aula 1 agua e ph e desequilibrio acido basico

INTRODUÇÃO À
BIOQUÍMICA
Água, pH, tampões

Água e Interações em
sistemas aquosos

H2O
Representa 70%, da massa corporal da
maioria dos organismos vivos
A maioria dos processos bioquímicos que regulam
o funcionamento celular em sistemas vivos ocorre
em meio aquoso.

H2O
Pele
Pulmões
Rins
Intestino
(a) Compartimento Intracelular - 55% a 60%
(b) Compartimento Extracelular - 40% a 45%
- Plasma
- Fluído intersticial
- Linfa
- Fluídos
transcelulares

Molécula da água
o 2 átomos de hidrogênio ligados a 1 átomo de oxigênio central
o Molécula com geometria tetraédrica
2 hidrogênios e 2 pares de elétrons nos vértices não compartilhados
o Molécula POLAR (distribuição desigual de cargas)

As moléculas da água podem associar-se
através de pontes de hidrogênio.
Ligações de Hidrogênio
o Moléculas de água tendem a se ligar: H (parcialmente
positivos) se ligam ao oxigênio (parcialmente negativo)
o Cada molécula de água pode formar 4 pontes de
hidrogênio: 2 átomos de H para “doar” pontes e 2 pares
de elétrons não pareados para “aceitar” pontes
D — H - - - A
ΔH= 23 KJ/mol

Ponte de
hidrogênio
Ligação
covalente
Distância entre
núcleos dos átomos
o Conferem à água: Ponto de fusão (0 °C)
Ponto de ebulição (100 °C)
o Favorecem coesão da água e alta tensão
superficial
Molécula da água

Propriedades da água
1 - Tensão superficial:
Adesão Coesão

2 - Capilaridade:

3 – Solvente universal:

“Semelhante Dissolve semelhante”
Polar - Polar >> Apolar - Apolar
o A água solvata facilmente
moléculas polares ou iônicas
pelo enfraquecimento das
interações eletrostáticas e das
pontes de hidrogênio.
o Efeito hidrofílico
Propriedades solventes da água
Solvatação de íons.
A carga do íon orienta os dipolos das
moléculas da água.

Dissolução de NaCl em água
Íon Cloreto
hidratado
Íon Sódio
hidratado
O cristal de NaCl se
desfaz à medida que as
moléculas de água se
amontoam ao redor dos
íons Cl-
e Na+
As cargas iônicas são
parcialmente neutralizadas e
as atrações eletrostáticas
entre os íons de cargas
opostas são enfraquecidas

4 – Reações Químicas:

4 – Reações Químicas:
SÍNTESE POR
DESIDRATAÇÃO
HIDRÓLISE

5 – Calor específico elevado:
Sudorese Sudação ou gutação

6 – Fotossíntese clássica:

7 – Fatores:
Idade
Espécie
Metabolismo

A água dissolve biomoléculas com grupos ionizáveis e muitas com
grupos funcionais polares, porém não−carregadas.
Hidroxil
(álcool)
Carbonila
(cetona)
Peptídeos
(proteínas)
Desta forma, a água pode solubilizar outras moléculas com grupos polares.
Aspartato
Lactato
Glicose
Bases nitrogenadas

Biomoléculas polares,
apolares e anfipáticas
Fosfatidilcolina
Fenilalanina
Aspartato
Lactato
Glicerol
Glicina
Glicose
POLAR APOLAR
Cera típica
Grupos
polares
Grupos
apolares
ANFIPÁTICAS

o APOLARES, HIDROFÓBICOS OU LIPOSSOLÚVEIS
As biomoléculas ou grupamentos apolares são insolúveis
em água >> tendem a se aglomerar em água!!!
EFEITO HIDROFÓBICO
o MOLÉCULAS ANFIFÍLICAS OU ANFIPÁTICAS
Porção hidrofílica e hidrofóbica

Interação da H2O com moléculas anfipáticas
(1) A porção apolar força as moléculas de água circundantes a assumir
um estado altamente ordenado.
(2) As estruturas lipídicas tendem a agrupar-se, reduzindo a superfície em
contato com a água.
(3) Forma-se assim estruturas chamadas “MICELAS”, nas quais apenas
os grupos hidrofílicos (polares) estão expostos à água.
(1) (2) (3)

As micelas não são as
associações de
moléculas anfipáticas
mais importantes na
célula viva.
A REPULSÃO DA ÁGUA POR PARTE
DAS ESTRUTURAS APOLARES É UM
FATOR INDISPENSÁVEL PARA A
ESTRUTURA DAS MEMBRANAS TAL
COMO ELAS SE APRESENTAM NA
CÉLULA VIVA!
Moléculas “anfipáticas”
Micela Bicamada
Cabeça Polar
Cauda
Apolar

Ionização da H2O
Pequena proporção de moléculas de água se dissociam para
formar íons hidrônio (H3O+
) e hidroxila (OH−
):
Ou na forma abreviada:
As ligações de
hidrogênio fazem
a hidratação dos
prótons
dissociados de
forma
praticamente
instantânea.
Salto
protônico

