Projeto Ciência do Corpo: Ação do sistema tampão diante das variações do pH biológico

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al., 2010). Quando o pH entra em desiquilíbrio, há uma manutenção do pH ideal que é conseguida pelos seres vivos graças á existência do sistema-tampão (TORTORA; et al.,2012).

Os tampões, denominação traduzida do original inglês “buffer” (amortecedor), teve apresentação por Harris (1999) como, uma solução tamponada que resiste a mudanças de pH quando ácidos ou bases são adicionados ou quando uma diluição ocorre. Eles possuem a capacidade de evitar que grandes variações do pH ocorram quando adicionado ácido e base. Este conceito surgiu de muitos estudos realizados, sendo aplicado em diversas áreas de conhecimento. (FIORUCCI, A, et al., 2001).

Existem diversos sistemas tampões agindo sobre partes do corpo. A saliva, sistemas excretores, como suor e lágrima são alguns exemplos de onde tampões podem agir.

Uma diminuição (acidose) ou aumento (alcalose) do pH pode causar sérios problemas e até mesmo ser fatal. Os principais sistemas tampões são o sistema de tampão proteico, o sistema tampão ácido carbônico-bicarbonato e o sistema fosfato, (TORTORA, et al., 2012) que são mecanismos biológicos utilizados para evitar grandes variações do pH.

Para definir e entender sistema tampão, é necessário saber de alguns conceitos, como o de ácido, base e pH.

Conceitos Fundamentais

Ácido e base

Em uma linguagem química, os elementos mais importantes para o funcionamento celular estão em uma solução. Uma solução é a mistura de duas ou mais substâncias, que envolve o soluto e o solvente em sua composição. O soluto encontra-se em maior quantidade (KOTZ, et al., 2010).

O corpo humano é composto por 70% de água, que é considerado um solvente universal. Em uma solução biológica existem substâncias como ácidos bases e sais. Em 1923, J.N. Brönsted e T.M. Lowry definiram que um ácido quando dissolvido em água, se dissocia formando íons de hidrogênio (H+), que são capazes de doar prótons. Já a base foi definida como uma substância que ao se dissolver em água, se dissocia e forma apenas um íon negativo. As espécies que são capazes de receber os prótons são denominadas de hidroxila (OH-). Além dos ácidos e das bases, existem os sais que se dissocia em cátions e ânions, sendo que nenhum é H+ ou OH- (VOGEL, 1981).

Quando ocorre a dissociação do ácido ou da molécula forma-se a chamada base conjugada do ácido, já que pode se converter-se novamente em ácido conjugado. (TORTORA, et al.; 2012). Esta reação pode ser assim representada:

HA A- + H+

pH: Potencial Hidrogeniônico

A presença de íons de hidrogênio no sistema do corpo humano deve ser calculada pela determinação de hidrogênio livres. Para saber a quantidade em soluções ácidas ou básicas usa-se o pH (GAMA, et al., 2007).

Em 1904, Friedenthal recomendou a utilização da concentração do íon hidrogênio para caracterizar soluções, porém o conceito final de pH foi proposto por Sörensen, em 1909, pela seguinte equação: (GAMA, et al., 2007).

pH = - log [H+]

Como os valores da concentração possuem resultados extremamente pequenos que são expressos em notação cientifica. Sörensen apresentou uma escala logarítimica de pH que varia de 0 á 14 (GAMA, et al., 2007).

Uma solução que tenha o pH abaixo de 7, ou seja, que tenha mais H+ do que OH- é ácida e uma solução com o pH acima de 7, que tenha mais OH- do que H+ é básica (alcalina). Uma solução com o pH 7 é considerada neutra, e neste caso o número de OH- e H+ são iguais. (TORTORA, et al.;2012).

Regulação do pH no organismo

Quando se estuda os conceitos de pH a ação de sistemas de ácidos fracos são também estudadas e principalmente a atuação do efeito tamponante em seres vivos, estudados principalmente por bioquímicos e enzimologistas (GAMA, et al., 2007).

A maioria dos processos biológicos são pH dependentes e caso ocorram pequenas variações de pH isto pode levar a distúrbios do equilíbrio ácido-base como a diminuição do pH (acidose) ou aumento (alcalose) que podem ser fatais (GONSALVES et al., 2013; FIORUCCI et al., 2001).

Um tampão é capaz de amenizar estes distúrbios devido as reações de deslocamento de equilíbrio que podem ocorrer na utilização de ácido fraco. A equação que rege a solução tampão é a dada por Henderson - Hasselbach mostrada a seguir e que leva em conta o ácido fraco (HA) e sua base conjugada relacionada (A-) e o logaritmo negativo da constante de ionização do ácido em questão Ka (GONSALVES et al., 2013).

pH = pKa + log [A-]

[HA]

Sistema tampão

O sistema tampão é aplicado nas diversas áreas do conhecimento e como já mencionado resiste as mudanças de pH, quando ácidos ou bases (FIORUCCI,et al., 2001). Este sistema é constituído geralmente por um ácido fraco (HA) e sua base conjugada (A-) exemplo: Ácido acético e acetato de sódio, ou da mistura de uma base fraca e seu ácido conjugado como a Amônia e cloreto de amônio.

A ação dos tampões pode ser evidenciada numa solução composta por ácido acético e acetado de sódio, quando se adiciona um ácido ou uma base forte. Na adição de ácido, eleva-se os íons H+ em uma perturbação ao equilíbrio, que será neutralizada pela base conjugada do tampão e o estado de equilíbrio será reestabelecido. Quando se adiciona uma base em um tampão ocorrerá uma elevação de íons de OH- que será neutralizada pelo ácido acético do tampão e restabelecendo o equilíbrio. Logicamente a eficiência de um tampão é limitado a uma faixa de pH, já existe um limite de quantidade de ácido ou base adicionada em uma solução tampão, esse limite é conhecido como a capacidade tamponante de uma solução tampão (MARZOCCO, 2007).

Ainda segundo este mesmo autor, o sistema tampão biológico é encontrado nos seres vivos e plantas com menos intensidade, pelo fato do pH ser menor, e na espécie humana. Um exemplo de uma solução tampão é a saliva com a função de neutralizar os ácidos presentes na boca. (PILLING, [2011?].; BRETAS et al., 2008). Os principais sistemas tampões presentes no corpo humano são o sistema tampão fosfato e bicarbonato.

Ácido carbônico-bicarbonato

A