El documento describe la importancia del agua y el pH en el cuerpo humano. El agua participa en reacciones bioquímicas y determina las propiedades de macromoléculas como las proteínas. El pH se mantiene dentro de límites estrechos a través de amortiguadores como el sistema bicarbonato para conservar la salud. La hemoglobina transporta oxígeno en la sangre y su unión con el oxígeno depende del pH, ayudando a regular el equilibrio ácido-base.

1. AGUA, pH
y
AMORTIGUADORES

2. EL AGUA IMPORTANCIA BIOMÉDICA
• El agua es participante activo en
numerosas reacciones bioquímicas y
determina las propiedades de
macromoléculas como de las proteínas.
• El pH denota las concentración de H+ en
célula y líquidos corporales.
• Las biomoléculas se disocian a valores
específicos de pH y sus propiedades
biológicas y físicas dependen de ello.

3. • Principio biológico indica que la constancia
del medio interno del cuerpo debe
conservarse dentro de los límites estrechos
para conservar la salud.
• Se aplica a :
– Agua corporal
– Concentración de electrolitos (Na+, K+, Ca++,
Mg++).
– fosfato
• 2/3 partes agua es líquido intracelular
• 1/3 partes agua líquido extracelular, 25%
plasma.

4. • Regulación de equilibrio hídrico depende de
mecanismos hipotalámicos.
– Sed
– Hormona antidiurética (ADH)
– Actividad renal
• Depleción de agua
– Disminución de ingestión (coma)
– Incremento de pérdida (pérdida renal,
cutánea, gastrointestinal (diarrea, cólera)
• Exceso de líquido corporal
– Incremento de la ingestión
– Excreción escasa (insuficiencia renal grave)

5. • El pH extracelular oscila entre 7,35 y 7,45.
• Sistema amortiguador del bicarbonato
(HCO3
-/H2CO3).
• Acidosis (pH < 7,35).
– Cetoacidosis diabética, acidosis láctica.
• Alcalosis (pH > 7,45)
– Vómito de contenido gástrico,diuréticos
• Alteración de equilibrio ácido-base
– pH en sangre arterial
– Presión de CO2
– Concentración de CO2

6. MOLÉCULA DEL AGUA
El agua es POLAR, posee estructura tetraédrica
asimétrica que le da una distribución asimétrica a la
carga formándose un dipolo.

7. PUENTES DE HIDRÓGENO
Interacción entre el núcleo de H de una molécula de
agua y el par de electrones no compartidos de otra.

12. EL pH
pH= - log [ H+ ]
• Introducido en 1909 por Sorensen quien lo definió.
• Los valores bajos corresponden a concentraciones
elevadas de H+ y valores altos de pH corresponden a
concentraciones bajas de H+.
pOH- = - log [OH-]
• pH < 7 = ácido; pH > 7 = básico o alcalino
• La presencia de biomoléculas en forma iónica está
determinada por el pH (concentración del ión H+).
• Sistema amortiguador controla los cambios bruscos
de pH y lo mantiene a pH fisiológico.

15. IONIZACIÓN, ÁCIDOS Y BASES
• Ionización es la formación de iones.
• El ácido es una sustancia que produce
iones H+ (Arrhenius), y que cede un
protón (Brönsted).
CH3COOH + H2O H+ + CH3COO-
• Una base una sustancia que produce
iones OH- (Arrhenius), y que acepta un
protón (Brönsted).
NH4OH + H2O OH- + NH4
+

16. • Un ácido y una base fuertes se ionizan
completamente (100%).
• La mayoría de los ácidos o bases
encontrados en la naturaleza son
compuestos orgánicos y son ácidos o
bases débiles.
• La representación común es:
Ácido conjugado base conjugada + H+.

17. IONIZACIÓN DE UNA PROTEÍNA

18. • En todas las proteínas, ácidos nucleicos,
coenzimas, metabolitos intermediarios
existen uno o más grupos funcionales
ácidos o bases débiles.
– Carboxilos, aminos, fosfatos.
• El grupo carboxilo (----COOH) y el grupo
amino (---NH3) son dos grupos comunes
de ácidos débiles que se encuentran en la
naturaleza.

19. CONSTANTE DE DISOCIACIÓN K
CH3COOH + H2O H+ + CH3COO-
Ácido acético Agua H Acetato
(HAc) (Ac)

21. ECUACIÓN DE
HENDERSON-HASSELBALCH

22. AMORTIGUADORES
• Es la tendencia a resistir en forma más
eficaz a un cambio de pH después de
adición de un ácido o una base fuerte que
un volumen de agua.
• Las soluciones de ácidos débiles y sus
sales amortiguan el pH cuando se
agregan o eliminan protones.
• A valores de pH próximos al pK la
solución ejerce un mejor efecto
amortiguador.

23. • Las soluciones de ácidos débiles y sus
bases conjugadas amortiguan mejor en
valores de pH que oscilan alrededor de
pK ± 2,0 unidades de pH.
• Cuando la relación de las
concentraciones del ácido y su sal es de
1, el pH es igual al pKa.
• En células vivas, los fosfatos,
bicarbonatos y proteínas constituyen los
amortiguadores principales.

