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Clase N°1 de pH___________________________________________Lunes 15-sept-2008 1
Alteración del equilibrio ácido-base
Cuando generalmente uno habla de pH, se torna un problema complejo pero si uno entiende
bien lo básico desde un principio, el resto no tiene por que ser un problema. Por lo tanto esta
clase es clave para aprender la siguiente.
Cuando uno habla de pH, tiene que pensar que eso esta relacionado con la concentración de
hidrogeniones y esta de alguna manera va a incidir en el equilibrio acido base. Por lo tanto,
muchos consideran que son sinónimos el equilibrio acido base y regulación de pH o regulación de
la concentración de hidrogeniones.
Y es importante el concepto de la regulación de la concentración de hidrogeniones porque el pH
esta determinado por la cantidad de hidrógeno libre. Cuando por ej. uno tiene una sustancia acida,
lo que determina el pH de esa sustancia es la cantidad de hidrogeno libre que genera y no el que
está en estado molecular.
Por lo tanto para poder entender esto, desde luego debemos llegar a un concepto único referente
a lo que es pH.
Y, ¿qué es pH? o ¿cómo se determina el pH?
Midiendo la concentración de H+, generalmente de esa manera se hace, por lo tanto:
pH: -log[H+]
Porque es una expresión logarítmica, pero igual se puede expresar en [H+]. Ahora por
convención siempre que uno habla de pH, habla de un valor que está asociado a una escala
en la cual la expresión que se
presenta es el -log[H+].
El ph normal generalmente va
de 7.35-7.45, pero vamos a ver
en los esquemas que todavía se
dice que hay valores que son
muchos más normales cuando
se acercan a 7.4 y que también
hay un pH compatible con la
vida que va entre 6.8 y 7.8 , o
sea un pH inferior o superior a
estos, de acuerdo a este esquema
debieran producir muerte. Por lo tanto el organismo funciona bien entre 7.35 y 7.45 y
soporta una variación de pH que es: hacia el lado ácido hasta 6.8 y hacia el básico hasta 7.8.
pH compatible con la vida: 6,8 - 7,8 (7,0 - 7,8)Los valores que aparecen entre paréntesis es
porque hay algunas literaturas que dicen que ese podría ser el rango de la variación de pH, pero la
mayoría dice que va entre 6.8 y 7.8 y eso es lo que se considera como normal
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Acá de acuerdo a este esquema, nosotros tenemos que hay un valor que es el normal que sería
aprox. de 7.4 y que 7.38 y 7.42 son bastante normales, y que 7.35 seria el valor más bajo hacia el
lado acido y que 7.45 seria el valor más alto hacia el lado alcalino.
Es importante siempre considerar que con respecto al pH cuando uno lo considera en el
organismo, 7.4 estaría dentro de lo alcalino , al igual que 7.35 y 7.45 , pero por convención
cuando el pH es menor que 7.35 (uno podría decir que es menos alcalino) cuando se habla de [H+]
en el organismo hay acidosis y si es mayor a 7.45 hay alcalosis. Pero hay que tener presente que
desde el punto de vista químico puro, en ambos casos (y en cualquiera que sea sobre 7) el pH es
alcalino.
Así como se habla (según esquema) de que hay un pH que es el ideal, con 7.4 el organismo
funciona normal, también se dice que las variaciones de pH cuando son hacia el lado acido, y van
de 7.35 a 7.25 se dice que es acidosis leve o moderada, y que si hay alcalosis entre 7.45 y 7.55
también se trataría de leve a moderada. Cualquier variación de pH inferior a 7.25 es una acidosis
grave y cualquier variación de pH sobre 7.55 es alcalosis grave o severa. Y valores superiores a
7.8 o inferior a 6.8 significa finalmente la muerte.
Cuando uno analiza esta condición:
Aquí tenemos 2 escalas, abajo aparece la escala nominal
de pH que es la que habitualmente se usa,
frecuentemente cuando se habla de pH. Pero acá además
tenemos representado [H+] en nanomoles/Lt. y tenemos
representado la concentración que corresponde por ej. a
un pH 7.4 cuando hay este pH normal, existe un [H+] de
40nM/Lt a nivel de hidrogeno libre, eso es lo que
determina el pH 7.4.
Cuando el pH varia hacia el lado alcalino o sea 7.6, es una
fracción que es aprox. a 30 nM y cuando el pH es 7.8 (pH
mas alcalino que soporta el organismo) generalmente la
[H+] está en 20 nM. Hacia el lado acido soporta bastante
más la variación, y la concentración se modifica mucho
entre 7.4 y 7.2 prácticamente son entre 40 y 60 nM, y cuando uno dice 7.0 se está acercando a los
100 nM y cuando uno dice 6.8 son prácticamente 160 nM o sea, se puede aumentar 4 veces la
[H+] cuando el pH varia entre 7.4 y 6.8, si uno lo observa en [H+] la variación que se va
produciendo es enorme. En cambio si lo vemos en pH, como es una escala logarítmica la variación
es un decimal, y ya se produce una variación en la concentración que es significativa, ahora si la
variación es de 0.6 ( un decimo), la variación de la concentración es muy alta.
En ambos casos los extremos producen muerte, en el caso del paciente que tiene acidosis
metabólica habitualmente es el que empieza a entrar a una etapa de letargo y disminuye la
actividad metabólica por lo tanto empieza a tener apatía, letargo, somnolencia y finalmente entra
en coma, bastante parecido a lo que ocurría cuando existía edema en las células del sistema
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nervioso central. En cambio el paciente que tiene alcalosis metabólica habitualmente es un
paciente que tiene aumentada la actividad de los músculos y ésta puede ir desde temblores ,
convulsiones y finalmente producir una contracción mantenida en la cual se puede producir la
muerte, también con coma, pero hay también asociada una contracción tetánica, donde se
produce la contracción mantenida de los músculos y eso produce parálisis de los músculos
respiratorios y eso es una causa que acentúa la muerte en alcalosis.
En al caso de la alcalosis , cuando se modifica, en el fondo, por qué se produce toda esta actividad
nerviosa, está relacionado en parte porque se aumenta el calcio iónico , y al aumentar éste la
posibilidad de ingreso de calcio hacia la célula aumenta bastante, y la disponibilidad de calcio
dentro de la célula también aumenta con la variación del pH. Por lo tanto eso hace también que la
posibilidad de generar una contracción cada vez más acentuada y permanente se vaya generando
de manera progresiva en el tiempo.
¿Por que es importante mantener el ph?
Si, uno va a hablar 3 clases de pH, primero debe saber por qué va a ser importante dedicarle tanto
tiempo a esta variación interna.
Función celular: metabolismo
Sistema enzimático
Integridad membrana celular
Alteración del equilibrio del K+
El pH es vital para el metabolismo celular, si se modifica el pH , generalmente se modifica el
metabolismo. El pH es tan importante para el metabolismo celular como lo es la temperatura del
medio. Cuando aumenta ésta se aumenta la actividad enzimática y se aumenta el metabolismo.
Un paciente que tiene fiebre tiene más metabolismo porque la temperatura corporal es más alta y
por eso se aumenta toda la actividad de las enzimas.
Una persona que modifica el pH, también puede tener una incidencia sobre el metabolismo, pero
si se modifica mucho el pH, generalmente el metabolismo va a disminuir y ese va a ser el factor
que se debe considerar. Tanto la acidosis como la alcalosis que modifiquen el pH mas allá de lo
normal pueden llegar a generar una alteración en el metabolismo y eso sin ninguna duda es
incompatible con la vida.
