O equilíbrio ácido-base desempenha um papel importante no funcionamento normal do corpo humano. O sangue que circula no corpo é uma mistura de células vivas que estão em um habitat líquido. O primeiro recurso de segurança que controla o nível de pH no sangue é o sistema tampão. Este é um mecanismo fisiológico que garante que os parâmetros do equilíbrio ácido-base sejam mantidos, evitando quedas de pH. O que é e quais variedades possui, descobriremos abaixo.
Descrição
O sistema de buffer é um mecanismo único. Existem vários deles no corpo humano, e todos consistem em plasma e células sanguíneas. Tampões são bases (proteínas e compostos inorgânicos) que se ligam ou doam H+ e OH-, destruindo a mudança de pH em trinta segundos. A capacidade de um tampão de manter um equilíbrio ácido-base depende do número de elementos que o compõem.
Tipos de tampões de sangue
O sangue que está em constante movimento são células vivas,que existem em meio líquido. O pH normal é 7, 37-7, 44. A ligação dos íons ocorre com um determinado tampão, a classificação dos sistemas tampão é fornecida abaixo. Ele próprio consiste em plasma e células sanguíneas e pode ser fosfato, proteína, bicarbonato ou hemoglobina. Todos esses sistemas têm um mecanismo de ação bastante simples. Sua atividade visa regular o nível de íons no sangue.
Características do tampão de hemoglobina
O sistema tampão de hemoglobina é o mais poderoso de todos, é um álcali nos capilares dos tecidos e um ácido em um órgão interno como os pulmões. É responsável por cerca de setenta e cinco por cento da capacidade total de buffer. Esse mecanismo está envolvido em muitos processos que ocorrem no sangue humano e possui globina em sua composição. Quando o tampão de hemoglobina muda para outra forma (oxiemoglobina), esta forma muda e as propriedades ácidas da substância ativa também mudam.
A qualidade da hemoglobina reduzida é menor que a do ácido carbônico, mas se torna muito melhor quando é oxidada. Quando a acidez do pH é adquirida, a hemoglobina combina íons de hidrogênio, verifica-se que já está reduzida. Quando o dióxido de carbono é eliminado dos pulmões, o pH torna-se alcalino. Neste momento, a hemoglobina, que foi oxidada, atua como doadora de prótons, com a ajuda do qual o equilíbrio ácido-base é equilibrado. Assim, o tampão, que consiste em oxiemoglobina e seu sal de potássio, promove a liberação de dióxido de carbono do corpo.
Este sistema de buffer executadesempenha um papel importante no processo respiratório, pois desempenha a função de transporte de oxigênio para os tecidos e órgãos internos e remoção de dióxido de carbono deles. O equilíbrio ácido-base dentro dos eritrócitos é mantido em um nível constante, portanto, também no sangue.
Assim, quando o sangue está saturado de oxigênio, a hemoglobina se transforma em um ácido forte, e quando libera oxigênio, ela se transforma em um ácido orgânico bastante fraco. Os sistemas de oxiemoglobina e hemoglobina são interconversíveis, existem como um.
Características do tampão bicarbonato
O sistema tampão de bicarbonato também é poderoso, mas também o mais controlado do corpo. É responsável por cerca de dez por cento da capacidade total de buffer. Possui propriedades versáteis que garantem sua eficácia bidirecional. Este tampão contém um par ácido-base conjugado, que consiste em moléculas como ácido carbônico (fonte de prótons) e bicarbonato de ânion (aceptor de prótons).
Assim, o sistema tampão bicarbonato promove um processo sistemático onde um poderoso ácido entra na corrente sanguínea. Esse mecanismo liga o ácido aos ânions bicarbonato, formando ácido carbônico e seu sal. Quando o álcali entra no sangue, o tampão se liga ao ácido carbônico, formando um sal bicarbonato. Como há mais bicarbonato de sódio no sangue humano do que ácido carbônico, essa capacidade tampão terá uma alta acidez. Em outras palavras, o tampão de hidrocarbonetoo sistema (bicarbonato) é muito bom para compensar as substâncias que aumentam a acidez do sangue. Estes incluem o ácido lático, cuja concentração aumenta com o esforço físico intenso, e esse tampão reage muito rapidamente às mudanças no equilíbrio ácido-base no sangue.
