Unidad 2 Parte II Equilibrio ácido base

REGULACIÓN HIDROELECTROLÍTICA
Y EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE
Lic. Roy W. Morales Pérez
rwmorales@fucsalud.edu.co
Parte II: Equilibrio acido-báse

Ácidos y Bases de
Arrhenius
Son ácidos aquellas sustancias que en solución acuosa liberan
iones hidronio. Por otra parte, una base es aquella sustancia que
en solución acuosa libera iones hidroxilo. Son anfóteros aquellas
sustancias que dependiendo las condiciones pueden comportase
como un ácido o una base.
𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑐) → 𝐻+
(𝑎𝑐) + 𝐶𝑙(𝑎𝑐)
−
𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑎𝑐) → 𝑁𝑎+
(𝑎𝑐) + 𝑂𝐻(𝑎𝑐)
−
𝑯 𝟐 𝟎 → 𝑯+
+ 𝑶𝑯−
Equilibrio hidroelectrolítico y regulación ácido-base. Parte II: Regulación ácido-base

Son ácidos aquellas sustancias capaces de donar protones
(cuando se hace referencia a protón se hace referencia al ión
hidronio), mientras que una base es aquella sustancia que puede
captar protones.
𝐻2 𝑂(𝑙) + 𝐻𝐶𝑙 𝑎𝑐 → 𝐻3 𝑂(𝑎𝑐)
+
+ 𝐶𝑙(𝑎𝑐)
−
Base Ácido Ácido Conjugado Base Conjugada
𝐻2 𝑂(𝑙) + 𝑁𝐻3 (𝑎𝑐) → 𝑂𝐻(𝑎𝑐)
−
+ 𝑁𝐻4 (𝑎𝑐)
+
Ácido Base Base Conjugada Ácido Conjugado
Ácidos y Bases de
Bronsted- Lowry

Clasificación de
Ácidos y Bases
Los ácidos y bases que
son electrolitos
fuertes, se denominan,
respectivamente, ácidos
y bases fuertes. Los
ácidos fuertes tienen
un valor de pKa bajo y
originan soluciones con
pH muy bajos. De otra
parte, las bases fuertes
tienen valores de pKb
elevados y en solución
dan pH elevados.
El jugo gástrico tiene una elevada concentración de ácido clorhídrico
(HCl), un ácido fuerte que causa que el pH de éste fluido sea alrededor
de dos (pH 1- 2). Cuando existe hiperacidosis estomacal, las mucosas
del estómago pueden sufrir laceraciones ocasionando úlceras pépticas.

Clasificación de
Ácidos y Bases
Los ácidos y bases que
son electrolitos débiles,
se denominan,
respectivamente, ácidos y
bases débiles. Los ácidos
débiles tienen valores de
pKa mayores que los
respectivos para ácidos
fuertes. Así mismo, las
bases débiles tienen
valores de pKb menores
en comparación con las
bases fuertes.
La saliva contiene iones bicarbonato, que al mezclarse
con agua, genera ácido carbónico que es un ácido débil que
otorga el carácter ligeramente ácido del medio bucodental (pH 6,5)