Otro factor que va a ser importante , es que en el caso de los sistemas enzimáticos, el pH si bien
es cierto va a ser un factor importante generando activación inicialmente (lo cual puede variar
mucho) hasta una inhibición de la actividad de los sistemas enzimáticos, también es importante
considerar que la mayoría o prácticamente todas las enzimas , a pesar de que se activen
moléculas que no necesariamente son proteínas que también tienen actividad enzimática , pero la
mayoría de las enzimas son proteínas , y las proteínas cuando el pH es 7.4 generalmente tienen
carga negativa como lo habíamos visto cuando vimos efecto donna, y esa carga negativa puede
variar si varia el pH, porque si por alguna razón la [H+] aumenta en el medio , o sea cuando se
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produce acidosis generalmente lo que hacen las proteínas es captar hidrogeniones . Captó
hidrogeniones del medio, se unen a las proteínas y reducen el efecto que los hidrogeniones
podrían generar en el pH. Si es una proteína como la albumina que no es una enzima , no va a
generar ningún problema , solo va a cambiar su estado de ionización. Pero en una proteína que es
una enzima al cambiar el estado de ionización, generalmente le modifica el sitio activo, modifica
la estructura. El cambio de ionización en una proteína generalmente está asociado a un cambio de
su estructura, y cuando una enzima modifica su estructura, modifica su sitio activo y por lo tanto
no va a poder reconocer el sustrato que habitualmente se reconoce por su configuración espacial,
y si no es capaz de reconocer el sustrato obviamente no se va a poder producir la reacción
sustrato enzima y por lo tanto va a ser imposible que se pueda generar metabolismo.
Entonces por eso que es importante mantener el pH dentro de un rango normal para evitar que
se pueda generar este impedimento de reconocimiento de la enzima con el sustrato.
Además el pH puede generar una modificación en la integridad de la membrana celular y esto
está asociado a lo siguiente:
(pregunta: ¿y en la alcalosis no pasa nada con las proteínas? No, si va a ser lo mismo, lo que pasa
es que puse acidosis para que vean cómo actúan, pero cuando hay alcalosis la tendencia es que
la proteína aporta H+ y también va a cambiar su estado de ionización. Lo importante es que el pH,
sea acido o alcalino en ambos casos cambia el estado de ionización en relación a lo que tenía un
pH determinado).
Nosotros ya habíamos visto que un elemento importante que esta asociado a la membrana era la
bomba Na-K ATPasa, y esta bomba requiere de energía y por algo tiene ese nombre. Y que esa
energía estaba asociada al metabolismo y por lo tanto , si se modifica el pH, si existe variación de
pH intracelular porque vario el pH del extracelular, sin ninguna duda que se va a modificar el
metabolismo, y si disminuye el metabolismo debería disminuir la cantidad de ATP para que esa
bomba pueda funcionar de manera adecuada. Por lo tanto debería haber una distribución de iones
de acuerdo al gradiente de difusión.
Si nosotros sabemos que el K+ está altamente concentrado en la célula, la tendencia debería ser
que el K+ empiece a salir de la célula porque afuera de esta se encuentra muy poco K+. Y a la
inversa el Na+ que está en concentraciones muy altas en al plasma tiene esa tendencia a ingresar a
la célula porque normalmente la concentración dentro de la célula es baja. Y eso sin ninguna duda
va a producir problemas desde el pto. de vista del funcionamiento. Ya sabemos que el K+ dentro
de la célula no genera problemas pero el K+ que sale de la célula puede llegar a generar paro
cardiaco, porque debería generar en este caso hipopotasemia. Lo otro que puede pasar es que la
constitución de la membrana que es una constitución asociada a fosfolípidos y proteínas, por lo
tanto las proteínas constituyentes de la membrana también pueden cambiar su estado de
ionización sin generar un efecto de permeabilidad ya que la membrana normalmente es selectiva,
solamente el agua difunde libremente a través de la membrana. Pero también para la mayoría de
los electrolitos tiende a ser selectiva la difusión, si se modifica esa característica de la membrana
que se hace permeable prácticamente para todo, todos los elementos van a empezar a difundir
por simple difusión y las enzimas que normalmente están dentro de la célula podrían salir desde
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ésta y aparecer en la circulación. Y eso ocurre por ej cuando se produce infarto, el infarto al
corazón que es una condición severa en la cual el pH se hace muy acido porque hay ausencia de
oxigeno en un tejido en un momento determinado. Van a empezar a salir enzimas producto de
que la permeabilidad en la membrana celular se ve afectada y eso permite que no solamente
pueda haber movimiento de electrolitos a través de un compartimiento y otro sino que también
empiezan a salir moléculas grandes como las enzimas que son incluso intramitocondriales o
intraorganelos y pueden salir hacia el plasma y uno puede determinar si hubo infarto o no a
través de la presencia de enzimas en plasma y que normalmente deberían haber estado dentro de
la célula. Por lo tanto se genera un efecto sobre la bomba Na-K y además se genera un efecto
sobre la permeabilidad.
Cuando generalmente uno habla de pH se sabe que el organismo siempre va a generar un
intercambio de iones y una alternativa que tiene frente al aumento de la concentración de
hidrogeniones es que ingrese hidrogeno a la célula y se intercambie por potasio porque la célula
tiene suficiente potasio como para perderlo y por lo tanto aumente la [K+] en el plasma.
Algo que habíamos visto anteriormente en relación a la [K+] y también es importante acá que hay
un evento que ocurre primero y es el aumento de la [H+] lo que es acidosis y es pH bajo. Hay que
tener cuidado que siempre es un invento porque como es el logaritmo negativo de la [H+], cuando
aumenta la [H+] el pH disminuye y viceversa.
No lo vamos a hacer con la alcalosis porque sería lo mismo variando en el otro sentido y además
por algo bien circunstancial generalmente el organismo tiende a la acidosis y por lo tanto la
mayoría de las veces las acidosis van a ser mucho más frecuentes que las alcalosis, es por eso que
la mayoría de los ejemplos que veremos están asociados a acidosis, pero cuando veamos alcalosis
veremos lo que ocurre allí también.
¿Para que ingresa el hidrogeno?
El hidrogeno ingresa a la célula porque allí dentro hay proteínas, hay fosfatos y con eso puede
finalmente unirse y así disminuye la cantidad de hidrogeno fuera de la célula. El hidrogeno libre
que está fuera de la célula acidifica mucho si ese hidrogeno ingresa a la célula y dentro de esta se
une a proteínas y fosfatos y así disminuye la cantidad de hidrogeno fuera de la célula y adentro no
produce mayores efectos sobre el pH intracelular.
También es importante, al hablar de pH, que el organismo va a producir muchos hidrogeniones,
pero es importante saber cómo los produce y que magnitud de producción tiene. Todo el
hidrogeno que se produce en el organismo es hidrogeno que se produce por el metabolismo. El
metabolismo ocurre permanentemente por lo tanto permanentemente hay producción de
hidrogeniones. La alternativa como los puede producir son 2:
Una posibilidad es que lo haga como acido volátil: en este caso se considera al
co2, y la producción es aprox. 200 mM/Kg peso /día. Pero el co2 no es acido, si uno lo
mira no tiene H+, y una sustancia acida es aquella que es capaz de donar H+ al medio y
por lo tanto el co2 al no tener ningún H+ no es acido pero potencialmente el co2 en el
organismo se puede unir con agua y a través de esa vía formar acido carbónico, y este se
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puede ionizar en H+ y bicarbonato. Por lo tanto permanentemente va a haber una suerte
de equilibrio entre esos elementos.
