Seminario N_ 6.- Ph, Amortiguadores (1) (1)

1.

Revise el concepto concepto de: acido, acido, base, ácido ácido fuerte, ácido ácido débil, base base fuerte, base base débil, pH, pOH, pKw, pKa, pKb y solución buffer.

Una base fuerte es la que se disocia completamente en el agua, es decir, aporta el máximo número de iones de iones OH−. El hidróxido potásico es un ejemplo de una base fuerte. Una base débil también aporta iones OH− al medio, pero está en equilibrio el número de  moléculas disociadas con las que no lo están.

El pH, abreviatura de Potencial Hidrógeno es un parámetro muy usado en química para medir el grado de acidez o alcalinidad de las sustancias. Esto tiene enorme importancia en muchos procesos tanto Químicos como biológicos. Es un factor clave para que muchas reacciones se hagan o no. Por ejemplo en biología las enzimas responsables de reacciones bioquímicas tienen una actividad máxima bajo cierto rango de pH. Fuera de ese rango decae mucho su actividad catalítica. Nuestra sangre tiene un pH entre 7,35 y 7,45. Apenas fuera de ese rango están comprometidas nuestras funciones vitales. En los alimentos el pH es un marcador del buen o mal estado de este. Por lo expuesto el pH tiene enormes aplicaciones.

La escala del pH va desde 0 hasta 14 . Los valores menores que 7 indican el rango de acidez y los mayores que 7 el de alcalinidad o basicidad. El valor 7 se considera neutro. Matemáticamente el pH es el logaritmo negativo de la concentración molar de los iones hidrogeno o protones (H +) o iones hidronio (H 3O). Soluciones Buffer Fucion La función de la solución amortiguadora es la de resistir los cambios del pH cuando se le agregan ligeras cantidades de ácido base. Su función es muy importante en los sistemas químicos y biológicos y los procesos que requieran un cierto valor de pH que no sea modificable con facilidad. Ya sea para el funcionamiento adecuado de las enzimas en el sistema digestivo o los glóbulos blancos en el torrente sanguíneo. Definición Buffer es una o varias sustancias sustancias quimias que afectan la concentración concentración de los iones de hidrogeno(o hidrogeno(o hidrogeniones) en el agua. Siendo que pH no significa otra cosa que potencial de hidrogeniones 8-o peso de hidrogeno), un “buffer” (o “amortiguador”) lo que hace es regular el pH. Cuando un “buffer” es acondicionado al agua, el primer cambio que se produce es produce  es que el pH del agua se vuelve constante. De esta manera, ácidos o bases (álcalis=bases) adicionales no podrán tener efecto alguno sobre el agua, ya que esta siempre se estabilizara de inmediato.

2. 3.

El agua, ¿qué porcentaje porcentaje de la composición corporal representa?, ¿En qué compartimentos y en qué porcentajes se distribuyen los líquidos corporales? corporales? ¿A qué se le denomina denomina medio interno del cuerpo ó milieu intérieur ? Importancia.

EL medio interno El 70% del cuerpo humano está formado de líquido y la mayor parte de este líquido se encuentra dentro de las células las células (líquido intracelular ); ); de cualquier modo, alrededor de un tercio se encuentra en los espacios por fuera de las células y compone lo que conocemos como líquido extracelular . A diferencia del primero, este líquido se encuentra siempre en movimiento en el organismo. Es mezclado rápidamente por la circulación de la sangre y por difusión entre la misma y los líquidos tisulares, y en el l íquido extracelular se encuentran los iones y nutrientes que se requieren para que las células conserven su función. Prácticamente, todas las células viven rodeadas de líquido extracelular, por lo que a este líquido se le conoce como medio interno del cuerpo o milieu intérieur  como  como le llamó el fisiólogo Claude fisiólogo  Claude Bernard. Bernard.1

4.

