Post on 13-Apr-2017
Unidad 3
Briseño
Agua y electrolitos
2
Poder solventeTipos de solucionesComportamiento anfotéricoConcepto ácido-baseSistemas amortiguadores
Funciones
Briseño
El agua es el líquido que más sustancias disuelve (es el solvente universal).
Esta propiedad se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno.
3Briseño
Poder solvente (solubilidad)
Solvente es aquel que puede disolver, el solvente permite la dispersión el soluto en su seno, generalmente el solvente es quien establece el estado físico de la solución.Solución es la mezcla homogénea entre un solvente y un soluto.
4Briseño
Definiciones
La solubilidad es la capacidad que tiene una determinada sustancia (soluto) de disolverse en un determinado medio (solvente).No todas las sustancias se disuelven en un mismo solvente.El carácter polar o apolar de una sustancia influye en su solubilidad.
5Briseño
Definiciones
Polar (iónica) presentan naturaleza electrostática.
Apolar (no polar) no presentan naturaleza electrostática y tienen menor reactividad.
6Briseño
Tipos de moléculas
El agua (cuya naturaleza es polar y además forma puentes de hidrógeno), interacciona rápidamente con solutos polares.Por lo que las moléculas se clasifican en:
Moléculas hidrofílicas. Moléculas hidrofóbicas.Moléculas anfipáticas.
7Briseño
Agua
Moléculas hidrofílicas (polares o iónicas) interaccionan rápidamente con el agua, pues se rodean de una cubierta de moléculas de agua conocida como esfera de solvatación.
8Briseño
Poder solvente (solubilidad)
Moléculas hidrofóbicas (apolares) son insolubles en agua:Por que las interaccionesH2O-H2O son más fuertes que las interacciones H2O-molécula apolar.Entonces, las moléculas del agua rodean a las moléculas apolares, obligándolas a agruparse.
9Briseño
Poder solvente (solubilidad)
Carboxilo(polar)
Moléculas anfipáticas (su nombre deriva del griegoamphidoble), pues la molécula tiene un extremo polar o iónico (hidrofílico) y un extremo apolar (hidrofóbico).
10Briseño
Poder solvente (solubilidad)
Cola(no polar)
Solución es la mezcla homogénea entre un solvente y un soluto.
11Briseño
Recerde que:
Se pueden clasificar por su:
12Briseño
Tipos de soluciones
•Binaria.•Terciaria.•Multicomponente o Compleja.
Número de
componentes
•Cualitativa Diluida, Concentrada, Saturada y Sobresaturada.•Cuantitativa Porcentualidad, Molaridad, Normalidad, Molalidad y Osmolalidad.
Relación entre la cantidad de
soluto y la cantidad de
solvente (Medidas de
concentración)
Cantidades relativas de los componentes
Volumen es el espacio que ocupa un cuerpo (se expresa en mililitros).El peso es la medida de la fuerza que ejerce la gravedad sobre un cuerpo determinado (se expresa en gramos).
13Briseño
Para que podamos hablar de porcentualidad, recordemos que:
Es el número de partes de soluto que hay en 100 partes de solución.Se debe especificar si es:peso a peso (p/p) gramos de soluto disueltos en 100 gramos de solución.
peso a volumen (p/v) gramos de soluto disueltos en 100 mililitros de solución.
volumen a volumen (v/v) mililitros de soluto disueltos en 100 mililitros de solución.
14Briseño
Porcentualidad
Mol es la cantidad de sustancia que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 12 gramos de carbono-12 (Número de Avogadro).El número de Avogadro permite convertir gramos en unidad de peso atómico.Básicamente es el peso de los átomos en gramos.
15Briseño
Para que podamos hablar de Molaridad, recordemos que:
Es el número de mol de soluto que hay en un litro de solución.
16Briseño
Molaridad (M)
La molaridad de una solución cambia con el aumento de temperatura, pues hace que cambie el volumen (mililitros) y, por lo tanto el número de mol de soluto en un litro de solución.A temperatura ambiente, las soluciones molares no varían.
17Briseño
Molaridad (M)
Equivalente-gramo es la cantidad de sustancia que produce o consume un mol de iones hidrógeno (H+).
