sistemas tampão do organismo

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  • 1. Sistemas Tampo do Organismo CENTRO UNIVERSITRIO RITTER DOS REIS Nomes: Bruna Flores Emmanuel Miguel Ingrid Fernandes Samara Paiva. Disciplina: Biofsica - PMA Professora: Caroline Perinazzo da Veiga Porto Alegre, Junho de 2013.

2. O que so os sistemas tampes do organismo? Os sistemas tampo do organismo so como mecanismos reguladores do pH, que atuam em sincronia, com a finalidade de preservar as condies timas para as funes celulares. O mecanismo respiratrio, de ao rpida, o mecanismo renal, de ao lenta e o mecanismo qumico, de ao imediata, representado por pares de substncias chamados sistemas "tampo", que podem reagir com cidos ou com bases em excesso nos lquidos do organismo. Como so formados? A soluo tampo formada pela mistura de: Um cido fraco, com uma base conjugada; Ou com a mistura de uma base fraca com seu cido conjugado. 3. Transporte de O2 e CO2 pelo sangue Transporte de O2 A combinao de pigmentos respiratrios com o O2, aumenta significativamente a capacidade do transporte desse gs pelo corpo. O principal pigmento respiratrio presente nos animais a hemoglobina. A hemoglobina uma protena constituda por quatro cadeias polipeptdicas associadas a um grupo qumico chamado Grupo Heme, que contem ferro. Uma molcula de hemoglobina (Hb) capaz de se combinar com quatro molculas de gs oxignio, formando a oxiemoglobina. Hb + 4O2 Hb(O2)4 4. Transporte de O2 e CO2 pelo sangue Transporte de CO2 O CO2 pode, em geral, ser transportado pelo sangue em maiores quantidade que o O2. O CO2 pode ser transportado de trs formas qumicas diferentes e que so levadas aos pulmes: CO2 transportado e dissolvido no plasma sanguneo. CO2 transportado na forma de bicarbonato (HCO3 -). CO2 ligado hemoglobina. 5. Os Gases Respiratrios As clulas obtm energia necessria por meio da respirao celular. Molculas orgnicas reagem com molculas de gs Oxignio (O2), produzindo molculas de gua e gs carbnico (CO2) + energia. Que dada pela seguinte frmula: Composto orgnico + O2 CO2 + H2O + energia 6. Membrana Respiratria A membrana respiratria a membrana que cobre os alvolos dos pulmes e faz a troca gasosa dos gases oxignio e carbnico, essa troca chama-se difuso. Essa difuso feita entre os alvolos e o sangue. 7. ? O que gs? Em fsica, gs um dos estados da matria, que no tem forma e volume definido. E consiste em um monte de aglomerados de partculas com movimento aleatrio. Presso: o termo presso refere-se a razo entre a fora mdia que o gs exerce na superfcie do recipiente e a rea dessa superfcie. Volume: o volume ocupado por um gs em um determinado recipiente. O volume molar de um gs o volume de um mol desse gs, que dever estar uma determinada temperatura e presso, ou seja, o volume determinado proporcionalmente ao seu numero de mols de um gs. Volume Molar = 22,4 L/mol na CNTP. 8. O que gs? Nmero de Molculas: o nmero de mols do gs calculado utilizado-se a sua massa molar, encontrada na tabela peridica e atravs da constante de Avogadro. Constante de Avogadro = 6,02.1023 Temperatura: os tomos e molculas que so constituintes de substncias como o gs, e que est em constante movimento de vibrao, rotao ou de translao, ou seja, a temperatura de qualquer sistema fsico estar relacionada com o movimento das partculas que compem o gs. ? 9. Oxignio O oxignio um gs incolor, inodoro e inspito. Na natureza o oxignio encontrado na forma de molcula O2 (gs oxignio) e na forma de O3 (gs oznio). A combinao do gs oxignio com outros elementos forma xidos, cuja a reao com gua produz oxicidos e bases. 