Sistemas tampão do organismo

25.322 visualizações

Publicada em

Publicada em: Educação
0 comentários
9 gostaram
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
25.322
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
26
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
263
Comentários
0
Gostaram
9
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

Sistemas tampão do organismo

  1. 1. Sistemas Tampão do Organismo CENTRO UNIVERSITÁRIO RITTER DOS REIS Nomes: Bruna Flores Emmanuel Miguel Ingrid Fernandes Samara Paiva. Disciplina: Biofísica - PMA Professora: Caroline Perinazzo da Veiga Porto Alegre, Junho de 2013.
  2. 2. O que são os sistemas tampões do organismo? Os sistemas tampão do organismo são como mecanismos reguladores do pH, que atuam em sincronia, com a finalidade de preservar as condições ótimas para as funções celulares. O mecanismo respiratório, é de ação rápida, o mecanismo renal, de ação lenta e o mecanismo químico, de ação imediata, representado por pares de substâncias chamados sistemas "tampão", que podem reagir com ácidos ou com bases em excesso nos líquidos do organismo. Como são formados? A solução tampão é formada pela mistura de: • Um ácido fraco, com uma base conjugada; • Ou com a mistura de uma base fraca com seu ácido conjugado.
  3. 3. Transporte de O2 e CO2 pelo sangue Transporte de O2 A combinação de pigmentos respiratórios com o O2, aumenta significativamente a capacidade do transporte desse gás pelo corpo. O principal pigmento respiratório presente nos animais é a hemoglobina. A hemoglobina é uma proteína constituída por quatro cadeias polipeptídicas associadas a um grupo químico chamado Grupo Heme, que contem ferro. Uma molécula de hemoglobina (Hb) é capaz de se combinar com quatro moléculas de gás oxigênio, formando a oxiemoglobina. Hb + 4O2 → Hb(O2)4
  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 três formas químicas diferentes e que são levadas aos pulmões:  CO2 é transportado e dissolvido no plasma sanguíneo.  CO2 transportado na forma de bicarbonato (HCO3 -).  CO2 ligado à hemoglobina.
  5. 5. Os Gases Respiratórios As células obtêm energia necessária por meio da respiração celular. Moléculas orgânicas reagem com moléculas de gás Oxigênio (O2), produzindo moléculas de água e gás carbônico (CO2) + energia. Que é dada pela seguinte fórmula: Composto orgânico + O2 → CO2 + H2O + energia
  6. 6. Membrana Respiratória A membrana respiratória é a membrana que cobre os alvéolos dos pulmões e faz a troca gasosa dos gases oxigênio e carbônico, essa troca chama-se difusão. Essa difusão é feita entre os alvéolos e o sangue.
  7. 7. ? O que é gás? Em física, gás é um dos estados da matéria, que não tem forma e volume definido. E consiste em um monte de aglomerados de partículas com movimento aleatório.  Pressão: o termo pressão refere-se a razão entre a força média que o gás exerce na superfície do recipiente e a área dessa superfície.  Volume: o volume é ocupado por um gás em um determinado recipiente. O volume molar de um gás é o volume de um mol desse gás, que deverá estar à uma determinada temperatura e pressão, ou seja, o volume é determinado proporcionalmente ao seu numero de mols de um gás. Volume Molar = 22,4 L/mol na CNTP.
  8. 8. O que é gás?  Número de Moléculas: o número de mols do gás é calculado utilizado-se a sua massa molar, encontrada na tabela periódica e através da constante de Avogadro. Constante de Avogadro = 6,02.1023  Temperatura: os átomos e moléculas que são constituintes de substâncias como o gás, e que está em constante movimento de vibração, rotação ou de translação, ou seja, a temperatura de qualquer sistema físico estará relacionada com o movimento das partículas que compõem o gás. ?
  9. 9. Oxigênio O oxigênio é um gás incolor, inodoro e insípito. Na natureza o oxigênio é encontrado na forma de molécula O2 (gás oxigênio) e na forma de O3 (gás ozônio). A combinação do gás oxigênio com outros elementos forma óxidos, cuja a reação com água produz oxiácidos e bases.