18Briseño
Para que podamos hablar de Normalidad, recordemos que:
Es el número de equivalente-gramo de soluto que hay en un litro de solución.
Normalidad= Número de equivalente-gramo/litro de solución
19Briseño
Normalidad (n)
Es el número de mol de soluto que hay en un kilo de solución.
20Briseño
Molalidad (m)
La molalidad de una solución no cambia con la temperatura.Aunque, en el caso del agua, cuya densidad se aproxima a 1 g/ml, su molalidad es casi igual a su molaridad.
21Briseño
Molalidad (m)
Se refiere a la concentración de partículas activas en 1000 g de agua.
Tonicidad se refiere a la osmolalidad efectiva de una solución comparada con la de los líquidos corporales (vg: sangre, plasma y orina)
22Briseño
Osmolalidad
Las soluciones que tienen la misma osmolalidad efectiva que la de los líquidos corporales (casi siempre se refiere al plasma) son soluciones:Isotónicas (solución NaCl 0.9% es isotónico con respecto al plasma salina, fisiológica o salina normal).
23Briseño
Osmolalidad
Las soluciones que tienen osmolalidad efectiva inferior que la de los líquidos corporales (casi siempre se refiere al plasma) son soluciones:Hipotónicas (solución glucosada al 5%).
24Briseño
Osmolalidad
Las soluciones que tienen osmolalidad efectiva superior a la de los líquidos corporales son soluciones:
Hipertónicas (solución glucosada al 50%).
25Briseño
Osmolalidad
Membrana: en general, es toda lámina blanda, flexible y fina, su función es envolver, proteger, aislar, defender nutrir o delimitar las estructuras, según el caso.La concentración y temperatura de las moléculas de los solutos determinarán qué cantidad de materia podrá pasar a través de la membrana. La permeabilidad de la membrana también dependerá por supuesto, del tamaño del soluto.26
Briseño
Para que podamos hablar de Soluciones coloidales, recordemos que:
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Tipos de soluciones
• No son visibles a ningún microscopio normal y están al límite del electrónico.
• Estables a la gravedad y a la centrifugación• Con la ultracentrifugación se llega a
separaciones parciales.• Atraviesan las membranas permeables• Ej: soluciones de urea, glucosa, aa en sangre
Solución Cristaloide:
(también conocida como
verdadera)• Sólo visibles al microscopio electrónico. • Estables a la gravedad y a los campos
centrífugos moderados• Las partículas pueden separarse a velocidades
de ultracentrifugación, ultrafiltración y electroforesis
• No atraviesan membranas permeables• Ej: Proteínas de la sangre
Solución Coloidal:
Briseño
Las partículas de una solución que no difunden por membranas y que dan por evaporación só-lidos amorfos ya menudo pega-josos (gelatina,almidón, albú-mina).
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Sistemas coloidales
Graham las llamó sustancias coloidales.En las soluciones coloidales se distinguen dos fases:
Fase dispersa solutoFase dispersante solventeLas partículas coloidales pueden separarse por ultrafiltración ultracentrifugación y electroforesis.
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Sistemas colidales
Coloides liófilos (emulsoides), tienen gran atracción por el medio dispersante, cada partícula coloidal está rodeada de una capa del medio dispersante. Los emulsoides suelen ser estables y no se precipitan fácilmente y si se precipitaran, se redisuelven sin dificultad.
30Briseño
Tipos de Sistemas Colidales: Emulsoides.
Su estabilidad depende del tamaño, y carga de las partículas coloidales.Prácticamente todos los coloides de las células existen como emulsoides.Ie: plasma sanguíneo y las proteínas plasmáticas.La característica de los emulsoides es su gran afinidad por el agua, de lo que deriva su nombre “coloiodes hidrófilos”31
Briseño
Tipos de Sistemas Colidales:Emulsoides.
Los coloides liófobos (suspensoides) no tiene gran atracción por el medio dispersante, cada partícula coloidal no está rodeada de una capa del medio dispersante.No se hidratan con facilidad, por lo que se conocen como hidrófobos.
32Briseño
Tipos de Sistemas Colidales:Suspensoides.