10. Transporte de Oxignio O oxignio se dissolve no plasma, mas como pouco solvel, transportada no sangue ligado a hemoglobina. Cada molcula de hemoglobina possui quatro stios de ligao para o O2 e a ocupao total ou parcial desses stios depende da concentrao de O2 sangunea. O sangue que deixa os pulmes possui 95% das hemoglobinas ligadas ao O2. Esse sangue difunde- se pelos tecidos onde o O2 se desprende da hemoglobina e passa para os tecidos. Resumidamente, nos tecidos o O2 participa da liberao de energia de substratos metablicos. C6H12O6(glicose) + 6O2 6CO2 + 6H2O + ENERGIA 11. Transporte de Oxignio As hemoglobinas tambm participam da retirada de CO2 formado no metabolismo da clula. A concentrao de CO2 mais alta dentro das clulas do que na corrente sangunea devido a constante produo metablica. Os valores aproximados de CO2 no sangue so: 10% permanecem em soluo fsica, 30% unem- se a hemoglobina e 60% reage com gua formando bicarbonato e hidrognio. O hidrognio livre liga-se a molcula de hemoglobina: Obs.: A hemoglobina o principal sistema tampo sanguneo. Sempre que a hemoglobina libera um oxignio ela liga-se a um hidrognio e vice versa, mantendo assim o pH constante. 12. Gs Carbnico O gs carbnico produzido nos tecidos eliminado pelos pulmes pelos movimentos do fole respiratrio. A maior parte do gs carbnico transportada dos tecidos ao pulmo pelo sangue venoso, na forma de bicarbonato. A frao que permanece em soluo fsica chamada CO2 livre ou CO2 molecular. O CO2 livre no hidratado permeia rpida e facilmente por membranas e tecidos orgnicos, obedecendo sempre aos gradientes de presso existentes. Em cada lquido orgnico, a quantidade de CO2 livre linearmente proporcional a sua presso parcial. 13. Efeito Bohr X Efeito Haldane Efeito de Bohr a tendncia do oxignio de deixar a corrente sangunea quando a concentrao de dixido de carbono aumenta. Essa tendncia facilita a liberao de oxignio da hemoglobina para os tecidos e aumenta a concentrao de oxignio na hemstase. Junto com o efeito de Haldane, que a facilitao da eliminao de CO2, o efeito Bohr um dos grandes reguladores de concentraes gasosas no sangue. Nos tecidos no-alveolares, o sangue recebe CO2 formado nos processos metablicos desses tecidos. Isso faz com que hemoglobina libere o O2 para ligar-se ao CO2, pelo qual tem maior afinidade. Essa liberao de oxignio aumenta sua disponibilidade para os tecidos. O contrrio ocorre nos pulmes: quando o CO2 passa pelos alvolos, a quantidade de O2 que se liga a hemoglobina aumenta, facilitando a entrada desse gs e sua 14. Efeito Bohr X Efeito Haldane Efeito de Haldane o aumento da tendncia do dixido de carbono de deixar o sangue conforme aumenta a saturao da hemoglobina pelo oxignio. A sada de CO2 acontece nos alvolos e parte normal da ventilao. Acontece pois quando o oxignio se liga a hemoglobina, h transformao do grupamento heme frrico num cido mais forte. A acidificao da hemoglobina dificulta a ligao do dixido de carbono e aumenta a quantidade de ons de hidrognio na corrente sangunea. Devido a menor ligao com a hemoglobina e ao ligamento do hidrognio ao bicarbonato, dissociando-o em gs carbnico e gua, a concentrao sangunea de CO2 aumenta. O aumento da concentrao sangunea de CO2 leva a um deslocamento do equilbrio qumico no sentido de o eliminar e facilitar sua difuso pelas membranas celulares. Isso permite 15. Centros Respiratrios O centro respiratrio (CR) est localizado na medula oblonga , que a parte mais baixa do tronco cerebral . O CR recebe sinais de controle de produtos qumicos, controles hormonais, neurais, taxa e profundidade dos movimentos respiratrios do diafragma e outros msculos respiratrios, mantendo o tampo Bicarbonato nas concentraes mais convenientes para garantir a homeostase. Em indivduos saudveis, a