Fisiologia de ácidos e bases
Fisiologia do Próton
pH = - log10 [H+] (mol/L)
pH = 7.4 
[H+] = 40  10-9 mol/L
[Na+] = 140  10-3 mol/L
[Cl-] = 105 x 10-3 ml/L
[HCO3-] = 24  10-3 mol/L
O metabolismo diário:
produção de excesso de ácidos em relação a bases.
O ácido gerado de forma mais abundante é o ácido carbônico,
proveniente da oxidação completa de ácidos orgânicos:
15.000 a 20.000 mmol de CO2/ dia
O CO2 não se acumula no organismo,
é eliminado pelos pulmões
Durante a oxidação de substratos orgânicos, há geração de
intermediários e metabólitos que são ácidos orgânicos
relativamente fortes:
- Ácido lático
- Ácidos tricarboxílicos
- Ceto-ácidos
Os ânions desses ácidos, igualmente não se acumulam, a
não ser temporariamente, se produzidos em excesso.
São metabolizados a CO2 e H2O ou são eliminados na urina.
Alguns ácidos produzidos durante o metabolismo, não podem
ser oxidados a CO2:
Ácidos orgânicos:
- ácido úrico
- ácidos glicurônico
- ácido oxálico
Ácidos inorgânicos:
- H2SO4 - H3PO4 - HCl
A manutenção do pH na faixa de normalidade, requer a
atuação de três mecanismos fisiológicos fundamentais:
- Tamponamento intra e extracelular, o que amortece as
variações no pH
- O funcionamento dos pulmões, que determinam a taxa de
eliminação de CO2
- O funcionamento dos rins, que controlam o conteúdo de HCO3no organismo
TAMPÃO
Ácido fraco
HA
base conjugada
AK
NH4+
NH3 + H+
H2C03
HCO3- + H+
H2PO4-
HPO42- + H+
R - NH3+
R – NH2 + H+
R – COOH
R – COO- + H+
K = [A-] . [H+] / [HA]
pH = - log [H+] e pK = - log K
K constante de dissociação
pH = pK + log ([A-] / [HA])
Tampões importantes nos fluidos biológicos:
CO2/HCO3Proteínas:
Albumina e globulinas no plasma:
capacidade tamponante  3,9 mmol/L/U pH
Hemoglobina (Ht = 45%): capacidade tamponante  25
mmol/L/U pH
Fosfato inorgânico:
Conc. plasma = 1 mmol/L
H2PO4-
HPO42- + H+
(pK = 6,8)
Mais importante como tampão urinário, contribuindo para a acidez titulável.
Tampões intracelulares: proteínas, CO2/bicarbonato, fosfato inorgânico, e
fosfato orgânico.
-
[HA]
[A ]
H PO
2
Em proteínas
K
+
HPO42- + H
4
+
R - NH3+
R – NH2 + H
R – COOH
R – COO + H
-
[A-]
pH = pK + log
[HA]
+
HCl
H+ + Cl- + A-
HA + Cl-
pH = pK + log
AHA
A- + HA  constante
NaOH
pH = pK + log
Na+ + OH- + HA
A- + H20 + Na+
AHA
A- + HA  constante
TAMPÃO BICARBONATO (HCO3-)/ CO2
ADIÇÃO DE ÁCIDOS
HCl
HCO3- + H+
H2CO3
H+ + Cl- + HCO3-
pH = 6,1 + log
CO2 + H2O
Cl- + H2O + CO2
[HCO3-]
0,03 . pCO2
CO2  constante
Eliminado pelo pulmão
ADIÇÃO DE BASES
Fonte contínua de CO2
NaOH
CO2 + H2O
H2CO3
Na+ + OH- + H2CO3
pH = 6,1 + log
H+ + HCO3Na+ + H2O + HCO3-
[HCO3-]
0,03 . pCO2
CO2  constante