El nombre solución coloidal o “sol” (coloide líquido) son sinónimos.Un gel (coloide sólido) es un sistema coloidal más o menos rígido. Los geles están constituidos en general por estructuras fibrilares.Los agregados de partículas coloidales más grandes que se forman en el proceso de gelación (formación de un gel) se llaman micelas.
33Briseño
Sistemas Colidales
Cuando se forma un gel, se entrelazan largas cadenas de moléculas de coloide y atrapan al líquido por fuerzas capilares.Algunas transformaciones sol-gel se presentan aunque no haya variación en la temperatura del medio.
34Briseño
Sistemas Colidales
Si un sol se deja en reposo, pasa a gel y al agitarse se convierte nuevamente en sol.Este fenómeno se llama tixotropía.El citoplasma es tixotrópico.
35Briseño
Sistemas Colidales
Los geles tienen tendencia a captar agua, retenerla y expandirse, lo que se conoce como imbibición.La imbibición es importante en lo que respecta al volumen sanguíneo.Cada gramo de albúmina plasmática retiene 17 ml de agua, lo que contribuye a mantener la volemia.
36Briseño
Sistemas Colidales
Si se reduce la volemia, la administración de soluciones salinas fisiológicas es de poca ayuda, pues el líquido abandona la circulación y se eliminará rápidamente o formará edema .Es necesario infundir expansores del plasma (geles) o plasma humano*.
37Briseño
Sistemas Colidales
La administración de líquidos con una tonicidad diferente a la del plasma originará desplazamientos de agua entre el LEC y el LIC, produciendo cambios en el volumen celular.
38Briseño
Sistemas Colidales
39
Antes de continuar,revisaremos la presentación de
Hidrógeno
Briseño
La capacidad del agua para ionizarse, si bien es leve,
tiene importancia fundamental para la vida.El comportamiento de la
ionización del agua es la base para comprender el concepto
de ácido base.
40Briseño
Comportamiento anfotérico del agua: ionización
El agua se disocia en sus iones
41Briseño
Capacidad de disociación (ionización)
Ion hidroxiloOH- Ion hidronio
H3O+
La ionización de agua puede representarse como una transferencia de protón intermolecular que forma un ion hidronio –hidrogenión- (H3O+) y un anión hidroxilo (OH-).
La figura muestra un proceso de equilibrio.
42Briseño
Capacidad de disociación (ionización)
La explicación clásica limita éste concepto al medio acuoso.
La mayoría de los procesos químicos, biológicos o industriales se realizan en presencia del agua.
Es importante definir lo que es un ácido y una base en relación con el agua.
Ácido: donador de protonesBase: aceptor de protonesAnfótero (anfolito): Aquel que puede
reaccionar ya sea como un ácido o una base.La palabra deriva del prefijo griego ampho (αμφu)ambos.
43Briseño
Para que podamos hablar de Comportamiento Anfotérico del agua, recordemos que el concepto de acidéz y alcalinidad (basicidad):
Son las que pueden donar o aceptar un protón (todas ellas contienen átomos de hidrógeno).Algunos ejemplos son los aminoácidos y las proteínas, que tienen grupos amino y ácido carboxílico, y también los compuestos autoionizables como el agua y el amoníaco.
44Briseño
Moléculas anfipróticas
El agua tiene la capacidad de actuar como un ácido y como una base.Por lo que se considera que el agua tiene comportamiento anfotérico.
45Briseño
Comportamiento anfotérico del agua: ionización
La figura muestra un proceso de equilibrio.
Dado que los iones hidronio e hidroxilo se recombinan de manera continua para formar moléculas de agua, no se consideran iones o moléculas individuales.Por lo que se hace referencia a la probabilidad de que en cualquier instante en el tiempo un H estará presente como ion o como parte de una molécula de agua.
46Briseño
Constante de equilibrio
Keq= H+ OH-
H2OLos corchetes indican las concentraciones en moles por litro.En cualquier momento, un átomo de H tiene una probabilidad en 100 de ser un ion pero 99 probabilidades en 100 de formar parte de una molécula de agua.
