As células nos organismos vivos precisam manter o pH correto, ou equilíbrio ácido-base, para funcionar adequadamente. O pH correto é obtido por meio do sistema de tamponamento de fosfato. Consiste em di-hidrogenofosfato e íons de hidrogenofosfato em equilíbrio entre si. Este sistema de tamponamento resiste às mudanças no pH, porque as concentrações do dihidrogenofosfato e íons de fosfato de hidrogênio na célula são grandes em comparação com as concentrações de íons ácidos ou básicos produzidos em a célula.
O que é pH?
O pH de uma solução mede a concentração de íons de hidrogênio, ou H +. Os íons de hidrogênio são entidades únicas com carga positiva, também chamadas de prótons. Quanto mais íons de hidrogênio existem em uma solução à base de água, mais ácida a solução se torna. A escala de pH mede o log das concentrações de íons H +, de modo que uma concentração maior de H + resultará em um número menor. A escala logarítmica vai 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 de hidrogênio ácido, ou H +, e íons de hidroxila básicos, ou OH-, em uma solução são iguais.
Como funcionam os buffers
Um sistema de tamponamento consiste em um ácido fraco e sua base fraca correspondente. Um ácido é definido como uma molécula que libera íons de hidrogênio na água e uma base é uma molécula que aceita íons de hidrogênio. Um ácido fraco ou uma base fraca ioniza, ou libera íons hidrogênio ou hidroxila, apenas ligeiramente na 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 se transforma em seu ácido correspondente, preservando o pH da solução. Quando uma base é adicionada, a reação se reverte e o ácido fraco cede alguns de seus íons de hidrogênio para tornar a solução mais ácida e se transforma em uma base fraca.
O Sistema Tampão Fosfato
O sistema tampão de fosfato mantém o pH intracelular em todos os organismos vivos. Nesse sistema tampão, os íons di-hidrogenofosfato atuam como o ácido fraco. Os íons de fosfato de hidrogênio representam a base fraca. Na água ou no fluido intracelular, o di-hidrogenofosfato e o hidrogenofosfato estão sempre em equilíbrio um com o outro. A extensão da ionização do sistema di-hidrogenofosfato-hidrogenofosfato é representada pela constante de dissociação, ou valor 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 está muito próximo do pH fisiológico.
Quando o sistema de tampão de fosfato é insuficiente
Em organismos superiores com um sistema circulatório, o sistema de tampão de fosfato não pode manter a adequada pH no sangue porque as concentrações de dihidrogenofosfato e de íon hidrogenofosfato não são altas suficiente. 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 hidrogenocarbonato são formados a partir do dióxido de carbono dissolvido no sangue. O excesso de dióxido de carbono é expelido pelos pulmões.