DISTURBIOS DE EQUILIBRIO ACIDO-BASICO

SAIR

 

ENTENDA, NÃO DECORE!

Nos sistemas vivos, 70% ou mais da massa da maioria dos organismos é agua. Provavelmente é a substância mais abundante, aonde apareceram os primeiros organismos vivos.

Podemos, então, afirmar que a evolução foi marcada pelas propriedades do meio aquoso onde a vida começou

Na base da vida são as biomoléculas. todos os aspectos da estrutura e função da célula estão adaptados ás propriedades físicas e químicas da água. Entre essas duas são de importância crucial:

  • as forças de atração entre as moléculas da água
  • a pequena tendência da água em se ionizar

Ou seja, antes de começar a falar sobre os disturbios acido-basicos cada um precisa entender:

  1. a ionização em termos de constantes de equilíbrio
  2. pH e curvas de titulação
  3. as soluções aquosas de ácidos ou bases fracas e seus sais que funcionam como tampões contra as variações de pH nos sistemas biológicos

A molécula de água tem seus produtos de ionização, (grupo hidroxil).

H2O ——>H+  + OH-

A estrutura, a automontagem e as propriedades de todos os componentes celulares (proteínas, ácidos nucléicos e lipídios) são profundamente influenciadas por esse processo reversível.

A força e a especificidade do reconhecimento entre as biomoléculas que tem como base bioquimica as interações não-covalentes são influenciadas decisivamente pelas propriedades solventes da água.

O que torna a água um líquido à temperatura ambiente e favorece um rígido ordenamento das moléculas do gelo?

As pontes de hidrogênio entre as moléculas de água fornecem forças coesivas.

As interações água-soluto das biomoléculas polares, são mais favoráveis energeticamente que as interações água-água, o que explica o fato de dissolver-se facilmente na água.

Diferentemente, as biomoléculas não-polares interferem com as interações água-água, mas são incapazes de formar interações água-soluto — conseqüentemente moléculas não-polares são pouco solúveis em água. Em solução aquosa, moléculas não-polares tendem a se agregar.

quatro tipos de forças (individualmente fracas) com influência muito significativa na estrutura tridimensional de proteínas, ácidos nucléicos, polissacarídeos e lipídios de membranas

  1. pontes de hidrogênio
  2. interações iónicas
  3. interações hidrofóbicas (do grego, "que teme a água")
  4. interações de van der Waals

As atrações entre moléculas de água adjacentes dão à água líquida uma grande coesão interna. A água tem algumas propriedades incomuns, e isso tabém é devido ás pontes de hidrogênio:

A observação da estrutura eletrônica da água revela a causa dessas atrações intermoleculares.

Existe um arranjo quase tetraédrico dos elétrons da camada mais externa ao redor do átomo de oxigênto; os dois átomos de hidrogênio apresentam cargas elétricas parciais positivas localizadas (δ+), e o átomo de oxigênio, uma carga parcial negativa (2δ-).   Duas moléculas de H20 unidas por uma ponte de hidrogênio (designada por três linhas azuis) entre o átomo de oxigênio da molécula que está acima e o átomo de hidrogênio da molécula que está abaixo. As pontes de hidrogênio sáo mais longas e mais fracas que as ligações covalentes O—H.

Para satisfazer a necessidade de 8 eletronos no ultimo orbital o átomo de oxigênio compartilha um par de elétrons com cada átomo de hidrogênio da molécula de água.

A geometria da molécula de água é determinada pelas formas dos orbitais eletrônicos externos do átomo de oxigênio que sào similares aos orbitais de ligação do átomo de carbono.

Esses orbitais descrevem grosseiramente um tetraedro, com um átomo de hidrogênio em dois dos ângulos e elétrons desemparelhados nos outros dois ângulos. Porque "grosseiramente"? Simplesmente porque em caso de um tetraedro perfeito, ideal, o ângulo da ligação H—O—H  seria 109,5°, e na verdade tem 104,5° devido à compressão causada pelos orbitais não-ligantes do átomo de oxigênio.

O oxigênio tem o numero atomico 16, enquanto o hidrogênio somente 1, ou seja, nos nucleos do atomo de oxigênio tem 16 protons. Isso significa, logicamente que ele tem mais força para puxar eletrons que o hidrogênio, Seguindo a mesma lógica o núcleo do oxigênio atrai elétrons de maneira mais forte que o núcleo do hidrogênio (próton).

Resulta, então que o compartilhamento dos elétrons entre H e O é desigual. O que significa isto? Simplesmente os elétrons permanecem, com mais freqüência, nas vizinhanças do átomo de oxigênio do que nas do átomo de hidrogênio.

Mais uma vez, o que significa isto? Significa que, dentro da propria molécula de agua, a alta concentração de cargas negativas que fica, assim, em volta do atomo de oxigênio tem a tendência de se aproximar de cargas menos eletronegativas, por exemplo, dos atomos de hidrogênio das moleculas da vizinhança. O átomo de oxigênio possui uma carga elétrica negativa parcial (2δ-), e cada hidrogênio, uma carga parcial positiva (δ+). O resultado desse compartilhamento desigual dos elétrons são dois dipolos elétricos na molécula de água, um ao longo de cada uma das ligações H—O.

Assim, formam-se as "pontes de hidrogênio" que nada mais são que atrações eletrostáticas entre o átomo de oxigênio de uma molécula de água e o átomo de hidrogênio de uma outra molécula.

Agora, para romper a ligação fraca das pontes de hidrogênio é necessária uma energia de dissociação de ligação (energia necessária) da ordem de 20kJ/mol. Para comparar, a ligação covalente C—C necessita de 348kJ/mol. As pontes de hidrogénio na água líquida são, então, bem mais fracas que as ligações covalentes.

O que a gente vè, no entanto, a estrutura das soluções aquosas é o resultado do equilibrio entre energia cinética resultante do movimento dos átomos e moléculas individuais (energia térmica da solução) e aquela requerida para quebrar as pontes de hidrogênio.

Quando esse equilibrio tende a mudar, ou seja, há aumento da temperatura, resulta um movimento mais rápido das suas moléculas individuais.

As moléculas da água líquida são ligadas por pontes de hidrogénio praticamente em qualquer instante. O problema é outro - o tempo de vida das mesmas - cada ponte de hidrogênio "sobrevive" menos de 10-9s.

Então, na verdade há um tipo de "grupos de vida curta" de moléculas ligadas entre si por pontes de hidrogênio na água líquida. Esses grupos, chamados de "aglomerados oscilantes" - um termo mais apropriado.

Contudo, estas pontes não são tão negligenciaveis assim - a soma de todas as pontes de hidrogénio acarreta uma grande coesão interna à água líquida. Cada molécula de água formar pontes de hidrogênio com até quatro outras moléculas de água vizinhas. Como que é possível? Bem, lembre-se que a água tem um arranjo quase tetraédrico dos orbitais ao redor do átomo de oxigénio.

As coisas são bem diferentes em função do nivel energetico do liquido:

  1. à temperatura e à pressão atmosférica ambientes, as moléculas de água estão desorganizadas e em contínuo movimento, de modo que cada molécula forma pontes de hidrogênio com cerca de outras 3,4 moléculas.
  2. no gelo, por outro lado, cada molécula de água está fixa em um determinado espaço e forma pontes de hidrogénio com outras quatro moléculas de água originando uma rede regular

Para desestabilizar esta rede cristalina é necessária uma grande quantidade de energia térmica (o ponto de fusão) que possa romper um certo número de pontes de hidrogénio

Quando o gelo se funde ou a água se evapora, o calor é absorvido pelo sistema:

H2O(solida) -------►H2O(liquida)      ΔH = +5,9k|/mol

H2O(liquida)  -------►H2O(gas)         ΔH = +44 kJ/mol

A entropia (ΔS) do sistema aquoso aumenta. O que que é esse tal de entropia?

Em termodinâmica, entropia é a medida de desordem das partículas em um sistema físico. Utiliza-se a letra S para representar esta grandeza.

Comparando este conceito ao cotidiano, podemos pensar que, uma pessoa ao iniciar uma atividade tem seus objetos organizados, e a medida que ela vai os utilizando e desenvolvendo suas atividades, seus objetos tendem a ficar cada vez mais desorganizados.