47Briseño
Constante de equilibrio
Es decir: por cada ion hidrógeno y cada ion hidroxilo en agua pura hay 1.8 mil millones de moléculas de agua (1.8 X 109)Ionización:La cual, resumiendo un poco queda como:O más resumida aún, queda como:
48Briseño
Constante de equilibrio
Al producto de la concentración de iones hidronio e hidroxilo se le denomina:producto iónico del agua y se le representa como Kw
Las concentraciones de los iones H+ y OH- se expresan en moles/litro (molaridad).
49Briseño
Constante de ionización del agua
Las concentraciones de hidronios (también llamada de protones) (H+) y de hidroxilos (OH-) son inversamente proporcionales; es decir, para que el valor de la constante de disociación se mantenga como tal, el aumento de una de las concentraciones implica la disminución de la otra.
50Briseño
Constante de ionización del agua
Constituye la base para la escala de pH, que es un medio de designar la concentración real de iones H+ (y por tanto de iones OH-).
51Briseño
El producto iónico del agua Kw
El mantenimiento de un pH estable en los líquidos del organismo es esencial para la vida, pues es crítico para el funcionamiento celular, por lo que el pH se mantiene bajo un control riguroso.
52Briseño
Importancia fisiológica
Un electrolito es una sustancia que al disolverse en agua, da lugar a la formación de iones.Entonces, el agua es un electrolito.
53Briseño
Colofón
Como ya comentamos, muchas reacciones y procesos bioquímicos dependen de la concentración de iones hidrógeno o protones (aunque éstos no aparezcan de forma explícita en el proceso).
54Briseño
Concepto ácido-base
El transporte de oxígeno en la sangre, las reacciones químicas catalizadas por enzimas y la producción de energía metabólica durante la respiración y la fotosíntesis son algunos de los muchos fenómenos que dependen de la concentración de protones.
55Briseño
Concepto ácido-base
Recordemos nuevamente que:
Ácido: dador de protones
Base: aceptor de protones
56Briseño
Concepto ácido-base
Pondus Hydrogenii o potentia Hydrogenii.Del latín pondus peso o potentia potencia e Hydrogenium hidrógeno.Este término fue acuñado por el químico danés Sörensen (1909), quien lo definió como el logaritmo decimal negativo de la actividad de los iones hidrógeno.
57Briseño
pH: potencial de hidrógeno
Una variación de diez veces en la concentración del ion hidrógeno o hidroxilo corresponde a una variación de una unidad del pH.
log 10 = 1,00Desde entonces, el término pH se ha utilizado universalmente por lo práctico que resulta para evitar el manejo de cifras largas y complejas. En lugar de utilizar la actividad del ion hidrógeno, se le puede aproximar empleando la concentración molar del ion hidrógeno.58
Briseño
pH
Se define al pH como el logaritmo de la inversa de la “actividad” de protones (iones hidrógeno).
Si bien las mediciones de pH se relacionan con la concentración del protón y no con su actividad.
59Briseño
pH: resumiendo
Como la escala de pH es logarítmica, la variación de pH en una unidad (en un sentido o en otro) es igual a una variación de la concentración de hidrogeniones diez veces mayor.Es decir, mientras el pH varía en progresión aritmética, la concentración de H3O+ lo hace en geométrica.
60Briseño
pH
• Se calcula• La concentración del ion hidrógeno (H+)
1
61Briseño
pH
62Briseño
pH
Valores bajos de pH Valores altos de pH Concentraciones Concentraciones
ALTAS BAJAS de H+ de H+
Cuando un solución contiene concentraciones iguales de H+ y de OH- es neutra.
Cuando la concentración de protones (H+) es mayor es ácida.
Cuando la concentración de OH- es mayor es básica o alcalina.
63Briseño
pH
64Briseño
pH
En concentraciones ordinarias, prácticamente todas sus moléculas están disociadas (la totalidad de sus H+ y OH- están libres).
Ácido Fuerte
BaseFuerte
La concentración de sus iones es menor que la totalidad de sus grupos ionizables.
65Briseño
pHSe disocian completamente
Ácido Fuerte
Los ácidos y bases fuertes reaccionan casi completamente con el agua. Los débiles reaccionan parcialmente.
El pH de la sangre humana debe ser ligeramente
alcalino: (7.35-7.45)
Compatible con la vida.
66Briseño
pH
Los organismos vivos no soportamos variaciones de pH mayores de unas décimas de unidad y por eso hemos desarrollado a lo largo de la evolución sistemas de tampón o buffer, que mantienen el pH constante mediante mecanismos homeostáticos.