  10. 10. Transporte de Oxigênio O oxigênio se dissolve no plasma, mas como é pouco solúvel, é transportada no sangue ligado a hemoglobina. Cada molécula de hemoglobina possui quatro sítios de ligação para o O2 e a ocupação total ou parcial desses sítios depende da concentração de O2 sanguínea. O sangue que deixa os pulmões 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 liberação de energia de substratos metabólicos. –C6H12O6(glicose) + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ENERGIA
  11. 11. Transporte de Oxigênio As hemoglobinas também participam da retirada de CO2 formado no metabolismo da célula. A concentração de CO2 é mais alta dentro das células do que na corrente sanguínea devido a constante produção metabólica. Os valores aproximados de CO2 no sangue são: – 10% permanecem em solução física, 30% unem- se a hemoglobina e 60% reage com água formando bicarbonato e hidrogênio. • O hidrogênio livre liga-se a molécula de hemoglobina: – Obs.: A hemoglobina é o principal sistema tampão sanguíneo. • Sempre que a hemoglobina libera um oxigênio ela liga-se a um hidrogênio e vice versa, mantendo assim o pH constante.
  12. 12. Gás Carbônico O gás carbônico produzido nos tecidos é eliminado pelos pulmões pelos movimentos do fole respiratório. A maior parte do gás carbônico é transportada dos tecidos ao pulmão pelo sangue venoso, na forma de bicarbonato. A fração que permanece em solução física é chamada CO2 livre ou CO2 molecular. O CO2 livre não hidratado permeia rápida e facilmente por membranas e tecidos orgânicos, obedecendo sempre aos gradientes de pressão existentes. Em cada líquido orgânico, a quantidade de CO2 livre é linearmente proporcional a sua pressão parcial.
  13. 13. Efeito Bohr X Efeito Haldane  Efeito de Bohr É a tendência do oxigênio de deixar a corrente sanguínea quando a concentração de dióxido de carbono aumenta. Essa tendência facilita a liberação de oxigênio da hemoglobina para os tecidos e aumenta a concentração de oxigênio na hemóstase. Junto com o efeito de Haldane, que é a facilitação da eliminação de CO2, o efeito Bohr é um dos grandes reguladores de concentrações gasosas no sangue. Nos tecidos não-alveolares, o sangue recebe CO2 formado nos processos metabólicos desses tecidos. Isso faz com que hemoglobina libere o O2 para ligar-se ao CO2, pelo qual tem maior afinidade. Essa liberação de oxigênio aumenta sua disponibilidade para os tecidos. O contrário ocorre nos pulmões: quando o CO2 passa pelos alvéolos, a quantidade de O2 que se liga a hemoglobina aumenta, facilitando a entrada desse gás e sua
  14. 14. Efeito Bohr X Efeito Haldane  Efeito de Haldane É o aumento da tendência do dióxido de carbono de deixar o sangue conforme aumenta a saturação da hemoglobina pelo oxigênio. A saída de CO2 acontece nos alvéolos e é parte normal da ventilação. Acontece pois quando o oxigênio se liga a hemoglobina, há transformação do grupamento heme férrico num ácido mais forte. A acidificação da hemoglobina dificulta a ligação do dióxido de carbono e aumenta a quantidade de íons de hidrogênio na corrente sanguínea. Devido a menor ligação com a hemoglobina e ao ligamento do hidrogênio ao bicarbonato, dissociando-o em gás carbônico e água, a concentração sanguínea de CO2 aumenta. O aumento da concentração sanguínea de CO2 leva a um deslocamento do equilíbrio químico no sentido de o eliminar e facilitar sua difusão pelas membranas celulares. Isso permite
  15. 15. Centros Respiratórios O centro respiratório (CR) está localizado na medula oblonga , que é a parte mais baixa do tronco cerebral . O CR recebe sinais de controle de produtos químicos, controles hormonais, neurais, taxa e profundidade dos movimentos respiratórios do diafragma e outros músculos respiratórios, mantendo o tampão Bicarbonato nas concentrações mais convenientes para garantir a homeostase. Em indivíduos saudáveis, a presença de níveis elevados de dióxido de carbono no sangue é o estimulante que a resposta CR para sinalizar os músculos respiratórios para respirar, e assim oxigenar o sangue. Já Indivíduos que sofrem de doença pulmonar crônica geralmente têm um nível bastante elevado de dióxido de carbono no sangue, devido à diminuição da