Pregunta:¿ pero el H+ no se juntaba con el cloro? No, después veremos eso.
Ahora, es importante el por qué nosotros estamos considerando que el aumento de co2 va a
acidificar...Porque se puede unir a agua y va a formar acido carbónico y generar H+ y de esa
manera acidificar.
La otra posibilidad de generar H+ por el metabolismo es que sean ácidos no
volátiles o la otra nomenclatura que se utiliza es de acido fijo, significa que en este caso
no se puede volatilizar y por lo tanto no se puede eliminar por vía respiratoria y de ahí
viene el nombre (acido no volátil o acido fijo). La cantidad producida en el día es aprox.
casi 1mEq /Kg peso/día o sea una persona de 50 Kg produce aprox. 50 mEq de acido fijo
por día.
¿Que alternativas de acido fijo existen?
Probablemente uno de los ácidos fijos más frecuentes es el acido láctico. Basta que aumente la
demande de oxigeno en el organismo, si esa demanda no es satisfecha y de esa manera se va a
generar una condición en la cual el metabolismo va a ser metabolismo anaeróbico y por esa vía se
va a producir acido láctico. En el caso de una persona que no hace en absoluto ejercicio, el
caminar rápido puede significar para ese individuo que tenga una demanda alta de oxigeno y eso
pueda llevar a que genere metabolismo anaeróbico, y si realiza ejercicio intenso con toda
seguridad va a producir una cantidad bastante alta de acido láctico.
El organismo también produce acido fosfórico, aunque parezca increíble este es un acido muy
fuerte y por eso puede generar un efecto sobre el pH que puede llegar a ser muy severo. Y el otro
es el ácido sulfúrico, en ambos casos hay parte de metabolismo proteico.
En el caso del acido fosfórico: catabolismo de fosfoproteínas, también el catabolismo de
los ácidos nucleicos.
Y en el caso del acido sulfúrico: catabolismo proteico y en particular metabolismo de los
aminoácidos esenciales.
Además de estos ácidos (que se producen con bastante frecuencia) también hay otros ácidos que
se pueden formar con bastante frecuencia son los acidos cetoacéticos y betahidroxibutíricos. Por
ej: si un individuo tiene por mala costumbre no tomar desayuno la posibilidad de generar
cetoácidos aumenta , y aumenta notoriamente porque cuando el organismo no tiene glucosa, una
alternativa que tiene al igual que el paciente diabético es utilizar las grasas y a partir de las grasas
se empiezan a generar cetoácidos. Las personas que habitualmente no toman desayuno con el
tiempo se ha demostrado que tienen muchas más posibilidades de tener arterosclerosis y las
posibilidades de infarto también son bastante más altas en comparación al que si toma desayuno
habitualmente.
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Además el crecimiento también es un factor que se ve afectado, pero hay algo bastante particular:
si una persona no toma desayuno y es de talla pequeña tiene muchas menos posibilidades de
sufrir infarto que una persona que no toma desayuno y de talla alta (por qué? Ni idea el profe, lo
dice un estudio).
“El organismo siempre tiende a la acidez”: porque normalmente produce hidrogeno como co2 o
como acido fijo, por lo tanto si por alguna razón fallan los mecanismos que controlan esa
tendencia del organismo a la acidez, este va a tender a hacerse casi siempre ácido, por lo tanto en
el organismo las acidosis son mucho más frecuentes que las alcalosis.
¿Qué mecanismo utiliza el organismo para regular la [H+] y el pH?
Puede usar 3 mecanismos:
Dilución
Amortiguación en el líquido extracelular e intracelular
Eliminación por pulmón y riñón
Normalmente la literatura no considera frecuentemente el efecto de dilución, lo asumen que uno
lo debería dar por lógico y entendido. Y si el 60% del organismo es agua todos los ácidos y bases
que ingresan o son producidos por el organismo deben ser diluidos en ese 60% en peso que es
agua (que es una cantidad bastante considerable volumétricamente). Pero sí normalmente los
libros y la literatura citan la amortiguación, ya sea la amortiguación producida por buffer o
sustancias anfóteras, pudiendo puede ser extracelular o intracelular después como segundo
mecanismo (esto no está citado por orden de importancia) sino en el orden como se van
produciendo.
La primera respuesta que produce el organismo
ante una variación de pH es amortiguar, después de
eso utiliza la respuesta pulmonar, para eliminar co2
y después de eso utiliza la respuesta renal. La
amortiguación es prácticamente instantánea, se
produce la modificación de pH y rápidamente actúan
las sustancias amortiguadoras. La respuesta del
pulmón que sería vía excreción o retención de co2
de acuerdo al pH que tenga el individuo, se produce
o demora de minutos a horas en generar su máxima
efectividad, generalmente a las 2 horas ya prácticamente ha ejercido su máxima efectividad , pero
en minutos ya está funcionando .
Resumen: acido láctico:::::::::::::::::::::>metabolismo anaeróbico
Acido fosfórico::::::::::::::::::::>catabolismo de fosfoproteínas y ácidos
nucleicos
Acido sulfúrico::::::::::::::::::::>catabolismo proteico
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¿En qué caso debería retener co2? o ¿para qué?
Para acidificar, por lo tanto en alcalosis debería retener co2. Y en acidosis metabólica debería
eliminarse el co2 como una alternativa para tratar de reducir la variación de pH.
Pregunta: ¿pero en la dilución el agua se tomaría como buffer? En este caso estamos considerando
solo el efecto volumétrico del agua no el efecto buffer. Es cierto que el agua tiene un efecto buffer
pero comparativamente por ej con bicarbonato, una pequeña cantidad de este puede generar una
respuesta mucho más potente que una gran cantidad de agua. Y por eso es que se considera más
el efecto de dilución, por fuerte que sea el acido, al haber más volumen finalmente la [H+]
disminuye por efectos volumétricos.
En el caso de los riñones que va a ser el mecanismo más neutro que va a tener el organismo,
habitualmente es un mecanismo que demora entre horas a días en alcanzar su máxima
efectividad. Produce reabsorción de bicarbonato, la mayoría de las veces en condiciones normales
es así, en condiciones de acidosis también aumenta la reabsorción de bicarbonato, produce
síntesis de bicarbonato también en condiciones normales o en acidosis y en condiciones
normales también genera excreción de hidrogeniones. En el único caso en que va a excretar
bicarbonato es cuando tenga alcalosis. Pero normalmente en acidosis y en condiciones normales
lo que está haciendo es: reabsorbe bicarbonato y regenera bicarbonato y además elimina
hidrogeno.
