pH e sistema tampão

[H+] = [OH-] = 10-7 M Soluções neutras

Soluções ácidas

Soluções básicas

[H+] > [OH-]

[H+] < [OH-]

pHParâmetro químico que indica a concentração de íons de hidrogênio em uma

solução aquosa

Afeta a estrutura e a atividade das biomoléculasAbsorção Medicamentos

Diagnóstico clínico (pH do sangue e urina)

Definição:

ÁCIDOS: ↑ [H+]Doadores de prótons, tendem a perdê-los

numa solução aquosa

BASES: [H+]Aceptores de prótons, tendem a incorporá-

los em suas moléculas numa solução aquosa

Exemplos:

Ácidos

HCl H+ + Cl-

Bases

CH2COOH CH3COO- + H+

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

Constante de equilíbrio:

HA H+ + A-

Ácido Base conjugada

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-):Menor lipossolubilidade para atravessar as membranas.

Não-ionizada (B ou HA):Maior lipossolubilidade e podem se difundir através da membrana.

Interação eletrostática

Em qual pH a aspirina será melhor absorvida??

1 = 3 + log [A- ] [HA]

log [A- ] = -2 [HA]

log [A- ] = log 0,01 [HA]

[HA] = 100 vezes maior que [A-][A- ] = 1[HA] 100

Estômago (ácido)

Como será absorção da aspirina no pH = pka ?

3 = 3 + log [A- ] [HA]

log [A- ] = 0 [HA]

log [A- ] = log 1 [HA]

[A- ] = [HA] [A- ] = 1 [HA]

E como será a absorção da aspirina em pH básico ?

8 = 3 + log [A- ] [HA]

log [A- ] = 5 [HA]

log [A- ] = log 100.000 [HA]

[A- ] = 100.000 vezes maior que [HA]

[A- ] = 100.000 [HA]

Absorção de medicamentos e pH

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.

Tampões

Vídeo sobre tampão

Como determinar a concentração de um ácido ou base em uma solução?

Titulação:A concentração de ácido é

calculada a partir do volume e da concentração de base

Ácido Acético Acetato

Curva de titulação de ácidos com forças diferentes

Ácido Acético

Diidrogênio Fosfato

Ácido mais forte (perde H+ mais rapidamente) menor pKa

Íon Amônio

Ácido mais fraco (demora mais a perder H+) maior pKa

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 reaçõesPepsina

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

Proteínas como sistemas tampão

Ex: Aminoácido Histidina (pKa = 6)Tamponamento efetivo em pH neutro

Tampão fosfato

Tamponamento do citoplasma pH entre 6,9 e 7,4

pH

pKa ~7,0

Tampão bicarbonato

Tamponamento do plasma sanguíneo pH ~ 7,4

H2CO3 do plasma sanguíneo está em equilíbrio com o CO2 dos pulmões

Como funciona o tampão bicarbonato durante um exercício físico?

Ácido láctico (H+) produzido no músculo é adicionado no sangue provocando

hiperventilação

Ácido carbônico

Como funciona o tampão bicarbonato quando o pH do sangue aumenta?Produção de amônia (NH3) durante o catabolismo de proteínas provoca:

Respiração lenta regula pH

Bicarbonato

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

Insuficiência Respiratória – redução na eliminação de CO2

Causas possíveis:Asma - depressão respiratória devido a resistência na passagem do arPneumonia severa – prejuízo nas trocas gasosas Aumento da pCO2 nos tecidos.O equilíbrio desloca-se para a direita.

CO2 + H20 H+ + HCO3-

Acidose Respiratória

Compensação 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 AnsiedadeA alcalose respiratória ocorre como resultado da hiperventilaçãoA diminuição de CO2 desloca o equilíbrio pra esquerdaPara reverter: respirar dentro de um saco de papel

CO2 + H20 H+ + HCO3-

Compensação renal:excreta HCO3

-

reabsorve H+ (Diminuir pH, aumentando conc H+)

Distúrbios ácido-base

Distúrbios ácido-base

Equilíbrio da reação

HA H+ + A-