NO ORGANISMO: TAMPÃO HCO3- e TAMPÕES NÃO-HCO3- JUNTOS
HIPOVENTILAÇÃO: AUMENTO DE CO2
Tampões-não HCO3-
CO2 + H2O
HCO3- + H+
Albumina
Albumina.H
Globulinas
Outros tampões
captam o H+ gerado
Glob.H
Hemoglobina
HPO4-2
etc
H2PO4-
Hemog.H
NO ORGANISMO: TAMPÃO HCO3- e TAMPÕES NÃO-HCO3- JUNTOS
HIPERVENTILAÇÃO: DIMINUIÇÃO DE CO2
CO2 + H2O
HCO3- + H+
Outros tampões
liberam H+ de modo
a repor o consumido
Albumina
Albumina.H
Globulinas
Glob.H
Hemoglobina
HPO4-2
etc
Hemog.H
H2PO4-
Função dos Rins na Manutenção do
Equilíbrio Ácido-Base
70 mmoles de ácidos fixos são lançados no organismo diariamente:
Metabolismo
Dieta
Excreção fecal de bases
Os íons H+ se dissociam dos ácidos fortes gerados são tamponados imediatamente
H+
H+ + HPO4=
H2PO4-
H + A-
HA
H+ + HCO3-
H2CO3
CO2 + H2O
eliminado
CO2 Constante - (HCO3- é consumido)
H+ + HCO3-  CO2 + H2O
(a maior parte)
HA  H+ + Aácidos fixos gerados
H+ + B-  HB
H+ livre
(quase todo o resto que não foi
titulado por HCO3-)
(quantidade mínima)
O HCO3- é consumido no processo de tamponamento
Constante
H+ + HCO3-  CO2 + H2O
(a maior parte)
HA  H+ + Aácidos fixos gerados
H+ livre
Os rins geram bicarbonato
HCO3-
gerada diariamente
(quantidade mínima)
Recupera o HCO3- consumido no tamponamento
Elimina na forma de CO2 o
CO2
numa quantidade equivalente
à quantidade de ácidos fixos
(quase todo o resto que não foi
titulado por HCO3-)
H+ + B-  HB
HCO3
H+
-
livre
H+
+
B-
 HB
H+ que estava ligado a
tampões não-bicarbonato e
a pequena quantidade
adicional de H+ livre.
Para manter o equilíbrio ácido-base os rins:
- Reabsorvem todo o HCO3- filtrado (4.320 mmoles/dia)
Luz tubular
HCO3-
H+
CO2 + H2O
Célula tubular
H2CO3
Interstício
HCO3-
Reabsorção de HCO3-
Anidrase Carbônica (AC)
Luz
Túbulo proximal: reabsorve
80 a 85% do HCO3- filtrado
Na+
AC II
H2CO3
NHE3
H+
HCO-3 + H+
1 Na+
NBC1
HCO3-
AC IV
AC IV
H2CO3
Interstício
CO2 + H2O
3 HCO3Proximal inicial
H2O + CO2
CO2 + H2O
HCO-3 + H+
A.C. II
H2CO3
AC IV
ClBCC
H+
H2O + CO2
HCO3-
HCO3-
AC IV
Proximal final
1 H+
1 HCO3-
Para cada H+ secretado, um bicarbonato é reabsorvido
Reabsorção de HCO3- em alça espessa de Henle
20%
Luz
Interstício
3Na+
Na+
ATP
K+
2Cl-
100%
2K+
K+
K+
Cl-
10%
+
85%
-
CO2 + H2O
H2CO3 + H+
Na+
A.C. II
H2CO3
Cl-
NHE3
CO2 + H2O
BCC
H+
HCO3-
HCO3-
Cl-
Dpte = + 8 mV
1 H+
1 HCO3-
Para cada H+ secretado, um bicarbonato é reabsorvido
Além de preservar o HCO3- filtrado, os rins têm que eliminar
70 mmoles de ácidos fixos por dia
Como eliminar 70 mmoles de ácido na urina de 24 h?
Eliminar como H+ livre?!
Para eliminar 70 mmol/dia de H+ livre com pH de 4,5:
2.300 L de urina !!!!
NÃO DÁ PARA ELIMINAR COMO H+ LIVRE!!