Na água pura a 25°C
[H+
] = [OH−
]
A concentração do íon hidrogênio
(como também a [OH−
])
é 1,0 x 10−7
M
EM CONCENTRAÇÕES IGUAIS DE ÍONS HIDRÔNIO E HIDROXILA
>>>> NEUTRALIDADE
Quando há aumento da [H+], a concentração de
[OH-] diminui e vice-versa

Escala de pH
O pH de uma solução é definido
como o logaritmo negativo base
10 da concentração de [H+
]:
]
[
-log
]
[
1
log 



 H
pH
H
pH
7
10
log
)
10
x
(1.0
-log
7
7



pH
pH
M
HO
H 7
10
.
1
]
[
]
[ 




14
7
/
7




pOH
pH
pOH
pH
Na água pura a 25°C:
o Usada para medir a acidez ou basicidade de uma solução
> Quantidade de prótons H+
livres em uma solução

Escala de pH
> Quanto menor o pH, maior é a [H+]
> Quanto maior o pH, menor é a [H+] → Básica ou alcalina
→ Ácida

Ácidos
– Substâncias químicas que quando colocadas em H2
O liberam
H+
(prótons).

Bases
– Substâncias químicas que quando colocadas em H2
O liberam
OH–
hidroxila.

pH e POH
•[H+
] – ¯pH mais ácido, menor o pH;
•[H+
] –
pH menos ácido, maior o pH;
•H+
= OH–
– pH é = 7,0 (neutro);
•H+
> OH–
– pH é < 7,0 (ácido);
•H+
< OH–
– pH é > 7,0 (básico).

pH Fisiológico
pH da Saliva
pH menor que 5,5

pH Fisiológico
pH da Saliva
pH menor que 5,5
Desmineralização

pH Fisiológico
pH da Saliva
pH acima de 8,0
Calculo dentário

Assim como a água outras moléculas se dissociam:
oÁcido: substância capaz de doar um próton (H+
)
oBase: substância capaz de receber um próton (H+
)



 Cl
H
HCl



 OH
Na
NaOH



 A
H
HA
B
H
HB 
 

Ambos os sentidos
Sentido único
ÁCIDOS E
BASES FORTES
Dissociação completa
ÁCIDOS E
BASES FRACOS
Dissociação parcial
Teoria de ácidos e bases de Bronsted-Lowr

Tampão
Solução que impede que ocorra variações bruscas de pH em
uma determinada faixa quando é adicionado acido ou base
ao meio.

Importância da regulação do pH
o Os fluidos corporais tem determinada
concentração de íons H+
. As
concentrações que determinam o pH
dos fluidos corporais são
extremamente baixas.
o Faixa de pH Fisiológico: 7, 35 ↔ 7,45
o Metabolismo gera ácidos e bases que influenciam o pH dos
fluidos corporais.
o Alterações no pH do meio modificam a estrutura de proteínas.

Mecanismos de regulação do pH
1. Tamponamento químico dos fluidos corporais
2. Excreção pulmonar de CO2
3. Excreção do excesso de ácidos por
via renal (excreção de íons H+
ou
reabsorção de HCO3
-
).

Sistemas Tampão - “Buffer”
o A regulação do pH nos líquidos biológicos é atividade
essencial dos organismos vivos.
o Substâncias capazes de manter relativamente constante a
concentração de H+
em uma solução, em condições de
acréscimo de um ácido (H+
) ou base (OH−
) qualquer.
o São formados: ÁCIDO FRACO e sua base conjugada
BASE FRACA e seu ácido conjugado

Tampão Fosfato
(Sistema fosfato - ácido fosfórico)
o Em pH fisiológico, o tampão fosfato é formado pelos íons
H2PO4
-
e HPO4
-2
o Eles atuam na forma de NaH2PO4 e Na2HPO4 doando e recebendo
prótons, ou seja, são ácido e base, respectivamente.
o Principal tampão do meio intracelular > GRANDE PODER DE
TAMPONAMENTO!
o Abundante nos líquidos tubulares, eficiente no sangue (em menor
quantidade). Atua no transporte de H+
e de Na+
, aumentando as
trocas renais para a correção dos desequilíbrios ácido-básicos.

Tampão Bicarbonato
(Sistema bicarbonato - ácido carbônico)
o Adição de um ácido ao sangue:
→ o HCO3
-
do tampão reage com ele formando H2CO3
→ O ácido carbônico produzido pela reação se dissocia em CO2 e H2O.
o Adição de uma base ao sangue:
→ o ácido carbônico (H2CO3) reage com ela,
produzindo HCO3
-
e H2O → cai a [H2CO3 ]
→ Os rins aumentam a eliminação de HCO3
-
reduzindo sua quantidade no organismo, para
preservar a relação do sistema-tampão.

o Alguns aminoácidos possuem cadeias laterais livres que podem se
dissociar e liberar H+
.
o Dependendo do pH do meio, as proteínas que possuem esses
aminoácidos atuam na sua regulação, captando ou liberando H+. Ou
seja, os aminoácidos podem associar ou dissociar H+
de acordo com
a necessidade do sangue e assim, atuar na manutenção do pH
fisiológico.
Tampão Proteínas
o O tampão de proteínas é muito
eficiente e tem grande poder
tamponante, pois o pKa da
maioria delas tem valor próximo
ao pH fisiológico.

