Estado ácido-básico e índice de pH
O estado ácido-básico (EAB), ou equilíbrio acidobásico, é a constância da proporção entre ácidos e bases no meio interno do organismo. Ele é avaliado pelo indicador pH, que é o cologaritmo (logaritmo decimal negativo) da concentração de íons hidrogênio. Assim, com uma concentração de H⁺ de 10⁻⁷ mol/L, o pH é igual a 7.
Em condições normais, o pH do sangue arterial é de 7,40, e o do sangue venoso, 7,35. O valor mais baixo no sangue venoso está associado à sua saturação por dióxido de carbono: sob a ação da enzima anidrase carbônica, o CO₂ se combina com a água, formando ácido carbônico (H₂CO₃), que se dissocia parcialmente em HCO₃⁻ e H⁺.
A rigidez da constante de pH é explicada pela dependência da atividade das proteínas — enzimas, transportadores e receptores — em relação a um ótimo de pH estritamente definido. Um desvio no pH perturba ou cessa totalmente o funcionamento delas. A manutenção do pH é garantida por sistemas executores: ventilação pulmonar, sistemas tampão do sangue, função excretora dos rins, sudorese e atividade do trato gastrointestinal.
Sistema tampão bicarbonato
Consiste em ácido carbônico (H₂CO₃) e bicarbonato de sódio (NaHCO₃) (na forma dissociada, o íon HCO₃⁻) em uma proporção de aproximadamente 1 : 20.
- Em caso de excesso de H⁺, o íon HCO₃⁻ se liga ao íon hidrogênio para formar H₂CO₃, que sob a ação da anidrase carbônica se decompõe em H₂O e CO₂; o dióxido de carbono é eliminado pelos pulmões.
- Em caso de excesso de bases (OH⁻), o ácido carbônico doa H⁺, que se combina com o íon hidroxila para formar água.
Este sistema funciona em estreita cooperação com a ventilação pulmonar.
Sistema tampão proteico
As propriedades tamponantes das proteínas devem-se à sua anfotericidade — a capacidade de agir tanto como ácidos quanto como bases.
- Em meio alcalino, as proteínas atuam como doadoras de H⁺: o íon hidrogênio doado neutraliza o OH⁻ com a formação de água.
- Em meio ácido, as proteínas se dissociam com a formação de OH⁻, que se liga ao excesso de H⁺, também formando água.
Sistema tampão fosfato
É formado por dihidrogenofosfato de sódio (NaH₂PO₄) e hidrogenofosfato de sódio (Na₂HPO₄) na proporção de cerca de 1 : 4. Em caso de excesso de bases, o dihidrogenofosfato doa H⁺, transformando-se em hidrogenofosfato e formando água. Em caso de excesso de H⁺, o hidrogenofosfato capta um íon hidrogênio, convertendo-se em dihidrogenofosfato.
O tampão fosfato funciona predominantemente nos túbulos renais e no interior das células, onde a concentração de fosfatos é maior do que no plasma. Nos túbulos, o íon Na⁺ do Na₂HPO₄ é reabsorvido para o sangue, e seu lugar é ocupado pelo H⁺, formado na dissociação do ácido carbônico nas células tubulares. O NaH₂PO₄ resultante é excretado na urina, enquanto o íon HCO₃⁻ entra no sangue, repondo o tampão bicarbonato. Dessa forma, o sistema fosfato apoia a função do sistema bicarbonato.
Sistema tampão da hemoglobina
A hemoglobina é capaz de captar e doar íons hidrogênio, alterando sua afinidade dependendo da saturação de oxigênio.
- Nos tecidos: o composto KHbO₂ libera O₂ para a respiração tecidual. O CO₂ resultante do metabolismo entra no eritrócito, onde, sob a ação da anidrase carbônica, é convertido em H₂CO₃ com subsequente dissociação em HCO₃⁻ e H⁺. O íon hidrogênio desloca o K⁺ da hemoglobina e se liga a ela, formando HHb.
- Nos pulmões: a alta pressão parcial de O₂ favorece a oxigenação da hemoglobina. A alteração na conformação proteica resulta na liberação de H⁺. O KHCO₃ que chega dissocia-se em K⁺ e HCO₃⁻; o bicarbonato liga-se ao H⁺ formando H₂CO₃, que se decompõe em H₂O e CO₂, o qual é expirado. O potássio liga-se novamente à hemoglobina, restaurando o composto KHbO₂.
Cooperação dos sistemas tampão e órgãos executores
Todos os sistemas tampão do sangue funcionam de maneira coordenada: o sistema da hemoglobina assegura o transporte de CO₂ e está intimamente ligado ao de bicarbonato; o sistema fosfato repõe a reserva de bicarbonato através dos túbulos renais; e o sistema proteico complementa a ação dos demais no plasma e nos tecidos.
A manutenção do pH é impossível sem a participação dos sistemas executores: ventilação pulmonar (eliminação de CO₂), rins (secreção de H⁺, reabsorção de HCO₃⁻), trato gastrointestinal (secreção de ácidos e bases pelas glândulas) e sudorese (eliminação de uma parte dos ácidos e bases). A ação conjunta desses mecanismos garante os estreitos limites fisiológicos do pH do sangue.
Pontos-chave
- O pH do sangue arterial é 7,40, e o do venoso é 7,35; a diferença deve-se ao teor de CO₂ e H⁺.
- A rigidez do pH é necessária para a atividade de enzimas e outras proteínas em seus ótimos de pH.
- O tampão bicarbonato (H₂CO₃ / NaHCO₃, 1:20) atua em cooperação com os pulmões.
- O tampão proteico realiza-se através da anfotericidade das proteínas.
- O tampão fosfato (NaH₂PO₄ / Na₂HPO₄, 1:4) predomina nos túbulos renais e no interior das células.
- O tampão da hemoglobina fixa H⁺ nos tecidos e o libera nos pulmões durante a oxigenação.
- A anidrase carbônica catalisa a reação-chave CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ em todas as interações tampão.
- A constância do pH é mantida pela ação conjunta dos tampões sanguíneos, pulmões, rins, trato gastrointestinal e pele.