  16. 16. Relação entre o pH e a concentração de hidrogênio Todos os líquidos do organismo possuem sistemas tampão para impedir alterações significativas da concentração do íon hidrogênio ou, em outras palavras, do pH. Se a concentração do hidrogênio aumenta ou diminui significativamente, o centro respiratório é imediatamente estimulado para alterar a frequência respiratória e modificar a eliminação do dióxido de carbono. As variações da eliminação do dióxido de carbono, tendem a retornar o pH aos seus valores normais. Quando o pH se afasta da faixa de normalidade, os rins eliminam urina ácida ou alcalina, contribuindo para o retorno da
  17. 17. Produção de Ácidos e Os Sistemas Tampões Os tampões, denominação traduzida do original inglês “buffer” (amortecedor), são as substâncias que limitam as variações do pH do sangue e demais líquidos orgânicos, ao se combinarem com os ácidos ou as bases que alcançam aqueles líquidos. As substâncias que constituem os tampões agem aos pares ou, menos comumente, em grupos, constituindo um sistema protetor. Um sistema tampão é constituído por um ácido fraco e o seu sal, formado com uma base forte. O ácido fraco e o sal do sistema tampão, em condições normais, existem em uma relação constante, que o organismo tende a preservar.
  18. 18. Produção de Ácidos e Os Sistemas Tampões O sistema tampão do bicarbonato e ácido carbônico corresponde à cerca de 64% do total de tampões. Esse sistema é essencial à regulação do equilíbrio ácido-base, porque o metabolismo celular gera muito ácido como produto final, sob a forma de ácido carbônico. Composição do sistema Percentual Bicarbonato/Ácido Carbônico 64% Hemoglobina/Oxihemoglobina 28% Proteínas ácidas/Proteínas básicas
  19. 19. Tampão Bicarbonato O íon bicarbonato é o principal responsável pelo tamponamento do sangue humano e é geralmente encontrado nos fluidos corporais na forma de bicarbonato de sódio. O bicarbonato mantém o pH do sangue numa faixa segura compreendida entre 7,35 e 7,45, restringindo às variações de pH para cima ou para baixo desses valores.O mais importante sistema tampão do organismo é o sistema tampão ácido carbônico/bicarbonato, pois atua diretamente na regulação do pH, portanto, os sistemas tampões têm como função preservar o pH sanguíneo em ótimo e os demais líquidos orgânicos, veja:  Quando um ácido é adicionado ao sangue, o bicarbonato do tampão prontamente reage a ele; a reação produz um sal, formado com o sódio do bicarbonato e o ácido carbônico. Essa reação diminui a quantidade de bases e altera a relação entre o bicarbonato e o ácido carbônico. O ácido carbônico
  20. 20. Tampão Bicarbonato  Quando uma base invade o organismo, o ácido carbônico prontamente reage a ela, produzindo bicarbonato e água. O ácido carbônico diminui. Os rins aumentam a eliminação de bicarbonato ao invés do íon hidrogênio, reduzindo a quantidade de bicarbonato no organismo, para preservar a relação do sistema tampão. O bicarbonato total disponível no organismo é de aproximadamente 1.000 mEq (miliequivalente), dos quais cerca de 450 mEq estão imediatamente disponíveis, distribuídos em 15 litros de líquido extracelular, sendo 3 litros de plasma e 12 litros de líquido intersticial.
  21. 21. Tampão Fosfato O sistema tampão fosfato, formado pelo fosfato de sódio e ácido fosfórico é eficaz no plasma, no líquido intracelular e nos túbulos renais onde se concentra em grande quantidade. Apesar de o sistema tampão operar em uma faixa boa da curva tampão, sua concentração no líquido extracelular é 12 vezes menos do que o do tampão bicarbonato. Por isso, sua capacidade de tamponamento total no líquido extracelular é bem menor que a do sistema bicarbonato.