Cuando uno habla de cambio de la [H+] en el
extracelular que es finalmente lo que se está
evaluando y lo que se puede medir (porque el pH
intracelular habitualmente se puede medir en forma
experimental, pero no es una condición que se haga
habitualmente).Al cambiar el pH en el extracelular,
disminuye la capacidad buffer, ya sea que por ej si hay
acidosis se va gastar mucho bicarbonato y si hay
alcalosis se va a gastar mucho acido carbónico. Por lo
tanto modifican o disminuyen la capacidad buffer y
tanto en la acidosis como alcalosis metabólica debería
haber regulación por el pulmón. Por lo tanto el pulmón
debería incidir sobre la presión arterial de co2 y los riñones deberían regular la concentración de
bicarbonato, produciendo mas bicarbonato y reabsorbiendo mas bicarbonato y como resultado
final de la actividad de amortiguadores de pulmón y riñón la [H+] debería volver a su nivel
normal, porque eso es lo que se persigue, volver a una condición normal. Y se debería recuperar la
capacidad buffer y si esto se logra significa que el sistema funcionó bien. Por ej cuando ingresa
un acido al organismo o este produce mucho acido como el acido láctico, lo que el organismo va a
hacer inmediatamente es utilizar sustancias amortiguadoras y va a usar bicarbonato de sodio. Por
lo tanto el bicarbonato de sodio en una acidosis láctica debería disminuir porque se está
utilizando para amortiguar el acido láctico. El pulmón lo que va a hacer es que cuando se
amortigua el acido láctico se empieza a producir mas acido carbónico y por lo tanto lo que el
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pulmón debería hacer es eliminar mas acido carbónico y el riñón o los riñones lo que deberían
hacer en el caso de una acidosis láctica, la mayor parte de la regulación de hidrogeno o sea de la
regulación del acido láctico se hace a través de hígado. Pero el riñón en parte también pudiese
generar un efecto sobre el acido láctico, por lo tanto a través de eso generar un aumento de
bicarbonato, retención de bicarbonato y excretar mas hidrogeno.
En el otro tipo de acidosis habitualmente el riñón es bastante eficiente y es el más importante
regulando el metabolismo regulando el equilibrio acido-base. En el caso del acido láctico aprox.
el 90% del acido láctico es metabolizado en el hígado, y 10% se puede regular a través de riñón.
Cuando uno habla de amortiguación, es un mecanismo asociado a tratar de reducir la variación de
pH. Cuando una sustancia amortiguadora actúa lo que hace es reducir la variación de pH.
Cuando uno habla de amortiguación, hay ejemplos de la vida real que pueden servir bastante para
entenderla mejor. Similar a lo que ocurre en el organismo es lo que a la niña del salto en garrocha
le sucedió al caer. No se podía impedir que cayera una vez que estuvo arriba, pero amortiguaba el
golpe la colchoneta en el piso. Con esto se reducía el efecto de la caída pero no se evitaba que
cayera, llegaba a un nivel más alto, pero finalmente llegaba igual.
Entonces eso es lo que hacen las sustancias amortiguadoras en el organismo, cuando un acido
ingresa a este, lo que hacen es evitar que el pH varié mucho pero varia igual, entonces reducen la
variación de pH.
En el extracelular tenemos sustancias como el bicarbonato de sodio-acido carbónico que es un
sistema buffer, proteínas que son sustancias anfóteras y fosfatos que también son un sistema
buffer.
El sistema más importante de amortiguación extracelular es el bicarbonato de sodio-acido
carbónico (NaHCO3 / H2CO3). Dentro de la célula el amortiguador más importante son las
proteínas y en el caso del glóbulo rojo va a ser hemoglobina. Después en orden de importancia van
a ser los fosfatos, porque el acido fosfórico se produce dentro de la célula y allí hay formación de
fosfatos. Por lo tanto los fosfatos van a ser un sistema importante de amortiguación en el
intracelular y el sistema bicarbonato-acido carbónico en el intracelular casi no tiene importancia
excepto en el glóbulo rojo, allí también es importante.
Del total de la capacidad de amortiguación dentro del glóbulo rojo se considera que las proteínas
son el 60% de la capacidad amortiguadora y el sistema bicarbonato de sodio – acido carbónico
corresponde aprox. al 40% de la capacidad amortiguadora del glóbulo rojo. En otras células no
tienen ninguna importancia.
Cuando uno habla de sustancias amortiguadoras, independientemente de cómo se llamen y donde
se ubiquen, una sustancia amortiguadora siempre: es buffer o anfótera, en este último caso serian
proteínas. En el caso de un sistema buffer, es aquel que cuando aumente la [H+] en el plasma o
sea cuando exista acidosis( o disminuya el pH) lo que va a hacer es que este sistema buffer va a
tratar de captar hidrogeniones y esa debiera ser la respuesta generada por la amortiguación.
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**Si aumenta la [H+] plasmática, entonces el sistema buffer trata de captar hidrogeniones,
independientemente de que sea buffer o anfótera va a producir el efecto de captar
hidrogeniones.
**Cuando la situación es inversa, o sea cuando disminuye la [H+] plasmático o existe alcalosis (o
aumenta el pH) en ese caso lo que hace generalmente es ceder hidrogeniones y esa debiera ser la
respuesta a la alcalosis. Entonces cuando uno define una sustancia amortiguadora es una
sustancia que es capaz de:
*captar hidrogeniones cuando hay acidosis
*ceder hidrogeniones cuando hay alcalosis
O se puede mencionar como que una sust. amortiguadora es aquella de captar o ceder
hidrogeniones de acuerdo al pH existente en el medio.
Las sustancias amortiguadoras de acuerdo a lo que estamos
viendo pueden ser:
*buffer, o pueden ser
*sustancias anfóteras
La diferencia más importante es que desde el punto de vista químico tienen accionar diferente, o
sea, en el sistema buffer hay un elemento que reacciona con un acido o con una base y este
elemento desaparece, por ej si estamos en una acidosis y el bicarbonato reacciona con el acido, el
bicarbonato se gasta, desaparece del organismo y por lo tanto el organismo tiene que empezar a
recuperarlo y a regenerar bicarbonato y esa va a ser una función del riñón.
En cambio una sustancia anfótera tiene la particularidad de que capta o cede hidrogeniones y lo
único que pasa es que cambia su estado de ionización, o sea la albumina no desaparece porque
genera un efecto amortiguador, sigue estando ahí, lo que pasa es que, tiene un estado de
ionización que es diferente, pero sigue estando presente en el plasma y sigue cumpliendo con su
rol biológico, a no ser que modifique demasiado el pH, lo cual si podría afectar su rol biológico.
Entonces en el caso del sistema buffer, el bicarbonato se gasta, el organismo tiene que
recuperarlo, en el caso de sustancias anfóteras generalmente cambia su estado de ionización, y
por lo tanto rápidamente cuando se genere la condición normal, debería empezar a modificar su
estado de ionización para llevarlo a la condición normal. Por ejemplo: si una proteína en acidosis
capta hidrogeno, cuando el pH vuelva a su nivel normal, esa proteína a medida que lo va haciendo
va a empezar a entregar hidrogeniones hasta que vuelva a su estado de ionización normal.
Un sistema buffer, que es lo que nos interesa en particular por la amortiguación extracelular, es
un sistema que está constituido por un acido débil, y por una base conjugada.