Voltando ao contexto das partículas, como sabemos, ao sofrem mudança de temperatura, os corpos alteram o estado de agitação de suas moléculas. Então ao considerarmos esta agitação como a desordem do sistema, podemos concluir que:

Ou seja, na medida que os arranjos altamente ordenados de moléculas de água se relaxam em arranjos menos ordenados de pontes de hidrogênio na água líquida, ou na total desorganização do estado gasoso ΔH aumenta

A fusão do gelo como a evaporação da água ocorrem espontaneamente, pelo menos á temperatura ambiente.

QUANDO um processo é espontâneo?

Para um processo ocorrer espontaneamente a variação de energia livre (ΔG) deve ter um valor negativo: ΔG = ΔH - TΔS.

  • ΔG representa a força propulsora;
  • ΔH a mudança da entalpia para fazer e romper ligações;
  • ΔS o aumento da desordem.
 

Como que é?

Pois!!! A tendência de as moléculas de água se associarem por meio de pontes de hidrogênio é compensada pelo impulso energético em direção à desordem. Os sistemas GERALMENTE tendem ir na direção da desordem!

Sendo visto a formula acíma. resulta que, uma vez que ΔH é positivo para a fusão e a evaporação, fica evidente que se a entropia (ΔS) aumentar torna ΔG negativo e propicia essas transformações.

 

FORMAM-SE PONTES DE HIDROGÊNIO SOMENTE DENTRO DA AGUA? E OUTRAS SUBSTANCIAS QUE CONTEM H+ E O2-?

As pontes de hidrogénio não são restritas à água ela podendo formar pontes de hidrogênio com os solutos polares, na mesma
ou em outra molécula.

Isto acontece entre um átomo eletronegativo (o aceptor de hidrogénio, usualmente oxigênio ou nitrogénio, com um par de elétrons livre) e o proprio átomo de hidrogênio, ligado covalentemente a outro átomo eletronegativo (doador de elétrons).

As pontes de hidrogênio aumentam a estabilidade da substância. Por exemplo:

  • o butanol (CH2-CH2-CH2-CH2-OH) tem um ponto de ebulição relativamente alto, de 117°C
  • o butano (CH3-CH2-CH2-CH3) tem um ponto de ebulição de apenas -0,5*C

PORQUE?

A resposta é simples: no caso do butano os átomos de carbono não sâo eletronegativos e não participam das pontes de hidrogênio. O butanol tem um grupo hidroxila polar e, assim, pode formar pontes de hidrogênio intermolecular.

 

SOLUBILIDADE

Primeiro, o que é a solubilidade?

Quando se fala em solubilidade, é comum a afirmação “semelhante dissolve semelhante”. Ou seja:

  • uma substância polar tende a se dissolver num solvente polar
  • uma substância apolar tende a se dissolver em um solvente apolar

Assim, os açúcares, dissolvem-se facilmente na água. PORQUE???

Os açucares são biomoléculas polares porém não-carregadas. Sendo polares, pontes de hidrogénio se formam entre os grupos hidroxila ou o oxigénio do grupo carbonila do açúcar e as moléculas polares da água - o efeito estabilizador das mesmas permite, por exemplo, aos álcoois, aldeídos, cetonas e compostos que apresentam ligações N—H formem pontes de hidrogénio com moléculas de água e tendem a ser solúveis na água.

Uma propriedade FANTASTICA da água é aquela de dissolver facilmente a maioria das biomoléculas, o que foi fundamental para a vida. A água é um solvente polar.

As biomoleculas, geralmente, sào compostos carregados eletricamente ou polares, dissolvendo-se facilmente na água sâo hidrofílicos (do grego "que gosta da água"). .

Agora vamos ver as moleculas da cera comum (parafina) molécula não-polar hidrofóbicas:

Em contraste, solventes não-polares dissolvem facilmente aquelas que são como os lipídios e as ceras.

Sais como o NaCl tem interações eletrostáticas entre eles, que causam tendência de se associarem em uma rede cristalina. Hidratando e estabilizando os íons Na+ e Cl- a água dissolve, na verdade, enfraquece essas interações.

 

A água dissolve facilmente:

  • ácidos carboxílicos ionizados (— COO-)
  • aminas protonadas (— NH+3)
  • ésteres ou anidridos fosfóricos

A caracteristica comum destas biomoléculas é que são carregadas eletricamente. Em contato com a água as pontes de hidrogénio soluto-soluto são substituidas por pontes de hidrogênio soluto-água, assim atenuando-se as interações eletrostátícas entre as moléculas do soluto

A água tem alta constante dielétrica. Isto significa que o número de dipolos é alto. Essa propriedade fisica permite atenuar as interações eletrostátícas entre os íons dissolvidos.

E, se falaremos de "fisica" então vamos voltar no colégio, lembrando da formula da força do Coloumb:

Formula que diz para nos que, na verdade a força eletrica é diretamente proporcional com o tamanho das cargas e desproporcional com a distância entre elas (as atrações ou as repulsões iónicas operam somente a curtas distâncias, dependendo da concentração total de eletrólitos no intervalo de 10 a 40 nm). Classico!

Esse tal de ε (que não tem dimensões) é 78,5 para a água a 25°C e 4,6 para o solvente orgânico apolar benzeno. Mas como na formula ele esta no denominador, maior que ele fica, menor fica a força. Assim, da mesma formula pode-se concluir que as interações iónicas são muito mais fortes em ambientes de baixa polaridade.
A dependência de fator r2 é tal que as atrações ou as repulsões iónicas operam somente a curtas distâncias.

Quando substâncias cristalinas são dissolvidas e agua desloca as pontes formadas, há um aumento da desordem, lógico. Mais claro,o NaCl se dissolve e os íons Na+ e Cl- deixam a rede cristalina, adquirem maior grau de liberdade.

Mais claro, ainda - a entropia  (desordem) do sistema aumenta, e ele é o grande responsável pela facilidade de dissolução

Na energia livre da solução a formação ocorre uma mudança favorável - ΔG é negativo quando ΔH tem um valor positivo pequeno, TΔS, um valor positivo grande

ΔG = ΔH - TΔS

Vamos explicar mais em detalhe, porque é meio obscuro. Mas, presta atenção a cada idéia:

  1. a variação da entalpia interna tem valor positivo pequeno, ou seja a solução passa duma entalpia inicial numa entalpia maior, porque as ligações se rompem e então não há necessidade duma quantidade grande de energia para manter-las.
  2. na medida que a desordem aumenta (e aumenta bem, porque o cristal desmancha, por mais tempo que passa!) o valor do produto T ΔS aumenta muito, mas muito mais que o ΔH, então a diferença ΔH - TΔS vai ser negativa
  3. mas o que significia que ΔG é negativa? Significa que ΔG = Ginicial - Gfinal < 0 ou seja Gfinal > Ginicial

Os gases biologicamente importantes (O2 e N2) são pouco solúveis em água porque são não-polares. Os elétrons são compartilhados igualmente pelos dois átomos.

Mas o CO2??

No CO2, cada ligação O = C = O é polar, assim como qualquer um vai reconhecer. O problema, contudo, é que essas polaridades se anulam reciprocamente porque os dois dipolos estão direcionados de forma oposta e se cancelam mutuamente.

IONIZAÇÃO DA AGUA

A molécula de H2O, eletricamente, nâo é carregada. Há um pequeno grau de ionização da água em íons hidrogênio (H+) e hidroxila (OH-). A ionização da água pode ser descrita por uma constante de equilíbrio.

H2O ™š™š™š™š↔ H+  +  OH-

Imaginem agora que um acido é dissolvido na agua - ele vai aumentar a concentração de H+ enquanto uma base consome H* para ser protonadas. Esses processos também são governados por constantes de equilíbrio.

Então, trata-se de necessidade e de excesso de ionos H+ quando trata-se duma solução aquosa. Melhor dito - a concentração total do íon hidrogênio originário de qualquer fonte é experimentalmente mensurável.

Na verdade, trata-se do classico pH.

Como podemos quantificar a ionização da agua?

