12.agua funciones

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


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


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


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:

27

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).

28Briseño

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.

29Briseño

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


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


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


Recordemos nuevamente que:

Ácido: dador de protones

Base: aceptor de protones

56Briseño


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


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


El pH de una solución amortiguadora se puede conocer según una expresión matemática conocida como:

Ecuación de Henderson-Hasselbalch

70Briseño


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


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


En la sangre, las proteínas plasmáticas son sistemas amortiguadores eficaces: (extracelulares e intravasculares)

74Briseño


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


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


77Briseño


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


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


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


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


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


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


Los protones se unen con el bicarbonato (HCO3

-) y con acción de la enzima anhidrasa carbónica, se forma ácido carbónico (H2CO3).

84Briseño


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


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


Resumiendo: Los principales sistemas amortiguadores intravasculares son Hemoglobinato/hemoglobina (HbO2/HHb). Intracelular e intravascular.Bicarbonato/ácido carbónico (HCO3

-/H2CO3). Extracelular e intravascular.

87Briseño


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


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


-) 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


-) 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


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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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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http://es.wikipedia.org/wiki/Solubilidad

http://www.centrokineos.com/articulo/articulo_acido_base.pdf

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