Recursos do tampão fosfato
O sistema tampão de fosfato humano ocupa cerca de dois por cento da capacidade total de tampão, que está relacionada ao conteúdo de fosfatos no sangue. Esse mecanismo mantém o pH na urina e o fluido que está dentro das células. O tampão consiste em fosfatos inorgânicos: monobásicos (age como ácido) e dibásicos (atuam como álcali). Em pH normal, a proporção de ácido para base é de 1:4. Com um aumento no número de íons de hidrogênio, o sistema tampão fosfato se liga a eles, formando um ácido. Esse mecanismo é mais ácido do que alcalino, por isso neutraliza perfeitamente os metabólitos ácidos, como o ácido lático, que entram na corrente sanguínea humana.
Recursos do buffer de proteína
O tampão de proteína não desempenha um papel tão especial na estabilização do equilíbrio ácido-base, em comparação com outros sistemas. É responsável por cerca de sete por cento da capacidade total de buffer. As proteínas são formadas por moléculas que se combinam para formar compostos ácido-base. Em um ambiente ácido, eles agem como álcalis que ligam ácidos, em um ambiente alcalino, tudo acontece ao contrário.
Isso leva à formação de um sistema tampão de proteína, queé bastante eficaz em um valor de pH de 7,2 a 7,4. Uma grande proporção de proteínas é representada por albuminas e globulinas. Como a carga da proteína é zero, em pH normal ela está na forma de álcali e sal. Essa capacidade tampão depende do número de proteínas, sua estrutura e prótons livres. Este tampão pode neutralizar produtos ácidos e alcalinos. Mas sua capacidade é mais ácida do que alcalina.
Características dos eritrócitos
Normalmente, os eritrócitos têm um pH constante - 7, 25. Tampões de hidrocarbonato e fosfato têm um efeito aqui. Mas em termos de poder, eles diferem daqueles no sangue. Nos eritrócitos, o tampão proteico desempenha um papel especial no fornecimento de oxigênio aos órgãos e tecidos, além de remover o dióxido de carbono deles. Além disso, mantém um valor de pH constante dentro dos eritrócitos. O tampão de proteína nos eritrócitos está intimamente relacionado ao sistema bicarbonato, pois a proporção de ácido e sal aqui é menor do que no sangue.
Exemplo de sistema de buffer
Soluções de ácidos e álcalis fortes, que têm reações fracas, têm pH variável. Mas a mistura de ácido acético com seu sal mantém um valor estável. Mesmo se você adicionar ácido ou álcali a eles, o equilíbrio ácido-base não mudará. Como exemplo, considere o tampão acetato, que consiste no ácido CH3COOH e seu sal CH3COO. Se você adicionar um ácido forte, a base do sal se ligará aos íons H + e se transformará em ácido acético. Redução de ânion de salequilibrado por um aumento nas moléculas de ácido. Como resultado, há pouca mudança na proporção do ácido para seu sal, então o pH muda de forma bastante imperceptível.
Mecanismo de ação dos sistemas buffer
Quando produtos ácidos ou alcalinos entram na corrente sanguínea, o tampão mantém um valor de pH constante até que os produtos recebidos sejam excretados ou usados em processos metabólicos. Existem quatro tampões no sangue humano, cada um dos quais consiste em duas partes: um ácido e seu sal, bem como um álcali forte.
O efeito de um buffer se deve ao fato de ele ligar e neutralizar os íons que vêm com a composição correspondente. Como na natureza o corpo encontra principalmente produtos metabólicos sub-oxidados, as propriedades do tampão são mais antiácidos do que antialcalinos.
Cada sistema de buffer tem seu próprio princípio de operação. Quando o nível de pH cai abaixo de 7,0, sua atividade vigorosa começa. Eles começam a ligar o excesso de íons de hidrogênio livres, formando complexos que movem o oxigênio. Ele, por sua vez, se move para o sistema digestivo, pulmões, pele, rins e assim por diante. Esse transporte de produtos ácidos e alcalinos contribui para sua descarga e excreção.
No corpo humano, apenas quatro sistemas tampão desempenham um papel importante na manutenção do equilíbrio ácido-base, mas existem outros tampão, como o sistema tampão acetato, que possui um ácido fraco (doador) e seu sal (aceitante). A capacidade desses mecanismospara resistir a mudanças no pH quando ácido ou sal entra no sangue é limitado. Eles mantêm o equilíbrio ácido-base somente quando um ácido forte ou alcalino é fornecido em certa quantidade. Se for excedido, o pH mudará drasticamente, o sistema tampão deixará de funcionar.