Sabemos que a água pura transporta a corrente elétrica à medida que o H+ migra em direção ao cátodo e o OH- em direção ao ânodo.

O que é incomum no caso da agua é o movimento dos íons hidrònio e hidróxido no campo elétrico que é anormalmente rápido, comparado com o de outros íons tais como Na+, K+ e Cl-.

Qual a explicação?

Essa alta mobilidade ionica resulta de uma espécie de "salto de próton".

Esses saltos na verdade não vão muito longe do corpo da solução. Mas não ha somente prótons individuais mas sim uma série de pulos de prótons entre moléculas de água ligadas por pontes de hidrogênio.

É exatamente esse pulo em série que causa o movimento real do próton em uma longa distância, em um intervalo de tempo consideravelmente pequeno.

Pequenos "saltos" de prótons em uma série de moléculas de água ligadas por pontes de hidrogênio realizam um movimento real extremamente rápido de um próton em uma longa distância.

A medida que o ion hidrôgeno (acima, à esquerda) cede um próton, uma molécula de água a uma certa distância (abaixo, a direita) aceita um tornando-se um ion hidrônio (H3O+).

O salto de prótons è muito mais rápido do que a verdadeira difusão e explica a mobilidade consideravelmente elevada dos íons hidrogênio comparada à de outros cátions monovalentes tais como Na+ ou K+.

Em sistemas biológicos transferências de prótons são favorecidos pelos saltos de prótons. Nas funções celulares o papel da água tem como base bioquimica a ionização reversível. Ou seja, a extensão da ionização da água precisa ser emprimada em termos quantitativos.

Uma breve revisão de algumas propriedades das reações químicas reversíveis mostrará como isso pode ser feito.

Digamos que tem uma reação quimica geral tipo

A + B ™š™š™š™š↔ C + D

Para qualquer tipo de reação quimica existe um equilibrio definido por uma constante, chamada de constante de equilibrio (Keq). Essa constante é sensivelmente dependente da concentração de cada solução. Exceto em trabalhos muito precisos, a constante de equilíbrio pode ser obtida aproximadamente pela medida das concentrações no equilíbrio. Na verdade, os termos de concentração devem ser substituídos pelas atividades ou concentrações efetivas em soluções nào-ideais, de cada espécie.

A posição de equilíbrio de qualquer reação química é dada pela sua constante de equilíbrio que não têm dimensões. A molaridade (a unidade de concentração M) é a unidade de concentração usada para calcular Keq.

A constante de equilíbrio:

  • é fixa
  • e característica para uma dada reação química a uma temperatura específica
  • define a composição da mistura no equilíbrio
  • independe das quantidades iniciais dos reagentes e produtos

Reciprocamente, pode-se calcular a constante de equilíbrio para uma dada reação a uma dada temperatura, se as concentrações de equilíbrio de todos os reagentes e produtos forem conhecidas.

O grau de ionização da água pura no equilíbrio é pequeno - na temperatura de 25°C de 108 moleculas de agua somente 2 moleculas são ionizadas.

Seguindo a ecuação da constate de equilibrio e a dissociação da água terempos a formula:

A concentração da água é 55.5M = valor em gramas (1000 )de H20 em um litro de água dividido pela sua massa molecular em gramas (18,015):

Dessa forma podemos substituir 55,5M na expressão da constante de equilíbrio e obter:

(55,5M)(Keq)= |H+] [OH-] = Kw

 

Kw e o produto iónico da agua.

Assim como salientamos já, o valor para Keq pode ser determinado por medidas de condutividade elétrica da água pura. Utilizando esse método, então, o Keq é 1,8 x 10-16.

Substituindo-se esse valor na equação obtemos o produto iònico da água: 55 x 1,8 x 10-14

O que significa isto? Significa nem mais, e nem menos que o produto [H+] [OH-] resultado da dissociação da agua vai ser sempre 10-14

Andando mai longe com o raciocínio, sabemos que, no caso da agua pura [H+] = [OH-], ou seja, [H+] x [H+] = [H+]2 = 10-14. Ou  seja [H+] = 10-7.

Digamos, então que, uma vez que as concentrações de [H+] e [OH-] são iguais a solução é neutra, porque tem 10-7 [H+] e também 10-7[OH-]. Ou seja, se um dos ionos aumentar o outro tem que aumentar também para chegar a neutralidade de novo.

Para evitar esse negocio de "poder negativo" e ainda a necessidade de aumentar e diminuir com exponenciais de 10, mesmo negativos, instituiu-se uma escala convencional baseada no inverso do logaritmo decimal das concentraçãoes dos [H+] / [OH-], que lógico, vai de 10-14 pra 100, ou seja de 0 - 14.

SIM, AGORA RECONHECEMOS O BENDITO pH!

Na agua pura do qual a gente falava, pH = 1/log [H+] = - log [H+] = 7 então o pH de uma solução neutra e 7. Pra cima (8-14) a solução vai ser alcalina (o [H+] vai diminuindo e [OH-] aumentando e pra baixo (0-6) e ácida, a concentração de [H+] aumentando consideravelmente.

 

Da pra ver, então que o valor 7 para o pH de uma solução precisamente neutra não é escolhido arbitrariamente; ele deriva do valor absoluto do produto iônicoda água a 25° C (aquele Kw) que, por coincidência conveniente, é um número inteiro.

  • soluções que têm pH maior que 7 são alcalinas ou básicas; ou seja, a concentração de OH- é maior que a de H+.
  • soluções que têm pH menor que 7 são ácidas ou seja, a concentração de H+ é maior que a de OH-

ATENÇÃO, MUITO IMPORTANTE!

A ESCALA DE PH É LOGARÍTMICA, NÃO ARITMÉTICA. NUNCA ESQUEÇA!!!

Isto significa o que? Significa que se você tiver um paciente cujo pH do sangue baixou de 7,4 para 6,4 você tem que considerar a mudança gravissima, porque o aumento dos íonos de H+ foi de mais dez vezes. Dizer, então, que duas soluções diferem por uma unidade de pH significa que uma dessas soluções tem uma concentração de H+ dez vezes maior que a da outra. Um refrigerante do tipo cola (pH 3,0) ou vinho tinto (pH 3,7) tem uma concentração de H+ aproximadamente 10.000 vezes maior que a do sangue (pH 7,4).

Contudo isso não nos diz nada sobre o valor absoluto dessa diferença.

O pH de uma solução aquosa pode ser medido aproximadamente, usando-se vários corantes indicadores, como o litmus, a fenolftaleína e o fenol vermelho, que sofrem uma mudança na cor sempre que um próton se dissocia da molécula do corante.

Determinações precisas do pH podem ser feitos em laboratórios químicos ou clínicos.

No diabetes grave, descompensado, por exemplo, o pH do plasma sangüíneo é freqüentemente menor que o valor normal de 7,4 - condição é chamada de acidose metabolica.
Em outros estados patológicos, o pH do sangue é maior que o normal e essa condição é conhecida como alcalose.

Em bioquímica, a medida de pH é um dos procedimentos mais importantes e mais freqüentes, especialmente medidas de pH do sangue e da urina. Isto, porque pH afeta a estrutura e a atividade das macromolécuias biológicas, por exemplo a atividade catalítica das enzimas.

Mas, o maior interesse dos bioquímicos sào as propriedades dos ácidos e bases fracos e não daqueles fortes. Isto porque o ácido clorídrico, o ácido sulfúrico e o ácido nítrico comumente chamados de ácidos fortes, estão completamente ionizados quando em soluções aquosas diluídas; as bases fortes NaOH e e KOH também estão completamente ionizadas.

Os ácidos e bases fracos não estào completamente ionizados quando dissolvidos na água e eles mesmo que são muito comuns nos sistemas biológicos.

MAS, QUAL A DIFERENÇA?

Primeiro, é lógico que os acidos são, na verdade, doadores de protons já que tem sempre em composição o atomo de hidrogênio.

Pelo contrário as bases, são aceptoras de prótons.