Essa quantidade de H+ só pode ser eliminada ligada a tampões do fluido tubular,
que estão presentes em concentração da ordem de mM
HPO42-
H+
H2CO3
HCO3-
Geração de HCO3- novo
por ácidos tituláveis
H2PO4-
Glutamina
NH4+
HCO3-
Geração de HCO3- novo
Por secreção de NH4+
Anidrase Carbônica (AC)
Se o tampão que capta o
é
HCO3-
, há absorção de
H+
Luz
na luz não
HCO3-
Na+
novo
AC II
H2CO3
NHE3
HPO42-
+
Interstício
CO2 + H2O
H+
1 Na+
NBC1
HCO3-
H+
AC IV
H2PO4-
3 HCO3-
Bicarbonato Novo
CO2 + H2O
A.C. II
H2CO3
HPO42- + H+
ClNBC1
H+
HCO3-
HCO3-
AC IV
H2PO41 H+
1 HCO3-
Para cada H+ secretado, um bicarbonato é reabsorvido
Geração de ácidos tituláveis em alça espessa de Henle
Luz
Interstício
3Na+
Na+
ATP
K+
2Cl-
pH = 7,4
K+
K+
pH = 6,5
2K+
Cl-
+
CO2 + H2O
pH = 6,8
A.C. II
H2CO3
Na+
HPO42-
+
H+
NHE3
- Bicarbonato
novo
ClBCC
H+
HCO3-
Cl-
H2PO4-
Dpte = + 8 mV
1 H+
1 HCO3-
Para cada H+ secretado, um bicarbonato é reabsorvido
Geração de ácidos tituláveis em túbulo distal
Luz
Interstício
3Na+
Na+
pH = 7,4
pH = 6,5
pH = 6,2
2K+
Cl-
K+
K+
K+
Cl-
+
pH = 6,8
CO2 + H2O
A.C. II
Na+
HPO42-
+
H+
H2CO3
- Bicarbonato
novo
ClBCC
H+
HCO3-
Cl-
H2PO41 H+
1 HCO3-
Para cada H+ secretado, um bicarbonato é reabsorvido
aldosterona
3Na+
Luz Tubular
Na+
pH = 6,5
pH = 6,2
H2 O
AQP2
Principais
H2 O
H2 O
Cl-
K+
HPO42- + H+
AQP3
AQP4
α
ATP
pH = 6,8
ATP
H+
HCO3- Bicarbonato
novo
ClCl-
H+
Intercalada α
β
H2PO4-
H+
Cl-
2 K+
K+
K+
pH = até 4,5
ATP
HCO3
-
ClIntercalada β
ATP
Células Intercaladas
aeb
(30%)
pH = 7,4
Células Principais
(70%)
Geração de ácidos tituláveis em ductos coletores
ÁCIDO
TITULÁVEL
Meço os ácidos tituláveis da
urina medindo a quantidade
de mmoles de base que
devem ser adicionados para
voltar a urina ao pH do plasma
EXCRETAMOS NAS 24 HORAS
CERCA DE 30-35 MILIMOLES DE
ÁCIDOS COMO ÁCIDOS
TITULÁVEIS
Os ácidos tituláveis não são suficientes para eliminar os ~ 70 mmoles de
ácidos fixos gerados diariamente e que consumiram 70 mmoles de HCO3-
Glutamina
NH4+
HCO3-
Geração de HCO3- novo
35 a 40 mmoles/dia
A geração de amônium completa o processo de geração de HCO3- novo
Túbulo Proximal
Luz tubular
Mitocôndria
Glutamina
glutamina
Na+
NH4+
NH3
NH3 + H+
Na+
NH4+ + glutamato
Interstício/capilar
Glutamina
Na+
NH4+ + α-cetoglutarato
Oxaloacetato
NHE3
NH4+ ou H+
NH3 + H+
2 NH4+
1 NH4+
NH4+ ou H+
Glicose
+
2 OH- + 2CO2  2 HCO3-
2 HCO3- (novo)
1 HCO3-
Ducto coletor
• NH4+ é transportado para o interstício em segmento
espesso
• NH3 se difunde para o local de pH mais baixo
• No local de pH mais baixo, a concentração de NH3 é
menor, porque NH3 transforma-se em NH4+
DCM
NH4+
H+ +
NH3
NH3
H+
NH3
NH4+
urina
Células intercaladas a
lúmen
EXCREÇÃO DE ÁCIDO, mEq/dia
AC TITUL
ÁCIDO TITULÁVEL
NH4
AMÔNIO
HCO3
aid/qEm ,ODICÁ ED OÃÇERCXE
LUTIT CA
4HN
3OCH
051
521
001
57
05
52
0
52-
05-
BALANÇO DE ÁCIDO, mEq/dia
-50
-25
0
25
50
75
100
125
150
PRODUÇÃO DE ÁCIDO FIXO, mEq/dia
-50
-25
0
25
50
75
100
125
150
50
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
