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FMUC 2007/2008 Bioquímica I
Seminário Seminário OrientadoOrientado
Bioquímica I
FMUC 2007/2008 Bioquímica I
Os principais tampões Os principais tampões com interesse fisiológicocom interesse fisiológico
FMUC 2007/2008 Bioquímica I
Objectivos
• Noção de ácido-base;
• Intervenção dos tampões na regulação do pH de líquidos orgânicos;
• Principais tampões com interesse fisiológico;
• Mecanismos reguladores de pH em resposta à acidose e à alcalose.
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Sistema Tampão
Um tampão é uma mistura de um ácido fraco e do seu sal, capaz de captar e libertar H+.
Evita alterações na concentração de H+ e consequentemente alterações de pH, quando adicionadas pequenas quantidades de ácidos ou bases fortes.
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Ácido – substância que liberta H+.
HA H+ + A-
Base – substância que capta H+.
BOH B+ + OH-
Para se tamponizar uma solução recorre-se a ácidos ou bases fracos.
Dissociação parcial - Ao ser atingido o equilíbrio químico ácido-base, qualquer alteração no sistema é contrariada até ser atingido novo estado de equilíbrio – Principio de Le Chatelier.
Porquê?
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pK – valor de pH necessário para permitir 50% de dissociações de uma substância.
Ka – constante de dissociação.
pH = -log [H+]
[H+] [ A-] [HA] Ka = [H+] = Ka
[HA] [A-]
[HA] [A-] -log [H+] = -log Ka – log pH = pK + log
[A-] [HA]
Eq. de Henderson Hasselbalch
Equação útil no cálculo do pH de soluções de ácidos fracos.
O valor do pK deve corresponder ao pH do meio desejado.
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Pela equação de Handerson-Hasselbalch, pH = pKa + log ([A-]/[HA])
Eficiência de um tampão
Quanto maior o número de moles que é necessário adicionar a um meio contendo um sistema tampão, de modo a alterar significativamente a concentração de H+, mais eficiente é o tampão.
• O pH depende das concentrações do ácido (HA) e da base (A-).
• O sistema tampão será mais eficiente quando [A-]=[HA], ou seja, quando o pH = pKa. Na prática, o tampão é mais eficiente na gama de valores situados entre uma unidade abaixo e uma unidade acima do valor do pKa;
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Porquê??
Cada célula é banhada por um meio óptimo para o seu funcionamento de tal modo que é necessário um controlo da circulação e da composição dos fluídos do organismo.
Só uma variação muito limitada da concentração de ácidos ou de bases circulantes é compatível com a vida.
pH do sangue arterial normal é igual a 7,40 ± 0,05
Valores compatíveis com a vida - pH entre 7,8 e 6,8
A manutenção do pH é vital para as células
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Principais Sistemas Tampão
O pH extracelular:
Ácido carbónico/ bicarbonato
O pH intracelular:
Proteínas
Ácidos resultantes do metabolismo
Iões fosfato
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Sistema Tampão das Proteínas• As proteínas intracelulares e plasmáticas podem funcionar como moléculas -tampões;
• A existência de grupos funcionais, como os grupos carboxílicos e amínicos, nos aminoácidos que constituem as proteínas são responsáveis pela sua capacidade-tampão;
• Os grupos funcionais podem funcionar como ácidos ou bases fracas, o que permite o controlo da concentração de H+ ;
• A hemoglobina e as histonas associadas a ácidos nucleícos são moléculas intracelulares que podem funcionar como tampões.
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Sistema Hemoglobina
Realiza o transporte de gases respiratórios e tem um efeito tampão;
Evita que a concentração de iões H+ varia de forma brusca, provocando variações de acidez com consequências danosas para o organismo;
HbH H+ + Hb-
O efeito tampão que assegura faz com que o pH do sangue venoso seja ligeiramente mais baixo do que o do sangue arterial;
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Sistema Hemoglobina
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Sistema Tampão dos Fosfatos• As moléculas que contém fosfatos na
sua estrutura, tal como o ADN, o ARN e o ATP, bem como os iões fosfatos podem funcionar como tampões;
• O par HPO4 2- / H2PO4
- é o principal tampão das células, onde se pretende que o pH seja aproximadamente 7;
• Assume também grande importância a nível do sistema renal.
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Sistema tampão ácido carbónico/bicarbonato
• Quando no organismo aumenta, por exemplo:
PCO2
Ácido láctico Ácidos gordos Organismos cetónicos
O H+ liga-se ao HCO3- e forma H2CO3 e
somente uma pequena porção permanece sob a forma de H+ livre.