26. AMORTIGUADORES SANGUÍNEOS
• pH en sangre venosa de 7,36 a 7,40.
• pH en sangre arterial de 7,38 a 7,42.
• 3 pares conjugados en este proceso:
– H2CO3 y HCO3
-
– Especies ácida y básica de hemoglobina
oxigenada
– Especies ácida y básica de hemoglobina
no oxigenada.

27. LA HEMOGLOBINA
• Proteína que contiene Fe presente en
glóbulos rojos (eritrocitos).
• Más abundante en la sangre, 14 a 16 g/
100 mL de sangre total.
• Principal función transportar oxígeno de
los pulmones a los tejidos respiratorios.
• En pulmones, el O2 entra al eritrocito y se
une a los átomos de fe de la hemoglobina.

28. • Se unen un máximo de 4 O2 a la
hemoglobina.
• La hemoglobina oxigenada (HbO2) se
transporta en la sangre arterial a los
tejidos, el O2 se disocia y entra a la
célula.
• La hemoglobina no oxigenada (Hb)
regresa a los pulmones en la sangre
venosa para iniciar el ciclo.

29. MANTENIMIENTO DE pH SANGUÍNEO
• El efecto Bohr señala que la eficiencia de la
unión del O2 se reduce por una baja del pH.
HbO2 Hb + O2
El H+ disminuye la afinidad por O2 favoreciendo la disociación
• Cuando el CO2 entra al eritrocito es
convertido en H2CO3 (anhidrasa carbónica) y
se ioniza un 90% aumentando la acidez de la
sangre.
CO2 + H2O H2CO3 HCO3
- + H+
anhidrasa disociación
carbónica al pH sanguíneo

30. • La HHbO2 tiene pKa de 6,62
HHbO2 HbO2
- + H+ pH 7,4
predomina
• La HHb tiene un pKa de 8,18.
HHb Hb- + H+ pH 7,4
predomina
• La unión del oxígeno ha cambiado una
propiedad de la hemoglobina.
• La HHbO2 es un ácido más fuerte que la HHb.
• Al pH sanguíneo las concentraciones de
equilibrio son diferentes .

31. REACCIONES EN EL CONTROL
DEL pH SANGUÍNEO
H2CO3 HCO3
- + H+
plasma de la sangre venosa
H+ + HbO2
- HHbO2
básica ácida
HHbO2 HHb + O2
efecto Borh tejidos

32. Eventos en el eritrocito cuando la sangre arterial
es entregada al tejido que está respirando
CO2 CO2 + H2O H2CO3
Cl- Cl-
H2CO3 HCO3
- + H+ HCO3
-
H+ + HbO2
- HHbO2 HHb + O2 O2
PLASMA
PLASMA
TEJIDO
RESPIRATORIO
TEJIDO
RESPIRATORIO

33. Eventos en el eritrocito cuando la sangre venosa
es entregada a los pulmones
O2 O2 + HHb HHbO2
HCO3
- HCO3
- + HHbO2 HbO2
- + H2CO3
Cl- Cl-
H2CO3 H2O + CO2 CO2
PLASMA
PLASMA
PULMONES
PULMONES

35. REQUISITOS DE LOS AMORTIGUADORES
• Sistemas amortiguadores naturales de los
fluidos celulares.
– H2PO4-/HPO4-2, proteínas disueltas, ácidos
orgánicos débiles.
• El valor de pKa sea lo más cercano al pH
deseado del amortiguador.
• Amortiguador fisiológico debe aproximarse a
7 o en orden entre 6-8.
• Sea estable, no tóxico y soluble en agua.
• Zwitterión indica presencia de una carga
positiva y negativa dentro de la misma
especie molecular (iones dipolares).

36. PREPARACIÓN DE SOLUCIONES
AMORTIGUADORAS
Dos formas para preparar amortiguadores:
• Ambos componentes del par ácido-base
conjugado se pesan separadamente para dar
la proporción deseada y se disuelven en
agua.
• Ambos componentes se obtienen a partir de
la cantidad prescrita de sólo un componente,
con el segundo que se irá formando
mediante la adición de cantidades
específicas de ácido o base fuertes.

37. • Elementos para preparar los
amortiguadores:
– Sistema conjugado ácido-base implicado.
– pKa del sistema.
– Ecuación de Henderson-Hasselbalch

38. Constantes de disociación como ácido a 25°C.
Ácido Fórmula k1 k2 k3
Acético CH3COOH 1,75 x 10-5
Fórmico HCOOH 1,80 x 10-4
Fosfórico H3PO4 7,11 x 10-3 6,32 x 10-8 4,5 x 10-13
Láctico CH3CHOHCOOH 1,38 x 10-4
Pirúvico CH3COCOOH 3,20 x 10-3
Amonio NH4
+ 5,70 x 10-10
Fuente: Skoog y otros, 1995.