67Briseño
Sistemas amortiguadores
Consisten en un ácido débil y su base conjugada (sal) o por una base débil y su ácido conjugado que actúan como dador y aceptor de protones respectivamente.Evitan la producción de cambios intensos del pH cuando se les añade cierta cantidad de ácido o base.
68Briseño
Sistemas amortiguadores
La capacidad para minimizar los cambios de pH producidos por la adición de un ácido o una base se llama capacidad de tamponamiento.El LIC y el LEC tienen esta capacidad que es necesaria para el mantenimiento de la vida de un organismo.
69Briseño
Sistemas amortiguadores
El pH de una solución amortiguadora se puede conocer según una expresión matemática conocida como:
Ecuación de Henderson-Hasselbalch
70Briseño
Sistemas amortiguadores
Las fuerzas relativas de ácidos y bases débiles se expresan en función de sus constantes de disociación (Ka).La Ecuación de Henderson-Hasselbalch tiene gran valor predictivo en equilibrios protónicos (pKa).El término logarítmico de la Ecuación de Henderson-Hasselbalch es aproximadamente cero y, por tanto, el pH de la disolución permanece casi igual al pKa.
71Briseño
Ecuación de Henderson-Hasselbalch
Los amortiguadores más eficaces del organismo son aquellos con pKa (equilibrio protónico) cercano al pH en que operan.
72Briseño
Sistemas amortiguadores
El organismo humano tiene varios sistemas amortiguadores, los más importantes son:Sistema amortiguador de proteínas.Sistema amortiguador de hemoglobina.Sistema amortiguador de bicarbonatos.Sistema amortiguador de fosfatos.
73Briseño
Sistemas amortiguadores
En la sangre, las proteínas plasmáticas son sistemas amortiguadores eficaces: (extracelulares e intravasculares)
74Briseño
Sistemas amortiguadores
Las proteínas plasmáticas actúan como ácidos y como bases por que están compuestas por aa unidos entre sí por enlaces peptídicos, los aa tiene radicales libres ácidos R-COOH que pueden disociarse en R-COO- + H+ (producen protones) y además tienen radicales libres básicos R-NH2, que se transforman en R-NH3 (consumen protones).
75Briseño
Sistemas amortiguadores
Oxihemoglobina/hemoglobina ácida reducida (HbO2/HHb).(intracelular e intravascular)En una primera reacción, el CO2 penetra a la sangre desde los tejidos, y entra al eritrocito, donde reacciona con H2O para formar ácido carbónico (H2CO3); esta reacción es catalizada por una enzima llamada anhidrasa carbónica.
76Briseño
Sistemas amortiguadores
77Briseño
Sistemas amortiguadores
El ácido carbónico (H2CO3) se disocia rápidamente en bicarbonato(HCO3
-) y un protón (H+):
El equilibrio de la reacción es hacia su disociación.Para evitar el peligro de incrementar laacidez de la sangre, debe existir un sistema amortiguador queabsorba el exceso de protones.
78Briseño
Sistemas amortiguadores
La hemoglobina fija 2 protones por cada 4moléculas de oxígeno que pierde (efecto Bohr).
Así, la liberación de protones obliga a laliberación de O2 -de este modo se manifiesta unode los principales sistemas amortiguadores de laSangre-.La hemoglobina es 6 veces más amortiguadoraque las proteínas del plasma.
79Briseño
Sistemas amortiguadores
Sistema bicarbonato/ácido carbónico:HCO3
-/H2CO3 (20:1)(extracelular e intravascular)Una vez que se ha formado el ácidocarbónico (H2CO3) en el eritrocito, unaparte regresa a la sangre.
80Briseño
Sistemas amortiguadores
Aunque la mayor porción de ácidocarbónico (H2CO3) en el eritrocito se disociaen bicarbonato (HCO3
-) y un protón (H+), elanión bicarbonato (HCO3
- ) difunde desde eleritrocito hacia el plasma, por lo que otroión debe entrar al eritrocito en cantidades
equimolares.
