Bicarbonato como um tampão biológico

Lista de Problemas sobre o Significado Clínico dos Níveis de pH

Problema 2: O bicarbonato como tampão biológico

Tutorial para ajudar a resolver a questão

O bicarbonato é um tampão crucial para o corpo e geralmente se encontra nos fluidos corporais na forma de bicarbonato de sódio (o sódio é o principal íon positivo nos fluidos extracelulares). Que características do bicarbonato de sódio contribuem para a sua efetividade como tampão biológico?

A. O íon bicarbonato (HCO3-) pode combinar-se com um próton (H+) para formar o ácido carbônico (H2CO3), e assim absorver prótons da solução, elevando o pH do sangue.

B. O ácido carbônico, que pode ser formado a partir de CO2 e água, pode dissociar-se em H+ e HCO3- fornecendo íons H+ para abaixar o pH do sangue.

C. O ácido carbônico, que pode ser formado a partir de bicarbonato, é convertido em CO2 e água por uma reação enzimática muito rápida.

D. O CO2, sendo volátil, pode ser rapidamente eliminado do corpo pela respiração.

Tutorial

Tampões biológicos

A capacidade de tamponamento (ou "poder tampão") é uma propriedade importante em sistemas biológicos, para os quais uma alteração rápida de pH pode ter conseqüências desastrosas. Um tampão biológico eficaz deve ajudar a manter o pH do sangue numa "faixa segura" compreendida entre 7,35 e 7,45, resistindo às variações de pH para cima ou para baixo desses valores. Alterações na direção de valores ácidos (i.e., abaixo de 7,35) são particularmente prováveis, tendo em vista a variação na produção, pelo metabolismo, de ácidos como o láctico, o pirúvico, o acético, etc. A produção de tais ácidos durante o exercício físico intenso pode abaixar o pH do sangue periférico a valores inferiores a 7,0.

O sistema de tamponamento do bicarbonato é central para a regulação do pH do sangue humano, respondendo às variações de pH de várias formas:

1. O íon bicarbonato é na verdade a base conjugada do ácido carbônico:

H+ + HCO3- [H2CO3] ; pKa = 6,14

[Reação ácido-base não enzimática - praticamente instantânea]

2. O ácido carbônico, no entanto, é rapidamente convertido a CO2 e água pela anidrase carbônica, o que faz dele uma espécie transitória:

[H2CO3] >--< CO2 + H2O ; pKa = 6,14

[Reação enzimática com alta velocidade]

3. Quanto aos produtos da reação da anidrase carbônica, a água é facilmente absorvida no sistema e o CO2 pode ser expelido pela respiração. Além disso, a velocidade de perda do CO2 na respiração pode ser controlada por meio de mecanismos neurológicos.

4. As concentrações de HCO3- e H+ podem ser ajustadas (lenta e incompletamente) através de mecanismos fisiológicos que operam nos rins.

Essas características podem ser