SISTEMA BUFFER : ACIDO DEBIL / BASE CONJUGADA
1
HA <====> H+ + A- K = [H+] [A-]
2 [HA]
- K: CONSTANTE DE IONIZACION
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Un acido ya habíamos visto que era una sustancia capaz de ceder hidrogeniones, y una base es
capaz de captar hidrogeniones, el que sea débil significa que está poco ionizado, por lo tanto, un
sistema buffer está constituido por un acido que esta poco ionizado y por la base conjugada de ese
acido. Ahora, de acuerdo a la definición de sistema buffer, cualquier acido no puede constituir un
sistema buffer. Por ejemplo, un acido fuerte no puede constituir un sistema buffer porque va a
estar prácticamente todo ionizado, ya vamos a ver la diferencia que hay entre que este poco
ionizado y muy ionizado. Cuando uno “revisa” un acido y su comportamiento en un medio en
solución generalmente tenemos por un lado el estado molecular de la sustancia , y por otro lado la
ionización de la sustancia, en este caso tenemos un acido que se va a ionizar en hidrogeno y anión,
o en catión y anión, y que inicialmente la reacción en solución, si uno la pusiera en estado puro iría
hacia el estado de ionización. Pero va a llegar un momento, en que por cada molécula de acido
que se ionice va a haber una molécula del anión y el catión que se van a unir para formar
nuevamente el estado molecular. O sea se va a alcanzar una fase de equilibrio, y cuando se
alcance esa fase de equilibrio entonces se habla de que el acido está en su constante de
ionización, alcanzó su constante de ionización. Lo que significa que no se va a variar mas, uno lo
podría representar como que de alguna manera hay un cierto porcentaje de acido que está en
estado molecular, y hay un cierto porcentaje que está en estado ionizado, independientemente de
la cantidad de acido que exista siempre el porcentaje que está en estado molecular va a ser
exactamente el mismo, y el porcentaje que va a estar en estado ionizado también siempre va a ser
el mismo. Puede ser que haya mucho acido en el organismo o exista poco acido en el, pero
siempre va a ser una cierta cantidad en estado molecular y una cierta cantidad o cierto porcentaje
más bien dicho, en estado ionizado.
El cálculo de la constante de ionización se hace en torno a poner por un lado lo que está en
estado ionizado y dividirlo por lo que está en estado molecular, y eso finalmente va a dar la
constante ionización. Cuando una sustancia esta poco ionizada debería dar una constante de
ionización baja.
Cuando generalmente uno habla de constante de ionización:
por un lado en el caso de acido débil, como por ejemplo el acido carbónico (que es uno de
los elementos que participa dentro del sistema buffer) cuando éste está en un medio
liquido o en solución, la mayor parte de ese acido, cuando se alcance el equilibrio va a
estar en estado molecular y muy poco va a estar en estado ionizado, es decir más que 50%
en estado molecular y menos de 50% en estado ionizado, pero si uno lo analiza mas desde
el punto de vista real, la verdad es que se acerca bastante el acido carbónico a un 80-90%
en un estado molecular, por lo tanto esa es una característica de un acido débil, ¿qué
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importancia tiene que sea así?, El hidrogeno que acidifica es el hidrógeno que está libre,
el que está asociado al acido no acidifica, por lo tanto el que esté este acido en el medio
prácticamente contribuye con poco hidrogeniones al pH, pero si por alguna razón se
retiraran hidrógenos de acá, el acido carbónico para tratar de mantener su constante de
ionización, lo que va a hacer es que nuevamente se va a ionizar el hidrogeno y en anión y
por lo tanto puede entregar una cantidad importante de hidrogeno en aquel caso que el
organismo lo necesite.
En cambio el acido fuerte, como el acido clorhídrico, que es un acido muy fuerte, se
encuentra muy poco en su estado molecular y prácticamente casi todo esta ionizado, por
lo tanto, si al organismo ingresa acido clorhídrico, como está casi todo ionizado, va a
incidir mucho en el pH. Por eso es que el pH gástrico es tan acido, producto de que el
acido clorhídrico
prácticamente esta todo
ionizado y muy poco en
estado molecular.
Otro elemento que es importante
entenderlo con respecto a pH, es
la diferencia que hay entre acidez
actual y acidez potencial. Cuando
yo tengo un acido y determino el pH de ese acido, pongo un “phmetro” y mido qué pH tiene. El
pH de ese acido depende de los hidrógenos que estén libres en ese momento, y como se supone
que ese acido alcanzo su constante ionización, el porcentaje de hidrogeno libre prácticamente va a
ser permanente, da lo mismo la cantidad de acido a la cual se le medirá el pH, porque va a ser
exactamente lo mismo, ya que lo que interesa es el porcentaje de hidrogeno libre que hay en la
muestra y no la cantidad.
Al decir acidez actual nos referimos al hidrogeno libre que se puede medir usando el
phmetro dentro de la muestra.
Acidez potencial es todo aquel hidrogeno que estaba asociado y que no se pudo medir
cuando se tomo el pH.
En el acido carbónico, volviendo a lo que nos interesa, cuando yo tomo y mido el pH me voy a
encontrar con cierta cantidad de hidrogeno libre y eso va a determinar la acidez actual, la que
puedo medir, pero yo sé que en el caso del acido carbónico, que es un acido débil que esta poco
ionizado, hay una gran cantidad de moléculas que están asociadas y por lo tanto hay una gran
cantidad de hidrógeno que no puedo medir y eso es lo que se denomina acidez potencial. Ese
hidrogeno que está asociado, y que, si es que se libera podría generar acidez. De acuerdo a eso
tenemos dos elementos: la acidez potencial va a estar asociada al acido que está en estado
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molecular, y la acidez actual está asociada al hidrogeno que está libre y que es el estado
ionizado.
A nosotros nos interesa esta condición porque, que tenga una alta acidez potencial significa que
cuando el organismo necesite una fuente de acido para amortiguar la base, existe acido disponible
asociado al acido carbónico. Y cuando no se necesite utilizar ese hidrogeno va a estar asociado y
por lo tanto no va a incidir mayormente en el pH normal.
Según la ecuación de HENDERSON-HASSELBALCH:
Ya definimos pH: logaritmo negativo de la concentración
“hidrogeniana”. Sabemos que “K” está relacionada con
la constante de ionización, por lo tanto pK es el
logaritmo negativo de la constante de ionización. Para
hacer similar las condiciones se habla en la misma escala. Y a eso le vamos a asociar el logaritmo
de la base partido por el acido que va a ser una relación entre ambos. Cuando uno habla de pK ,
esto se usa mucho en farmacología porque de esto depende la actividad de muchos fármacos. Por
ejemplo el pK del acido carbónico, generalmente lo que esta mencionando es, con qué pH se
alcanza una relación 1:1 entre lo que está en estado ionizado y lo que está en estado molecular.
Cuando nosotros hablamos del pK del sistema buffer vamos a ver que por un lado vamos a tener
bicarbonato de sodio y por otro lado acido carbónico, y nosotros vamos a decir que el pK del
sistema buffer es el pH al cual el sistema buffer se encuentra en relación 1:1. Ahora, si nosotros
consideramos que el acido carbónico tiene su constante de ionización , el bicarbonato de sodio
también la tiene, pero no la consideramos en este caso para el pK , sino que consideramos la
relación que va a haber entre el bicarbonato y el acido, y cuando esa relación sea 1:1 vamos a
decir que el sistema está en su pK.
Para el sistema buffer: acido carbónico-bicarbonato de sodio, el pK es de 6,1, eso significa que si el
pH plasmático fuera 6,1 este sistema podría alcanzar una relación 1:1, y como el pH plasmático no
puede alcanzar ese valor, el sistema bicarbonato de sodio-acido carbónico nunca va a poder
funcionar en su pK (porque el organismo soporta hasta 6.8 como mínimo), ¿qué importancia tiene
Por lo tanto el acido carbónico como acido débil tiene una
alta acidez potencial y tiene una baja acidez actual. En los
ácidos fuertes esta situación es inversa.