81Briseño
Sistemas amortiguadores
Esto es para mantener la neutralidadeléctrica a través de la membrana deleritrocito.El intercambio de bicarbonato (HCO3
- ) porcloruro (Cl-) a través de la membranaeritrocitaria se llama desplazamiento o Salto del cloruro.
82Briseño
Sistemas amortiguadores
En la circulación pulmonar, el proceso se invierte: cuando el oxígeno se fija a la hemoglobina desoxigenada, los protones (H+) son liberados (efecto Haldane).
83Briseño
Sistemas amortiguadores
Los protones se unen con el bicarbonato (HCO3
-) y con acción de la enzima anhidrasa carbónica, se forma ácido carbónico (H2CO3).
84Briseño
Sistemas amortiguadores
El ácido carbónico (H2CO3) forma CO2 y H2O que son expulsados en la exhalación.
Así, la fijación de O2 obliga la expulsión de CO2.
85Briseño
Sistemas amortiguadores
La concentración de ácido carbónico (H2CO3) y bióxido de carbono (CO2) disuelto, están reguladas por los pulmones.La concentración de bicarbonato (HCO3
-) plasmática está regulada por los riñones.
86Briseño
Sistemas amortiguadores
Resumiendo: Los principales sistemas amortiguadores intravasculares son Hemoglobinato/hemoglobina (HbO2/HHb). Intracelular e intravascular.Bicarbonato/ácido carbónico (HCO3
-/H2CO3). Extracelular e intravascular.
87Briseño
Sistemas amortiguadores
Sistema amortiguador de fosfatos (intracelular).
Fosfato dibásico de sodio/fosfato monobásico de sodio
(Na2HPO4 /NaH2 PO4)
Actúa en forma casi idéntica al sistema amortiguador de bicarbonatos.
88Briseño
Sistemas amortiguadores
El pH de los líquidos corporales extracelulares es de 7.4De acuerdo a la ecuación de Henderson-Hasselbalch, puede verse que a un pH de 7.4, la concentración de bicarbonato (HCO3
-) es 20 veces mayor que la concentración del ácido carbónico (H2CO3, CO2disuelto)
89Briseño
Alteraciones del equilibrio ácido-base
La concentración de cada uno de estos componentes puede ser regulada fisiológicamente, por lo que el organismo tratará de corregir cualquier alteración en esta relación para mantener este equilibrio (mecanismo compensatorio).
90Briseño
Alteraciones del equilibrio ácido-base
Los cambios en el equilibrio ácido-básico que se deben a alteraciones del ácido carbónico (H2CO3) y bióxido de carbono (CO2 disuelto) en la sangre son de origen respiratorio y pueden ser:Acidosis respiratoriaAlcalosis respiratoria
91Briseño
Alteraciones respiratorias
Una hipoventilación y el aumento consecutivo de la tensión de CO2 se conoce como acidosis respiratoria.Puede presentarse en cualquier patología que altere la respiración:NeumoníaEnfisemaICCAsmaDepresión del centro respiratorio. 92
Briseño
Acidosis respiratoria
Una hiperventilación y la reducción consecutiva de la concentración de CO2 en sangre se conoce como alcalosis respiratoria.Puede presentarse en cualquier hiperventilación (voluntaria o forzada):Crisis conversivas (ansiedad).Alteraciones en el centro respiratorio del SNC (EVC, trauma).
93Briseño
Alcalosis respiratoria
94Briseño
Alteraciones respiratorias
Alteración Acidosis Respiratoria
Alcalosis Respiratoria
Tipo de respiración Hipoventilación Hiperventilación
CO2 Aumenta Disminuye
pH Baja Sube
Para compensar las acidosis y alcalosis respiratorias se producen cambios a nivel renal para equilibrar el pH.En la acidosis respiratoria se aumenta la resorción (riñón) de bicarbonato (HCO3
-) plasmático.En la alcalosis respiratoria se disminuye la resorción (riñón) de bicarbonato (HCO3
-) plasmático.
95Briseño
Alteraciones respiratorias –Compensación-
Cuando hay alteraciones respiratorias, el pH es regulado por los riñones.Los mecanismos renales pueden reajustar por completo el pH, pero actúan lentamente.
