pH e sistema
tampão
pH
pH =
1
= - log [H+]
log[H+]
Determina as concentrações de H+ e OH- em qualquer solução aquosa
Afeta a estrutura e a atividade das biomoléculas
Absorção Medicamentos
Diagnóstico clínico (pH do sangue e urina)
Escala de pH
Escala de pH
BASES:  [H+]
Aceptores de prótons, tendem a
incorporá-los em suas moléculas numa
solução aquosa
ÁCIDOS: ↑ [H+]
Doadores de prótons, tendem a perdêlos numa solução aquosa
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
H+ + CH3COO-
Quanto mais forte o ácido, maior a tendência em perder prótons
HA
H+ + A-
Constante de equilíbrio:
Keq =
[H+] [A-]
[HA]
= Ka
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-):
Lipossolubilidade baixa sendo incapaz de
atravessar as membranas
Não-ionizada (B ou HA):
Lipossolúveis e podem se difundir através da
membrana
Em qual pH a aspirina será melhor absorvida??
1 = 3 + log [A- ]
[HA]
[A- ] = 1
[HA]
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
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
Qual a importância de uma curva de titulação?
Mostra graficamente que um par ácido-base conjugado
pode funcionar como um tampão
Ácido Acético  Acetato
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
Como manter o pH constante e específico??
Ácidos ou Bases fracos
tamponam células e tecidos
contra variações no pH
Proteínas como sistemas tampão
Altas concentrações de proteínas
Aminoácidos apresentam grupos funcionais que são ácidos ou bases fracos
As proteínas possuem apenas um
grupo amino e caboxila livre em
cada extremidade. Outros grupos
amino e carboxila dos
aminoácidos restantes estão
ligados covalentemente entre si
(ligações peptídicas) e assim não
contribuem para o comportamento
ácido base da proteína. Assim, o
que interessa na proteína como
sistema tampão é o pKa da cadeia
lateral.
Tamponamento do pH do citoplasma
Ex: Aminoácido Histidina (pKa = 6)
Tamponamento efetivo em pH neutro
Tampões biologicamente importantes
Sistemas Fosfato e Bicarbonato
pH é constante e específico
(mantém as biomoléculas em seu
estado iônico ótimo)
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+ + HCO3Compensação 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+)
SOLUÇÃO:
Respirar novamente o CO2
expirado ( CO2)
Reverte a alcalose respiratória
Acidose metabólica
Ex: Diarréia
[HCO3-]
SOLUÇÃO:
Hiperventilação consegue
reverter instantaneamente
a acidose metabólica
Hiperventilação
Acidose metabólica não compensada é raramente vista clinicamente
Alcalose metabólica
Ex: Vômito
 [H+]
(elimina conteúdo do estômago)
hipoventilação
SOLUÇÃO:
Respiração lenta consegue reverter
instantaneamente a alcalose
metabólica
Distúrbios ácido-base
Distúrbios ácido-base
Equilíbrio ácido-base