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para un sistema buffer el pK? El pK, cuando la relación es 1:1, la verdad es que esa es la relación
ideal y se dice que un sistema buffer en esas condiciones debería tener su máxima efectividad, o
sea el sistema bicarbonato de sodio-acido carbónico en esas condiciones podría tener su máxima
efectividad, si el pH plasmático pudiese llegar a 6,1. Como el pH plasmático normalmente es 7,4
obviamente no se van a encontrar en esas condiciones en una relación 1:1 ¿Qué tiene más
hidrogeniones, pH 6,1 o 7,4? 6,1, por lo tanto a pH 7,4 , como hay menos hidrogeniones, se
favorece el componente alcalino del buffer y eso es lo que explica el por qué finalmente va a haber
una relación prácticamente 20:1ª pH 7.4. Si nosotros hacemos el cálculo y ya sabemos que el pK
del sistema buffer bicarbonato de sodio-acido carbónico es 6,1 y a eso le sumamos el logaritmo de
la base partido por el acido, que están en concentración:
bicarbonato de sodio: 24 mEq/Lt
acido carbónico: 1,2 mEq/Lt. Generalmente el cálculo del acido carbónico se hace a través de
la presión parcial de CO2 que es 40 mmHg, y se multiplica por la constante de “solubilidad”
del gas que para CO2 es 0,03 y eso finalmente llega a 1,2 .
40*0.03=1.2
No se determina directo el acido porque el acido es muy volátil por lo tanto la mayoría de las veces
va a tender a formar CO2. Como las relaciones se hacen siempre 1:”algo”, 1:2, 1:5, etc. Nosotros
tenemos que transformar la relación 24/1.2 a 1/”algo”-----------> quedando:24/1.2=20/1 (mirar la
ecuación arriba)
Entonces a pH 7,4, de acuerdo al cálculo final, tenemos que por cada:
20 ---->por cada 20 en concentración de bicarbonato
1 ----->vamos a tener 1 de acido
Por lo tanto a pH 7,4 el organismo tiene una gran capacidad de amortiguar acido, porque tiene 20
veces más bicarbonato que acido, en cambio tiene una capacidad bastante limitada de amortiguar
álcalis porque la cantidad de acido que tiene es poca. Como el organismo permanentemente está
produciendo ácidos y tiende a acidificarse, es bueno que finalmente exista mas base que acido.
En el caso de este sistema, que habitualmente es un sistema buffer , que es abierto, es decir que,
de acuerdo a lo que nosotros mencionamos, un sistema buffer funcionaba de manera ideal
cuando su relación era 1:1, o sea cuando estaba en su pK , el sistema base de bicarbonato de
sodio-acido carbónico tendría máxima su efectividad si el pH plasmático fuera 6,1 , pero yo les
mencioné que era el sistema más eficiente para generar amortiguación en el extracelular, y era el
mejor sistema que tenía el organismo para generar amortiguación en el extracelular. La pregunta
es:
¿por qué lo hace tan eficiente si no está en su pK? y es mas tiene una relación muy lejana a 1:1.
La eficiencia de este sistema se basa en que es un sistema abierto, buffer abierto, en el cual la
base puede ser regulada por el riñón, y el acido puede ser regulado por el pulmón y eso le da un
plus a este sistema comparativamente con lo que ocurre con fosfato por ejemplo. Si uno sigue
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haciendo el cálculo, el log de 20, es 1,3 por lo tanto el pH será 7,4, o sea cuando la relación de
base-acido sea 20:1 el pH será 7,4. Uno generalmente cuando piensa que el pK del sistema buffer
de bicarbonato de sodio es 6,1 y tiene por ejemplo el pK del sistema fosfato o buffer fosfato que
es 6,8 uno por lógica debería decir que el sistema buffer sin considerar los elementos, sino que
nada mas viendo estos valores uno debería decir de acuerdo a la parte química que el sistema
buffer fosfato es mucho más eficiente que el sistema buffer bicarbonato de sodio-acido carbónico
porque está más cerca de 7,4 y su relación generalmente a pH 7,4 va a ser 1:4 o sea es una
relación un poco más estrecha. Pero ahora, lo que hace más eficiente al sistema bicarbonato es
que es un sistema abierto, y en cambio el sistema fosfato es un sistema cerrado, no tiene la
posibilidad de ser regulado por el pulmón, por lo tanto inmediatamente pierde una ventaja que
normalmente tiene el sistema bicarbonato de sodio-acido carbónico.
“pH PLASMÁTICO SE MANTIENE CONSTANTE CUANDO LA RELACIÓN
NaHCO3 : H2CO3 ES 20 : 1”
El pH plasmático se mantiene constante si la relación se mantiene constante, o sea la
estimación del pH plasmático, como se hace en base a la relación y no a valores absolutos,
la verdad es que independientemente de los valores que pudiese tener, si la relación es 20:1
debería generarse un pH de 7,4 . Nosotros sabemos ya que el valor real de la base son 24, y
el valor del acido son 1,2 , eso es lo que el organismo trata de mantener constante, pero si
por alguna razón la base aumenta a 48, la respuesta del organismo ante eso va a ser tratar de
subir el acido a 2,4 , así no va a variar la relación, ahora podría ser que bajase la base a 12 ,
pero trataría de mantener ese pH constante bajando el acido a 0,6 mEq/Lt; en todos estos
casos la relación es 20:1 y el pH debería ser 7,4. Es importante esta condición porque
cuando por ejemplo uno ve lo que ocurre en un paciente que tiene acidosis respiratoria, que
es un paciente que habitualmente tiene problemas para eliminar CO2, el CO2 se empieza a
acumular y se pueden duplicar los niveles de CO2, normalmente el nivel de CO2 son 40
mm Hg a nivel arterial y puede duplicarse, por lo tanto alcanzaría 2,4 mEq/Lt el acido
carbónico. Y lo que hace normalmente en esas condiciones el organismo es tratar de, como
no puede eliminar el acido porque lo está reteniendo a través de la respiración, la única
alternativa posible para tratar de recuperar esa condición es tratar de aumentar el
bicarbonato y genera las condiciones como para aumentar el bicarbonato plasmático y
también genera condiciones para retener bicarbonato por el riñón, mientras se mantenga
alto el acido carbónico. Y lo que trata de hacer es volver a generar una condición de
relación que sea lo más cercana a 20:1, pues esto va a determinar que el pH sea 7,4; que es
el pH óptimo para funcionar. Entonces por eso es que son importantes estas relaciones,
poderlas considerar porque es lo que habitualmente explica el por qué de alguna manera, el
organismo, cuando hay acidosis respiratoria, tiende a aumentar el bicarbonato plasmático a
través de este sistema amortiguador y también lo hace a través del riñón.
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El CO2 normalmente es regulado por el pulmón. Si aumenta el CO2 el pulmón elimina mas CO2 y
desventila, y si disminuye el CO2, el pulmón retiene CO2 hipoventila, ahora si aumenta el CO2 y no
pudiese eliminarlo en ese caso el CO2 se va a unir con agua y va a formar acido carbónico, y se va
a producir más hidrogeniones y debería producir más bicarbonato.
CO2 + H2 O <--> H2 CO3 <--> H + + HCO3 -
Por lo tanto si aumenta el co2 la fleche debiera ir en ese sentido: ----------->
Lo otro que uno podría analizar a través de esto es ¿qué ocurriría por ejemplo si nosotros
incorporamos mas hidrogeno al sistema? En una acidosis, si aumenta la concentración de
hidrogeno todo este equilibrio, debería el hidrogeno unirse al bicarbonato, formar mas acido
carbónico, este se disocia en agua y CO2 y el CO2 se eliminaría por el pulmón.