96Briseño
Alteraciones respiratorias –Compensación-
Los cambios en el equilibrio ácido-básico que se deben a alteraciones en el contenido de bicarbonato (HCO3
-) en la sangre son de origen metabólico y pueden ser:Acidosis metabólicaAlcalosis metabólica
97Briseño
Alteraciones metabólicas
Una deficiencia de bicarbonato (HCO3
-) en la sangre sin cambio (o con un cambio relativamente pequeño) en el ácido carbónico (H2CO3), llevará a una acidosis metabólica.Puede presentarse en:Diabetes mellitus descompensada (producción endógena de ácidos orgánicos cetoacidosis diabética).IRDiarrea.
98Briseño
Acidosis metabólica
Un exceso de bicarbonato (HCO3-) en la
sangre sin cambio (o con un cambio relativamente pequeño) en el ácido carbónico (H2CO3), llevará a una alcalosis metabólica.Puede presentarse en:La ingestión de grandes cantidades de álcali (antiácidos)Obstrucción digestiva alta (estenosis pilórica)Vómito prolongadoAspiración frecuente del contenido gástrico.Posprandio (marea alcalina).
99Briseño
Alcalosis metabólica
En el posprandio se presenta un fenómeno conocido como marea alcalina que es resultado de la formación de bicarbonato (HCO3
-) en respuesta a la secreción de HCl (en estómago).
100Briseño
Alcalosis metabólica
101Briseño
Alteraciones metabólicas
Alteración Acidosis Metabólica
Alcalosis Metabólica
Bicarbonato (HCO3
-) plasmático
Disminuye Aumenta
pH Baja Sube
Para compensar las acidosis y alcalosis metabólicas se producen cambios a nivel pulmonar para equilibrar el pH.En la acidosis metabólica se ajustarán las concentraciones de ácido carbónico (H2CO3) para la eliminación de CO2 (hiperventilación respiración de Kussmaul).En la alcalosis metabólica se ajustarán las concentraciones de ácido carbónico (H2CO3) para la retención de CO2 (hipoventilación).
102Briseño
Alteraciones metabólicas–Compensación-
Cuando hay alteraciones metabólicas, el pH es regulado por los pulmones.Los mecanismos pulmonares pueden reajustar el pH muy rápidamente pero de una manera incompleta.
103Briseño
Alteraciones metabólicas –Compensación-
Acidosis respiratoria 20:2 Para compensarla, aumenta la resorción de bicarbonato, elevando su nivel plasmático, compensando la acidosis respiratoria 40:2, lo que resulta en un pH de 7.4 (normal).Alcalosis respiratoria 20:0.5 Para compensarla, disminuye la resorción de bicarbonato, disminuyendo su nivel plasmático, compensando la alcalosis respiratoria 10:0.5, lo que resulta en un pH de 7.4 (normal).Acidosis metabólica 10:1 Para compensarla, se ajusta la concentración de ácido carbónico por eliminación de CO2 (hiperventilación) 10:0.5, lo que resulta en un pH de 7.4 (normal).Alcalosis metabólica 40:1 Para compensarla, se ajusta la concentración de ácido carbónico por retención de CO2 (hipoventilación) 40:2, lo que resulta en un pH de 7.4 (normal).104
Briseño
Acidosis y alcalosis
En la acidosis respiratoria, la resorción de bicarbonato (HCO3
-) en los túbulos renales no sólo depende de su nivel, también depende de la tasa de secreción de H+ de las células de los túbulos renales, por que el bicarbonato (HCO3
-) es resorbido a cambio de H+.La tasa de resorción de bicarbonato (HCO3
-) es proporcional a la concentración de ácido carbónico (H2CO3).
105Briseño
Compensación Renal
En la alcalosis respiratoria, la concentración de ácido carbónico (H2CO3) disminuye, por lo tanto, se evita la secreción renal de H+ y la resorción de bicarbonato (HCO3
-), reduciendo el nivel de bicarbonato (HCO3
-) plasmático.Estos mecanismos requieren energía y son procesos de transporte activo a diferencia de la excreción de CO2 que se hace por difusión simple.
106Briseño
Compensación Renal
Esto se logra por dos procesos:
1. Reabsorción de bicarbonato (HCO3
-) filtrado.2. Excreción de H+ mediante:
a. Los protones se combinan con buffers (fosfatos).
b.Los protones forman y excretan amonio en la orina.