Aumenta o pH
Ácido fraco, que estabelece o seguinte equilíbrio:
•Se, no organismo, for removida uma grande quantidade de H+, através da adição de uma base forte:
As moléculas de H2CO3 irão formar HCO3
- e H+
Diminui o pH
Ácido fraco, que estabelece o seguinte equilíbrio:
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Regulação respiratória do equilíbrio ácido-base
1. O CO2 reage com H2O para formar H2CO3. Este dissocia-se para formar H+ e HCO3
-.
2. A diminuição do pH do líquido extracelular estimula o centro respiratório e provoca o aumento da frequência respiratória.
3. O aumento da frequência e profundidade respiratória faz com que o CO2 seja expelido dos pulmões, reduzindo assim os seus níveis extracelulares. À medida que estes decrescem, a [H+] extracelular diminui e o pH aumenta.
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Asfixia Acidose
Hiperventilação Alcalose (pH 7,4 – 7,7)
Equilíbrio Ácido-Base e Respiração
Normal Normal
Acidose
Alcalose
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Regulação renal do equilíbrio ácido-base
1. Quando o pH decresce o H+ combina-se com o HCO3
-, para formar ácido carbónico que se converte em CO2 e H2O. O CO2 difunde-se para as células tubulares.
2. Nas células tubulares o CO2 combina-se com a H2O e forma H2CO3 que se dissocia em H+ e HCO3
-.
3. Um mecanismo de contra-trasporte secreta H+ para o filtrado por troca com Na+. Em resultado o pH do filtrado diminui.
4. Através do co-trasporte, o HCO3- e o Na+ entram no líquido intersticial, de onde se difundem para os capilares.
5. Nos capilares o HCO3- combina-se com o H+ o que aumenta o pH sanguíneo.
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Regulação renal do equilíbrio ácido-base
• As células dos túbulos renais regulam directamente o equilíbrio ácido-base, aumentando ou diminuindo a secreção de H+ e a reabsorção de HCO3
-.
• A secreção de H+e a reabsorção de HCO3
- aumentam quando o pH dos líquidos orgânicos desce e este processo torna-se mais lento quando o pH dos líquidos orgânicos sobe.
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Regulação renal do equilíbrio ácido-base Normalmente, o H+
secretado para o nefrónio excede a quantidade de HCO3
- que entrou nos túbulos renais por filtração. Uma vez que o H+ se combina com o HCO3
-, quase todo o HCO3
- é reabsorvido dos túbulos renais.
A secreção para o filtrado diminui o pH deste. Quando a concentração de H+ aumenta no filtrado, a capacidade de as células tubulares em secretar H+ torna-se limitada. Por isto, o H+ é tamponado e assim estas células readquirem a capacidade de secretar H+ adicional.
FMUC 2007/2008 Bioquímica I
Regulação da concentração de H+ nos sistemas biológicos
Tipo de regulação Função Tempo
1. Tampões químicos
(Proteínas, HCO3-, HPO4
2-)
Combinam-se com o H+
(Pr (proteína) + H+ PrH)
milisegundos
2. Respiração Eliminação de CO2 nos pulmões(H+ + HCO3
- H2CO3 CO2 + H2O)minutos
3. Regulação renal Secreção de H+
Reabsorção de HCO3- e HPO4
2-
horas
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Quatro Alterações Principais do Equilíbrio Ácido-Base
TipoAlteração primária
Resposta secundária
Mecanismo de resposta
secundária
ACIDOSE
METABÓLICA [HCO3
-] pCO2 Hiperventilação
ALCALOSE
METABÓLICA [HCO3
-] pCO2
Hipoventilação
ACIDOSE
RESPIRATÓRIA pCO2 [HCO3
-] transitório da excreção de ácido e da reabsorção de HCO3
- pelo rim
ALCALOSE
RESPIRATÓRIA pCO2 [HCO3
-] transitória da excreção de ácido e reabsorção de HCO3
-
pelo rim
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Equilíbrio Ácido - Base
EVITAM
SISTEMAS TAMPÕES
DISTÚRBIOS DO EQUILÍBRIO
ÁCIDO - BASE Acidose Respiratória
Acidose Metabólica
Alcalose Respiratória
Alcalose Metabólica
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Bibliografia
Campos, Luís,(2005),Entender a Bioquímica, Escolar Editora, p.p.68-72;
Seeley, Stephens,Tate,(2003), Anatomia &
Fisiologia ,Lusociência, p.p. 1017-1023.