Clasificación de
Ácidos y Bases
Teniendo en cuenta el número de equivalentes, los ácidos y bases
se clasifican, respectivamente en:
ÁCIDOS BASES
Monopróticos
Son capaces de transferir un equivalente de ácido o
liberar en solución acuosa un equivalente de ion hidronio.
Monobásicas
Son capaces de aceptar un equivalente de ácido o liberar
en solución acuosa un equivalente de ion hidroxilo.
Polipróticos
Dipróticos
Son capaces de transferir dos equivalentes de ácido o
liberar en solución acuosa dos equivalente de ion
hidronio.
Polibásicas
Dibásicas
Son capaces de aceptar dos equivalentes de ácido o
liberar en solución acuosa dos equivalente de ion
hidroxilo.
Tripróticos
Son capaces de transferir tres equivalentes de ácido o
liberar en solución acuosa tres equivalentes de ion
hidronio.
Tribásicas
Son capaces de aceptar tres equivalentes de ácido o
liberar en solución acuosa tres equivalente de ion
hidroxilo.
𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑐) → 𝐻(𝑎𝑐)
+
+ 𝐶𝑙(𝑎𝑐)
−
𝐻3 𝑃𝑂4 (𝑎𝑐) ⇌ 𝐻2 𝑃𝑂4 (𝑎𝑐)
1−
+ 𝐻 𝑎𝑐
1+
⇌ 𝐻𝑃𝑂4 (𝑎𝑐)
2−
+ 𝐻 𝑎𝑐
1+
⇌ 𝑃𝑂4 (𝑎𝑐)
3−
+ 𝐻 𝑎𝑐
1+
𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑎𝑐) → 𝑁𝑎(𝑎𝑐)
+
+ 𝑂𝐻(𝑎𝑐)
−
𝑀𝑔(𝑂𝐻)2 𝑎𝑐 ⇌ 𝑀𝑔 𝑂𝐻 𝑎𝑐
1+
+ 𝑂𝐻 𝑎𝑐
1−
⇌ 𝑀𝑔 𝑎𝑐
2+
+ 𝑂𝐻(𝑎𝑐)
1−

Potencial de
Hidrógeno
El potencial de hidrógeno,
pH, es una medida de la
acidez o basicidad de una
solución.
En 1909 Söreh Peter
Sörensen estableció el pH
como el logaritmo decimal
negativo de la concentración
de iones hidronio (u
hidroxilo para el caso del
pOH)
𝑝𝐻 = −𝐿𝑜𝑔 𝐻+
𝑝𝑂𝐻 = −𝐿𝑜𝑔 𝑂𝐻−

Escala de pH
El agua es una sustancia anfótera que se disocia en un
equivalente de ión hidronio y un equivalente del ión
hidroxilo, según la ecuación siguiente:
2 𝐻2 𝑂 ⇌ 𝐻3 𝑂+
+ 𝑂𝐻−
Esta reacción se conoce como autoprotólisis del agua, y la
producción de iones hidronio e hidroxilo es del orden de 1,0
E -7 M para cada ión a 25°C. Efectuando el producto entre
la concentración de estos iones se obtiene un nuevo valor
que se conoce como la constante de producto iónico del
agua KW .
𝑲 𝒘 = 𝑯+ ∗ 𝑶𝑯−
𝑲 𝒘 = 𝟏, 𝟎𝒙𝟏𝟎−𝟕 𝑴 ∗ 𝟏, 𝟎𝒙𝟏𝟎−𝟕 𝑴
𝑲 𝑾 = 𝟏, 𝟎𝒙𝟏𝟎−𝟏𝟒

Luego el pKw será:
𝑝𝐾 𝑤 = −𝐿𝑜𝑔 𝐾 𝑤
𝑝𝐾 𝑤 = −𝐿𝑜𝑔 1,0𝑥10−14
𝑝𝐾 𝑤 = 14
Lo que indica que cuando
una sustancia se disocia
generando iones hidronio o
hidroxilo, la suma entre el pH y
el pOH será como máximo 14.
𝒑𝑯 + 𝒑𝑶𝑯 = 𝟏𝟒
Escala de pH

El pKa, es una medida de la fuerza de disociación de
un ácido, cuanto más bajo sea su valor, más ácida será
la sustancia o lo que es lo mismo, estará disociada en
mayor proporción en el ión hidronio y su base conjugada
respectiva:
𝑪𝑯 𝟑 𝑪𝑶 𝟐 𝑯(𝒂𝒄) + 𝑯 𝟐 𝑶(𝒍) ⇌ 𝑪𝑯 𝟑 𝑪𝑶 𝟐 (𝒂𝒄)
−
+ 𝑯 𝟑 𝑶(𝒂𝒄)
+
Escala de pH