Mecanismos de regulação do pH
MECANISMO RESPIRATÓRIO
De ação rápida, elimina ou retém
o CO2 do sangue, conforme as
necessidades, moderando o teor
de ácido carbônico.
MECANISMO DE AÇÃO RENAL
De ação mais lenta, promove a
poupança ou a eliminação do
íon bicarbonato, conforme as
necessidades.

ACIDOSE
Sangue: Principal ácido → dióxido de carbono (CO2)
Principal base → bicarbonato (HCO3
-
)
– METABÓLICA
– RESPIRATÓRIA
ALCALOSE
Alterações do equilíbrio
Ácido-Básico
Diminuição do pH
sanguíneo
Aumento do pH
sanguíneo

Acidose
o Causas:
↓ pH: acúmulo de ácido lático ou de corpos
cetônicos.
↓ HCO3
-
: diminuição da retenção de HCO3
-
, ou
da excreção renal de H+
, devido à perda de
bicarbonato.
Sistema de Compensação: a compensação se dá pelo
sistema respiratório (hiperventilação).
Redução do pH e
da [HCO3
-
]
Respiratória
Metabólica
o Causas: hipoventilação pulmonar,
levando ao acúmulo de CO2.
Redução do pH
e aumento da
pCO2
Sistema de Compensação: a compensação se dá por uma alta
excreção renal de H+
e, com isso, reabsorção de bicarbonato renal
para o sangue, onde ele tampona o excesso de H+
.

Acidose
 O principal efeito é a depressão do SNC. A pessoa fica
desorientada, e se o quadro for muito grave, entra em
estado de coma.
 Na acidose metabólica, o alto nível de H+
causa aumento na
frequência e profundidade da respiração, graves problemas
cardiovasculares (com redução da função e contratilidade
cardíaca, diminuindo assim a perfusão tecidual).
 Na acidose respiratória, a respiração está geralmente
deprimida, porque a hiperventilação é a causa do distúrbio.

Alcalose
Aumento do pH e
da [HCO3
-
]
o Causas: ingestão excessiva de álcalis, ou
pela perda de ácidos pelo organismo.
Sistema de Compensação: Ocorre por hipoventilação, ou
espirometria em circuito fechado (respirar num saco de papel).
Aumento do pH e
redução da pCO2
o Causas: hiperventilação pulmonar
Sistema de Compensação: Os rins reduzem a
excreção de H+
, que por sua vez fica na corrente
sanguínea e tampona o excesso de bicarbonato.
Respiratória
Metabólica

Alcalose
 Principal efeito da alcalose: hipersensibilidade do SNC e SNP.
 Os nervos ficam extremamente excitáveis e estímulos normais
geram potenciais de ação que resultam em contrações
musculares.
 Os músculos ficam enrijecidos > quadro denominado Tetania
> ocorre tanto na alcalose respiratória quanto na metabólica.
 Na alcalose respiratória aguda, as pessoas sentem
formigamento, torpor e alteração na sensibilidade
(parestesias). Quando é grave, a alcalose gera confusão e
perda de consciência.

Determinação do Estado Ácido-Básico
• pCO2 → é a pressão parcial de CO2 → pressão que um gás
exerce isoladamente num conjunto de vários gases → A
pCO2 representa a concentração de CO2 no sangue.
• pH → é um indicador de concentração de H+
no sangue.
• HCO3
-
→ é um indicador da concentração de íons HCO3-
no
sangue.
pH = 7,40 (7,35-7,45)
pCO2 = 40 mmHg (35- 45 mmHg)
HCO3-
= 24 mEq/L (21 -27 mEq/L)

Exemplo: Qual o quadro clínico poderia ser indicado?
pH= 7,2
pCO2 = 50 mmHg
HCO3
-
= 15 mEq/l
O pH diminuído
A pCO2 aumentada
HCO3
-
diminuído
Estudo de Caso
→ acidose
→ excesso de ácidos pela via respiratória
→ excesso de ácidos pela via metabólica
Acidose mista
(acidose respiratória e metabólica)

1. pH= 7,4/ pCO2 = 40 mmHg/ HCO3
-
= 24 mEq/l
2. pH= 7,4/ pCO2 = 25 mmHg/ HCO3
-
= 15 mEq/l
3. pH= 7,48/ pCO2 = 48 mmHg/ HCO3
-
= 36 mEq/l
4. pH= 7,3/ pCO2 = 60 mmHg/ HCO3
-
= 30 mEq/l
5. pH= 7,52/ pCO2 = 30 mmHg/ HCO3
-
= 24 mEq/ l
Exercícios

aula 1 agua e ph e desequilibrio acido basico

Mais conteúdo relacionado

Semelhante a aula 1 agua e ph e desequilibrio acido basico

aula 1 agua e ph e desequilibrio acido basico

Notas do Editor