No vídeo anterior, a gente viu como funciona um sistema tampão. Nesse vídeo, a gente vai ver como funciona o principal sistema tampão do líquido extracelular, o sistema tampão CO2/HCO3- ou simplesmente sistema tampão bicarbonato.

E aí pessoal, tudo bem com vocês?

Pra quem tá chegando agora, eu sou Mirian Kurauti aqui do canal MK Fisiologia, um canal que tem como principal objetivo descomplicar a fisiologia humana. Então, se você tá precisando entender de verdade a fisiologia, já se inscreve no canal e ative as notificações pra você não perder os próximos vídeos que a gente postar por aqui.

Agora, sem mais delongas, bora falar sobre o sistema tampão bicarbonato.

Como vimos no vídeo anterior, o sistema tampão bicarbonato é formado pelo principal ácido do líquido extracelular, o gás carbônico (CO2) que reage com a água pra formar o ácido carbônico (H2CO3), e pela principal base do líquido extracelular, o íon bicarbonato (HCO3-), que é justamente a base conjugada do ácido carbônico, isto é, a base formada a partir da sua dissociação, quer dizer, corrigindo, ionização.

Como todas as reações químicas desse sistema são reações reversíveis, qualquer alteração da concentração do íon hidrogênio (H+), pode deslocar as reações pra esquerda, caso a concentração de H+ aumente, ou pra direita, caso a concentração de H+ diminua, assim como a gente viu no vídeo anterior em que a gente explicou, de forma geral, os sistemas tampão.

Porém, o que a gente não explicou é que quando a gente tem um sistema tampão em um meio, como por exemplo no meio extracelular, a razão das concentrações do ácido fraco e da base conjugada desse sistema, podem determinar o pH desse meio.

-Como assim?

Quanto maior a concentração do ácido, ou melhor, do gás carbônico (CO2), e menor a concentração da base, ou melhor do bicarbonato (HCO3-), maior a razão ácido/base, e a reação vai ser deslocada pra direita, mais H+ vai ser liberado no meio e, portanto, menor será o pH. E quanto menor a concentração do gás carbônico, e maior a concentração do bicarbonato, menor a razão ácido/base, e a reação vai ser deslocada pra esquerda, mais H+ vai ser removido do meio e, portanto, maior será o pH.

Então, sabendo que são as concentrações do gás carbônico e do bicarbonato que podem determinar o pH do líquido extracelular, será que se a gente souber a concentração desse gás e desse íon, a gente consegue saber o pH desse líquido?

Sim, a gente consegue. Basta usar a equação de Henderson-Hasselbalch.

-Henderson o quê?

Calma, não se desespere. Essa equação simplesmente prediz que a concentração de H+ no líquido extracelular vai ser igual a uma constante, a constante de dissociação ácida (Ka), multiplicada pela razão entre a concentração do ácido fraco, o gás carbônico que a gente já viu que reage com a água pra formar o ácido carbônico, e a concentração da base conjugada desse ácido, o bicarbonato.

-Tá, professora, mas com essa equação aí eu vou calcular a concentração de H+, não dá pra calcular direto o pH?

Pra calcular direto o pH, é só lembrar que o pH é igual a -log da concentração de H+. Por isso, pra calcular direto o pH, a gente transforma tudo em -log. Então, usando as regras da matemática, a equação fica assim: -log da concentração de H+ [H+] = a -log da constante de dissociação ácida (Ka) -log da concentração de gás carbônico [CO2]/concentração de bicarbonato [H2CO3-].

Agora, -log da concentração de H+ a gente sabe que é o pH. E -log de Ka é o que chamamos de pKa. Por isso, a equação fica assim: pH = pKa -log [CO2]/[H2CO3-].

Mas aí, pra gente não ficar trabalhando com -log, ou seja, pra não ficar trabalhando com logaritmo negativo, dá pra usar mais uma regrinha matemática pra deixar o logaritmo positivo.

Pra isso, basta inverter o numerador e o denominador da fração. Portanto: pH = pKa + log CO2]/[H2CO3-].

Pronto, é essa equação que a gente chama de equação de Henderson-Hasselbalch.

Em condições normais, fisiológicas, a temperatura do líquido extracelular é mantida em torno de 37 ºC. Nessa temperatura, pKa, isto é, -log da constante de dissociação ácida é igual a 6,1.

A concentração normal, fisiológica do bicarbonato no líquido extracelular, ou, melhor, no sangue arterial, fica em torno de 24 milimol/L, ou melhor, milimolar (mM).

A concentração em milimolar (mM) do gás carbônico no sangue arterial não dá pra gente medir pois o gás carbônico é um gás dissolvido num líquido. O que a gente consegue medir é a pressão parcial do gás carbônico (PCO2), que fica em torno de 40 milímetros de mercúrio (mmHg) no sangue arterial.

-Mas e aí, professora, como faz pra converter essa pressão parcial do gás carbônico em milimolar (mM)?

É muito simples, porque a gente sabe que pra cada 1 mmHg de gás carbônico dissolvido no líquido extracelular, a gente tem 0,03 mM desse gás. E esse valor é o que a gente chama de coeficiente de solubilidade do gás carbônico.

Assim, pra saber a concentração em milimolar (mM) quando a pressão parcial do gás carbônico é igual a 40 mmHg, basta multiplicar o coeficiente de solubilidade desse gás por essa pressão parcial.

