
quando necessário se associar novamente > hora a doar e hora receba os
prótons
ex: bicarbonato(ATUA COMO BASE CONJUGADA)---> ácido carbônico
Células produzem CO2 nas hemácias reagem com a água → H+ (próton) + HCO3- (BASE
CONJUGADA > cátion)
CO2+H2O <---> H2CO3 <---> H+ + HCO3-
-> O que faz com que o pH do sangue de 7,35 a 7,45 não varie. O bicarbonato se liga
com os ácidos do meio, diminuindo a acidez para que fique equilibrado.
Ka: gradação de força ácida em ÁCIDOS FRACOS
Afinidade da base conjugada pelo próton(sanar)
- pode tornar o meio mais ou menos ÁCIDO
- afinidade que a base tem por um próton
- îKa (mais ácido) menor afinidade da base por um próton (LIBERAM o
próton H+ pro meio) = pH + ÁCIDO
★ ↑Ka > afinidade > concentração de ↑H+ = ↓pH ácido
★ ↓Ka > afinidade > concentração de ↓H+ = ↑pH básico
ex: Depois do almoço: quando se produz mais suco gástrico com mais HCL para
digerir os nutrientes.
- ativação do sistema autônomo parassimpático
O estômago faz suco gástrico HCL a partir do sangue, o sangue fica menos ácido e
vai ALCALINIZANDO
- (cansaço: falta de O2) = diminui frequência respiratória(menos incursões)
------>acumula mais CO2(natureza ácida) no sangue CONTROLANDO A
ALCALOSE
pKa(logaritmo negativo de acidez): constante de acidez
pK(logaritmo negativo de hidrogênio)
VALOR DE PH NO QUAL 50% ÁCIDO ESTÁ DISSOCIADO(sanar)
Acima ou abaixo do pH: região de maior poder tamponante
pKa: quando 50% do ácido está dissociado em base conjugada e prótons
↑pKa = ↓Ka = ↑pH = ↓ÁCIDO
↓pKa = ↑Ka = ↓pH = ↑ÁCIDO
pKa = -log Ka
- pKa te da o numero do pH e o Ka fala se ele é fraco ou forte
- pKa de um ácido é o valor de pH onde esse ácido está 50% ionizado
- cada ácido possui sua constante de acidez(capacidade de se ionizar em um
determinado pH)
ionizar: formar íons
➔ Quando o pH = pka do ácido -----> ácido começa a se DESPROTONAR
- 50% MOLÉCULA ÁCIDA + 50% DA MOLÉCULA BASE CONJUGADA: Assim
metade 50% irá liberar e a outra metade irá receber
ex: ac. acético tem pKa=4,76, este é onde começa a se IONIZAR e liberar ÍONS H+ ou
DESPROTONAR prótons, mesma coisa.
->se... tiver no pH 1 por ex. o Ácido acético ficara PROTONADO e não estará no ponto
para ionizar
->logo,ele só começa a liberar para o meio quando está em 50% ou seja 4,75
->se… tiver no pH8 por ex.
resultado:
->Assim metade 50% irá liberar e a outra metade irá receber
obs: sempre deve-se usar um ÁCIDO FRACO
RESUMO:
↑pKa = ↓Ka = ↑pH = ↓H+= -ÁCIDO
↓pKa = ↑Ka = ↓pH = ↑H+= +ÁCIDO
➔ Quando o pH = pka do ácido -----> ácido começa a se DESPROTONAR
O que é uma BASE FRACA?
- BASE FRACA: pode receber prótons
SISTEMA TAMPÃO
O que é tampão e pra que serve?
PREVINE MUDANÇAS BRUSCAS NO pH!!!
Como o tampão é formado?
TAMPÃO: ácido fraco + base conjugado
- o tampão regula o ph por meio de ligações de H+
TAMPÃO BIOLÓGICO: corrigir o distúrbio primário ácido base -----> O pKa deve ser
próximo do valor do pH que você quer manter
- Cada molécula possui pKa específico (mantendo com ácido e base sua
CONSTÂNCIA)
50% MOLÉCULA ÁCIDA (protonado) + 50% DA MOLÉCULA BASE
CONJUGADA(desprotonado)
ex: DPOC; Diabete descompensado - acúmulo de CO2 acidifica o sangue
27/08
TAMPÃO BIOLÓGICO: formado de ácido fraco e base conjugada
Ka: constante de acidez
pKa=-log Ka
- ex: Ácido acético -> doa próton-> DESPROTONAR/perde prótons (VAOR pH todo
ácido/molecular desprotona)
Quando pH do meio for igual o pKa: 50% protonada e 50% desprotonada/base
conjugada
pH = pKa concentrações equimolares
- muito próton no meio = espécies protonadas = meio ÁCIDO
- pouco próton no meio = espécies desprotonadas = meio ALCALINO
- valor de pH que a espécie está 50% desprotonada é o pka
ÁCIDOS NO SANGUE/PLASMA SANGUÍNEO
PROTONADO = ÁCIDO/ DESPROTONADO = BASE CONJUGADA
O pKa de cada ácido é fixo!!!!
● pH = pka = 50% de cada espécie (50% protonada e 50% desprotonada ou base
conjugada)
● menor↓ pH = + ácido (ácidos formados)
● maior ↑ pH = básica (base conjugada + OH + prótons livres)
ex: [MEIO]ácido acético - desprotona(doa prótons) -> lactato(base conjugada)-> ↑ ácida
= acidose metabólica
- (+)ácido lático (desprotonado) -> lactato(base conjugada HA) originado as
custas de perder o próton do ácido acético (ph acima do pka -> base
conjugada do ácido acético = ácido lático)
- Logo, quanto ↑ ácido lático a célula produz a célula fica ↑ ácida = acidose
metabólica
Mecanismos para manter a faixa de normalidade-> levar a HOMEOSTASE
TAMPÃO BIOLÓGICO (ácido fraco-> se associa várias vezes): garantir que a base
conjugada se forme em ácido novamente
MEIO ÁCIDO
protonado/ácido: Ácido acético
------------------------------------------------ = depende do pH do meio e do
pKa
desprotonado/básico: H+(proton livre) , HA(base conjugada) e OH-
formação de H20 basico + TAMPONAMENTO H+ + HA(formação de acido novamente)
MEIO BÁSICO
obs: MEIO DESPROTONADO: formação de ácidos fracos novamente + formação de água =
sem prótons livres para formar algo
- se….. tiver mais base(OH) no meio e não tem como produzir mais ácido para
fazer o tamponamento = do pH da reação sobe ficará + BÁSICA
UNIDADE DE TAMPONAMENTO: Não pode passar da faixa de pH, a não ser um maior
ou um menor.
-> Pode trabalhar até 10x mais (andou 1 unidade), esta unidade referente ao pKa esta
mais proximo ou mais longe?
ex: pH = 4,76 e se encontra
- em pH 3,76 -> 10x mais a forma ácida(ácido)
- em pH 5,76 -> 10x mais básica(base conjugada)
A eficácia de um tampão terá +1 ou -1, logo será ótima quando pH = pKa ->
concentração de ácido e base conjugada será a mesma.
obs: cada molécula que está acima da faixa
A inclinação do grafico