aula equilíbrio ácido base

EQUILÍBRIO ÁCIDO BASE

Ana Claudia Souza RodriguesUniderp - 2010

Para aprender sobre o

equilíbrio ácido-base é necessário

lembrar alguns

conceitos

Todos confortavelmente acomodados !?

O H+ - íon mais importante nos sistemas biológicos

[H+] – influencia- a velocidade das reações químicas.

- a forma e função das enzimas e de proteínas celulares e a integridade das células

Íon hidrogênio

[H+] - 0,4nM (0,4x10-7)

80mM de íons hidrogênio são ingeridos ou produzidos pelo metabolismo por dia.

ÁcidosConceito de Arrhenius:

Ácido é toda substância que em solução aquosa libera como cátion o íon hidrogênio (H+). Ex.: HCl + H2O H3O+ + Cl- Conceito de Brönsted e Lowry:

Ácido é um doador de prótons, um substância que pode transferir um próton para outra.

BasesConceito de Arrhenius:

Base é toda substância que em solução aquosa se dissocia liberando ânion oxidrila (OH-). Ex.: NaOH + H2O Na+ + OH- Conceito de Brönsted e Lowry:

Base é um receptor de prótons.

Um ácido pode transferir um próton para uma base. Ex.: NH3 + H2O NH4

+ + OH-

Dissociação da água e seus produtos iônicos

H2O + H2O OH - + H3O+

A água funciona tanto como ácido quanto como base

Lei da ação das massas: K =[ H3O+] [OH -]

=[ H3O+] [OH -]

[H2O] [H2O] [H2O]2

= 10-14

Na água pura a [H+] é igual a [OH-] que é igual a 10-7

Potencial hidrogeniônico (pH)

A [H+] de uma solução é quantificada em unidades de pH

pH = -log [H+]

A escala de pH varia de 1 até 14.

Homeostasia é a constância do meio interno

pH x homeostasia

equilíbrio entre a entrada ou produção de íons hidrogênio e a livre remoção desses íons do organismo. o organismo dispõe de mecanismos para manter a [H+] e, conseqüentemente o pH sangüineo, dentro da normalidade, ou seja manter a homeostasia .

pH do Sangue Arterial

7,47,0 7,8Faixa de sobrevida

Acidose AlcalosepH normal

Aumento da [H+]

7,4

Acidose

Alcalose

Queda do pH

Acúmulo de ácidos

Acúmulo de basesPerda de ácidos

Perda de bases

Diminuição da [H+]

Escala de pH

Aumento do pH

Alterações no pH

Fontes de H+ decorrentes dos processos metabólicos

Powers,S.K. e Howley, E.T., Fisiologia do Exercício, (2000), pg207 Fig11.3

Metabolismoaeróbico da glicose

Metabolismoanaeróbico da glicose

Ácido Carbônico Ácido Lático

Ácido Sulfúrico

Ácido Fosfórico

Corpos Cetônicos Ácidos

H+

Oxidação de Amino ácidosSulfurados

Oxidação incompleta de ácidos graxos

Hidrólise das fosfoproteínas e nucleoproteínas

pH dos Líquidos Corporais

Concentração de H+ em mEq/l pH Líquido Extracelular Sangue arterial 4.0 x 10-5 7.40 Sangue venoso 4.5 x 10-5 7.35 Líquido Intersticial 4.5 x 10-5 7.35

Líquido Intracelular 1 x 10-3 a 4 x 10-5 6.0 a 7.4

Urina 3 x 10-2 a 1 x 10-5 4.5 a 8.0

HCl gástrico 160 0.80

Medidas de pH

Eletrométrico

Colorimétrico

pHmetro

Potenciômetro mede [H+]diferença de potencial elétrico

entre duas soluções

indicadores

Indicador-H H+ + Indicador(Cor A) (Cor B)

Indicadores de pHIndicadores de pH são substâncias (corantes)

utilizadas para determinar o valor do pH

Exemplos

Metil-violeta

pH

0 2 4 6 8 10 12

A Violeta

Tornassol Amarelo Azul

incolor Vermelho Violeta

Fenolftaleína

Os Sistemas Tampões

Tampão » qualquer substância que pode, reversivelmente, se ligar aos íons hidrogênio.

» Soluções formadas por um ácido fraco e sua base conjugada ou por um hidróxido fraco e seu ácido conjugado

Tampão + H+ H+Tampão

TampãoH+ + OH- H2O + Tampão

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.