  22. 22. Tampão Fosfato Por outro lado, o tampão fosfato é especialmente importante nos líquidos tubulares dos rins, por duas razões:  1° o fosfato fica geralmente muito concentrado nos túbulos, aumentando a capacidade de tamponamento do sistema fosfato.  2° o líquido tubular geralmente é mais ácido do que o líquido extracelular, trazendo a faixa de operação do tampão mais próximo ao pK (constante de acidez) do sistema. O tampão fosfato também é muito importante nos líquidos intracelulares, visto que a concentração de fosfato nesses líquidos é muitas vezes maior que a dos líquidos extracelulares e, também, pelo fato de o pH do líquido intracelular estar geralmente mais próximo ao pK do sistema
  23. 23. Sistema Tampão Proteínas As proteínas estão entre os tampões mais abundantes no corpo devido às suas concentrações elevadas,especialmente no interior das células. O pH destas células,embora ligeiramente mais baixo que o do líquido extracelular,altera-se,contudo,aproximadamente na proporção das alterações do pH extracelular. Há uma pequena quantidade de difusão de H+ e HCO3 -através da membrana celular,embora esses íons levem muitas horas para atingir o equilíbrio com o líquido extracelular,exceto pelo equilíbrio rápido que ocorre nas hemácias. O CO2 no entanto,pode difundir-se rapidamente através de todas as membranas celulares.Esta difusão dos sistemas tampão do bicarbonato causa mudanças no pH do líquido intracelular quando há mudanças no pH do extracelular.Por esta razão,os sistemas tampão do interior das células ajudam a prevenir mudanças no pH do líquido extracelular,mas podem levar
  24. 24. Sistema Tampão Proteínas Nas hemácias a hemoglobina é um tampão importante. Aproxidamente 60 a 70% do tamponamento químico total dos líquidos corporais se dá no interior das células e grande parte resulta das proteínas intracelulares. Entretanto,exceto no caso das hemácias,a lentidão com que o H+ e o HCO3 - se movem através das membranas celulares muitas vezes retarda por muitas horas a capacidade máxima de as proteínas tamponarem anormalidades acidobásicas extracelulares. Além das concentrações elevadas de proteínas nas células,um outro fator que contribui para seu poder de tamponamento é o fato de os PHs de muitos desses sistemas de proteínas serem bem próximos de 7,4.
  25. 25. Outros Tampões  Além do principal sistema tampão,bicarbonato/ácido carbônico, outros sistemas são importantes na manutenção do equilíbrio ácido-base. No líquido intracelular, cuja concentração de sódio é baixa, o tampão do ácido carbônico consiste principalmente de bicarbonato de potássio e de magnésio. O sistema tampão fosfato, formado pelo fosfato de sódio e ácido fosfórico é eficaz no plasma, no líquido intracelular e nos túbulos renais onde se concentra em grande quantidade. O tampão hemoglobina é exclusivo das hemácias; colabora com a função de transporte do CO2 e com o tampão bicarbonato.Os sistemas tampão não são independentes entre si, mas cooperativos. Qualquer condição que modifique um dos sistemas também influirá no equilíbrio dos demais; na realidade, os sistemas tampão auxiliam-se uns aos outros.
  26. 26. Outros Tampões  O Tampão Amônia O tampão amônia é um tampão do fluido tubular. A importância do tampão amônia, em síntese, consiste na quebra da glutamina para promover a produção de novo bicarbonato. Na célula do túbulo proximal ocorre a quebra da glutamina, que origina dois íons NH4+ e dois HCO- 3. Enquanto o bicarbonato é absorvido, o NH4+ é secretado para a luz tubular e excretado na urina.