El pKa define la escala de
pH, la cual muestra en
una recta los diferentes
valores de pH de las
sustancias. El punto de
neutralidad se ubica en
la séptima unidad.
Valores por debajo de éste
se consideran como
ácidos y por encima
básicos.
Escala de pH

Escala de pH

Medida del
pH
Tiras de papel indicador
(semicuantitativo)
Medidor de pH (pH metro)
(cuantitativo)
Tiras de papel universal
(cualitativo)

Farmacocinética
La farmacocinética estudia
el movimiento de los
fármacos en el organismo y
permite conocer su
concentración en la biofase,
en función de la dosis y
tiempo transcurrido desde su
administración. Se denomina
biofase al medio en el cual el
fármaco ésta en condiciones
de interactuar con sus
receptores para ejercer su
efecto biológico.

Farmacocinética
Un fármaco es una sustancia
química que se utiliza para prevenir,
diagnosticar o tratar una
enfermedad o para modificar
procesos fisiológicos. La
farmacocinética permite conocer la
dosificación y los intervalos de
dosificación de los fármacos.
 Liberación
 Absorción
 Distribución
 Biotransformación
 Eliminación
Curva de niveles plasmáticos
PL: Periodo de Latencia; TE: Tiempo Eficaz;
CME: Concentración Mínima Eficaz; CMT:
Concentración Mínima Tóxica; IE: Intensidad del
Efecto

Farmacocinética
Antes de realizar la acción farmacológica,
los fármacos deben cruzar las
membranas celulares. Ello implica que
deben ser liposolubles (lipofílicos -
hidrofóbicos) e hidrosolubles (lipofóbicos
- hidrofílicos) para ser transportados a
través de las capas lipídicas que
constituyen las membranas y de los
fluidos corporales que son de naturaleza
acuosa. Las sustancias que tienen este
doble carácter en la solubilidad se
denominan anfipáticas, y su mayor o
menor grado de afinidad por la fase
lipídica o acuosa está definida por el
coeficiente de partición o reparto, el
cuál es un indicador de la mayor o
menor facilidad de un fármaco para
cruzar las membranas o circular por los
fluidos corporales.
𝑃 =
𝑆𝑓𝑎𝑠𝑒 𝑙𝑖𝑝í𝑑𝑖𝑐𝑎
𝑆𝑓𝑎𝑠𝑒 𝑎𝑐𝑢𝑜𝑠𝑎
En la ecuación anterior, P es el coeficiente de
reparto, S fase lipídica y S fase acuosa, expresan
respectivamente la solubilidad en las membranas y
los fluidos corporales. Si P  1 entonces el fármaco
tiene mayor afinidad por la fase lipídica (membrana)
y si P  1, la afinidad del fármaco por la fase acuosa
será mayor.

Farmacocinética
El coeficiente de reparto, y por tanto la
absorción de un fármaco, depende de su valor
de pKa y del pH del medio como puede verse en
la tabla. Valga señalar por el momento que
cuando el valor de pH es menor que el pKa, la
fracción no disociada del fármaco es mayor que
la disociada, lo que aumenta la liposolubilidad
del fármaco.

Composición
del aire
El aire atmosférico es una mezcla gaseosa
cuya composición porcentual es de 78%
nitrógeno, 21% de oxígeno, 0.03% de dióxido de
carbono y 0.92% de helio y argón (aire seco).
El aire alveolar, por otra parte, tiene una
composición porcentual de 77% de nitrógeno,
16% de oxígeno, 5% de dióxido de carbono y 2%
de vapor de agua.

Composición
del aire

El sistema respiratorio
humano consta de un
sistema de conducción
(fosas nasales, boca,
faringe, laringe, tráquea,
bronquios) y un sistema
de intercambio (sacos
alveolares).
Sistema
Respiratorio
Ver video en YouTube:
http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&NR=1&v=HiT621PrrO0

Ventilación
Pulmonar
La ventilación pulmonar puede
entenderse como un proceso
fisiológico involuntario
indispensable en los
organismos aerobios, el cual
consiste en un intercambio de
sustancias gaseosas a través
de un proceso de difusión
entre el organismo y el medio
ambiente que lo circunda a
través de dos etapas:
inspiración (inhalación) y
espiración (exhalación).