Aumento na produção de ácidos fixos
EXCREÇÃO DE ÁCIDO, mEq/dia
AC TITUL
ÁCIDO TITULÁVEL
NH4
AMÔNIO
HCO3
aid/qEm ,ODICÁ ED OÃÇERCXE
LUTIT CA
4HN
3OCH
051
-50
-25
0
25
50
521
75
001
57
05
52
0
52-
100
125
150
PRODUÇÃO DE ÁCIDO FIXO, mEq/dia
-50
-25
0
25
50
75
AUMENTO NA PRODUÇÃO DE
ÁCIDO FIXO
05-
100
125
150
BALANÇO DE ÁCIDO, mEq/dia
50
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
EXCREÇÃO
DE ÁCIDO,
mEq/dia
EXCREÇÃO
DE ÁCIDO,
mEq/dia
ACACTITUL
TITUL
ÁCIDO
TITULÁVEL
NH4
NH4
AMÔNIO
HCO3
HCO3
aid/qEm ,ODICÁ ED OÃÇERCXE
LUTIT CA
4HN
3OCH
051
521
001
57
05
52
0
52-
05-
BALANÇO DE ÁCIDO, mEq/dia
-50
-25
-500
-25 25 0
50
25
50 75
75
100100
125
125
150 150
PRODUÇÃO DE ÁCIDO FIXO, mEq/dia
-50
-25
0
25
50
75
100
125
150
50
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
EXCREÇÃO
DE ÁCIDO,
mEq/dia
EXCREÇÃO
DE ÁCIDO,
mEq/dia
ACACTITUL
TITUL
ÁCIDO
TITULÁVEL
NH4
NH4
AMÔNIO
HCO3
HCO3
aid/qEm ,ODICÁ ED OÃÇERCXE
LUTIT CA
4HN
3OCH
051
521
001
57
05
52
0
52-
05-
BALANÇO DE ÁCIDO, mEq/dia
-50
-25
-500
-25 25 0
25
50
50 75
75
100100
125
125
150 150
PRODUÇÃO DE ÁCIDO FIXO, mEq/dia
-50
-25
0
25
50
75
100
125
150
50
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
ACIDOSE METABÓLICA
EXCREÇÃO
DE ÁCIDO,
mEq/dia
EXCREÇÃO
DE ÁCIDO,
mEq/dia
ACACTITUL
TITUL
ÁCIDO
TITULÁVEL
NH4
NH4
AMÔNIO
HCO3
HCO3
aid/qEm ,ODICÁ ED OÃÇERCXE
LUTIT CA
4HN
3OCH
051
521
001
57
05
52
0
52-
05-
BALANÇO DE ÁCIDO, mEq/dia
-50
-25
-50 0
-25
25 0
50
25
50 75
75
100100
125
125
150150
PRODUÇÃO DE ÁCIDO FIXO, mEq/dia
-50
-25
0
25
50
75
100
125
150
50
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
O QUE PROVOCA A ACIDOSE METABÓLICA?
Perda de HCO3-:
Perda intestinal (diarréia)
[HCO3-]pl cai e [Cl-]pl aumenta
Produção aumentada de ácidos fixos
Ácido láctico
Cetoácidos (diabetes mellitus não tratado)
Excreção renal de ácidos diminuída
Insuficiência renal
Acidose tubular renal (perda de HCO3-)
Aumento da produção de ácidos fixos ou perda de HCO3 - : acidose metabólica
1º Consumo ou perda de HCO3-
pH
HCO3-
pH = 6,1 + log
2º Compensação respiratória
PCO2
[HCO3-]
0,03 . pCO2
3º Correção renal: aumenta a secreção de H+ e a geração de HCO3- novo.
Perda de ácidos ou ganho de bases: alcalose metabólica
1º Aumento do HCO3-
Causas: Vômitos, sonda nasogátrica  perda de HCl
pH
HCO3-
2º Compensação respiratória PCO2
pH = 6,1 + log
[HCO3-]
0,03 . pCO2
3º Correção renal: diminui a secreção de H+, aumenta a perda renal de HCO3-
Acidose respiratória aguda: HIPOVENTILAÇÃO
CO2 + H2O
H2CO3
H+ + HCO3-
Acidose respiratória crônica
HA
H+ + A-
2) Compensação renal
Aumento da geração de HCO3- novo,
principalmente pela produção de NH4+
pH
HCO3PCO2
pH = 6,1 + log
[HCO3-]
0,03 . pCO2
Alcalose respiratória aguda: HIPERVENTILAÇÃO
CO2 + H2O
H2CO3
H+ + HCO3-
H+ + A-
HA
Alcalose respiratória crônica
2) Compensação renal:
Redução da secreção de H+
Redução da geração de HCO3- novo via NH4+
pH
HCO3
PCO2
-
pH = 6,1 + log
[HCO3-]
0,03 . pCO2