Por lo tanto es importante recordar este esquema (CO2 + H2 O <--> H2 CO3 <--> H + + HCO3 -)
porque de acuerdo a eso uno ve en que sentido se empieza a mover el equilibrio. Si uno le sacara
hidrogeniones al sistema la tendencia debería ser igual que cuando aumenta la presión de CO2,
porque si le sacamos hidrogeniones al sistema va a cambiar la constante de ionización del acido
carbónico y éste lo que va a tratar de hacer es llegar a una proporción constante de estado
ionizado con estado molecular, y por lo tanto va a aumentar la ionización y va a producir más
hidrogeno y mas bicarbonato. Para eso obligatoriamente necesita CO2 y agua para formar mas
acido carbónico.
AMORTIGUACIÓN DE UN ÁCIDO: “ACIDOSIS”
NaHCO3 + H2CO3 + HCl NaCl + 2 H2CO3
¿Cómo se hace la amortiguación de un acido? Cuando existe acidosis generalmente el
sistema buffer acido carbónico-bicarbonato de sodio va a reaccionar con el acido, el acido
puede ser acido clorhídrico (como acido fuerte), pero también podría ser acido láctico, pasa
exactamente lo mismo. Como resultado de la amortiguación se va a producir una sal del
acido, en este caso cloruro de sodio, pero si fuese acido láctico seria lactato de sodio, y
además como el hidrógeno va a reaccionar con el bicarbonato se van a unir y van a formar
un acido carbónico. El sodio se une con el cloro y van a formar cloruro de sodio, cuando se
produce la amortiguación de un acido fuerte normalmente se aumenta la cantidad de acido
débil, el acido clorhídrico se transformo en acido carbónico, el acido clorhídrico como era
fuerte aportaba muchos hidrogeniones al medio, el acido carbónico por ser débil aporta
menos, pero igual aporta, por lo tanto ahora hay acidosis porque ahora aumento el acido
carbónico en relación a lo normal pero hay acidosis también porque pasa otra cosa más
(además de aumentar el acido carbónico): porque disminuye el bicarbonato de sodio,
recuerden que el equilibrio acido base es en el fondo el equilibrio que hay entre los ácidos
y las bases XD, aumentó el acido en este caso, y disminuye la base porque el bicarbonato
se gasto, y eso es lo que realmente ocurre, cada vez que haya que amortiguar una molécula
de acido, el bicarbonato de sodio se va gastando, no es que el organismo tenga solo una
molécula de bicarbonato de sodio, tiene muchas, pero de todas maneras a medida que se va
generando el efecto amortiguador va disminuyendo la cantidad de bicarbonato de sodio.
Acido fuerte se transforma en acido débil que es el principio de la amortiguación, acido
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fuerte acidifica mucho, acido débil acidifica menos, pero también acidifica. ¿Qué debe
hacer el organismo con el exceso de acido carbónico? Se elimina por el pulmón a través
de hiperventilación, ¿Cómo recupera el bicarbonato? Por el riñón, el bicarbonato gastado
debería recuperarlo a través del funcionamiento renal. ¿Qué pasa en la amortiguación de
una base o cuando hay alcalosis? Si una base ingresa al organismo y genera alcalosis el
sistema buffer del bicarbonato de sodio también va a reaccionar con la base, por razones
naturales va a ser el acido el que va a reaccionar con el bicarbonato de sodio y va a tratar de
generar la condición de equilibrio y como resultado de la amortiguación se va a producir
que el sodio se una al ion bicarbonato y el hidrógeno se va unir al OH y por lo tanto va a
formar agua y vamos a formar 2 bicarbonatos.
AMORTIGUACIÓN DE UNA BASE: “ALCALOSIS”
NaHCO3 + H2CO3 + NaOH 2 NaHCO3 + H2O
Hay alcalosis porque hay mas bicarbonato de sodio pero hay menos alcalosis porque el
bicarbonato de sodio es una base débil comparada con el hidróxido de sodio, pero sigue habiendo
alcalosis, y también hay alcalosis porque disminuyó la cantidad de acido carbónico, ¿Qué hace el
organismo en este caso para compensar una vez que ya se generó la amortiguación? Porque la
amortiguación lo que hace es: disminuir el acido y aumentar el bicarbonato. ¿Qué debería hacer el
organismo ahora? Debiera hipoventilar para aumentar la cantidad de acido carbónico, y por el
riñón debería eliminar el exceso de bicarbonato de sodio. Generalmente el riñón es eficiente
eliminando el bicarbonato de sodio, por lo tanto no debería generar grandes problemas en esa
condición. Cuando hablamos de alteración en el sistema acido-base vamos a encontrar otra
manera de representar las variaciones del equilibrio acido-base, y tenemos que cuando nosotros
hablamos del sistema buffer sabemos que hay una base y sabemos que hay un acido, pero
también sabemos que cada uno de ellos tiene su constante de ionización por lo tanto podemos
representarlo con su constante de ionización (esquema de abajo), y en el caso del acido carbónico
cuando se ioniza produce hidrogeno, y produce bicarbonato. Si uno observa hay dos situaciones
que son exactamente iguales o sea comparten un ion en común, son sustancias distintas, un acido
y una base, pero tienen un ion común que es el ion bicarbonato, por lo tanto, si bien es cierto
cuando se modifica la constante de uno, del acido, también se puede modificar la constante de la
base, y viceversa. Esto es lo que se conoce como el ion común, aquí cada uno está representando
la constante de ionización de la base y la constante de ionización del acido:
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Cuando uno por ejemplo ve este sistema y pone acidosis, si aumenta la [H+] plasmática, el sistema
debería tomar estos hidrogeniones unirlo a un bicarbonato y formar acido carbónico. Si este es un
hidrogeno asociado por ejemplo a un acido láctico, en el fondo está transformando un acido
fuerte en un acido débil, por lo tanto cuando se produce esta condición, de incidir sobre la
constante de ionización del acido, finalmente la tendencia es que aumente el acido carbónico en
su estado molecular. Y como se está utilizando el bicarbonato que existe disponible en el sistema,
mientras más acido se amortigüe mas bicarbonato se va a utilizar, y la única fuente de bicarbonato
extra es tratar de sacarlo del bicarbonato de sodio, por lo tanto cuando aumente la cantidad de
acido que ingrese al sistema, lo que ocurrirá es que va a disminuir la cantidad de bicarbonato de
sodio que estaba en estado molecular porque se va a estar ionizando en sodio y bicarbonato, el
bicarbonato se va a estar uniendo con el hidrogenión, y bicarbonato mas hidrogenión produce
acido carbónico, por lo tanto la tendencia va ser a generar esa condición.