La ventilación pulmonar depende de
la función de quimiorreceptores, los
cuales son receptores de señales
químicas internas o externas.
 Centrales: se localizan en el bulbo
raquídeo y responden a cambios de
pH. Así por ejemplo, si el pH
sanguíneo disminuye hace que
aumente la ventilación pulmonar.
 Periféricos: responde a los cambios
de concentración de oxígeno y
dióxido de carbono. Se ubican en el
cuerpo carotídeo y en el arco aórtico.
Ventilación
Pulmonar

Intercambio
Gaseoso
http://www.youtube.com/watch?v=wNAiyhcDWBI

Solubilidad de gases
en líquidos
La solubilidad de un gas en un líquido es descrita
por la Ley de Henry:
𝐶𝑔𝑎𝑠 = 𝑘 𝐻 ∗ 𝑃𝑔𝑎𝑠
http://www.youtube.com/watch?v=18Y_2IAM5qY

Difusión de
Gases
El intercambio gaseoso
durante la respiración puede
ser explicado a través de la
Ley de Fick, la cuál
establece que dada una
diferencia de concentración
entre dos regiones de un
sistema (diferencia de
potencial químico, µ),
existirá un flujo espontáneo
desde la zona de mayor a la
de menor potencial químico.
J= Flujo; D= Coeficiente de Difusión; C Gradiente de Concentración
𝐽 = −𝐷 ∗ ∆𝐶

Flujo
alveolo capilar
Intercambio gaseoso en la
región alveolo-capilar
Intercambio gaseoso entre la sangre
oxigenada y los tejidos periféricos

Flujo
alveolo capilar
http://www.youtube.com/watch?v=dW1763QoIng
http://www.youtube.com/watch?v=WXOBJEXxNEo

Hemoglobina y
transporte de gases
• La solubilidad del oxígeno en el plasma sanguíneo a la temperatura corporal es de
2,3 mL O2/ L plasma.
• 1,0 g Hb transporta en promedio 1,34 mL de O2.
• 1,0 L de sangre puede transportar aproximadamente 150 g Hb (15 g Hb/dL sangre).
• El volumen de sangre en el adulto sano corresponde aproximadamente a 1/13 de
su peso corporal (± 5,0 L).

Hemoglobina y
transporte de gases
Mioglobina: proteína globular monomérica
que se encuentra principalmente en la región
musculo-esquelética. Su función más
importante es la de almacenar oxígeno dado
que no es un transportador eficiente de ésta
molécula. La mioglobina está constituida por
153 residuos de aminoácidos y tiene una
masa molecular de 17000 Da.
Hemoglobina: puede clasificarse como una
metaloproteína, tetramérica,
heterooligomérica. Se encuentra
principalmente en el eritrocito y su función
más relevante es la de transportar oxígeno
hacia los tejidos periféricos y dióxido de
carbono e iones hidronio hacia los pulmones.
La masa molar de la Hb es de 64,5 kDa.

Hemoglobina y
transporte de gases
La hemoglobina (Hb) es una heteroproteína que está conformada por un
átomo de hierro central unido mediante enlaces de coordinación, a un anillo
de porfirina (grupo prostético). Aunque existen diversos tipos de Hb, la más
importante en los seres humanos mayores de siete meses de edad es la
Hb-A o hemoglobina del adulto (22) que corresponde al 90% de la Hb total.

Hemoglobina y
transporte de gases
La fijación de las
moléculas de oxígeno a la
hemoglobina, responden a
una interacción
homotrópica, esto es, la
fijación de una primera
molécula de oxígeno
facilita la fijación de las
siguientes.