Um doador de prótons e seu aceptor correspondente constituem um par ácido-base conjugado. Por exemplo:

O ácido acético (CH3- COOH), um doador de prótons, e o ânion acetato (CH3- COO- ), o correspondente aceptor de prótons constituem o par ácido-base conjugado, relacionados pela reação reversível:

CH3- COOH  ↔ CH3- COO- + H+

Há uma tendência característica para os acidos de perder o seu proton em solução aquosa. E cada acido tem uma tendência diferente - quanto mais forte o ácido, maior a tendência para perder o seu proton. A constante de equilíbrio (Keq) da reação reversível define essa tendência em cada reação reversivel tipo:

HA ↔ H+ + A-

As constantes de equilíbrio para as reações de ionização sào usualmente chamadas de constantes de dissociação Ka

Ácidos mais fortes como o fosfórico e o carbônico, têm constantes de dissociação maiores; os ácidos mais fracos, como o monoidrogeniofosfàto (HPO4-2), têm constantes de dissociação menores.

Quase todos os processos biológicos sào dependentes do pH!

  1. Uma pequena variação no pH produz uma grande variação na velocidade do qualquer processo  quimico dependente do mesmo. Não apenas para as reações nas quais o íon H+ è participante direto, mas também para aquelas nas quais não há um papel aparente para esses íonos.
  2. As enzimas que catalisam as reações celulares e muitas das moléculas sobre as quais elas agem possuem grupos ionizáveis com valores de pKa característicos.
  3. Os grupos amino e os grupos carboxila protonados dos aminoácidos e os grupos fosfato dos nucleotídeos, por exemplo, funcionam como ácidos fracos. O estado iònico depende do pH do meio circunvizinho.
  4. Como mencionado, as interações iónicas estão entre as forças que estabilizam a molécula de uma proteína e permitem que uma enzima reconheça e ligue-se á seu substrato.
  5. As células e os organismos mantêm um pH citosólico constante e específico, geralmente próximo de pH 7, o que mantém as biomoléculas em seu estado iônico ótimo.
  6. Em organismos multicelulares, o pH dos fluidos extracelulares também é precisamente regulado.

COMO SE FAZ ISTO?

Primariamente pelos tampões biológicos.

O que são os tampões biológicos?

Nos sistemas vivos são substâncias capazes de agir como doadores de prótons quando o médio tende a virar basico e como captadores de prótons quando o médio tende a virar acido.

As misturas de ácidos fracos e suas bases conjugadas se comportam assim. Em seres humanos o funcionamento dos sistemas tampão fosfato e carbonato exerce a açào tamponante biológica mais eficaz.

Coisas importantes á esclarecer sobre isto:

  • o equilíbrio de ionização responsável pela açào tamponante
  • relação quantitativa entre o pH de uma solução tamponada e o pKa do tampão.

Os tampões são misturas de ácidos fracos e suas bases conjugadas.

Tampões são sistemas aquosos que resistem às variações do pH quando quantidades relativamente pequenas de ácido (H+) ou base
(OH-) são adicionadas à solução.

Um sistema-tampão consiste de um ácido fraco (o doador de prótons) e sua base conjugada (o aceptor de prótons). Por exemplo, a mistura de concentrações iguais de ácido acético e de íon acetato, é um sistema-tampão.

Cada par ácido-base conjugado tem uma zona característica de pH na qual ele atua como um tampão efetivo.

O par H2PO4-/HPO4-2 tem um pKa de 6,86 e, por isso, funciona como um sistema-tampăo eficiente no intervalo de pH compreendido entre 5,9 e 7,9.

O par NH4+/NH3 com um pKa de 9,25 pode agir como tampão entre aproximadamente 8.3 e 10,3.

Uma expressão simples relaciona o pH, o pKa e a concentração do tampão.

De onde sabemos isto?

As curvas de titulação do ácido acético» H2PO4 e NH4 apresentam formas aproximadamente iguais, sugerindo que essas curvas reflitam uma relação ou lei fundamental.

De fato esse é o caso.

A forma da curva de titulação de qualquer ácido fraco é descrita pela equação de Henderson-Hasselbalch, que é importante para a compreensão da ação tamponante e o balanço ácido-base no sangue e tecidos dos vertebrados.

Essa equação é simplesmente uma maneira útil de redefinir a expressão para a constante de dissociação de um ácido.

Para a dissociação de um ácido fraco HA em H+ e A-, a equação de Henderson-Hasselbalch pode ser derivada da seguinte maneira:

HA ↔ H+ + A-

Da proporcionalidade á igualdade se passa sempre por uma constante, ou seja:

 

Ka x [HA] = H+ + A- ou seja

daqui:

Aplicando-se a regra do logaritmo, conforme qual log (a x b) = log a + log b e inversando o signo dos dois lados:

Agora, lembramos que, na verdade esse bendito de - log [H+] ninguem outro é que o pH e que o - logKa é o proprio pKa

Sabemos também que - log a = log 1/a, ou seja:

O que que acontece no ponto do equilibrio, ou seja quando a concentração de aceptores de prótons e igual com aquela dos doadores?

A ecuação acima vira pH = pKa + log 1. Ou seja pH = pKa + 0; ===> pH = pKa

Isto significa o que, na verdade? Mostra por que o pKa de um ácido fraco é igual ao pH da solução no ponto médio da sua titulação. Os ácidos fracos ou as bases fracas tamponam as células e os tecidos contra as variações de pH. Os fluidos intra e extracelulares dos organismos multicelulares apresentam um pH característico e praticamente constante.

Esses sistemas-tampão são a primeira linha de defesa do organismo contra mudanças no pH interno.

Como elas conseguem?

Primeiro - o citoplasma da maioria das células contém altas concentrações de proteínas. Essas proteinas são, lógico, constituidas de aminoácidos.

Esses aminoacidos possuem muitos grupos funcionais que são ou ácidos ou bases fracos. Vamos considerar um: histidina.

A cadeia lateral da histidina tem um pKa de 6,0. Ou seja, qualquer proteina que contenha resíduos de histidina podem tamponar efetivamente ao redor do pH neutro.

Nucleotideos como o ATP, bem como muitos outros metabólicos de baixo peso molecular, apresentam grupos ionizáveis que podem contribuir para o poder tamponante do citoplasma. Algumas organelas altamente especializadas e compartimentos extracelulares contém altas concentrações de compostos que contribuem para a capacidade tamponante: ácidos orgânicos tamponam os vacúolos de células vegetais; a amónia tampona a urina.

Dois tampões biologicamente importantes são os sistemas fosfato e bicarbonato.

SISTEMA FOSFATO: Provem do acido fosfórico que, normalmente tem a formula H3PO4, estado em qual o composto é estável. Esse acido pode doar 1 proton virando iono bifosfato ou pode doar dois prótons e assim virar ióno monofosfato.

A efetividade máxima do sistema-tampão fosfato nos fluidos biológicos é no pH próximo do seu pKa de 6,86 (resistindo nas variações de pH na região entre 5,9 e 7,9)

Os fluidos extracelulares e a maioria dos compartimentos citoplasmáticos têm um pH na região entre 6,9 e 7,4.

 

SISTEMA BICARBONATO:  O plasma sangüíneo é tamponado em parte pelo sistema tampão bicarbonato que consiste de ácido carbônico (H2CO3) como doador de prótons e de bicarbonato (HCO3-) como aceptor de próton:

H2CO3 <-------> H+ + HCO3-

[H2CO3] ≈ [H+] + [HCO3-]

Da propporcionalidade á igual se passa por uma constante:

K1 x [H2CO3] = [H+] + [HCO3-]

K1 = ([H+] + [HCO3-]) / [H2CO3]

Esse sistema é mais complexo que o outro par ácido-base conjugado, uma vez que um de seus componentes, o ácido carbônico (H2CO3), é formado a partir de dióxido de carbono dissolvido em água, por uma reação reversível:

CO2(d) + H2O <------> H2CO3

Ou seja, vamos ter outra constante aqui:

[CO2(d)] + [H2O] ≈ [H2CO3]

[CO2(d)] + [H2O] = [H2CO3]

K2([CO2(d)] + [H2O]) = [H2CO3]

K2 = [H2CO3] / ([CO2(d)] + [H2O])

Atenção, falamos sobre o CO2 na fase dissolvida e não daquele em fase gasosa.

