BIOQUIMICA

2. AGUA Y pH

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1/3

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INTRODUCCIÓN
• Las moléculas polares presentes en
las células vivas, existen y reaccionan
principalmente en un ambiente
acuoso.

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5
INTRODUCCIÓN
• El agua, molécula notable, para la
vida, solubiliza y modifica las
propiedades de las biomoléculas
como: ácidos nucleicos, proteínas,
carbohidratos, al formar enlaces de
hidrógeno con los grupos polares
funcionales de dichas biomoléculas.

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IMPORTANCIA BIOMÉDICA
• El agua constituye el principal
producto final del metabolismo
oxidativo de los alimentos.
• Mantiene la homeostasia.
• Líquido intra y extracelular.
• Regulación del equilibrio hídrico.

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7
IMPORTANCIA BIOMÉDICA
• Conservación del pH del líquido
extracelular.
• Sistema de amortiguador del
bicarbonato.
• Trastornos del equilibrio ácido-base.

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EL AGUA ES UN SOLVENTE
BIOLÓGICO IDEAL
• El agua es una molécula tetraédrica
ligeramente asimétrica.
• El ángulo entre los dos átomos de
hidrógeno es de 105°.
• Las moléculas de agua forman
dipolos.

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Enlace
Hidrógeno
0.177nm
Enlace
Covalente
0.0965 nm
ELAGUA

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LAS MOLÉCULAS DE AGUA
FORMAN PUENTES DE HIDRÓGENO
Estabilizan proteínas y ácidos nucleicos
Hidrógeno
aceptor
Hidrógeno
dador

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ENLACE DE HIDRÓGENO
Confieren una estructura macromolecular
Enlace fuerte de
Hidrógeno
Enlace débil de
Hidrógeno

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Estructura
macromolecular

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FUERZAS NO COVALENTES
ESTABILIZAN LAS BIOMOLÉCULAS
Interacciones electrostáticas, hidrófobas
y fuerzas de van der Vaals
Na+ ión
hidratado
Cl- ión
hidratado

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EL AGUA UN NUCLEÓFILO
EXCELENTE
• La ruptura y formación de enlaces
covalentes involucra a nucleófilos
abundantes en electrones.
• Puede presentar carga eléctrica neutra o
negativa formal.
• Hidrólisis, fosforólisis.
• Biosíntesis de macromoléculas.

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EL PUNTO TRIPLE DEL AGUA

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EL TRIPLE PUNTO DE
CONGELACION DEL AGUA
0 °C - 4 °C - 10 °C
Volúmen
inicial
Disminución
de volúmen
Aumento
de volúmen

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OSMOSIS

20. Osmosis
• Fenómeno físico-químico relacionado con el
comportamiento del agua ante una membrana
semipermeable para el solvente pero no para
los solutos.
• Tal comportamiento entraña una difusión
simple a través de la membrana, sin "gasto de
energía".
• La ósmosis es un fenómeno biológico
importante para la fisiología celular de los seres
vivos.
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22
Osmosis reversa
Presión
Membrana
semipermeable
Agua con
impurezas
Agua
pura

23. Importancia
• Membrana celular puede producir que algunas
células se arruguen por una pérdida excesiva
de agua.
• Se hinchen (posiblemente hasta reventar) por
un aumento también excesivo en el contenido
celular de agua.
• Para evitar estas dos situaciones, de
consecuencias desastrosas para las células, estas
poseen mecanismos para expulsar el agua o los
iones mediante un transporte que requiere
gasto de energía.
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24. Presión Osmótica
• Presión que se debe aplicar a una solución para detener
el flujo neto de disolvente a través de una membrana
semipermeable.
• Es una de las cuatro propiedades coligativas de las
soluciones (dependen del número de partículas en
disolución, sin importar su naturaleza).
• Características a tener en cuenta en las relaciones de
los líquidos que constituyen el medio interno de los
seres vivos, ya que la membrana plasmática regula la
entrada y salida de soluto al medio extracelular que la
rodea, ejerciendo de barrera de control.
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25
Presión Osmótica

26. • Coloidosmótica es la presión osmótica debida a las
proteínas plasmáticas que aparece entre el
compartimento vascular e intersticial.
• Los capilares sanguíneos poco permeables a las
proteínas, éstas tienden a acumularse en el plasma
sanguíneo, resultando menos abundantes en el líquido
intersticial.
• De este gradiente de concentración entre el interior de
los capilares y el espacio intersticial se deriva una
tendencia del agua a compensar dicha diferencia
retornando al capilar sanguíneo con una cierta presión,
la presión oncótica capilar.
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Presión Oncótica

27. • Es el equilibrio que se produce entre los
iones que pueden atravesar la membrana
y los que no son capaces de hacerlo. Se
juega con los iones y con las cargas.
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Equilibrio de Gibbs-Donan

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6-7 mm de Hg
Equilibrio de Gibbs-Donan

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29
pH
Es el logaritmo negativo de la
concentración de ión hidrógeno.
pH = - Log [ H+ ]

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30
Escala de pH

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Incremento
básico
Incremento
Ácido
Neutro
Lavandina
Lavador de grasa
Hornear
(NaHCO3)
Agua de mar
Clara de huevo
Sangre, lagrima
Leche, saliva
Café negro
Cerveza
Jugo tomate, vino
tinto
Coca Cola,
vinagre
Jugo de Limón
Jugo gástrico

32. 05/04/2022 DR. HUGO CUELLAR LANDIVAR
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32
SOLUCIONES
AMORTIGUADORAS
Son sustancias que se resisten al cambio
del pH.
Los grupos funcionales que son ácidos
débiles tienen gran importancia
fisiológica, por que forman soluciones
amortiguadoras.