Poder Tamponante

pH do tampão Concentrações do sal e do ácido

Relação Sal/Ácido = 0,1 pH = pKa + log 0,1

pH = pKa -1

Relação Sal/Ácido = 10/1 pH = pKa + log 10

pH = pKa +1

Poder tamponante de um sistema tampão pode ser definido pela quantidade de ácido forte que é necessário adicionar para fazer variar o pH de uma unidade

Sistemas Primários Reguladores do pH

Os sistemas químicos de tampões ácido-base dos

líquidos corporais;

O centro respiratório, que regula a remoção de CO2 do líquido extracelular;

Os rins, que agem reabsorvendo o bicarbonato

filtrado ou eliminando o H+ pelo sistema tampão fosfato ou na forma de NH4

+.

Exemplos de Tampões

CH3-COOH + CH3-COONaAcetato

Bicarbonato H2CO3 + NaHCO3

Fosfato H2PO-4 + NaHPO4

Amônia NH4OH + NH4Cl

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?

Eficiência de um tampão

Pela equação de Handerson-Hasselbalch,

pH = pKa + log ([A-]/[HA])

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.

• O tampão se liga aos íons H+ e estabiliza o pH.

Sistema Tampão das Proteínas (3/4 da capacidade tampão)

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.

Porquê?? Cada célula é banhada por um meio

para o seu funcionamento de tal modo que é necessário um controle 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

Principais Sistemas Tampão

O pH extracelular:

Ácido carbónico/ bicarbonato

O pH intracelular:

Proteínas

Ácidos resultantes do metabolismo

fosfato

Sistema Hemoglobina

Realiza o transporte de gases respiratórios e efeito tampão;• O pH do sangue venoso é ligeiramente mais baixo do que o do

sangue arterial; O efeito tampão evita que a concentração de H+ varie de forma

brusca, provocando variações de acidez .

Sangue arterial: 7,36 a 7,44Sangue venoso: 7,44 a 7,46

HbH H+ + Hb-

O CO2 (tec.) H2CO3 H+ e HCO3-. O bicarbonato é transportado aos pulmões e o H+ se liga a Hb.

Tampão-Fosfato• As moléculas que contém fosfatos na

sua estrutura, tal como o ADN, o ARN e o ATP, bem como os 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.

Sistema tampão usado para controlar o pH no sangue.

SISTEMA TAMPÃO ÁCIDO CARBÔNICO-BICARBONATO

H2CO3 / HCO3- : são um par ácido base conjugados.

H+(aq) + HCO3

-(aq) H2CO3(aq) H2O(l) + CO2(g)

Equilíbrios importantes no sistema tampão ácido carbônico-bicarbonato:

CO2: um gás que fornece um mecanismo para o corpo se ajustar aos equilíbrios.

A remoção de CO2 por exalação desloca o equilíbrio para a direita, consumindo íons H+.

Quatro Alterações Principais do Equilíbrio Ácido-Base

TipoAlteração primária

Resposta secundária

Mecanismo de resposta

secundáriaACIDOSE METABÓLICA

[HCO3-] pCO2 Hiperventilação

ALCALOSEMETABÓLICA

[HCO3-] pCO2

Hipoventilação

ACIDOSE RESPIRATÓRIA

pCO2 [HCO3-]

transitório da excreção de ácido e da reabsorção de HCO3

- pelo rim

ALCALOSERESPIRATÓRIA

pCO2 [HCO3-]

transitória da excreção de ácido e reabsorção de HCO3

- pelo rim

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:

SANGUE COMO UMA SOLUÇÃO-TAMPÃO

Os principais órgãos que regulam o pH do sistema tampão ácido carbônico-bicarbonato são pulmões e rins. Receptores no cérebro - sensíveis às concentrações de H+ e CO2 nos fluídos corpóreos. Quando a concentração de CO2 aumenta, os equilíbrios deslocam-se para a esquerda, o que leva à formação de mais H+. Os receptores disparam um reflexo para respirar mais rápido e mais profundamente, aumentando a velocidade de eliminação de CO2 dos pulmões e deslocando o equilíbrio de volta para a direita. Os rins absorvem ou liberam H+ e HCO3

-; muito do excesso de ácido deixa o corpo na urina, que normalmente tem pH de 5,0 a 7,0.

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.

