tampões biológicos

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Tampões biológicos

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Page 1: Tampões biológicos

Tampões

biológicos

Page 2: Tampões biológicos

Relembrar os conceitos de ácido e

base (Brönsted-Lowry), pH, pKA;

Compreender a importância do pH

na manutenção da estrutura

tridimensional das biomoléculas;

Conhecer os valores de pH dos

fluídos biológicos;

Conhecer os sistemas-tampão dos

fluídos biológicos e entender os

mecanismos que resultam no

controle do pH;

OBJETIVOS

Page 3: Tampões biológicos

Entender os fatores que limitam a

capacidade tamponante;

Estudar os sistemas tampão da saliva, suas

faixas de eficiência e a importância de

cada sistema;

Conhecer a composição das diferentes

apatitas e os efeitos da variação de pH

nessas estruturas;

Conhecer os sistemas tamponantes do

sangue e os distúrbios do metabolismo

ácido básico;

Entender a importância do valor pH na

absorção de fármacos.

OBJETIVOS

Page 4: Tampões biológicos

Sistemas tampãoO que são?MISTURAS DE UM ÁCIDO FRACO COM SUA BASE CONJUGADA, QUE ESTABILIZAM O PH DE UMASOLUÇÃO

Page 5: Tampões biológicos

Tenho que estudar

isso????????

https://www.youtube.com/watch?v=pb7lA7lzcxQ

Page 6: Tampões biológicos

pH

pH = - log [H+]

1 Ácido 7 Básico 14

100 10-7 mol/L 10-14 mol/L

Escala da concentração de H+ e de pH

Page 7: Tampões biológicos

pH no sangue arterial

[H+] = 0,00000004 mol/L

pH = - log [H+]

pH = - log [0,00000004]

pH = 7,4

Page 8: Tampões biológicos

pH nos líquidos corporais

pH

Sangue arterial 7,40

Sangue venoso 7,35

Líquido intersticial 7,35

Líquido Intracelular 6,0 a 7,4

Urina 4,5 a 8,0

Suco gástrico 0,8

Saliva 6,5 a 7,2

Page 9: Tampões biológicos

Qual a importância

da manutenção do

pH?

Page 10: Tampões biológicos

Forças químicas que estabilizam a

estrutura das proteínas

http://dx.doi.org/10.1590/S0100-40422007000100025

Page 11: Tampões biológicos

Forças químicas que estabilizam a

estrutura de ácidos nucleicos

Dupla fita do DNA

Page 12: Tampões biológicos
Page 13: Tampões biológicos

Variações de pH na placa bacteriana

após consumo de carboidratos

4,0

5,0

6,0

7,0

0 2,5 5 10 15 20 25 30 40

tempo (minutos)

pH p

laca

pH crítico

Curva de Stephan

Page 14: Tampões biológicos

Ácidos e bases de

Brönsted

HCl Cl- + H+

H2CO3 HCO3- + H+

H3C-COOH H3C-COO- + H+

NH4+ NH3 + H+

Page 15: Tampões biológicos

Equação de dissociação

dos ácidos

Keq = [H+].[A-]

[HA]

HA H+ + A-

HA H+ + A-

Ácido forte

Ácido fraco

Constante de

equilíbrio do ácido

Page 16: Tampões biológicos

• Constante de dissociação dos

ácidos

H2CO3 HCO3- + H+

Ka = 1,7x10-4 (mol/L)

pKa 3,7

H3C-COOH H3C-COO- + H+ Ka 1,7x10-5

pKa = 4,7

NH4+ NH3 + H+

Ka 5,6x10-10

pKa = 9,2

Page 17: Tampões biológicos

• Constante de dissociação dos

ácidos

H2CO3 HCO3- + H+

Ka = 1,7x10-4 (mol/L)

pKa 3,7

H3C-COOH H3C-COO- + H+ Ka 1,7x10-5

pKa = 4,7

NH4+ NH3 + H+

Ka 5,6x10-10 ; pKa = 9,2

Quanto maior o valor de Ka maior a força do ácido

Quanto menor o valor de pKa maior a força do ácido

Page 18: Tampões biológicos

Sistema-tampão

Page 19: Tampões biológicos

Como atuam os sistemas-

tampão

HA H+ + A-

Keq = [H+].[A-] = [H+] . [A-]

