pH e sistema tampão
Soluções neutras
[H+] = [OH-] = 10-7 M
Soluções ácidas
[H+] > [OH-]
Soluções básicas
[H+] < [OH-]
pH
Parâmetro químico que indica a concentração de íons de hidrogênio em uma
solução aquosa
Afeta a estrutura e a atividade das biomoléculas
Absorção Medicamentos
Diagnóstico clínico (pH do sangue e urina)
Definição:
ÁCIDOS: ↑ [H+]
Doadores de prótons, tendem a perdê-los
numa solução aquosa
BASES:  [H+]
Aceptores de prótons, tendem a incorporálos em suas moléculas numa solução
aquosa
Exemplos:
Ácidos
HCl
H+ + Cl-
Bases
CH2COOH
CH3COO- + H+
Ácidos e bases
Ácidos ou bases fortes:
Completamente ionizados quando diluídos em solução aquosa
Ácidos ou bases fracas:
Não estão completamente ionizados quando diluídos em água
Comuns em sistemas biológicos
Papel importante no metabolismo e regulação
Par ácido-base conjugado
Doador de prótons e seu aceptor correspondente
CH3COOH
Ácido
H+ + CH3COOBase conjugada
Quanto mais forte o ácido, maior a tendência em perder prótons
HA
Constante de equilíbrio:
H+ + A-
Equação de Henderson-Hasselbach
Absorção de medicamentos
Fármacos são ácidos ou bases fracas presentes nas soluções tanto sob a forma
ionizada (BH+ ou A-) quanto não-ionizada (B ou HA)
Variam de acordo com o pH
BH+
B + H+
HA
A- + H+
Absorção de medicamentos e pH
Ionizada (BH+ ou A-):
Menor lipossolubilidade para atravessar as
membranas.
Não-ionizada (B ou HA):
Maior lipossolubilidade e podem se difundir através
da membrana.
Interação eletrostática
Em qual pH a aspirina será melhor absorvida??
1 = 3 + log [A- ]
[HA]
[A- ] =
[HA]
1
100
log [A- ] = -2
[HA]
log [A- ] = log 0,01
[HA]
[HA] = 100 vezes maior que [A-]
Estômago (ácido)
Como será absorção da aspirina no pH = pka ?
3 = 3 + log [A- ]
[HA]
[A- ] = 1
[HA]
log [A- ] = 0
[HA]
[A- ] = [HA]
log [A- ] = log 1
[HA]
E como será a absorção da aspirina em pH básico ?
8 = 3 + log [A- ]
[HA]
[A- ] = 100.000
[HA]
log [A- ] = 5
[HA]
[A- ]
log [A- ] = log 100.000
[HA]
= 100.000 vezes maior que [HA]
Absorção de medicamentos e pH
Tampões
Soluções que resistem às variações do pH quando pequenas
quantidades de ácido (H+) ou base (OH-) são adicionados;
Composto de um ácido fraco e a sua base conjugada em
concentrações próximas;
Tamponamento resulta do equilíbrio de duas reações reversíveis que
apresenta quantidades iguais ou próximas do doador (ácido) e
aceptor (base) de prótons.
Vídeo sobre tampão
Como determinar a concentração de um ácido ou
base em uma solução?
Ácido Acético  Acetato
Titulação:
A concentração de ácido é
calculada a partir do volume e da
concentração de base
Curva de titulação de ácidos com forças diferentes
Ácido mais fraco (demora
mais a perder H+) maior pKa
Ácido mais forte (perde H+ mais
rapidamente) menor pKa
Íon Amônio
Diidrogênio Fosfato
Ácido Acético
Ação dos tampões contra as variações de pH nos
sistemas biológicos
Variações do pH provocam grandes variações na velocidade dos processos biológicos
Ex: Atividade enzimática em catalisar reações
Pepsina
Enzima digestiva produzida no estômago
Função: quebrar proteínas
em peptídeos mais simples
Tripsina
Age nas proteínas do quimo no intestino
Produzida no pâncreas e ativada no duodeno
pelo suco intestinal
Fosfatase Alcalina
Remove grupos fosfatos de nucleotídeos,
proteínas e alcalóides
Produzida por diversos órgãos e tecidos
(ex: ossos, fígado e placenta)
Como manter o pH constante e específico?
Ácidos ou Bases fracos
tamponam células e tecidos
contra variações no pH
Proteínas como sistemas tampão
Ex: Aminoácido
Histidina (pKa = 6)
Tamponamento efetivo
em pH neutro
Tampão fosfato
pH
pKa ~7,0
Tamponamento do citoplasma
pH entre 6,9 e 7,4
Tampão bicarbonato
H2CO3 do plasma sanguíneo está em equilíbrio com o CO2 dos pulmões
Tamponamento do plasma sanguíneo
pH ~ 7,4
Como funciona o tampão bicarbonato durante um
exercício físico?
Ácido láctico (H+) produzido no músculo é adicionado no sangue provocando
Ácido carbônico
hiperventilação
Como funciona o tampão bicarbonato quando o pH
do sangue aumenta?
Produção de amônia (NH3) durante o catabolismo de proteínas provoca:
Bicarbonato
Respiração
lenta regula pH
Pacientes com problemas respiratórios
(liberação de CO2)?
Ex: Fibrose Cística, Asma, Pneumonia Severa, Enfisema Pulmonar (DPOC)
Acidose respiratória
 Muco pulmão dificulta
a liberação de CO2
Acidose Respiratória
Insuficiência Respiratória – redução na eliminação de CO2
Causas possíveis:
Asma - depressão respiratória devido a resistência na passagem do ar
Pneumonia severa – prejuízo nas trocas gasosas
Aumento da pCO2 nos tecidos.
O equilíbrio desloca-se para a direita.
CO2 + H20
H+ + HCO3-
Compensação renal:
excreta H+ ( aumentar pH plasmático)
reabsorve HCO3- (combina com H+
livre e aumenta o pH)
Hiperventilação histérica
Ex: Pessoas ansiosas com crise nervosa
Alcalose respiratória
 Freqüência respiratória
Alcalose Respiratória
Algumas causas possíveis:
Dor
Histeria
Ansiedade
A alcalose respiratória ocorre como resultado da hiperventilação
A diminuição de CO2 desloca o equilíbrio pra esquerda
Para reverter: respirar dentro de um saco de papel
CO2 + H20
H+ + HCO3-
Compensação renal:
excreta HCO3reabsorve H+ (Diminuir pH, aumentando
conc H+)
Distúrbios ácido-base
Distúrbios ácido-base
Equilíbrio da reação
HA
H+ + A-