Eficiência dos buffers
Os tampões de sangue e eritrócitos têm eficiência diferente. Neste último, é maior, pois há aqui um tampão de hemoglobina. A diminuição do número de íons ocorre na direção da célula para o ambiente intercelular e depois para o sangue. Isso sugere que o sangue tem a maior capacidade tampão, enquanto o ambiente intracelular tem a menor.
Quando as células são metabolizadas, aparecem ácidos que passam para o líquido intersticial. Isso acontece quanto mais fácil, mais eles aparecem nas células, já que um excesso de íons de hidrogênio aumenta a permeabilidade da membrana celular. Já conhecemos a classificação dos sistemas de buffer. Nos eritrócitos, eles têm propriedades mais eficazes, pois as fibras de colágeno ainda desempenham um papel aqui, que reagem por inchaço ao acúmulo de ácido, absorvem e liberam eritrócitos de íons de hidrogênio. Essa habilidade se deve à sua propriedade de absorção.
Interação de buffers no corpo
Todos os mecanismos que estão no corpo estão interligados. Os tampões sanguíneos consistem em vários sistemas, cuja contribuição para a manutenção do equilíbrio ácido-base é diferente. Quando o sangue entra nos pulmões, ele recebe oxigênio.ligando-se à hemoglobina nos glóbulos vermelhos, formando oxiemoglobina (ácido), que mantém o nível de pH. Com a ajuda da anidrase carbônica, há uma purificação paralela do sangue dos pulmões do dióxido de carbono, que nos eritrócitos é apresentado na forma de ácido carbônico dibásico fraco e carbaminohemoglobina, e no sangue - dióxido de carbono e água.
Com uma diminuição na quantidade de ácido carbônico dibásico fraco nos eritrócitos, ele penetra do sangue para o eritrócito, e o sangue é limpo de dióxido de carbono. Assim, um ácido carbônico dibásico fraco passa constantemente das células para o sangue, e os ânions cloreto inativos entram nos eritrócitos do sangue para manter a neutralidade. Como resultado, os glóbulos vermelhos são mais ácidos que o plasma. Todos os sistemas tampão são justificados pela relação doador-aceptor de prótons (4:20), que está associada às peculiaridades do metabolismo do corpo humano, que forma maior número de produtos ácidos do que alcalinos. O indicador de capacidade de tampão ácido é muito importante aqui.
Processos de troca em tecidos
O equilíbrio ácido-base é mantido por tampões e transformações metabólicas nos tecidos do corpo. Isso é auxiliado por processos bioquímicos e físico-químicos. Eles contribuem para a perda de propriedades ácido-base dos produtos metabólicos, sua ligação, a formação de novos compostos que são rapidamente excretados do corpo. Por exemplo, uma grande quantidade de ácido lático é excretada em glicogênio, ácidos orgânicos são neutralizados por sais de sódio. Forteácidos e álcalis se dissolvem em lipídios e ácidos orgânicos oxidam para formar ácido carbônico.
Assim, o sistema tampão é o primeiro assistente na normalização do equilíbrio ácido-base no corpo humano. A estabilidade do pH é necessária para o funcionamento normal das moléculas e estruturas biológicas, órgãos e tecidos. Em condições normais, os processos tampão mantêm um equilíbrio entre a introdução e a remoção de íons de hidrogênio e dióxido de carbono, o que ajuda a manter um nível de pH constante no sangue.
Se houver uma falha no trabalho dos sistemas tampão, uma pessoa desenvolve patologias como alcalose ou acidose. Todos os sistemas tampão estão interligados e visam manter um equilíbrio ácido-base estável. O corpo humano produz constantemente um grande número de produtos ácidos, o que equivale a trinta litros de ácido forte.
A constância das reações dentro do corpo é fornecida por poderosos tampões: fosfato, proteína, hemoglobina e bicarbonato. Existem outros sistemas tampão, mas estes são os principais e mais necessários para um organismo vivo. Sem a ajuda deles, uma pessoa desenvolverá várias patologias que podem levar ao coma ou à morte.