[HA] [HA]

Quando se adiciona ácido

H+H+

H+

Page 20: Tampões biológicos

Como atuam os sistemas-

tampão

HA H+ + A-

Keq = [H+].[A-] = [H+] . [A-]

[HA] [HA]

Quando se adiciona ácido

Page 21: Tampões biológicos

Como atuam os sistemas-

tampão

HA H+ + A-

Keq = [H+].[A-] = [H+] . [A-]

[HA] [HA]

Quando se adiciona ácido

Page 22: Tampões biológicos

Como atuam os sistemas-

tampão

Keq = [H+].[A-] = [H+] . [A-]

[HA] [HA]

Quando se adiciona álcali

OH- + H+ H2O OH-

OH-

OH-

Page 23: Tampões biológicos

Como atuam os sistemas-

tampão

Keq = [H+].[A-] = [H+] . [A-]

[HA] [HA]

Quando se adiciona álcali

OH- + H+ H2O

Page 24: Tampões biológicos

Eficiência dos tampões

A eficiência de

um tampão

está restrita a

faixa de pH

Page 25: Tampões biológicos

Relação Ka, pH e concentrações de ácido e

base conjugada

HA H+ + A-

Ka = [H+].[A-]

[HA]

pH = pKa + log [A-]

[HA]

equação de Henderson-Hasselbach

Page 26: Tampões biológicos

Qual a razão ácido-base conjuga do ácido

acético em pH 5,7???????

5,7 = 4,7 + log [H3C-COO-]

[H3C-COOH]

H3C-COOH H3C-COO- + H+

pKa 4,7pH = pKa + log [H3C-COO- ]

[H3C-COOH]

1,0 = log [H3C-COO-]

[H3C-COOH]Razão = 10

Page 27: Tampões biológicos

Tampões salivares

Page 28: Tampões biológicos

Tampões Salivares

• pH da saliva - 5,0-8,0 (6,5 – 7,2)

• Tampão bicarbonato - pKa 6,1

Maior importância na saliva estimulada

do fluxo salivar [ HCO3- ] e [ HPO4

2- ]

Fluxo 0,3 mL/min - 5 mmol/L de tampão bicarbonato

Fluxo > 2 mL/min - 24 mmol/L de tampão bicarbonato

Mais efetivo que os outros tampões

salivares

Valor próximo ao pH da placa dental

Ação rápida

perda de CO2 (g)

Page 29: Tampões biológicos

Tampões Salivares

▪ Tampão fosfato ▪ Maior importância na saliva não estimulada

▪ [ HPO42- ]

▪ Concentração salivar dependente da

concentração plasmática e do PTH

H3PO4 + H2O H3O+ + H2PO4

- pKa 2,0

H2PO4- + H2O H3O

+ + HPO4-2 pKa 6,8

HPO4-2 + H2O H3O

+ + PO4-3 pKa 12,0

(Fosfato biácido)

(Fosfato monoácido)

Page 30: Tampões biológicos

Tampões Salivares

• Tampão de proteínas

Proteínas ricas em histidina (histatinas)

• Tampão amônio:

NH3 + H+ NH+4 pKa 9,25

Histidina pKR 6,0

Page 31: Tampões biológicos

Importância da manutenção do

pH da salivar

• Esmalte:

– 96-97% matéria inorgânica apatitas

• Fórmula molecular D10T6M2

• D – (Ca+2, Ba+2)