  27. 27. Controle Renal das Concentrações de H+ e de HCO3  Túbulo Proximal Na célula tubular proximal (predominantemente) ocorrem dois processos que são fundamentais para a regulação do equilíbrio ácido-base: a secreção de hidrogênio e a reabsorção de bicarbonato. É importante ressaltar que os dois processos ocorrem de forma acoplada – para cada íon H+ secretado, um HCO- 3 é absorvido. A secreção de hidrogênio se dá através do mecanismo de transporte ativo secundário, pela proteína trocadora Na+/H+.
  28. 28. Controle Renal das Concentrações de H+ e de HCO3 Portanto, ocorre um antiporte, em que o sódio vai para o interior da célula enquanto o hidrogênio é secretado ativamente para a luz tubular. Já a reabsorção de bicarbonato se dá em duas etapas principais. Inicialmente, o bicarbonato presente no fluido tubular está sob a forma de bicarbonato de sódio (que é sua forma predominante na circulação plasmática). O bicarbonato de sódio dá origem aos íons Na+ (que será transportado para o interior da célula através do já mencionado antiporte com o H+) e HCO- 3(que sofre ligação ao H+ que foi secretado para o lúmen através do já mencionado antiporte com o Na+).
  29. 29. Controle Renal das Concentrações de H+ e de HCO3 Assim, há formação de H2CO3, que dá origem a CO2 e H2O. O CO2 se difunde para o interior da célula. Em seguida, ocorre uma "reação inversa" – em que o CO2 já no interior da célula se combina à H2O, formando H2CO3. Este H2CO3 se dissocia em H+ e HCO- 3. O H+ "abastecerá" o contratransporte com o sódio (através da proteína trocadora Na+/H+ presente na membrana luminal), enquanto o bicarbonato será absorvido (ele atravessa a membrana basolateral por difusão). É de grande importância salientar que esse é um processo em que é fundamental a presença da enzima anidrase carbônica, promovendo a catalisação das reações que envolvem o ácido carbônico.
  30. 30. Controle Renal das Concentrações de H+ e de HCO3  Túbulo Distal Embora as concentrações de fosfato e a sua capacidade de tamponamento no líquido extracelular sejam baixas,o fosfato concentra-se progressivamente no túbulo renal renal e passa a constituir o sistema tampão mais abundante no túbulo distal e néfron terminal.A troca de H+ e Na+ na urina tubular converte o fosfato de hidrogênio dissódico (Na2HPO4)em fosfato de diidrogênio sódico (Na2HPO4), permitindo a excreção de grandes quantidades de ácido,sem reduzir o pH da urina a ponto de bloquear o transporte de H+.
  31. 31. Referências BRASIL, Escola. O que é uma solução-tampão? . Disponível em: http://www.brasilescola.com/quimica/o-que-uma-solucao-tampao.htm Acesso em: 21/06/2013. PORTAL, São Francisco. Sistema Respiratório. Disponível 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. Disponível em: http://www.grupoescolar.com/pesquisa/fisiologia--o- transporte-de-o2-e-co2.html Acesso em: 21/06/2013 SO, Biologia. Respiração. Disponível em: http://www.sobiologia.com.br/conteudos/FisiologiaAnimal/respiracao.p hp Acesso em: 23/06/2013 INFO, Escola. Gases. Disponível em: http://www.infoescola.com/fisiologia/gases/ Acesso em: 22/06/2013. LIGA, Acadêmica de Nefrologia. Equilíbrio Ácido-Base. Disponível em: http://www.lian- ebmsp.com.br/Nefropedia.View.php?id=68 Acesso em: 25/06/2013
  32. 32. Referências SO, Física. Gases. Disponível em: http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Estudodos Gases/gases.php Acesso em: 23/06/2013 INFO, Escola. Respiração. Disponível em: http://www.infoescola.com/fisiologia/respiracao/ Acesso em: 21/06/2013 UENF. Volume Molar. Disponível em: http://www.uenf.br/uenf/centros/cct/qambiental/ga_volumemo lar.html Acesso em: 24/06/2013 EBAH.Sistema Tampão. Disponível em: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAi6UAL/sistema- tampao Acesso em: 21/06/2013 PORTAL, São Francisco. Oxigênio. Disponível em: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/oxigenio/oxigenio.p hp Acesso em: 24/06/2013

×