¿Cuál es la composición composición química química del líquido líquido extracelular extracelular e intracelular? intracelular? Haga una tabla colocando las las cantidades en que se encuentran los constituyentes. constituyentes. 3. 1. COMPOSI COMPOSI CIÓN CIÓN DEL LI QUID O EXTRACELUL AR 

Como ya hemos comentado, la composición del líquido extracelular es muy distinta a la del líquido intracelular. En cambio, la composición de los diferentes espacios en que se divide el líquido extracelular es muy parecida. En la  TABLA 2. se expone la composición iónica d e los principales compartimentos corporales 3 corporales 3 . En el suero, el sodio (Na+) es el catión predominante y alcanza una concentración media de 142 mEq/L ( normal:136 -145 mEq/L ). Las concentraciones de otros cationes como el potasio (K+) , el calcio (Ca++ ) y el magnesio ( Mg++) son mucho menores. El K+ tiene una concentración concentración media de 4 mEq/L ( normal: 3,5-5,0 mEq/L ), el Ca++ de 5 mEq/L ( normal: 3,55,5 mEq/L ) y el Mg++ de 2 mEq/L ( normal: 1,5-2,5 mEq/L ). Los iones del hidrógeno (H+) se hallan a una concentración muy baja ( 4 x 10-5 mEq/L ), pero ésta es crítica, ya que de ella depende el pH del medio ( pH de 7.4 ). El anión predominante en el suero es el cloro (Cl-) cuya concentración es de alrededor de 103 mEq/L ( normal: 96-106 mEq/L ), seguido del ión  bicarbonato (COH3 (COH3 ) de 26 mEq/L mEq/L ( normal: 24-27 mEq/L ) y de las proteínas de aproximadamente aproximadamente 6-8 gr/dl. En cantidades cantidades menores, se hallan los iones sulfato (SO-), fosfatos (HPO4 y H2PO4-) y diversos ácidos orgánicos. Entre estos últimos, figuran los ácidos láctico, pirúvico, cítrico y otros procedentes del metabolismo de los hidratos de carbono, de los lípidos, así como de diferentes aminoácidos. En condiciones normales, la concentración de los ácidos orgánicos es muy b aja, inferior a 1 mEq/L, excepto para el ácido láctico. La composición iónica del líquido intersticial es muy parecida a la del suero, pero no idéntica. Las proteínas, debido a su elevado peso molecular, apenas difunden al líquido intersticial y su concentración en este medio es inferior a 2 gr/dL.

3. 2. COMPOS COMPOSICI ICI ON DEL LI QUIDO IN TRACELUL TRACELUL AR  A diferencia del medio extracelular, en el interior de la célula el catión principal es el potasio ( 156 mEq/L ) , seguido del magnesio ( 26 mEq/L ), mientras que la concentración de sodio es muy baja ( 10 mEq/L ). En relación con los aniones intracelulares, las mayores concentraciones corresponden a los iones del fosfato ( 95 mEq/L ), seguidos de las proteínas ( 16 gr/dl ) y los sulfatos ( 20 mEq/L). Las concentraciones de cloro y bicarbonato son muy pequeñas. 4.-¿Qué es un electrolito?, ¿qué sustancias no electrolíticas se encuentran en el plasma?

Un electrólito o electrolito  es una sustancia que puede someterse a la electrolisis  (la descomposición en disolución a través de la corriente de electricidad). Los electrolitos contienen iones libres  que actúan como conductores eléctricos. Un electrolito es una sustancia que al disolverse en agua, da lugar a la formación de iones. Los electrolitos pueden ser débiles o fuertes, según estén parcial o totalmente ionizados o disociados en medio acuoso. * Metabolitos orgánicos (no electrolíticos) y compuestos de desecho (20%)

fosfolípidos (280 mg/dL), colesterol (150 mg/dL), triacilgliceroles (125 mg/dL), glucosa (100 mg/dL), urea (15 mg/dL), ácido láctico (10 mg/dL), ácido úrico (3 mg/dL), creatinina (1,5 mg/dL), bilirrubina (0,5 mg/dL) y sales biliares (trazas). 5.

¿Qué son los amortiguadores amortiguadores o tampones fisiológicos?, fisiológicos?, ¿cuáles ¿cuáles son los principales principales amortiguadores amortiguadores presentes en los líquidos corporales? Explique cada uno de ellos. Los sistemas encargados de evitar grandes variaciones del valor de pH son los denominados “amortiguadores, buffer, o tampones”. Son por lo general soluciones de ácidos débiles y de sus bases conjugadas o de bases débiles y sus ácidos conjugados. Los amortiguadores resisten tanto a la adición de ácidos como de bases.

Tampones orgánicos Las proteínas y aminoácidos como tampón

Los aminoácidos y proteínas son electrolitos anfóteros, es decir, pueden tanto ceder protones (ácidos) como captarlos (bases) y, a un determinado pH (en su pI), tener ambos comportamientos al mismo tiempo. La carga depende del pH del medio. En un medio muy básico se cargan negativamente, mientras que en el fuertemente ácido lo hacen positivamente. Desde el punto de vista fisiológico este tipo de amortiguador es resulta de especial interés a nivel tisular. Tampón hemoglobina Es un tampón fisiológico muy eficiente debido tanto al cambio de pK que experimenta al pasar de la forma oxidada a la reducida, como a la gran abundancia de esta proteína en la sangre (15 % del volumen total sanguíneo).

