Ácido–base homeostase

O pH do fluido extracelular, incluindo o plasma sanguíneo, é normalmente bem regulado entre 7.32 e 7.42, pela química buffers, o sistema respiratório e renal, do sistema.soluções aquosas de tampão irão reagir com ácidos fortes ou bases fortes absorvendo íons de hidrogênio ou hidróxido de íons, substituindo os ácidos fortes e bases com ácidos fracos e bases fracas. Isto tem o efeito de amortecer o efeito das mudanças de pH, ou reduzir a mudança de pH que de outra forma teria ocorrido. Mas os tampões não podem corrigir níveis anormais de pH numa solução, seja essa solução num tubo de ensaio ou no fluido extracelular. Buffers tipicamente consistem de um par de compostos em solução, um dos quais é um ácido fraco e o outro uma base fraca. O tampão mais abundante no ECF consiste numa solução de ácido carbónico (H2CO3), e no Sal de bicarbonato (HCO−
3) de sódio (na+). Assim, quando há um excesso de íons OH−
na solução ácido carbônico neutraliza−os parcialmente formando íons H2o e bicarbonato (HCO –
3). Similarmente, um excesso de íons H+ é parcialmente neutralizado pelo componente bicarbonato da solução tampão para formar ácido carbônico (H2CO3), que, por ser um ácido fraco, permanece em grande parte na forma não dissociada, liberando muito menos íons H+ na solução do que o ácido forte original teria feito.

o pH de uma solução-tampão depende unicamente da razão entre as concentrações molares do ácido fraco e a base fraca. Quanto maior a concentração do ácido fraco na solução (em comparação com a base fraca) menor o pH resultante da solução. Similarmente, se a base fraca predomina quanto maior o pH resultante.

Este princípio é explorado para regular o pH dos fluidos extracelulares (em vez de apenas tamponar o pH). Para o tampão ácido carbônico-bicarbonato, uma razão molar de ácido fraco para base fraca de 1:20 produz um pH de 7.4; e vice – versa-quando o pH dos fluidos extracelulares é 7.4 então a razão de ácido carbônico para iões bicarbonato naquele fluido é 1:20.

Este relacionamento é descrito matematicamente pela Henderson–Hasselbalch equação, que, quando aplicado o ácido carbônico-bicarbonato de sistema de buffer nos fluidos extracelulares, afirma que:

p (H) = p K a H 2 C O 3 + log 10 ⁡ ( ) , {\displaystyle \mathrm {pH} =\mathrm {p} K_{\mathrm {a} ~\mathrm {H} _{2}\mathrm {CO} _{3}}+\log _{10}\left({\frac {}{}}\right),}

onde:

• pH é o logaritmo negativo (ou cologaritmo) da concentração molar de íons de hidrogênio no ECF. Indica a acidez do ECF de forma inversa: quanto menor o pH maior a acidez da solução.pKa H2CO3 é o cologaritmo da constante de dissociação ácida do ácido carbônico. É igual a 6.1.
• é a concentração molar de bicarbonato no plasma sanguíneo
• é a concentração molar de ácido carbónico no ECF.

no Entanto, uma vez que o ácido carbônico, a concentração é diretamente proporcional à pressão parcial de dióxido de carbono ( P C S 2 {\displaystyle P_{{\mathrm {CO} }_{2}}}

) no fluido extracelular, a equação pode ser reescrita da seguinte maneira: p H = 6.1 + log 10 ⁡ ( 0.0307 × P C O 2 ) , {\displaystyle \mathrm {pH} =6.1+\log _{10}\left({\frac {}{0.0307\vezes P_{\mathrm {CO} _{2}}}}\right),}

onde:

• pH é o logaritmo negativo da concentração molar de íons de hidrogênio no ECF, como antes.
• É a concentração molar de bicarbonato no plasma
• PCO2 é a pressão parcial de dióxido de carbono no plasma sanguíneo.o pH dos fluidos extracelulares pode, portanto, ser controlado regulando separadamente a pressão parcial do dióxido de carbono (que determina a concentração do ácido carbónico), e a concentração do ião bicarbonato nos fluidos extracelulares.

  Há, portanto, pelo menos dois homeostático feedback negativo sistemas responsável pela regulação do pH do plasma. O primeiro é o controle homeostático do sangue, da pressão parcial de dióxido de carbono, que determina a concentração de ácido carbônico no plasma, e pode alterar o pH do plasma arterial dentro de alguns segundos. A pressão parcial de dióxido de carbono no sangue arterial é monitorada pelos quimiorreceptores centrais da medula oblongata, e assim são parte do sistema nervoso central. Estes quimioreceptores são sensíveis ao pH e aos níveis de dióxido de carbono no líquido cefalorraquidiano. (Os quimioreceptores periféricos estão localizados nos corpos aórticos e carótidos adjacentes ao arco da aorta e à bifurcação das artérias carótidas, respectivamente. Estes quimiorreceptores são sensíveis principalmente a alterações na pressão parcial do oxigênio no sangue arterial e, portanto, não estão diretamente envolvidos com a homeostase pH.)

  os quimioreceptores centrais enviam as suas informações para os centros respiratórios da medula oblongata e pons do tronco cerebral. Os centros respiratórios então determinam a taxa média de ventilação dos alvéolos dos pulmões, para manter a pressão parcial de dióxido de carbono no sangue arterial constante. O centro respiratório o faz através de neurônios motores que ativam os músculos da respiração (em particular o diafragma). Um aumento da pressão parcial de dióxido de carbono no plasma arterial acima de 5, 3 kPa (40 mmHg) causa um aumento na velocidade e profundidade da respiração. A respiração Normal é retomada quando a pressão parcial do dióxido de carbono voltou a 5,3 kPa. O inverso acontece se a pressão parcial de dióxido de carbono cai abaixo do intervalo normal. A respiração pode ser temporariamente interrompida, ou retardada para permitir que o dióxido de carbono se acumule mais uma vez nos pulmões e sangue arterial.o sensor para a concentração plasmática de HCO−3 não é conhecido com certeza. É muito provável que as células tubulares renais dos túbulos retorcidos distais sejam elas próprias sensíveis ao pH do plasma. O metabolismo destas células produz CO2, que é rapidamente convertido em H+ E HCO –
  3 através da acção da anidrase carbónica. Quando os fluidos extracelulares tendem para a acidez, as células tubulares renais segregam os íons H+ no fluido tubular de onde saem do corpo através da urina. Os íons HCO-
  3 são simultaneamente secretados no plasma sanguíneo, aumentando assim a concentração de iões bicarbonato no plasma, diminuindo a razão ácido carbônico / bicarbonato iônico, e consequentemente aumentando o pH do plasma. O inverso acontece quando o pH plasmático sobe acima do normal: os iões bicarbonato são excretados na urina e os iões de hidrogénio no plasma. Estes combinam−se com os iões bicarbonato no plasma para formar ácido carbônico (H+ + HCO –
  3 = H2CO3), elevando assim a razão ácido carbônico:bicarbonato nos fluidos extracelulares, e retornando seu pH ao normal.em geral, o metabolismo produz mais ácidos do que bases. A urina é, portanto, geralmente ácida. Esta acidez urinária é, em certa medida, neutralizada pelo amoníaco (NH3) que é excretado na urina quando o glutamato e a glutamina (Portadores de excesso, já não são necessários, grupos aminoácidos) são desaminados pelas células epiteliais tubulares renais distais. Assim, parte do “teor de ácido” da urina reside no teor resultante de íon de amónio (NH4+) da urina, embora isso não tenha efeito na homeostase de pH dos fluidos extracelulares.