Hemoglobina y
transporte de gases
Factores que afectan la fijación de oxígeno
Hb + O2 ⇌ HbO2
HbO2 + O2 ⇌ Hb(O2)2
Hb(O2)2 + O2 ⇌ Hb(O2)3
Hb(O2)3 + O2 ⇌ Hb(O2)4
Hb + 4 O2 ⇌ Hb(O2)4
P50 medida de la concentración de oxígeno
necesaria para saturar 50% de Hb. Cuanto
mayor sea su valor, menor será la afinidad
de la hemoglobina por el oxígeno.

Hemoglobina y
transporte de gases
Transporte isohídrico de dióxido de carbono
Efecto Haldane: la desoxigenación de la sangre
aumenta la habilidad de la hemoglobina para transportar
dióxido de carbono.
Efecto Bohr: cuando el pH plasmático disminuye, la
afinidad de la hemoglobina por el oxígeno disminuye
(efecto heterotrópico inhibidor).
Efecto Hamburger: el dióxido de carbono se transporta
en el plasma principalmente en forma de ion
bicarbonato, con el concomitante desplazamiento de
cloruro al interior celular para conservar la
Electroneutralidad.

Un amortiguador ácido- base, es una mezcla de sustancias
(generalmente un ácido débil con su base conjugada) que
permite mantener el pH de un medio estable cuando se le
adicionan sustancias ácidas o básicas.
𝒑𝑯 = 𝒑𝑲 𝒂 + 𝑳𝒐𝒈
𝑨−
𝑯𝑨
Ecuación de Henderson- Hasselbalch: permite determinar el pH de
una solución amortiguadora a partir de la concentración del ácido débil
(HA) y su base conjugada (A-)
Regulación
acidobásica

pH = pKa + Log
A−
HA
pH = 3.5 + Log
24
𝑚𝑚𝑜𝑙
𝐿
3×10−3 𝑚𝑚𝑜𝑙
𝐿
= 7,4
El amortiguador de mayor importancia fisiológica es el par ácido carbónico/
bicarbonato. A la temperatura corporal promedio (37°C), la pKa para ésta
reacción es de 3,5. Bajo estas condiciones, la concentración de ácido
carbónico es de 3,0 E-3 mM, y para el bicarbonato de 24 mM.
pH = pka + Log
HCO3
−
H2CO3
Regulación
acidobásica

Sin embargo, dado que el ácido carbónico es una sustancia altamente inestable, se
toma preferiblemente como sistema amortiguador el conformado por el par dióxido
de carbono/ bicarbonato. El pKa para éste equilibrio es de 6,1 a la temperatura
corporal, y la concentración del dióxido se calcula a partir del producto entre su
presión arterial y la constante de Henry a esta temperatura.
pH = pka + Log
HCO3
−
CO2
= pka + Log
HCO3
−
pvCO2
∗ kHCO2
pH = 6.1 + Log
24
𝑚𝑚𝑜𝑙
𝐿
40 𝑚𝑚𝐻𝑔 ∗0.03 𝑚𝑚𝐻𝑔
= 7,4
Regulación
acidobásica

Regulación
acidobásica
Ácidos producidos por el organismo
Fijos 50- 100 mEq/día
Iones hidronio producidos durante el metabolismo de
proteínas que contienen aminoácidos que enlazan
sulfuro (metionina, cisteína) y catiónicos (lisina y
arginina).
Volátiles 10000- 20000 mEq/ día En forma de ácido carbónico.
𝐶𝑂2 + 𝐻2 𝑂 ⇌ 𝐻2 𝐶𝑂3 ⇌ 𝐻+
+ 𝐻𝐶𝑂3
−

Regulación
acidobásica
Mecanismos de regulación acidobásicos
Regulación respiratoria Eliminación o retención de CO2
Regulación renal
Producción y reabsorción glomerular de HCO3
-
Eliminación de H3O+ a través de la neutralización con
tampones de fosfato y amoniaco
Regulación buffer
Compartimento Extracelular
 Plasma: CO2/HCO3
-
(75% capacidad buffer
total)
 Hematíes: Hemoglobina.
 Proteínas plasmáticas
Compartimento Intracelular  NaH2PO4/ Na2HPO4

