La muestra de como funcionan los amortiguadores biologicos del cuerpo humano

1. AMORTIGUADORES BIOLÓGICOS
BIOQUíMICA Y BIOLOGIA MOLECUALR

2. pH Fisiológico
• El pH de los medios biológicos es una
constante fundamental para el
mantenimiento de los procesos vitales.
La acción enzimática y las
transformaciones químicas de las
células se realizan dentro de unos
estrictos márgenes de pH.
• En humanos los valores extremos
compatibles con la vida y con el
mantenimiento de funciones vitales
oscilan entre 6,8 y 7,8; siendo el
estrecho margen de 7,35 a 7,45.

3. Regulación del equilibrio acido-base
• Se realiza gracias a la
actuación de:
1. Amortiguadores
Fisiológicos o Tampones.
2. Los Pulmones.
3. Los Riñones.
From Marks, Marks, Smith, Ch 4

4. http://www.johnwiley.net.au/highered/interactions/media/Balancing/content/Balancing/ur6a/scr
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5. La importancia y relevancia de cada uno,
depende del tipo de organismo .

6. Tipos de Amortiguadores Biológicos
• Los amortiguadores (buffers) en los fluidos
corporales sirven como una defensa contra el
cambio del PH
• Cada compartimiento de fluido contiene tipos y
características de substancias disueltas, algunas
que son amortiguadores a un pH fisiológico.
• Existen básicamente cuatro principales
amortiguadores que se localizan en los tres
diferentes compartimientos fluidos.

7. Sistemas amortiguadores
• Los sistemas encargados de evitar grandes variaciones
del valor de pH son los denominados “amortiguadores,
buffer, o tampones”, permitiendo con ello la realización de
funciones bioquímicas y fisiológicas de las células,
tejidos, órganos, aparatos y sistemas.
• 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.
• Según su naturaleza química, los amortiguadores se
clasifican en orgánicos e inorgánicos y, así mismo,
atendiendo a su ubicación, se distribuyen en plasmáticos
y tisulares.

8. Los factores de amortiguación más sobresalientes en
los organismos vivos, por su acción rápida y eficiente
en la regulación del pH son:
a. Sistema Bicarbonato
b. Sistema Fosfato
c. Hemoglobina
d. Proteínas del plasma
Amortiguadores Fisiológicos o Tampones

9. Tipos de amortiguadores fisiológicos
y ubicación en los fluídos biológicos
FLUÍDO SISTEMA AMORTIGUADOR
Sangre
Bicarbonato
Hemoglobina
Proteínas
Fosfatos
Extracelular y cerebroespinal
Bicarbonato
Proteínas
Fosfatos
Intracelular
Proteínas
Fosfatos
Bicarbonato
Orina
Fosfato
Amoníaco

10. Tipos de amortiguadores fisiológicos
y ubicación en los fluídos biológicos

11. Sistema Bicarbonato
(anhídrido carbónico/bicarbonato)
• El sistema del tampón bicarbonato es clave en la regulación del pH
en la sangre humana y puede responder a los cambios de pH de
varias formas:
• El ion bicarbonato es realmente la base conjugada del ácido
carbónico: H+ + HCO3
- [H2CO3] ; pKa = 6,14
[Reacción ácido-base no enzimática, prácticamene instantánea]
• El ácido carbónico, sin embargo, es rápidamente convertido en
CO2 y agua por la anhidrasa carbónica, lo que hace de él una
especie transitoria: [H2CO3] CO2 + H2O ; pKa = 6,14
[Reacción enzimática con muy alta velocidad]

12. Sistema Bicarbonato
(anhídrido carbónico/bicarbonato)
• En relación a los dos productos de la reacción de la
anhidrasa carbónica, el agua es fácilmente
absorbida por el sistema, mientras que el CO2 se
puede eliminar mediante la respiración. Además, la
tasa de eliminación del CO2 en la respiración está
controlada a través de mecanismos neurológicos.
• La [HCO3
-] y la [H+] pueden ser controladas (lenta e
incompletamente) por mecanismos fisiológicos a nivel
renal.

13. Sistema Bicarbonato
(anhídrido carbónico/bicarbonato
• La reducción en la tasa de respiración permite la acumulación de
CO2 y mueve la ecuación hacia la derecha,la concentración de
hidrogeniones se incrementa y el pH del fluído se reduce, lo que
produce una condición conocida corno acidosis respiratoria.
• Si la tasa de respiración es más rápida que lo normal, la ecuación
se mueve hacia la izquierda y resulta la alcalosis respiratoria. Esto
ocurre comúnmente en aves como resultado del jadeo debido al
estrés por calor. Se puede controlar estos disturbios metabólicos,
por medio de aumentar o reducir la tasa respiratoria.