presena de nveis elevados de dixido de carbono no sangue o estimulante que a resposta CR para sinalizar os msculos respiratrios para respirar, e assim oxigenar o sangue. J Indivduos que sofrem de doena pulmonar crnica geralmente tm um nvel bastante elevado de dixido de carbono no sangue, devido diminuio da 16. Relao entre o pH e a concentrao de hidrognio Todos os lquidos do organismo possuem sistemas tampo para impedir alteraes significativas da concentrao do on hidrognio ou, em outras palavras, do pH. Se a concentrao do hidrognio aumenta ou diminui significativamente, o centro respiratrio imediatamente estimulado para alterar a frequncia respiratria e modificar a eliminao do dixido de carbono. As variaes da eliminao do dixido de carbono, tendem a retornar o pH aos seus valores normais. Quando o pH se afasta da faixa de normalidade, os rins eliminam urina cida ou alcalina, contribuindo para o retorno da 17. Produo de cidos e Os Sistemas Tampes Os tampes, denominao traduzida do original ingls buffer (amortecedor), so as substncias que limitam as variaes do pH do sangue e demais lquidos orgnicos, ao se combinarem com os cidos ou as bases que alcanam aqueles lquidos. As substncias que constituem os tampes agem aos pares ou, menos comumente, em grupos, constituindo um sistema protetor. Um sistema tampo constitudo por um cido fraco e o seu sal, formado com uma base forte. O cido fraco e o sal do sistema tampo, em condies normais, existem em uma relao constante, que o organismo tende a preservar. 18. Produo de cidos e Os Sistemas Tampes O sistema tampo do bicarbonato e cido carbnico corresponde cerca de 64% do total de tampes. Esse sistema essencial regulao do equilbrio cido-base, porque o metabolismo celular gera muito cido como produto final, sob a forma de cido carbnico. Composio do sistema Percentual Bicarbonato/cido Carbnico 64% Hemoglobina/Oxihemoglobina 28% Protenas cidas/Protenas bsicas 19. Tampo Bicarbonato O on bicarbonato o principal responsvel pelo tamponamento do sangue humano e geralmente encontrado nos fluidos corporais na forma de bicarbonato de sdio. O bicarbonato mantm o pH do sangue numa faixa segura compreendida entre 7,35 e 7,45, restringindo s variaes de pH para cima ou para baixo desses valores.O mais importante sistema tampo do organismo o sistema tampo cido carbnico/bicarbonato, pois atua diretamente na regulao do pH, portanto, os sistemas tampes tm como funo preservar o pH sanguneo em timo e os demais lquidos orgnicos, veja: Quando um cido adicionado ao sangue, o bicarbonato do tampo prontamente reage a ele; a reao produz um sal, formado com o sdio do bicarbonato e o cido carbnico. Essa reao diminui a quantidade de bases e altera a relao entre o bicarbonato e o cido carbnico. O cido carbnico 20. Tampo Bicarbonato Quando uma base invade o organismo, o cido carbnico prontamente reage a ela, produzindo bicarbonato e gua. O cido carbnico diminui. Os rins aumentam a eliminao de bicarbonato ao invs do on hidrognio, reduzindo a quantidade de bicarbonato no organismo, para preservar a relao do sistema tampo. O bicarbonato total disponvel no organismo de aproximadamente 1.000 mEq (miliequivalente), dos quais cerca de 450 mEq esto imediatamente disponveis, distribudos em 15 litros de lquido extracelular, sendo 3 litros de plasma e 12 litros de lquido intersticial. 21. Tampo Fosfato O sistema tampo fosfato, formado pelo fosfato de sdio e cido fosfrico eficaz no plasma, no lquido intracelular e nos tbulos renais onde se concentra em grande quantidade. Apesar de o sistema tampo operar em uma faixa boa da curva tampo, sua concentrao no lquido extracelular 12 vezes menos do que o do tampo bicarbonato. Por isso, sua capacidade de tamponamento total no lquido extracelular bem menor que a do sistema bicarbonato. 