ph e sistema tampão. ph afeta a estrutura e a atividade das biomoléculas absorção medicamentos...
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pH
Afeta a estrutura e a atividade das biomoléculasAbsorção Medicamentos
Diagnóstico clínico (pH do sangue e urina)
pH = 1 = - log [H+]log[H+]
Determina as concentrações de H+ e OH- em qualquer solução aquosa
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 perdê-
los 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
Constante de equilíbrio:
HA H+ + A-
Keq = [H+] [A-]
[HA]= Ka
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]
log [A- ] = -2 [HA]
log [A- ] = log 0,01 [HA]
[HA] = 100 vezes maior que [A-][A- ] = 1[HA] 100
Estômago (ácido)
Como será absorção da aspirina no pH = pka ??
3 = 3 + log [A- ] [HA]
log [A- ] = 0 [HA]
log [A- ] = log 1 [HA]
[A- ] = [HA] [A- ] = 1 [HA]
E como será a absorção da aspirina em ph básico ??
8 = 3 + log [A- ] [HA]
log [A- ] = 5 [HA]
log [A- ] = log 100.000 [HA]
[A- ] = 100.000 vezes maior que [HA]
[A- ] = 100.000 [HA]
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
Tampões
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?
Titulação:A concentração de ácido é
calculada a partir do volume e da concentração de base
Ácido Acético Acetato
Curva de titulação de ácidos com forças diferentes
Ácido Acético
Diidrogênio Fosfato
Ácido mais forte (perde H+ mais rapidamente) menor pKa
Íon Amônio
Ácido mais fraco (demora mais a perder H+) maior pKa
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 reaçõesPepsina
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 proteínasAminoácidos 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
Sistemas Fosfato e Bicarbonato
Tampões biologicamente importantes
pH é constante e específico (mantém as biomoléculas em seu
estado iônico ótimo)
Tampão bicarbonato
Tamponamento do plasma sanguíneo pH ~ 7,4
H2CO3 do plasma sanguíneo está em equilíbrio com o CO2 dos pulmões
Como funciona o tampão bicarbonato durante um exercício físico?
Ácido láctico (H+) produzido no músculo é adicionado no sangue provocando
hiperventilação
Ácido carbônico
Como funciona o tampão bicarbonato quando o pH do sangue aumenta?Produção de amônia (NH3) durante o catabolismo de proteínas provoca:
Respiração lenta regula pH
Bicarbonato
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
Insuficiência Respiratória – redução na eliminação de CO2
Causas possíveis:Asma - depressão respiratória devido a resistência na passagem do arPneumonia severa – prejuízo nas trocas gasosas Aumento da pCO2 nos tecidos.O equilíbrio desloca-se para a direita.
CO2 + H20 H+ + HCO3-
Acidose Respiratória
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 AnsiedadeA alcalose respiratória ocorre como resultado da hiperventilaçãoA diminuição de CO2 desloca o equilíbrio pra esquerdaPara reverter: respirar dentro de um saco de papel
CO2 + H20 H+ + HCO3-
Compensação renal:excreta HCO3
-
reabsorve H+ (Diminuir pH, aumentando conc H+)
Acidose metabólica
Ex: Diarréia [HCO3-]
SOLUÇÃO: Hiperventilação consegue reverter instantaneamente
a acidose metabólica
Acidose metabólica não compensada é raramente vista clinicamente
Hiperventilação
SOLUÇÃO: Respiração lenta consegue reverter
instantaneamente a alcalose metabólica
Alcalose metabólica
Ex: Vômito [H+](elimina conteúdo do estômago)
hipoventilação
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