Então, substituindo todos os valores direto aqui na equação e resolvendo tudo aqui de cabeça, o resultado dessa equação vai ser igual a 7,4 que, adivinha, é o pH normal, fisiológico, do sangue arterial.

Portanto, essa equação simplesmente mostra como as concentrações de bicarbonato e gás carbônico, ou melhor, como a razão entre essas concentrações, determinam o pH do líquido extracelular.

Então, lembre-se que se a concentração de bicarbonato diminuir e/ou a concentração de gás carbônico aumentar, o pH diminui. Mas se a concentração de bicarbonato aumentar e/ou a concentração de gás carbônico diminuir, o pH aumenta.

Pra entender melhor essa relação entre concentração de bicarbonato, gás carbônico e pH, vamos usar um exemplo.

A dieta da maioria das pessoas que consomem carne contém mais ácidos do que bases. Portanto, diariamente o líquido extracelular ganha mais ácidos do que bases.

Esses ácidos doam H+, aumentando a concentração desse íon no líquido extracelular. Porém, ao mesmo tempo que esses ácidos doam H+, o bicarbonato pode receber parte desses íons e a reação é deslocada pra esquerda formando ácido carbônico e, consequentemente, gás carbônico.

Então, repare que conforme a gente vai adicionando ácido, o bicarbonato vai sendo consumido e o gás carbônico vai sendo produzido e, de acordo com a equação de Henderson-Hasselbalch, o pH vai diminuindo.

-Ué, professora, mas não era pro sistema tampão bicarbonato evitar a diminuição do pH?

Não, meu caro aprendiz de equilíbrio ácido-base. Assim como qualquer sistema tampão, o sistema tampão bicarbonato não evita, mas minimiza a diminuição do pH. Se não tivesse esse sistema tampão, não ia ter bicarbonato pra ficar recebendo parte do H+ adicionado no líquido extracelular, e a concentração desses íons iria aumentar muito mais caso a gente não tivesse esse sistema tampão nesse líquido.

Então, é exatamente pra isso que serve o sistema tampão bicarbonato, pra minimizar alterações do pH do líquido extracelular, e lembrando, não apenas quando se adiciona H+, seja através da adição ácidos ou remoção de bases, mas também quando se remove H+, seja através da remoção de ácidos ou adição de bases.

Essa capacidade de minimizar alterações do pH a gente chama de tamponamento, ou seja, o sistema tampão bicarbonato tampona o pH do líquido extracelular. Quanto maior a capacidade de minimizar alterações do pH, maior a capacidade ou poder de tamponamento de um sistema tampão. E sobre esse poder de tamponamento do sistema tampão bicarbonato a gente fala no próximo vídeo, não perca!

Bom, então resumindo tudo o que a gente viu nesse vídeo, lembre-se que:

• O sistema tampão bicarbonato é formado pelo gás carbônico (CO2) que reage com a água pra formar o ácido carbônico (H2CO3), e pelo bicarbonato (HCO3-), a base conjugada do ácido carbônico.

• A razão entre a concentração do componente ácido, gás carbônico, e a concentração do componente básico, bicarbonato, determina o pH do líquido extracelular.

• Portanto, se a gente souber a concentração do gás carbônico e a concentração do bicarbonato nesse líquido, a gente consegue prever o pH do líquido extracelular usando a equação de Henderson-Hasselbalch.

• Quando adicionamos ácidos ou bases, o sistema tampão bicarbonato minimiza as alterações do pH do líquido extracelular. Nesse tamponamento do pH as concentrações de gás carbônico e bicarbonato são alteradas e, por isso, o pH pode diminuir ou aumentar, mesmo na presença desse sistema tampão. Mas lembre-se que as alterações do pH vão ser muito menores do que se não tivéssemos o sistema tampão bicarbonato.

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E como sempre, qualquer dúvida pode deixar aí nos comentários que a gente tenta responder.

A gente se vê num próximo vídeo. Abraço!

Sobre a autora

Mirian Ayumi Kurauti é apaixonada pela fisiologia humana, com uma trajetória acadêmica admirável. Ela se formou em Biomedicina pela Universidade Estadual de Londrina (UEL), fez mestrado e doutorado em Biologia Funcional e Molecular com ênfase em Fisiologia na Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), e ainda atuou como pesquisadora de pós-doutorado na mesma instituição. Além disso, já lecionou fisiologia humana na Universidade Estadual de Maringá (UEM) e biologia celular na UEL. A sua última experiência como professora de fisiologia humana foi na Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR). Fundadora da MK Educação Digital Ltda (MK Fisiologia), atualmente, Mirian é a mente criativa por trás de todos os conteúdos publicados nas redes sociais da empresa.

Apaixonada pela docência, Mirian adora dar aulas de fisiologia humana, mas de um jeito mais descontraído e se diverte muito ensinando. Ela está sempre buscando aprender algo novo não só sobre fisiologia, mas sobre qualquer coisa sobre a vida, o universo e tudo mais. Por isso, é uma consumidora compulsiva de conteúdos de divulgadores científicos. Nas horas vagas, você pode encontrá-la na piscina, treinando e participando de competições de natação. Para Mirian, a vida só tem graça, se ela tiver desafios a serem superados. Hoje, o seu maior desafio é ajudar o maior número de estudantes a entender de verdade a fisiologia humana, principalmente através de suas videoaulas publicadas no canal do YouTube MK Fisiologia.