33. 05/04/2022 DR. HUGO CUELLAR LANDIVAR
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33
SOLUCIONES AMORTIGUADORAS
Acido acético
(CH3COOH)
Acetato
(CH3COO-)

34. 05/04/2022 DR. HUGO CUELLAR LANDIVAR
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• Las soluciones de ácidos débiles y sus
bases conjugadas, tienen capacidad
de amortiguar, es decir la tendencia
de una solución, a resistir de manera
más eficaz que un volúmen igual de
agua, un cambio en el pH después de
la adición de una ácido o una base
fuerte.

35. 05/04/2022 DR. HUGO CUELLAR LANDIVAR
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35
Ecuación de Henderson - Hasselbalch
Describe el comportamiento de los
ácidos débiles y amortiguadores

36. 05/04/2022 DR. HUGO CUELLAR LANDIVAR
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pH de la sangre
Arterial o Capilar Arterial
pH 7.37 a 7.44
Plasma Venoso a 30 °C
pH 7.35 a 7.45

37. Pulmón y Riñón, control del
equilibrio Ácido-Base

38. 05/04/2022 DR. HUGO CUELLAR LANDIVAR
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38
Pulmón Riñón

39. 05/04/2022 DR. HUGO CUELLAR LANDIVAR
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Introducción
• Los dos gases: oxígeno y dióxido de
carbono son elementos clave del
metabolismo.
• El oxígeno es utilizado por el cuerpo
para mantener la producción de
energía, el metabolismo genera dióxido
de carbono.

40. 05/04/2022 DR. HUGO CUELLAR LANDIVAR
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40
Introducción
• El mantenimiento del equilibrio ácido-base
implica a los pulmones, sangre y riñones.
• Pulmones controlan el intercambio de CO2 y
O2 entre la sangre y la atmósfera.
• Eritrocitos transportan gases entre los
pulmones y los tejidos.
• Riñones controlan la concentración de HCO3
-
en el plasma y excretan el ión H+ en la orina.

41. 05/04/2022 DR. HUGO CUELLAR LANDIVAR
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Sistemas de Amortiguación del pH
• El metabolismo produce ácidos
orgánicos e inorgánicos volátiles.
• Exceso ácido láctico produce
afecciones hipóxicas.
• Bicarbonato
• Hemoglobinato
• Proteinato
• Fosfatos

42. 05/04/2022 DR. HUGO CUELLAR LANDIVAR
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42
Equilibrio Ácido-Base

43. 05/04/2022 DR. HUGO CUELLAR LANDIVAR
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Trastornos ácidos-base
• Trastornos primarios:
• Acidosis respiratoria
• Acidosis metabólica
• Alcalosis respiratoria
• Alcalosis metabólica

44. 05/04/2022 DR. HUGO CUELLAR LANDIVAR
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44
Equilibrio Ácido-Base

45. 05/04/2022 DR. HUGO CUELLAR LANDIVAR
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45
Causas
• Alcalosis respiratoria esta causada por
hiperventilación.
• Acidosis respiratoria se produce en las
enfermedades pulmonares crónicas.
• Acidosis metabólica es consecuencia de una
producción excesiva ó metabolismo o excreción
ineficiente de ácidos no volátiles

46. 05/04/2022 DR. HUGO CUELLAR LANDIVAR
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46
Ecuación de Henderson-Hasselbalch
Describe el comportamiento de los
ácidos débiles y amortiguadores

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Gasometría Arterial
pH 7.37 a 7.44
PCO2 Hombre 34 a 35 mmHg
Mujer 31 a 42 mmHg
PO2 Adulto menor 80 a 90 mmHg
Adulto mayor 65 años 75 a 85 mmHg
HCO3
- Hombre 23 a 29 mmol/l
Mujer 20 a 29 mmol/l
Sat. O2 88 a 99 %
E. B. Hombre -2.4 a + 2.3 mmol/l
Mujer -3.3 a +1.1 mmol/l

48. 05/04/2022 DR. HUGO CUELLAR LANDIVAR
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TRASTORNOS ACIDO-BASE
• Acidosis metabólica
• Acidosis respiratoria
• Alcalosis metabólica
• Alcalosis respiratoria
• Procesos mixtos
• Hipoxemia
• Compensada
• Descompensada
• Acentuada
• Moderada
• Leve
• Grave

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50. 05/04/2022 DR. HUGO CUELLAR LANDIVAR
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50
Prueba de
Allen

51. 05/04/2022 DR. HUGO CUELLAR LANDIVAR
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51
Toma
muestra
arterial

52. 05/04/2022 DR. HUGO CUELLAR LANDIVAR
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52
05/04/2022 52
GASOMETRÍAARTERIAL
Comp. Respiratorio
Oxigenación tisular
Comp. Metabólico
Oxigenación celular
Dif. Teo - Real
(1) PH 7.37 a 7.44
(3) PCO2 34 a 35 mmHg
(4) PO2 80 a 90 mmHg
(2) HCO3- 23 a 29 mmol/l
(5) Sat. O2 88 a 99 %
(6) E. B. -2.4 a + 2.3 mmol/l