Porque isso é importante?

Porque o ácido carbônico é um gás em condições normais, e a concentração do CO2 dissolvido é o resultado do equilíbrio do CO2 da
fase gasosa:

CO2(d)<---> CO2(g)

CO2(g)≈ CO2(d)

K3 x CO2(g)= CO2(d)

K3 = CO2(d)/CO2(g)

Então, na verdade, tem 3 constantes, K1, K2 e K3, cada uma governando uma reação fisico-quimica reversível.

CONCLUSÃO:

pH do sistema-tampão bicarbonato depende da concentração de H2CO3 e HCO3- o doador e o aceptor de prótons

Mas a concentração de H2CO3, por sua vez, depende da concentração do CO2 dissolvido, que depende da concentração do CO2 na fase gasosa, denominada pressão parcial do CO2.

Opáááá... antigos conhecidos não é?

Dessa forma, o pH do tampão bicarbonato exposto a uma fase gasosa é, em última análise, determinado pela concentração de HCO3- na fase aquosa e pela pressão parcial de CO2 na fase gasosa.

O sangue humano normalmente tem um pH próximo a 7,4.

Sempre que os mecanismos reguladores do pH falham ou são sobrepujados, como pode acontecer em casos de diabetes grave e não-controlado, nos quais uma superprodução metabólica de ácidos causa acidose, o pH do sangue pode cair para 6,8 ou menos, provocando danos celulares irreparáveis e morte.

O controle biológico do pH das células e dos fluidos corporais é portanto, de importância central em todos os aspectos das atividades celulares e do metabolismo.

O sistema bioquimico mais influenciado pelo pH é o sistema enzimatico. Sabe-se e foi verificado que:

  • as enzimas apresentam uma atividade catalítica máxima em um pH característico, chamado de pH ótimo.
  • em cada um dos lados do pH ótimo, a atividade enzimática diminui rapidamente
  • uma pequena variação no pH pode provocar uma grande diferença na velocidade de algumas reações cruciais

Ao redor de pH 7,4, ponto em qual H2CO3 do plasma sangüíneo está em equilíbrio com um reservatório de CO2(g) localizado no espaço aéreo dos pulmões trabalha o sistema-tampão bicarbonato é um tampão fisiológico efetivo.

Esse sistema-tampão envolve três equilíbrios reversíveis entre CO2 gasoso nos pulmões e o bicarbonato (HCO3-) no plasma sangüíneo.

Agora, observem as reações abaixo:

Quando, de repente temos um esforço fisico o ácido láctico produzido no tecido muscular, à medida que ele passa através dos tecidos, aumenta a concentração de H+ e isso vai causar "um novo equilíbrio", na verdade, uma nova tendência de equilibrio, na direção do H2CO3 (o H+ precisa ser neutralizado e a reação tende a migrar para a formação de acido carbonico (H2CO3).

Isso aumenta a concentração de CO2(d) no sangue (reação 2), que aumenta a pressão de CO2(g) no espaço aéreo pulmonar (reação 3), em conseuência, o CO2 extra é expirado.

Do contrario, quando o pH do plasma sangüíneo aumenta os eventos são opostos.

Um exemplo classico seria a produção de NH3 durante o catabolismo de proteínas - a amonia é avida de iónos de H+ ou seja, a concentração de H+ no plasma sangüíneo diminui, por causa do consumo dos mesmos. Isto provoca a dissociação do H2CO3, resultando em H+ (altamente utilizado) e HCO3-. Isso causa uma maior dissolução de CO2(g) dos pulmões, no plasma sangüíneo.

A velocidade respiratoria, ou seja, a velocidade com que o CQ2 é inalado e expirado, pode ajustar rapidamente esses equilíbrios com a finalidade de manter o pH do sangue praticamente constante.

Muito freqüentemente a água, longe de ser apenas o solvente no qual ocorrem as reações químicas, é um participante direto das reações das células vivas:

  • a formação de ATP a partir do ADP e de fosfato inorgânico é uma reação de condensação na qual os elementos da água são eliminados 
  • a quebra acompanhada pela adição de elementos da água — reação de hidrólise é acompanhada pela despolimerização enzimática de proteínas, carboidratos e ácidos nucléicos ingeridos na alimentação

Enzimas chamadas hidrolases catalisam reações de hidrólise endergonicas (necessitam energia).

A formação de polímeros celulares a partir de suas subunidades pela simples reversão da hidrólise seria endergónica e, como tal, não ocorre.

Na verdade todos os processos celuares acoplam reações de condensação endergõnicas aos processos exergõnicos, como a quebra de uma ligação anidrido no ATP.

 

 

O combustivel preferencial dos seres vivos e a glicose (C6H12O6). A água e o dióxido de carbono são os produtos finais da oxidação desse combustível. A reação geral desse processo pode ser resumida pela equação:

C6H12O6 + 6O2----------> 6CO2 + 6H2O


Observam, então que, por cada molécula de glicose "combustionada" se formam 6 moleculas de agua, nas condições que a respiração garante o oxigênio suficiente do meio ambiente.

As plantas verdes e as algas verdes usam a energia luminosa do Sol para quebrar a água no processo da fotossíntese.


2H2O + 2A ------> O2 + 2AH2

Nessa reação» A é uma espécie de aceptora de prótons que varia com o tipo de organismo fotossintético.

A quantidade de "água metabólica" assim formada a partir de alimentos sólidos e combustíveis estocados é suficiente para permitir a sobrevivência de alguns animais (esquilo da Mongólia, cangurus, ratos e camelos), em habitats muito secos, sem tomar água por longos períodos.

O SANGUE

Primeira etapa em avaliar um disturbio acido basico, o que a gente pode obter rapido e a gasometria. o que, normalmente acaba indicando um pH do sangue, em função do qual nos vamos definir se tem uma acidemia ou uma alcalemia.

Normalmente, o pH do sangue e de 7,42, precisamente um intervalo de tolerancia entre 7,38 e 7,42.

        1. Se o pH do sangue for < 7,38 temos uma acidemia
        2. Se o pH do sangue for maior que 7,42 temos uma alcalemia

Então a acidemia sera caracterizada pelo pH < 7,38 e e causada pela ACIDOSE. pelo contario, a alcalemia, caracterizada pelo sangue com pH > 7,44 e causada pela ALCALOSE. E importante não confundir acidemia com acidose e alcalemia com alcalose.

Principalmente, nesta historia de desequilibrio acidobasico temos que avaliar os parametros seguintes:

    1. pH sanguineo
    2. pACO2
    3. Bicarbonato serico (HCO3)

A ACIDEMIA

Ela pode ter origem respiratoria ou metabolica. O problema e como podemos saber se e respiratoria ou metabolica?

Basicamente, começando com a caracteristica mais alterada. Por exemplo, se tivermos pH de 7,30 com pACO2 de 80 e o bicarbonato e de 19. Tá tudo alterado, mas o mais alterado e o pCO2. O disturbio primario (aquele que surgiu primeiro) e o disturbio mais intenso.

Se tiver, pelo contrario, uma alcalemia, o raciocinio e o mesmo. havendo uma alcalemia com um pH 7,46. Pode ser uma alcalemia causada pelo disturbio respiratorio ou metabolico. O mesmo raciocinio, vendo qual principio e mais alterado define o tipo causal de alcalemia. Se eu achar o bicarbonato de 40 e o pCO2 de 38, provavelmente que a alcalemia tem causa metabolica. O que aconteceu na parte respiratoria (a queda de pCO2, que normalmente tem que ser uns 40 mm Hg) e secundario.

I) A ACIDEMIA RESPIRATORIA

Neste caso, e o PCO2 que esta acima do normal. isto e, maior que 42. As questoes a respeito de uma acidemia de origem respiratoria (frequente um paciente com BPOC retentor de CO2, ou paciente que toma depressores de sistema nervoso central, deixa de ventilar direto, retem, CO2 e desenvolve acidemia por acidose respiratoria).

Nesta situação o que que e importante eu definir?

Ja que sei que a acidemia e de causa respiratoria (porque o CO2 esta elevado) temos que ver se esta acidemia e cronica ou e aguda. E importante saber se este paciente tem este disturbio de muito tempo ou ele começou agora?