22. Tampo Fosfato Por outro lado, o tampo fosfato especialmente importante nos lquidos tubulares dos rins, por duas razes: 1 o fosfato fica geralmente muito concentrado nos tbulos, aumentando a capacidade de tamponamento do sistema fosfato. 2 o lquido tubular geralmente mais cido do que o lquido extracelular, trazendo a faixa de operao do tampo mais prximo ao pK (constante de acidez) do sistema. O tampo fosfato tambm muito importante nos lquidos intracelulares, visto que a concentrao de fosfato nesses lquidos muitas vezes maior que a dos lquidos extracelulares e, tambm, pelo fato de o pH do lquido intracelular estar geralmente mais prximo ao pK do sistema 23. Sistema Tampo Protenas As protenas esto entre os tampes mais abundantes no corpo devido s suas concentraes elevadas,especialmente no interior das clulas. O pH destas clulas,embora ligeiramente mais baixo que o do lquido extracelular,altera-se,contudo,aproximadamente na proporo das alteraes do pH extracelular. H uma pequena quantidade de difuso de H+ e HCO3 -atravs da membrana celular,embora esses ons levem muitas horas para atingir o equilbrio com o lquido extracelular,exceto pelo equilbrio rpido que ocorre nas hemcias. O CO2 no entanto,pode difundir-se rapidamente atravs de todas as membranas celulares.Esta difuso dos sistemas tampo do bicarbonato causa mudanas no pH do lquido intracelular quando h mudanas no pH do extracelular.Por esta razo,os sistemas tampo do interior das clulas ajudam a prevenir mudanas no pH do lquido extracelular,mas podem levar 24. Sistema Tampo Protenas Nas hemcias a hemoglobina um tampo importante. Aproxidamente 60 a 70% do tamponamento qumico total dos lquidos corporais se d no interior das clulas e grande parte resulta das protenas intracelulares. Entretanto,exceto no caso das hemcias,a lentido com que o H+ e o HCO3 - se movem atravs das membranas celulares muitas vezes retarda por muitas horas a capacidade mxima de as protenas tamponarem anormalidades acidobsicas extracelulares. Alm das concentraes elevadas de protenas nas clulas,um outro fator que contribui para seu poder de tamponamento o fato de os PHs de muitos desses sistemas de protenas serem bem prximos de 7,4. 25. Outros Tampes Alm do principal sistema tampo,bicarbonato/cido carbnico, outros sistemas so importantes na manuteno do equilbrio cido-base. No lquido intracelular, cuja concentrao de sdio baixa, o tampo do cido carbnico consiste principalmente de bicarbonato de potssio e de magnsio. O sistema tampo fosfato, formado pelo fosfato de sdio e cido fosfrico eficaz no plasma, no lquido intracelular e nos tbulos renais onde se concentra em grande quantidade. O tampo hemoglobina exclusivo das hemcias; colabora com a funo de transporte do CO2 e com o tampo bicarbonato.Os sistemas tampo no so independentes entre si, mas cooperativos. Qualquer condio que modifique um dos sistemas tambm influir no equilbrio dos demais; na realidade, os sistemas tampo auxiliam-se uns aos outros. 26. Outros Tampes O Tampo Amnia O tampo amnia um tampo do fluido tubular. A importncia do tampo amnia, em sntese, consiste na quebra da glutamina para promover a produo de novo bicarbonato. Na clula do tbulo proximal ocorre a quebra da glutamina, que origina dois ons NH4+ e dois HCO- 3. Enquanto o bicarbonato absorvido, o NH4+ secretado para a luz tubular e excretado na urina. 