Slide 1 - (LTC) de NUTES
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pH e sistema tampão pH pH = 1 = - log [H+] log[H+] Determina as concentrações de H+ e OH- em qualquer solução aquosa Afeta a estrutura e a atividade das biomoléculas Absorção Medicamentos Diagnóstico clínico (pH do sangue e urina) Escala de pH 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 perdêlos 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 HA H+ + A- Constante de equilíbrio: Keq = [H+] [A-] [HA] = Ka Equação de Henderson-Hasselbach 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] [A- ] = 1 [HA] 100 log [A- ] = -2 [HA] log [A- ] = log 0,01 [HA] [HA] = 100 vezes maior que [A-] Estômago (ácido) Como será absorção da aspirina no pH = pka ?? 3 = 3 + log [A- ] [HA] [A- ] = 1 [HA] log [A- ] = 0 [HA] [A- ] = [HA] log [A- ] = log 1 [HA] E como será a absorção da aspirina em ph básico ?? 8 = 3 + log [A- ] [HA] [A- ] = 100.000 [HA] log [A- ] = 5 [HA] [A- ] log [A- ] = log 100.000 [HA] = 100.000 vezes maior que [HA] Absorção de medicamentos e pH Tampões 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 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? Ácido Acético Acetato Titulação: A concentração de ácido é calculada a partir do volume e da concentração de base Curva de titulação de ácidos com forças diferentes Ácido mais fraco (demora mais a perder H+) maior pKa Ácido mais forte (perde H+ mais rapidamente) menor pKa Íon Amônio Diidrogênio Fosfato Ácido Acético 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 reações Pepsina 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 proteínas Aminoácidos 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 Tampões biologicamente importantes Sistemas Fosfato e Bicarbonato pH é constante e específico (mantém as biomoléculas em seu estado iônico ótimo) Tampão fosfato pH pKa ~7,0 Tamponamento do citoplasma pH entre 6,9 e 7,4 Tampão bicarbonato H2CO3 do plasma sanguíneo está em equilíbrio com o CO2 dos pulmões Tamponamento do plasma sanguíneo pH ~ 7,4 Como funciona o tampão bicarbonato durante um exercício físico? Ácido láctico (H+) produzido no músculo é adicionado no sangue provocando Ácido carbônico hiperventilação Como funciona o tampão bicarbonato quando o pH do sangue aumenta? Produção de amônia (NH3) durante o catabolismo de proteínas provoca: Bicarbonato Respiração lenta regula pH 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 Acidose Respiratória Insuficiência Respiratória – redução na eliminação de CO2 Causas possíveis: Asma - depressão respiratória devido a resistência na passagem do ar Pneumonia severa – prejuízo nas trocas gasosas Aumento da pCO2 nos tecidos. O equilíbrio desloca-se para a direita. CO2 + H20 H+ + HCO3Compensação 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 Ansiedade A alcalose respiratória ocorre como resultado da hiperventilação A diminuição de CO2 desloca o equilíbrio pra esquerda Para reverter: respirar dentro de um saco de papel CO2 + H20 H+ + HCO3- Compensação renal: excreta HCO3reabsorve H+ (Diminuir pH, aumentando conc H+) SOLUÇÃO: Respirar novamente o CO2 expirado ( CO2) Reverte a alcalose respiratória Acidose metabólica Ex: Diarréia [HCO3-] SOLUÇÃO: Hiperventilação consegue reverter instantaneamente a acidose metabólica Hiperventilação Acidose metabólica não compensada é raramente vista clinicamente Alcalose metabólica Ex: Vômito [H+] (elimina conteúdo do estômago) hipoventilação SOLUÇÃO: Respiração lenta consegue reverter instantaneamente a alcalose metabólica Distúrbios ácido-base Distúrbios ácido-base Equilíbrio ácido-base