Como vamos diferenciar isto?

Quando tem retenção de CO2 a acidose respiratoria ja começa a se desencadear, e o organismo ja desencadeia mecanismos compensatorios para contrabalançar. A unica solução para a sistema de homeostasia e contrabalançar a acidose respiratoria com uma alcalose metabolica que tende a trazer o pH no nivel normal, isto e, corrigir a acidemia.

Porem, demora um tempo (precisamente, uns 2 dias) para esses mecanismos comecem a funcionar. (de fato, trata-se de uma ativação renal) - o rim muda a função dele no sentido de maior reabsorção e sintese de bicarbonato.

Seguindo esta logica, e claro que, no caso de disturbio agudo, por causa da intensidade das modificações e por causa da demora da actividade do rim de equilibrar a acidose, o pH estara muito mais modificado. Com outras palavras, se o rim ja equilibrou parcialmente a acidose e porque ela esta mais antiga, e deu tempo que os mecanismos da homeostasia agirem - isto e, o disturbio não e mais agudo.

Como que aparece um tal de "compensação" renal? Seguindo a mesma logica, e normal aparece uma pressão de CO2 muito alterada, mas, paradoxalmente, o pH não parece tão modificado. e porque o rim ja tive tempo de agir e "equilibrar" esta mudança.

Mas isto, por enquanto e bem equivoco. PRATICAMENTE, como que definimos cada situação?

ATENÇÃO, PORQUE ISTO E SUPER-IMPORTANTE !!!!!!!!

Por cada 10 mm Hg CO2 retido, quando disturbio e cronico, a queda do pH e de 0,03.

Por cada 10 mm Hg CO2 retido, quando o disturbio e agudo, a queda de pH e de 0,08.

Tem que decorar isto, não tem jeito.

Não se deixa enganado do valor 0,08, parece um desvio muito pequeno, porque o pH e um parametro que tem a ver com a escala logaritmica.

Causas mais frequentes de acidose respiratoria:

Causa mai frequente: HIPOVENTILAÇÃO

    1. Depressão SNC (opiodes - inibem o centru respíratorio, com bradipneia, retenção CO2)
    2. Pneumotorax (a respiração não pode ser eficiente por causa do colapso)
    3. Doenças pulmonares (pneumonia muito extensa)
    4. Doenças musculo-esqueleticas:
        • Cifoescoliose - normalmente cronica
        • Guillain Barré - normalmente aguda
        • Miasthenia gravis - cronica tambem

II) A ALCALOSE RESPIRATORIA

A alcalose respiratoria e definida quando o pACO2 < 38 (hiperventilação, por exemplo). ela pode ser aguda ou cronica do jeito que a acidose tambem é.

A mesma situação pode ser definida em caso de ALCALOSE RESPIRATORIA. O mesmo mecanismo de compensação renal - demorado - vai fazer, que, em caso que aparece alcalemia, aumente a perda de bases, para equilibrar com uma acidose metabolica a alcalose respiratoria. Então, vamos usar a mesma variação do pH (desta vez, aumento) em função - desta vez - da diminuição do pACO2.

Causas mais frequentes de alcalose respiratoria:

HIPERVENTILAÇÃO:

EXEMPLO:

Um paciente apresenta, na gasometria, um pH de 7,35 e um pACO2 de 70 mm Hg, enquanto o bicarbonato e de 29. Define o disturbio hidroelectrolitico.

Primeiro passo: E acidemia ou alcalemia? E acidemia, porque pH e 7,35, quer dizer < 7,44.

Segundo passo: Que tipo de acidemia que e? Como vêmos, o pACO2 e muito mais modificado em comparação com o NaHCO3, então provavelmente que e uma acidemia respiratoria.

Terceiro passo: E aguda ou cronica? No caso, o pH caiu com 0,09 em comparação com o valor ideal, enquanto o pACO2 aumentou com 28 mm Hg acima do valor normal. O disturbio e cronico, porque por cada 10 mm aumento de CO2 existe 0,03 pH de queda

RESPOSTA FINAL: Acidose respiratoria cronica

 

III. ACIDOSE METABOLICA

Primeiro, como que eu vou saber que a acidemia e metabolica?

Desta vez vamos usar os valores do bicarbonato serico - se a mudança for predominantemente no bicarbonato, então provavelmente que o disturbio e metabolico. isto e, o bicarbonato vai ser menor que 22, de modo semelhante com os disturbios respiratorios o pH vai ser menor que 7,38

Definição correta: ACIDEMIA por ACIDOSE METABOLICA

Então o bicarbonato vai ser baixo (<22) muito mais alterado que o pACO2.

A coisa e mais complicada com os disturbio metabolicos. Existem situações e situações:

Calculo de anion GAP

O que que e o ANION GAP?

O anion GAP (traduzido pelo "burraco anionico"). ELE E A SOMA DOS ANIONOS E CATIONOS NÃO DOSEADOS.

A ecuação de homeostasia acido-basica e a seguinte:

Na+ + (cationos não doseados) = Cl- + HCO3- + (anionos não doseados)

Em outras palavras, IDEALMENTE, a soma dos "positivos" tem que ser igual com a soma dos "negativos" para que o equilibrio seja cumprido.

O que são os anionos e os cationos não doseados?

São varios principios plasmaticos carregados com carga negativa, fora dos fundamentais (sendo estes o cloro e o bicarbonato), tipo:

PROTEINAS
15 mEq/l
FOSFATOS
2 mEq/l
SULFATOS
1 mEq/l
ACIDOS ORGANICOS
5 mEq/l
Total
23 mEq negativo
 

Os cationos, pelo contrario são ionos positivos (alem do sodio,que e fundamental) que tambem entra no equilibrio acido-basico:

K
15 mEq/l
Ca
2 mEq/l
Mg
1 mEq/l
ACIDOS ORGANICOS
5 mEq/l
Total
11 mEq positivos
 

A diferença entre estas concentrações de "positivos" e "negativos" da "anion GAP", que cabe discutir somente no caso de ACIDOSE METABOLICA. Por outras situações não vale.

Como podemos ver o anion GAP e, em media de 12 mEq. Convencionalmente ele estara aumentado se for maior de 12 mEq e baixo se for menos que 12 mEq.

Nas provas, o calculo dos anion GAP implica uns dados que tem que existir no enuncio (os niveis do Na, Cl e bicarbonato)

Conforme, então a ecuação acima presentada:

ANION GAP = Na - (Cl + HCO3)

E essencial ver se o anion GAP esta aumentado ounormal, porque seo anion GAP for modificado ele esta implicado nesta acidose (ou seja, não são os fundamentais que modificam e homeostasia). Por exemplo, no caso do diabetes, em cetoacidose, os cetoacidos (que não são "fundamentais") modificam o equilibrio acido basico.

Eu preciso deste anion GAP, de fato pra ver se existe um disturbio concomitente de ALCALOSE METABOLICA !!!!

A coisa ta virando feia? Como pode ser alcalose metabolica se falarmos de ACIDOSE???

A ideia e a seguinte:

vamos dizer que o bicarbonato esta baixo, condição necessaria para definir a acidose metabolica. e uma situação certa, so que pode enganar. Mas, sera que, conforme o valor do pH o bicarbonato e bastante baixo???

Porque, podemos ter um caso com pH 7,28 e com a HCO3 11 e um pH 7,2 com a mesma concentração de HCO3. Existe esta possibilidade. Então, o que difere o caso 1 de caso 2? Os dois tem acidose, com o mesmo valor de HCO3, porem o pH não e o mesmo!

Aqui que e explicação do anion GAP - um mecanismo compensatorio escondido (disfarçado) que, no primeiro caso permite a existencia de outro pH para a mesma concentração de HCO3 do segundo caso que e muito pior.

isto quer dizer que o anion GAP me permite ver se o HCO3 e bastante baixo. se for uma acidose metabolica PURA.

Mas, se o individuo tive uma doença previa que deixou ele com uma alcalose metabolica previa, e que na vigencia da acidose metabolica reduziu o bicarbonato, so que tinha que reduzir MAIS o que reduziu dentro da minha conta.