• T – PO4-3

• M – OH-, F-, Cl-, outros

Ca10(PO4)6(OH)2

Ca5F(PO4)3

Page 32: Tampões biológicos

Desmineralização do esmalte

Dissolução do esmalte rico em hidroxiapatita pH < 5,0

Dissolução do esmalte rico em fluorapatita pH < 4,5

Page 33: Tampões biológicos

Manutenção do pH sanguíneo

pH do plasma arterial: 7,35 – 7,45

[H+] 35-45 nmol/L

Limites compatíveis com a vida: pH 6,8 –

7,8 (20-120 nmol/L de H+)

Produção de H+

• Produção diária: 60 mmol/L

• Fontes de H+:

• Oxidação de aminoácidos

• CO2

Page 34: Tampões biológicos

Manutenção do pH sanguíneo

Sistemas que fazem a manutenção do equilíbrio acido básico:

1) sistemas-tampão (bicarbonato e

hemoglobina)

2) sistema respiratório

3) sistema renal

Page 35: Tampões biológicos

• Tampão bicarbonatoCO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3

- pKa 6,1

Keq = [H+].[HCO3-]

[CO2]

Keq = [H+].[HCO3-]

[CO2]

pH = 6,1 + log [HCO3-] Equação de

0,03.pCO2 Henderson

pCO 2x 0,03 mEq/L/mmHg, 37oC

Page 36: Tampões biológicos

Distúrbio do equilíbrio acido

básicoAcidose Metabólica: [HCO3

-]

Causas:Excesso da produção ácidos

retenção de radicais ácidos ou eliminação

excessiva de álcalis (doenças renais)

perda de eletrólitos pelas fezes, suor, urina

pH = pKa + log [HCO3-]

0,03.p CO2

Page 37: Tampões biológicos

Distúrbio do equilíbrio acido

básico

Acidose respiratória: pCO2

Causas:paralisia do diafragma, malformação

torácica, hipotonia muscular,

pneumopatias, asma brônquica.

pH = pKa + log [HCO3-]

0,03.pCO2

Page 38: Tampões biológicos

Distúrbio do equilíbrio acido

básico

Alcalose metabólica: [HCO3-]

Causas

Ingestão excessiva de álcalis

(bicarbonato), perda anormal de HCl

(vômitos excessivos), retenção de sódio

pH = pKa + log [HCO3-]

0,03.pCO2

Page 39: Tampões biológicos

Distúrbio do equilíbrio acido

básico

Alcalose respiratória: pCO2

Causas

hiperventilação voluntária ou emotiva, ou

durante a respiração com o uso de

aparelhos, processos neurológicos

centraispH = pKa + log [HCO3

-]

0,03.pCO2

Page 40: Tampões biológicos

Sinais e sintomas dos distúrbios do

equilíbrio acido básico

Acidose:

depressão do SNC, desorientação, coma; aumento da frequência e profundidade da respiração na acidose metabólica

Alcalose

hiper-excitabilidade, ansiedade intensa, tetaniados músculos do antebraço e face, convulsões

Page 41: Tampões biológicos

Importância do pH para a

absorção de fármacos

pH no estômago: 1,5

pH no intestino: 6,0

A maior absorção de aspirina ocorre no

Estômago ou no intestino????

pKa 3,5

pH = pKa + log [A-]

[HA]https://youtu.be/tIIFxl9G8JQ

Page 42: Tampões biológicos

Bibliografia

MARZZOCO, A.; TORRES, B.B. Bioquímica Básica, 3ª ed.,

Ed. Guanabara Koogan, 2007.

LEHNHNGER, A.L., NELSON, D.L., COX, M.M. Princípios

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CHAMPE, P.C.; HARVEY, R.A.; FERRIER, D.R. Bioquímica

Ilustrada, 4ª ed., Artmed, 2009.

BUZALAF, M.A.R. Fluoretos e Saúde Bucal. Ed. Santos,

2008.

NICOLAU, L. Fundamentos de Odontologia:

Fundamentos de Bioquímica Oral, Ed. Guanabara

Koogan, 2008.

LEVINE, M. Topics in Dental Biochemistry, Ed. Springer,

2011.