Asfixia Acidose

Hiperventilação Alcalose (pH 7,4 – 7,7)

Equilíbrio Ácido-Base e Respiração

Normal Normal

Acidose

Alcalose

Regulação renal do equilíbrio ácido-base

1. Quando o pH , 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.

Regulação renal do equilíbrio ácido-base

• As células dos túbulos renais regulam diretamente o equilíbrio

ácido-base, aumentando ou diminuindo a secreção de H+ e a

reabsorção de HCO3-.

Regulação da concentração de H+ nos sistemas biológicos

Tipo de regulação Função Tempo

1. Tampões químicos(Proteínas, HCO3

-, HPO42-)

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

FMUC 2007/2008 Bioquímica I

Equilíbrio Ácido - Base

EVITAM

SISTEMAS TAMPÕES

DISTÚRBIOS DO EQUILÍBRIO ÁCIDO - BASE Acidose

Respiratória

Acidose Metabólica

Alcalose Respiratória

Alcalose Metabólica

Distúrbios do Equilíbrio Ácido / BásicoInterpretação da Gasometria

- Transporte de CO2 : - 5% - Plasma - 20% - Hemácias- 75% - Bicarbonato

Sistemas de Tampões: 4 principais - Sistema – tampão ácido carbônico – bicarbonato

( 45% da capacidade tampão total ) - Sistema – tampão de fosfato

( glóbulos vermelhos, células tubulares renais ) - Sistema – tampão de proteínas

( células dos tecidos ) - Sistema tampão de hemoglobina dos glob.vermelhos

Distúrbios do Equilíbrio Ácido / Básico

Margotto, PR ESCS/ SES/DF

ASSELBALCH a nossa linha básica de raciocínio –

diagnóstico pH = 6,1 RIM responsável pela concentração do HCO 3

–

PULMÃO responsável pela concentração do CO2

ENQUANTO

O pulmão manter O RIM mantera concentração do CO2 a concentração do HCO3

-

O pH SERÁ

MANTIDO


- Regulação Respiratória:

- paCO2: espelha os acontecimento em nível alveolar

(reflexo da função respiratória)

- Como as alterações primárias na [ HCO 3– ] podem ser

regulados pelos mecanismos respiratórios


Regulação Renal do pH A) Reabsorção do bicarbonato

INTERSTÍCIO CÉLULA TUBULAR LUZ TUBULAR

CO2 A – C + H2OH +

H2CO3 HCO3-

NaHCO3

NaHCO3-

Na+ HCO3

H2CO3

H2O CO2


- Mede a fração dissolvida não combinada de CO2

- Depende basicamente da ventilação pulmonar

- Normal : paCO2 : 35 – 45 mmHg ( média: 40 mmHg )

- RN < 1500 g : paCO2 até 55 – pH > 7,20

paCO2


ACIDOSE : [ H + ] no sangue

Excesso de CO2 de bases / excesso de ácidos

orgânicos

( acidose respiratória) ( acidose metabólica )

ALCALOSE: [ H + ] no sangue

CO2 bases / perdas de ácidos

( alcalose metabólica )


Margotto, PR ESCS/ SES/DF

Distúrbios Metabólicos:

Ganho ou perda de ácidos ou bases

Distúrbios Respiratórios:

Diminuição ou aumento da ventilação pulmonar

Variáveis NormalAcid Vent

Acid Met

Alcal Vent

Alcal Met

pH 7,4

PCO2 40 40 40

EB 0 0 - 0 +

pH < 7,4 PCO2 = 40 mmHg BE < 0 Acidose M

pH < 7,4 PCO2 > 40 mmHg BE = 0 Acidose V

pH > 7,4 PCO2 = 40 mmHg BE > 0 Alcalose M

pH > 7,4 PCO2 < 40 mmHg BE = 0 Alcalose V


Alcalose Metabólica• Estenose hipertrofica do piloro

( perda de líquido gástrico )

• Excesso de NaHO3

• Condições que expoliem K+ ( furosemide )

Correção • Tratar a causa básica

Condições renais p/excretar excesso de NaHCO3

( aporte adequado de cloreto, Na +, K+ )


Alcalose Respiratória

• Encefalite, meningite, ventilação mecânica,

• Alterações do SNC ( hiperventilação cerebral )

Correção

• Se pH > 7,60 : VM para espaço morto e reter CO2

• Tratar a causa básica

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