Como que eu vou verificar isso?

Então podemos avaliar se o bicarbonato que eu tenho que encontrar na gasometria e conforme com a acidose ou não. Se não for, então temos que corrigir. Quanto e a correção que temos que fazer?

Pois e, a corrreção, de fato, e o desvio do anion GAP, ou seja a diferença entre o AG achado e o normal que e 12, então:

HCO3 corrigido = HCO3 - (AG-12)

 

Como o bicarbonato normal e uma media de 24, resulta que o HCO3 corrigido tem que ser 24 para dizer que a acidose e pura.

Se fosse maior que o 24 eu tenho mais bicarbonato do que eu deveria ter. O que quer dizer isso? Que ja este HCO3 existia, ou seja existia uma alcalose previa.

E se fosse menor que 24?

Logico, então tinha uma acidose metabolica previa. O HCO3 e menor que previsto, porque antes que aconteça a acidose poresente tinha uma acidose previa, que piorou.

As acidoses com AG aumentado, então, são caracterizadas pelo cumoulo de outros acidos que HCl ou H2CO3, refletindo, então, a retenção de fosfatos, acidos organicos, ou toxicos endogenos. Nestes casos a cloremia vai ser normal.

Nesta categoria entra:

a) cetoacidoses

b) acidose lactica (anaerobiose - desvio do ciclo Krebs - glicolise anaerobica)

c) intoxicações com substancias acidas

d) insuficiencia renal cronica severa (diminui a produção de NH3, cai a reabsorção de HCO3, retenção de fosfatos, sulfatos, acidos organicos)

Por contrario, as acidoses com AG normal , claro que são acidoses hipercloremicas (porque neste caso perde-se HCO3, deifnitorio para acidose metabolica, e o unico que fica para equilibrar e o cloro):

a) acidose pelas perdas digestivas exageradas (diareia infecciosa ou purgativos)

b) acidose pela alimentação parenteral - se usaremos aminoacidos cationicos 9tipo lisina, arginina, histidina) - a\ metabolização deles vai liberar muit H+, o que vai ser neutralizado pelo HCO3

c) acidose pela administração de HCl - não e mais utilizada, mas se usava antes

d) acidoses tubulares proximais (aonde o rim não consegue recaptar o HCO3) ou distais (não consegue eliminar H+)

 

IV. ALCALOSE METABOLICA

 

Corretamente, alcalemia por causa de alcalose metabolica. A caracteristica principal e nivel muito alto de bicarbonato (ou seja, maior de 28), o disturbio sendo muito mais importante que a variação do pACO2.

Normalmente, a alclose metabolica tende a ser compensada pelo um mecanismo respiratorio - ou seja, a hora que uma alcalose metabolica aparece, ela tende a ser equilibrada pela uma acidose respiratoria.

Como que podemos saber se esta acidose respiratoria e justa com a avaliação?

A ecuação do Winter permite calcular o pACO2 esperada, que e em relação com HCO3

pACO2 esperada = (1,5 x HCO3) + 8 +/- 2

CUIDADO COM A SEGUINTE:

A retenção voluntaria de CO2 (para equilibrar a alcalose metabolica) nunca não vai passar de 55. Então, se um paciente aparece com 70 mm Hg pACO2 a gasometria, isto não e por causa da hipoventilação !

isto e utill para saber que nos casos acima apresentados nunca não vamos conseguir equilibrar uma alcalose metabolica utilisando a retenção de CO2 mais que 55 mm Hg.

PRINCIPAIS CAUSAS DE ALCALOSE METABOLICA:

A principal causa: CONTRAÇÃO VOLEMICA

    1. vomitos
    2. diurese
    3. tratamento intempestivo com alcalios
    4. excesso de glucomineralocorticoides
    5. Sindrome de Bartter:
      • hipocalemia
      • PA normal
      • paralisia periodica
 

A síndrome de Bartter é um distúrbio no qual os rins excretam quantidades excessivas de eletrólitos (potássio, sódio e cloreto), resultando em uma concentração baixa de potássio (hipocalemia) e em concentrações elevadas de aldosterona e renina (dois hormônios) no sangue.

Normalmente, a síndrome de Bartter é hereditária, sendo causada por um gene recessivo. Portanto, um indivíduo com o distúrbio herdou dois genes recessivos, um de cada genitor.

Sintomas

As crianças com síndrome de Bartter apresentam um crescimento lento e parecem des-nutridas. Elas podem apresentar fraqueza muscular e sede excessiva, podem produzir grandes quantidades de urina e podem apresentar retardo mental.

As concentrações de cloreto de sódio e de água no sangue tornam-se baixas. O organismo tenta compensar essa situação produzindo mais aldosterona e renina. Esses hormônios reduzem a concentração de potássio no sangue.

Diagnóstico e Tratamento

O médico suspeita de síndrome de Bartter baseando-se nos sintomas. Os resultados dos exames laboratoriais que revelam níveis anormais de potássio e hormônios no sangue apóiam o diagnóstico.

Muitas das conseqüências da síndrome de Bartter podem ser prevenidas se o paciente tomar suplementos orais de potássio e um medicamento que reduza a excreção de potássio na urina como, por exemplo, a espironolactona (a qual também bloqueia a ação da aldosterona), o triantereno, a amilorida, o propranolol ou a indometacina. É necessário que o indivíduo ingira quantidades adequadas de líquidos para compensar a perda líquida excessiva.

A COMPENSAÇÃO RESPIRATORIA DOS DISTURBIOS METABOLICOS

Diferente da compensação dos disturbios acido-basicos respiratorios (acidose e alcalose respiratoria) no caso dos disturbios acido-basicos metabolicos a reação e rapida, porque a compensação se faz pela modificação da concentração dos bicarbonatos - isto e pela pACO2, cujo nivel pode ser controlado modificando a frequencia respiratoria.

Desse jeito, um paciente com alcalose metabolica vai tentar aumentar a concentração de CO2 (isto e, HCO3) do sangue, respirando menos. A respiração menos ampla vai diminuir a pAO2 e vai aumentar a pACO2. Em combinação com H2O plasmatico, o CO2 vai formar H2CO3, que dissociando-se, vai dar H+ e HCO3-.

Do contrario, um paciente com acidose vai tentar diminuir a acidez, diminuindo a concentração de CO2, isto e, a frequencia respiratoria vai ser aumentada para poder eliminar mais CO2 possivel.

Mas sera que toda vez este mecanismos compensatorios funcionam direto?

Quando falamos de acidose metabolica o que que se espera? Uma alcalose respiratoria para compensar. Isto e, temos que ver qual e o CO2 esperado (pela formula do Winter) pACO2 esp = (1,5 x HCO3) + 8 +/- 2. No caso se o CO2 esperado vai ser aquele que foi medido, então a alcalose respiratoria consequente consegue equilibrar o disturbio. Quer dizer, teremos uma acidose metabolica simples, compensada pela uma alcalose respiratoria.
Mas, se o pCO2 estar acima do valor esperado, então vai ter mais CO2 que esta esperado, o que significa uma acidose respiratoria que piora a acidose metabolica do que estamos falando. Se for menos, ai provavelmente que existe uma outra causa que causa a hiperventilação, eliminando o CO2 do que precisariamos.

Na alcalose metabolica a resposta vai ser, claro, a acidose respiratoria, quer dizer, a hipoventilação voluntaria. O nivel de CO2 vai subir, mas não acima de 55, porque se for maior de 55, existe outra causa que restringe a respiração do paciente.

EXERCICIOS

EXEMPLO 1:

Qual e a situação do paciente com a seguinte gasometria arterial?

pO2 70 mm Hg

pCO2 70 mm Hg

pH 7,22

HCO3 23 mEq

RESPOSTA:

Vamos analisar:

    • pO2 70 mm Hg - dado inutil
    • pCO2 70 mm Hg - isto e, aumentado (valor normal 40 mm Hg)
    • pH 7,22 baixo - acidose (normal 7,38 - 7,42)
    • HCO3 23 mEq - normal (valores normais 22-28 mEq)

 

PASO 1: E ACIDOSE OU ALCALOSE? E uma acidose, conforme pH 7,22

PASO 2: E uma acidose respiratoria, porque o mais que e modificado e o CO2 (o bicarbonato e perfeitamente normal)

PASO 3: E AGUDA OU CRONICA?

