As células dos organismos vivos precisam manter o pH correto, ou equilíbrio ácido-base, para funcionar adequadamente. O pH correto é alcançado por meio do sistema de tamponamento de fosfato. Consiste em íons di-hidrogenofosfato e hidrogeno-fosfato em equilíbrio entre si. Esse sistema de buffer resiste a mudanças no pH, porque as concentrações dos íons di-hidrogenofosfato e hidrogênio-fosfato na célula são grandes comparadas às concentrações de íons ácidos ou básicos produzidos na célula.

O que é o pH?

O pH de uma solução mede a concentração de íons hidrogênio, ou H +. Os íons de hidrogênio são entidades com carga positiva única, também chamadas de prótons. Quanto mais íons de hidrogênio houver em uma solução à base de água, mais ácida se torna a solução. A escala de pH mede o log das concentrações de íons H +, de modo que uma concentração maior de H + dará um número menor. A escala de log é de 0 a 14. Um pH abaixo de 7 é considerado ácido e um pH acima de 7 é alcalino. Um pH de 7 é definido como neutro porque o número de íons hidrogênio ácidos, ou H +, e íons hidroxila básicos, ou OH-, em uma solução são iguais.

Como funcionam os buffers

sistema de buffering consiste em um ácido fraco e sua base fraca correspondente. Um ácido é definido como uma molécula que libera íons hidrogênio na água e uma base é uma molécula que aceita íons hidrogênio. Um ácido fraco ou uma base fraca ioniza, ou desiste de hidrogênio ou íons hidroxila, apenas ligeiramente em água, enquanto ácidos e bases fortes ionizam quase completamente. Quando o excesso de íons de hidrogênio está na solução tampão, a base fraca engole os íons de hidrogênio e muda para o ácido correspondente, preservando o pH da solução. Quando uma base é adicionada, a reação se inverte e o ácido fraco desiste de alguns de seus íons hidrogênio para tornar a solução mais ácida e se transforma em uma base fraca.

O Sistema de Buffer de Fosfato

O sistema de tampão fosfato mantém o pH intracelular em todos os organismos vivos. Neste sistema tampão, os iões di-hidrogenofosfato servem como o ácido fraco. Os íons de fosfato de hidrogênio representam a base fraca. Na água ou no líquido intracelular, o di-hidrogenofosfato e o hidrogeno-fosfato estão sempre em equilíbrio entre si. A extensão da ionização do sistema di-hidrogenofosfato-hidrogenofosfato é representada pelo valor da constante de dissociação, ou pKa, que é expresso como um valor logarítmico. O sistema de tamponamento de fosfato é bem adequado para células vivas porque o pKa é 7,21, que é muito próximo do pH fisiológico.

Quando o sistema de tampão fosfato é insuficiente

Em organismos superiores com um sistema circulatório, o sistema de tampão fosfato não consegue manter o pH adequado no sangue porque as concentrações de di-hidrogenofosfato e de hidrogeno-fosfato não são suficientemente altas. O sistema tampão de bicarbonato é capaz de manter o sangue a um pH de cerca de 7,4. Aqui, o bicarbonato é o ácido fraco e o íon hidrogenocarbonato é a base fraca. O bicarbonato e o carbonato de hidrogênio são formados a partir do dióxido de carbono dissolvido no sangue. O excesso de dióxido de carbono é expelido pelos pulmões.