107Briseño
Compensación Renal
La nefrona es la unidad estructural y funcional básica del riñón, está situada principalmente en la corteza renal, cada riñón tiene más de un millón de nefronas.
108Briseño
Nefrona
Se centra en la secreción de protones H+ desde la célula hasta la luz tubular por intercambio con sodio. En la célula del TCP los iones H+ y el bicarbonato (HCO3
-) se producen a partir del ácido carbónico (H2CO3).
Cuando el H+ se secreta a la luz tubular, el bicarbonato sale de la célula por la membrana basolateral y entra en el capilar peritubular.
109Briseño
Compensación renalReabsorción de bicarbonato (HCO3
-) filtrado.
Dentro de la luz tubular, el protón H+ secretado se combina con el bicarbonato (HCO3
-) filtrado para formar ácido carbónico (H2CO3) que se convierte rápidamente en CO2 y H2O por la enzima anhidrasa carbónica en la luz tubular.
110Briseño
Compensación renalReabsorción de bicarbonato (HCO3
-) filtrado.
Estos productos se difunden a la célula donde serán sustrato para la formación de ácido carbónico (H2CO3) mediada por la anhidrasa carbónica intracelular.
El sodio originalmente filtrado y el bicarbonato (HCO3
-) formado dentro de la célula se reabsorben hacia la sangre (capilar peritubular).Este mecanismo asegura que virtualmente nada de bicarbonato (HCO3
-) pase a los segmentos distales de la nefrona y que una cantidad de bicarbonato (HCO3
-) igual al filtrado retorne al capilar peritubular.
111Briseño
Compensación renalReabsorción de bicarbonato (HCO3
-) filtrado.
En las células del TCD ocurren procesos idénticos a los que suceden en el TCP.El ión hidrógeno es generado a partir del CO2 y H2O y es secretado hacia la luz del túbulo a cambio del ión sodio a través de dos mecanismos:
112Briseño
Compensación renalExcreción de H+
La amortiguación del ión fosfato ácido o fosfato monoácido (HPO4
2- ) filtrado: El cambio de un ión sodio por el ión hidrógeno secretado, modifica el fosfato dibásico de sodio (Na2HPO4)en dihidrógeno fosfato de sodio (NaH2PO4) con la consiguiente disminución del pH urinario.
113Briseño
Compensación renalExcreción de H+
La secreción del ión amonio:El amoniaco (NH3), se obtiene principalmente por la desaminación de los aa dentro de las células de TCD. La desaminación de la glutamina (por la glutaminasa renal) sirve como fuente principal de amonio urinario.El amoniaco formado dentro de las células del TCD reacciona directamente con los iones hidrógeno, por lo que se secretan como iones de amonio (NH4
+).114
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Compensación renalExcreción de H+
115
Fin
115Briseño
116
BibliografíaFisicoquímica Fisiológica Jiménez Vargas-Macarulla.5ª edición. 1979. Edit. Interamericana.Capítulo 4. Estados de agregación de la materia: 112-114.BioquímicaRawn 1989. Edit. Interamericana McGraw-HillVolumen 1Parte 1. Introducción.Capítulo 2. El agua: 27-48Bioquímica Ilustrada. Harper.28 ª edición. 2010. Edit. Mc. Graw Hill.Capítulo 2. Agua y pH: 6-13.Bioquímica. Las bases moleculares de la estructura y funcióncelular.Lehninger.Segunda edición. 1991. Ediciones Omega.Capítulo 2. El agua: 41-58.
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117
BibliografíaBioquímica. Conceptos esenciales. Feduchi, Blasco, Romero, Yáñez.2011. Edit. Panamericana.Sección I. Los materiales de la célula.Capítulo 1. las bases de la bioquímica: 2-22.Apuntes de la QFB María Elena Blásquez Gutiérrez.Profesora tiempo completo de la Academia de Bioquímica.Facultad de Medicina de la Benemérita Universidad Autónoma dePuebla.Mayo del 2012.http://es.wikipedia.org/wiki/Solubilidad
Lectura recomendadahttp://www.centrokineos.com/articulo/articulo_acido_base.pdf
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