INORGÁNICOS: Tampón carbónico/bicarbonato Está constituido por H2CO3 y HCO3. Aunque su valor de pK (6,1) está algo alejado del pH fisiológico de la sangre (7,4), es un sistema muy eficaz debido a que: 1) La relación HCO3/ H2CO3 es muy alta (20/1), lo que le proporciona una alta capacidad tampón frente a los ácidos; 2) es un sistema abierto, con lo que el exceso de CO2 puede ser eliminado por ventilación pulmonar de manera rápida; y 3) además, el HCO3 puede ser eliminado por los riñones mediante un sistema de intercambio con solutos. Tampón fosfato .-A pH fisiológico, las especies del fosfato con capacidad de tamponar son H2PO4 y HPO4 2-ya que su valor de pK es de 6,8. Así pues, para el tampón fosfato: pH = 6,8 + log HPO42- / H2PO4  A pH fisiológico de 7,4, 7,4, la concentración de HPO42HPO42- (un 80%) es 4 veces superior a la de H2PO4 (un 20%). Así pues, el tampón fosfato es un sistema muy eficaz para amortiguar ácidos. La concentración de fosfato en la sangre es baja (2 mEq/L) por lo que tiene escasa capacidad de tamponar si lo comparamos con otros tampones (ej el bicarbonato). En cambio, a nivel intracelular, las concentraciones de fosfato son elevadas lo que le convierte en un tampón eficiente. Las grandes cantidades de fosfato dentro de las células corporales y en el hueso hacen que el fosfato sea un depósito grande y eficaz para amortiguar el pH 6. ¿Qué rol desempeñan los pulmones pulmones en el equilibrio ácido-base? Explique Explique ROL DEL APARATO RESPIRATORIO

El aparato respiratorio dispone de sensores exquisitamente sensibles a las variaciones de pH. Su estimulación por un aumento de la concentración de hidrogeniones, como ocurre por la producción de ácido láctico en el ejercicio, determina un incremento de la ventilación que elimina una mayor cantidad de CO 2, lo que tiende a mantener constante el pH. A la inversa, una caída de la concentración de hidrogeniones deja de estimular la ventilación. Lo valioso de este mecanismo en su rapidez , pero es limitado porque la ventilación ventilación tiene también también otras exigencias exigencias que cumplir.

7.

¿Qué rol desempeñan los riñones en el equilibrio ácido-base? ácido-base? Explique Explique

ROL DEL RIÑON

El riñón participa en la regulación del equilibrio ácido básico por dos mecanismos principales. Por una parte, es capaz de regular la cantidad de bicarbonato urinario, ya que pu ede excretar los excesos de este ion o reabsorber el bicarbonato filtrado. Por otra parte, el riñón es capaz de excretar hidrogeniones en la forma de H 3PO4 o de NH4+. Durante este proceso se genera nuevo bicarbonato, lo que hace posible el reemplazo de aquel que se consumió al tamponar los ácidos fijos. La acidemia tiende a aumentar la excreción urinaria de hidrogeniones y la retención de bicarbonato, mientras que la alcalemia tiene los efectos contrarios. Estas funciones compensatorias son lentas, ya que demoran entre 12 y 72 horas en alcanzar su máxima eficiencia. Por lo tanto, el riñón participa en la mantención del equilibrio ácido-básico a largo plazo.

8.

¿Cuál es el tampón fisiológico más importante importante en la homeostasis homeostasis del pH y por qué?

9.

Mencione las variaciones que se presentan presentan en los los casos de: acidosis metabólica, alcalosis metabólica, acidosis respiratoria y alcalosis respiratoria. Liste las causas más frecuentes de cada una de estas alteraciones.

ALTERACIONES METABÓLICAS: se *Alcalosis metabólica: aumento  *Acidosis metabólica: disminución 

modifica del del

el

Bicarbonato Bicarbonato Bircarbonato

(HCO3): (HCO3.) (HCO3).

- ALTERACIONES RESPIRATORIAS: se modifica la presión parcial de dióxido de Carbono (pCO2): *Alcalosis respiratoria: aumento  de la cifra de pCO2. *Acidosis respiratoria: disminución de la pCO2.