14. Valores normales
Intervalo normal de los valores de bicarbonato en sangre
pH 7,35-7,45
pCO2
(sangre arterial)
35-45 mm Hg (=1,05-1,35 mM)
[HCO3
-] 24-28 mmol/l (= mM, = mEq/l)
relación HCO3
-/CO2 aproximadamente 20 (relacionado con
el pH por la ecuación de
Henderson/Hasselbach)
Contenido total
de CO2
[HCO3
-] + (pCO2 x 0,0301) = 25-29 mM
Tutoría
Valores normales

15. Sistema Fosfato
A pH fisiológico, las especies del fosfato con capacidad de
tamponar son H2PO4- y HPO42- 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, la concentración de HPO42- (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.

16. Sistema Fosfato
Durante la acidosis prolongada, la
amortiguación por fosfato es muy
importante, lo cual se relaciona con
los huesos,debido a que son una
buena reserva de amortiguadores
como el fosfato cálcico que se
presenta en forma de hidroxiapatita,el
cual no es muy soluble, pero su
solubilidad es mayor durante la
acidosis y algo de fosfato cálcico en
los huesos se convierte en solución.

17. Hemoglobina
.
La hemoglobina es un amortiguador muy importante y
sólo so encuentra en los eritorocitos de la sangre. Sirve
como un amortiguador excelente por varias razones.
Las dos razones principales son su alta
concentración en la sangre y su altísimo contenido
del aminoácido histidina.
Este aminoácido tiene una cadena lateral
única llamada imidazol. Esta cadena , puede atraer a
los protones y sacarlos de los fluidos corporales o
puede donar protones dichos fluidos en el intento de
mantener el pH cerca de 7.40.

18. Proteínas
Las otras proteínas en
los compartimentos de
fluído, también le deben su
capacidad de amortiguar a esta
cadena lateral. La albúmina es la
proteína del plasma más
abundante y contribuye en forma
significativa a la amortiguación de
la sangre.
El fluido intracelular está lleno de
proteínas que funcionan como el
sistema más importante de
amortiguación dentro de la célula.

19. Ejemplos de Buffers fisiológicos
From Marks, Marks, Smith, Ch 4

20. Ecuación de Henderson Hasselbalch
• Es una formula bioquímica que se utiliza
para calcular el pH de una solución
amortiguadora o tampón a partir de pKa
(la constante de disociación de un ácido
débil) y de las concentraciones de
equilibrio del ácido y de la base
conjugada.
• Ecuación de Henderson-Hasselbalch:
pH = pKa + log - [[A-]/ HA]
• Tenga en cuenta que cuando [A -] = [HA],
la ecuación se transforma en
• pH = pKa + log 1 = pKa + 0

21. Ejemplo: Problema – Acidosis Metabólica
• Los valores en sangre de un paciente fueron
pH = 7.03 y [CO2] = 1.1 mM.
• Cual es la concentración sanguínea de
bicarbonato [HCO3
-] y que cantidad de la
concentración normal se ha utilizado para
amortiguar la acidez causante de esta
condición?
• The pK’ for [HCO3
-]/[CO2] = 6.10

22. Solución.
 Substituyendo en la ecuación de Henderson-Hasselbalch:
 7.03 = 6.10 + log [HCO3
-]/1.1 mM, o
 0.93 = log [HCO3
-]/1.1 mM
 El anti-log of 0.93 = 8.5, entonces:
 8.5 = [HCO3
-]/1.1 mM, o [HCO3
-] = 9.4 mM
 Debido a que la concentración normal de bicarbonato [HCO3
-] es de 24
mM, hubo un decremento de 14.6 mmol de [HCO3
- por litro de sangre de
este paciente. Esta concentración se aproxima a un punto en el que si
no se le da tratamiento, la capacidad amortiguadora del amortiguador no
sera suficiente en este paciente.
 .

23. EJERCICIOS DE CLASE
Problemas pH y amortiguadores II.doc

24. From Marks, Marks, Smith, Ch 4
Constante de Disociacion y pH

26. ACIDOSIS/ALCALOSIS
ACIDOSIS
• Ell pH de la sangre desciende por
debajo de 7.35.
• Es consecuencia de una
producción excesiva de ácidos en
los tejidos
• Pérdida de bases de los líquidos
corporales, o de un fallo de los
riñones para excretar metabolitos
ácidos.
• La acidosis tiene lugar en
determinadas enfermedades (p. ej.,
diabetes mel1itus) y durantela
inanición.
• Si el pH de la sangre cae por debajo
de 7, el sistema nervioso central se
deprime, lo cual conduce al coma y,
finalmente, a la muerte
ALCALOSIS
• El pH aumenta por encima de 7.45.
• Este trastorno, causado por
vómitos prolongados o por la
ingestión de cantidades excesivas
de fármacos alcalinos.
• Sobreexcita al sistema nervioso
central y los músculos entran en un
estado de espasmo.
• Si no se corrige, se producen
convulsiones y paro respiratoria.

27. BIBLIOGRAFÍA
Methods that regulates pH
http://www.johnwiley.net.au/highered/interactions/media/Balancing/content/
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