O sea:
Como se puede ver, esto es lo mismo que se represento arriba, aumento el acido carbónico (CO2 +
H2 O <--> H2 CO3 <--> H + + HCO3 -) (había 1 y tenemos 2 de acuerdo a este esquema:
NaHCO3 + H2CO3 + HCl NaCl + 2 H2CO3 ), disminuye el bicarbonato (si miramos arriba,
teníamos un bicarbonato, ahora no aparece) por lo tanto es cierto desde el pto de vista cualitativo
esto: aumenta el ácido, disminuye el bicarbonato. Y además este sistema tiene una ventaja, si le
incorporamos un elemento que aparece representado ahí, si nosotros consideramos este
elemento: CO2 + H2 O <--> H2 CO3 <--> H + + HCO3 -, y sabemos que va a haber un equilibrio
entre CO2 y agua, si aumenta el ac. Carbónico, el equilibrio debería ir en ese sentido: <----------,
por lo tanto si aumenta el ac. Carbónico, debería aumentar el CO2. Y si aumenta la [CO2] se
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debería estimular al centro respiratorio bulbar y la respuesta debiera ser hiperventilación. Esto
que se genero aquí ya es respuesta respiratoria.
Entonces aquí presentamos la amortiguación, y además en este caso se le puede adicionar la
respuesta respiratoria esta respuesta es casi instantánea, por lo tanto ponerla en un esquema no
genera mayores problemas, siempre hay que considerar que este efecto va a ser producido por la
respuesta respiratoria, si se genera hiperventilación el resultado final debería ser (si se
hiperventila) que disminuya la presión de CO2 , si elimina mas CO2 elimina mas acido, por lo tanto
el organismo por esa vía empieza a deshacerse de los ácidos que de alguna manera se generaron,
¿qué ventaja tiene esto? Que de un acido que no podía ser eliminado normalmente por vía
respiratoria, al formarse acido carbónico se puede generar una respuesta que es mucho mas
rápida para el organismo y se deshace del acido por esa vía, del acido carbónico, pero no se
deshace de la sal que era el lactato que se iba a formar de la unión del lactato con el sodio. Si se
generara alcalosis que es la otra alternativa, ¿qué debería pasar? ¿Qué pasa con los
hidrogeniones cuando hay alcalosis?
Disminuyen los hidrogeniones, ¿qué debería hacer el acido si disminuyen los hidrogeniones?
Ionizarse, las flechas se invierten. En este caso, en alcalosis disminuye la concentración de
hidrogeniones, el sistema buffer debería entregar hidrogeniones.
El ejemplo más típico de alcalosis es vomito de tipo gástrico, se pierde acido clorhídrico. Por lo
tanto si disminuye la [H+] plasmático, hay alcalosis y la causa es vomito, generalmente tenemos
pocos hidrogeniones libres y una alternativa de mantener los hidrógenos libres es tratar de que el
acido carbónico los genere, y si eso ocurre debería disminuir el acido carbónico porque se está
ionizando. De la misma manera el acido carbónico cuando se ioniza produce hidrogeno y
bicarbonato y por lo tanto la tendencia es a aumentar el bicarbonato, si hay mas bicarbonato se
une con sodio y finalmente debería producir más bicarbonato de sodio.
En una alcalosis debería estar disminuido el acido y debería estar aumentada la base sobre todo
esto es cierto cuando uno habla de alcalosis metabólica, no olvidar que en este caso se produjo
vomito y eso produce alcalosis metabólica, y en el otro caso se produce acidosis láctica y eso
produce acidosis metabólica. En la acidosis respiratoria puede variar un poco esta condición y es
lo que se verá más adelante.
Con respecto a la situación del pulmón , como el acido carbónico esta bajo, aquello que antes se
generaba como una tendencia a ir a formar mas co2, ahora la idea debería ser que el co2 se una
con agua y que ambos formen mas acido carbónico, por lo tanto si uno mira la tendencia de esta
reacción :
CO2 + H2 O <--> H2 CO3 <--> H + + HCO3 -
Debería ir en este sentido -------------------------> y….¿cómo se hace esto?:
Hipoventilando. Así la tendencia va a ser a aumentar la presión de co2, y si hay mas co2 se une con
agua forma más acido carbónico y así se puede ionizar más y formar mas hidrogeno, que es lo que
necesita hacer.
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Entonces la respuesta respiratoria genera condiciones como para que se pueda generar más acido
carbónico y si hay mas acido carbónico se puede generar más hidrogeno y en el fondo recupera en
parte el hidrógeno que se ha perdido.
as sustancias anfóteras funcionan de manera bastante mas simple, ya lo comentábamos ,
producen cambios en su estado de ionización, en casos de acidosis captan hidrogeniones y
en caso de alcalosis ceden hidrogeniones. Las sustancias anfóteras son particularmente
importantes como amortiguadores intracelulares, si bien es cierto participan como
amortiguadores extracelulares , la mayor parte de su función la cumplen dentro de la
célula, y recordemos que en la célula habían 4 veces más proteínas que en el extracelular.
Por lo tanto la capacidad amortiguadora de las sustancias anfóteras en el intracelular es
enorme en comparación al extracelular.
AMORTIGUACIÓN INTRACELULAR: SUSTANCIAS INTRACELULARES
a) ERITROCITO: Hb AMORTIGUACIÓN DE CO2
*90% CO2 INGRESA A ERITROCITO; *10% ES TRANSPORTADO EN PLASMA:
5% COMO C02
1% UNIDO A PROTEINAS
4% COMO HC03-
Una posibilidad de amortiguación intracelular por una sustancia anfótera que sea una proteína, es
el caso de la hemoglobina en el eritrocito. La hemoglobina lo que hace es : amortiguación de co2.
El 90% del co2 ingresa al eritrocito y el 10% no ingresa, y lo que queda afuera es transportado en
el plasma: 5% se transporta como co2 o sea cuando dice la presión de co2 plasmática es 40 mmHg
esos 40 lo determinan ese 5%. 1% va unido a proteínas y forma compuestos carbamínicos, y un 4%
puede que se una con agua, forme acido carbónico y se ionice en hidrogeno y bicarbonato.
¿Por qué el eritrocito es un buen amortiguador de co2?
Porque tiene hemoglobina pero tiene otra característica que es previa a la existencia de la
hemoglobina. Porque podría ser que tenga mucha hemoglobina pero para que exista
amortiguación primero tiene que entrar al glóbulo rojo, debe “resultarle atractiva”. O sea
porque existe una condición de permeabilidad, la membrana del eritrocito es altamente
permeable al co2, por lo tanto el co2 ingresa fácil. Pero una cosa es que sea permeable y otra cosa
es que difunda, entonces ¿qué necesita además? Que exista una diferencia de presiones.
Entonces debe haber:*diferencia de presiones y permeabilidad. Y eso sí se genera, la
permeabilidad es una condición natural del glóbulo rojo frente al co2 y la diferencia de presiones
está determinada porque el co2 se va a unir rápidamente a agua, y va a formar rápidamente
también ácido carbónico y esta reacción rápida ocurre porque dentro del glóbulo rojo hay
L
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anhidrasa carbónica, por lo tanto permanentemente hay una cantidad de co2 libre baja dentro del
glóbulo rojo, y eso hace que ingrese rápidamente. Igual como en todos lados el acido carbónico se
ioniza y el hidrogeno se une a la hemoglobina y ahí se produce la amortiguación.
Hay un esquema que es de fisiología y por eso no les daremos mayor detalle. Pero eso es lo que
esencialmente ocurre, lo que no está dcho en el esquema es lo que acabamos de decir.
Permeabilidad
Diferencia de presión
Y la diferencia de concentración se mantiene por el efecto de la transformación rápida de co2
en acido carbónico. El hidrogeno se une a hemoglobina y lo amortigua, ahí se cumple la
finalidad. Y el bicarbonato habitualmente sale y como sale, para no generar problemas con las
cargas eléctricas entra cloro.