Trastornos
Ácido- Base
Trastorno Ácido- Base Causas Respuesta Etiología
Acidemia
Acidosis respiratoria
Incremento de la
concentración de CO2 por
encima del rango normal
(hipercapnia: paCO2 mayor
36- 44 mmHg) y/o existe
hipoventilación
Aumenta la producción y
reabsorción de HCO3
-, y la
excreción de H2CO3
Sustancias depresoras del
SNC, obstrucción de vías
respiratorias (asma , EPOC),
enfermedad neuromuscular
(síndrome de Guillain-
Barré), hipoventilación por
obesidad
Acidosis metabólica
Aumento exógeno o
endógeno de H3O+;
disminución en la producción
y/o reabsorción de HCO3
-
Hiperventilación alveolar,
Diarrea, cetoacidosis
diabética, consumo de
metanol.
Alcalemia
Alcalosis respiratoria
Descenso de la concentración
de CO2 por debajo del rango
normal (hipocapnia: paCO2
menor a 36- 44 mmHg) y/o
existe hiperventilación
Disminución en la
producción y reabsorción de
HCO3
-
Ansiedad, estrés, fiebre,
mudarse a regiones de
elevada altitud,
medicamentos estimulantes
respiratorios (doxapran)
Alcalosis metabólica
Disminución de H3O+;
aumento en la producción y/o
reabsorción de HCO3
-
Hipoventilación alveolar
Vómito, diuréticos,
alteraciones en la función
renal.

Trastornos
Ácido- Base
Diagrama de Davenport
El diagrama de Davenport es una
herramienta gráfica y
conceptual que permite describir la
concentración de bicarbonato en la
sangre y el pH seguido a una
perturbación respiratoria o
metabólica. El diagrama representa
una superficie tridimensional y
describe todos los posibles
estados de equilibrio entre el
dióxido de carbono, el
bicarbonato y los hidronios en la
interface alveolo- capilar.

Bibliografía
Boyer, M. (2009). Matemáticas para enfermeras. Guía de bolsillo para cálculo de dosis y preparación de medicamentos.
2 ed. Manual Moderno.
Drucker, R. (2005). Fisiología Médica. México D.F.: Manual Moderno.
Feduchi, E. et al. (2011). Bioquímica. Conceptos Básicos. Madrid: Editorial Médica Panamericana.
Holum, J. (2000). Fundamentos de Química General, Orgánica y Bioquímica para Ciencias de la Salud. México D.F.:
Limusa Wiley.
Lozano, J.A. et al. (2000). Bioquímica y Biología Molecular para Ciencias de la Salud. España: Mc Graw Hill-
Interamericana.
Murray, R. et al. (2009). Harper Bioquímica. México D.F.: Mc Graw- Hill.
Lecturas Complementarias
Heredero, M., mena, V., Riverón, R. (2000). Acidosis láctica: algunas consideraciones. Rev. Cubana. Pediatria. 72 (3),
pp. 183- 193. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0034-75312000000300004
Montes de Oca, M., Xóchitl, M., Olvera, C., Franco, J. (2010). Ajuste de la relación PaO2/FiO2 a la presión
barométrica. Rev. Asc. Mex. De Medicina Crítica y Terapia Intensiva. 24 (1), pp. 8 -12. Disponible en:
http://www.medigraphic.com/pdfs/medcri/ti-2010/ti101b.pdf

Unidad 2 Parte II Equilibrio ácido base

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Destacado

Destacado (7)

Similar a Unidad 2 Parte II Equilibrio ácido base

Similar a Unidad 2 Parte II Equilibrio ácido base (20)

Último

Último (20)

Unidad 2 Parte II Equilibrio ácido base