Vamos ver... neste caso, o pH caiu com 0,18, enquanto o pCO2 aumentou com 30, isto e, para cada 10 mm aumento do CO2 o pH caiu com

30 mm Hg.............................................................0,18

10 mm Hg..............................................................x

Neste caso a queda de pH vai ser de 0,06, o que significa que e mais perto de 0,08, e uma insuficiencia respiratoria AGUDA.

 

EXEMPLO 2

Mulher de 73 anos, tabagista, refere dispneia de uma semana com piora ha um dia. Em uso de captpril, fursemida e digoxina. Ao exame fisico, cianotica, taquipneica, estase jugular +/++++, a 45 graus. PA = 90/60 mm Hg, FC 70/minuto.

Roncos pulmonares com sibilos, discreta edema nos membros inferiores. EKG com FA, BRD e BDAS.

A gasometria arterial com FR 40:

    • pH 7,26
    • pCO2 = 68 mm Hg
    • pO2 = 53 mm Hg (90%)
    • HCO3 = 41 mEq

Procedida intubação oro-traqueal e conectada ao ventilador com FR = 20, VC = 10 ml/kilo, PEEP 0

A gasometria arterial no ventilador:

    • pH 7,67
    • pCO2 36 mm Hg
    • pO2 67 mm Hg (91%)
    • HCO3 37 mm Hg

RESPOSTA:

PASO 1: E acidose ou e alcalose? Claro que e acidose, sendo que o pH e 7,26

PASO 2: E respiratoria ou metabolica? E respiratoria, porque o bicarbonato esta muito alto (provavelmente, tentando compensar.

PASO 3: E cronica ou aguda?

Para uma queda de 0,14 no pH o CO2 aumentou com 28 mm, então:

 

0,14.............................................28

x..................................................10

x = 0,02 unidades de pH e uma acidose respiratoria cronica, ja que 0,03 e o nivel para isso.

Aonde chegou, depois a ventilação?

 

Voce conclui que:

A) a paciente apresentava acidose respiratoria não compensada, evoluindo para alcalose de padrão misto?

Nem pensar. Ela tinha acidose respiratoria descompensada, mas não tinha nada a ver com alguma tendencia ate alcalose

B) a paciente apresentava alcalose respiratoria não compensada e o ventiladoer auxiliou na queda do bicarbonado serico

Isto e bobeira, primeiro que não e alcalose (como que vai ser alcalose com pH 7,26?!?!)

C) Era necessaria administração imediata de bicarbonato EV

Ja que tinha bastante bicarbonato (41 mEq), so faltava isto ....

D) Estava ocorrendo shunt em ambas gasometrias, sendo que o drive respiratorio aumentou depois a ventilação mecanica

Isto e uma pista falsa para aqueles que não tem a menor ideia sobre o que acontece e poderiam ser tentados a achar que esta e a resposta exata (soa bem pra caramba !). Shunt tem a ver com hipoxemia.

E) era necessario administrar acido EV (HCl ou NH4Cl) depois a ventilação.

CORRETO. Como pode ser observado. a ventilação jogou a paciente na outra extremidade (alcalose metabolica), provavelmente diminuindo muito o CO2 afastou a acidose respiratoria), e ja que existia um nivel muito alto de HCO3, que nem caiu bastante, e isto que devemos fazer.

Comentario: De fato, o que que aconteceu? E um exemplo classico de erro flagrante. No momento que a pessoa vem depois um consumo de furosemida+captopril, desidratada, ja pode pensar que tinha um quadro de alcalose metabolica preexistente. No momento que ela foi intubada, a acidose respiratoria sumiu, ficou somente a alcalose metabolica, que, de um lado era compensação para a acidpose respiratoria cronica preexistente, de outro lado, era a alcalose metabolica causada pela desidratação. O medico deveria pensar nisto quando intubou. A paciente, praticamente, foi hiperventilada.

 

Exemplo 3

Jovem de 16 anos tenta suicidio ingerindo varias cartelas de AAS. E encontrada em casa só, aparentemente no pos-comicial. respirações profundas com FR 24, FC 108 BPM, e PA 90/70 mm Hg. A combinação e de exames que reflete melhor seu estado e:

    1. pH 7,35, pO2 100 mm Hg, pCO2 20 mm Hg, Bic 16 mEq, Glicemia 180 mg%, Na 142 mEq, K = 4 mEq, ureia 80 mg%, creatinina 1,9 mg%, Cl 94 mEq
    2. pH 7,26, pO2 100 mm Hg, pCO2 44 mm Hg, Bic 16 mEq, Glicemia 100 mg%, Na 142 mEq, K = 4 mEq, ureia 80 mg%, creatinina 1,9 mg%, Cl 120 mEq
    3. pH 7,35, pO2 100 mm Hg, pCO2 22 mm Hg, Bic 16 mEq, Glicemia 160 mg%, Na 142 mEq, K = 4 mEq, ureia 80 mg%, creatinina 1,0 mg%, Cl 120 mEq
    4. pH 7,46, pO2 100 mm Hg, pCO2 20 mm Hg, Bic 26 mEq, Glicemia 140 mg%, Na 136 mEq, K = 4 mEq, ureia 30 mg%, creatinina 1,0 mg%, Cl 102 mEq
    5. pH 7,32, pO2 100 mm Hg, pCO2 48 mm Hg, Bic 26 mEq, Glicemia 160 mg%, Na 142 mEq, K = 4 mEq, ureia 80 mg%, creatinina 1,9 mg%, Cl 94 mEq

Resposta:

vamos ter que calcular o anion GAP de cada uma. Porque ? Porque trata-se de uma acidose metabolica e eu quero verificar se esta acidose e verdadeira ou não

Porque ? porque neste caso vamos ter que achar a situação aonde o anion GAP esta aumentado, quer dizer, demonstrar que a acidemia esta devida a um agente externo (neste caso, o salicilato). Ele tem que ser maior que 12.

Caso A: Na - (HCO3 + Cl) = 142 - (16+94) = 142 - 110 = 32

Caso B: 142 - (16+120) = 142 - 136 = 6

Caso C: 142 - (120+16) = 6

Caso C: 136 - (26+102) = 136 - 128 = 8

Caso D: 142 - (94 + 26) = 142 - 120 = 22

Então, a variante A e mais plauzivel, porque a sintomatologia não bate com a pACO2 (48 mm CO2) enunciada no caso da variante E.

Exemplo 3

Paciente masculino, 85 anos de idade, desnutrido, deu entrada no pronto socorro acomanhado de seus familiares que relatam uma historia de diarreia e alteração do nivel de consciencia de alguns dias.

Ao exame, o paciente se encontrava hipocorado, desidratado, sonolento e sem sinais localizatorios ao exame neurologico. A gasometria em ar ambiente tem:

Sat O2 93%

pH 7,2

pAO2 85 mm Hg

pCO2 32 mm Hg

Bic 12 mEq/l

BE = - 14

Caracterizam esta situação acido-basica:

PASO 1: E acidose

PASO 2: E acidose metabolica, ja que o CO2 e baixo (deveria ser alto se fosse respiratoria) e o bicarbonato e muito baixo.

E uma acidose pura?

vamos calcular o pCO2 esperado - pCO2 esp = 1,5 x Bic + 8 +/-2

pCO2 esp = 1,5 x 12 + 8 +/- 2 = 24-28 mm Hg. O CO2 e 32, então, provavelmente que existe uma acidose respiratoria concomitente, que agrava a acidose metabolica

Então trata-se de uma acidose respiratoria mista (respiratoria + metabolica).

MISODOR, 01 DE MAIO DE 2014

 

BIBLIOGRAFIA:

1) MEDCEL CURSOS ONLINE - AULA DE DISTURBIOS ACIDO-BASICOS da sessão 2006

2)   - Livro - Princípios de Bioquímica de Lehninger IIIa EDIÇÃO, 2002 pp 064 - 085 (Capitulo "Agua")

SAIR