27. Controle Renal das Concentraes de H+ e de HCO3 Tbulo Proximal Na clula tubular proximal (predominantemente) ocorrem dois processos que so fundamentais para a regulao do equilbrio cido-base: a secreo de hidrognio e a reabsoro de bicarbonato. importante ressaltar que os dois processos ocorrem de forma acoplada para cada on H+ secretado, um HCO- 3 absorvido. A secreo de hidrognio se d atravs do mecanismo de transporte ativo secundrio, pela protena trocadora Na+/H+. 28. Controle Renal das Concentraes de H+ e de HCO3 Portanto, ocorre um antiporte, em que o sdio vai para o interior da clula enquanto o hidrognio secretado ativamente para a luz tubular. J a reabsoro de bicarbonato se d em duas etapas principais. Inicialmente, o bicarbonato presente no fluido tubular est sob a forma de bicarbonato de sdio (que sua forma predominante na circulao plasmtica). O bicarbonato de sdio d origem aos ons Na+ (que ser transportado para o interior da clula atravs do j mencionado antiporte com o H+) e HCO- 3(que sofre ligao ao H+ que foi secretado para o lmen atravs do j mencionado antiporte com o Na+). 29. Controle Renal das Concentraes de H+ e de HCO3 Assim, h formao de H2CO3, que d origem a CO2 e H2O. O CO2 se difunde para o interior da clula. Em seguida, ocorre uma "reao inversa" em que o CO2 j no interior da clula se combina H2O, formando H2CO3. Este H2CO3 se dissocia em H+ e HCO- 3. O H+ "abastecer" o contratransporte com o sdio (atravs da protena trocadora Na+/H+ presente na membrana luminal), enquanto o bicarbonato ser absorvido (ele atravessa a membrana basolateral por difuso). de grande importncia salientar que esse um processo em que fundamental a presena da enzima anidrase carbnica, promovendo a catalisao das reaes que envolvem o cido carbnico. 30. Controle Renal das Concentraes de H+ e de HCO3 Tbulo Distal Embora as concentraes de fosfato e a sua capacidade de tamponamento no lquido extracelular sejam baixas,o fosfato concentra-se progressivamente no tbulo renal renal e passa a constituir o sistema tampo mais abundante no tbulo distal e nfron terminal.A troca de H+ e Na+ na urina tubular converte o fosfato de hidrognio dissdico (Na2HPO4)em fosfato de diidrognio sdico (Na2HPO4), permitindo a excreo de grandes quantidades de cido,sem reduzir o pH da urina a ponto de bloquear o transporte de H+. 31. Referncias BRASIL, Escola. O que uma soluo-tampo? . Disponvel em: http://www.brasilescola.com/quimica/o-que-uma-solucao-tampao.htm Acesso em: 21/06/2013. PORTAL, So Francisco. Sistema Respiratrio. Disponvel em: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/corpo-humano-sistema- respiratorio/sistema-respiratorio-9.php Acesso em: 21/06/2013 GRUPO, Escolar. Fisiologia - O Transporte de O2 e CO2. Disponvel em: http://www.grupoescolar.com/pesquisa/fisiologia--o- transporte-de-o2-e-co2.html Acesso em: 21/06/2013 SO, Biologia. Respirao. Disponvel em: http://www.sobiologia.com.br/conteudos/FisiologiaAnimal/respiracao.p hp Acesso em: 23/06/2013 INFO, Escola. Gases. Disponvel em: http://www.infoescola.com/fisiologia/gases/ Acesso em: 22/06/2013. LIGA, Acadmica de Nefrologia. Equilbrio cido-Base. Disponvel em: http://www.lian- ebmsp.com.br/Nefropedia.View.php?id=68 Acesso em: 25/06/2013 32. Referncias SO, Fsica. Gases. Disponvel em: http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Estudodos Gases/gases.php Acesso em: 23/06/2013 INFO, Escola. Respirao. Disponvel em: http://www.infoescola.com/fisiologia/respiracao/ Acesso em: 21/06/2013 UENF. Volume Molar. Disponvel em: http://www.uenf.br/uenf/centros/cct/qambiental/ga_volumemo lar.html Acesso em: 24/06/2013 EBAH.Sistema Tampo. Disponvel em: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAi6UAL/sistema- tampao Acesso em: 21/06/2013 PORTAL, So Francisco. Oxignio. Disponvel em: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/oxigenio/oxigenio.p hp Acesso em: 24/06/2013