Equilibrio Acido- Base

TEMA 8 Equilibrio Acido- Base:

El equilibrio acido- base también conocido como homeostasis del pH; es una de las funciones esenciales del cuerpo. El equilibrio acido base se define como: Aquella situación establecida en el balance entre sustancias de carácter acido y básico en la sangre como consecuencia de la interacción entre los sistemas respiratorios y metabólicos.

1.- Generalidades Químicas y Biológicas:

-. Acido: Sustancia que en disoluciones acuosas se disocia proporcionando iones hidrogeniones es decir Protones. Un acido también puede definirse como una sustancia que en las relaciones de equilibrio acepta electrones. Según el grado de disociación o concentración de iones H+ (pH), se pueden identificar: Ácidos Fuertes y Ácidos Débiles.

-. Base: Según la teoría de Arrhenius, son sustancias que en disoluciones acuosas, se disocian produciendo uno o varios grupos de Hidroxilos.

-. El pH: El pH de una solución es una medida de concentración de H+. Una muestra de Plasma Arterial Normal tiene una concentración de H+ de: 0,00004 mEq/L o de 0,00000004 Eq/L, pequeña en comparación con otros iones como por ejemplo: La concentración plasmática de Na+ que es de 142 mEq/L o  de 0,142 Eq/L, por lo cual el Na+ es 3,5 millones de veces más concentrado que el H+, otro elemento importante es el Bicarbonato (HC03-) cuya concentración normal es de 24mEq/L. Entonces como la concentración de H+ del cuerpo es muy baja se expresa comúnmente en una escala de pH Logarítmica de 0-14 en el cual un pH de 7,0 es Neutro, (ni acido ni básico). Si el pH de una solución está por debajo de 7,0, la solución tiene una concentración de H+ mayor a 1x107 M y se considera Acida, por el contrario si el pH está por encima de 7,0, la solución tiene una concentración de H+ menor a 1x107 M y se considera Alcalina (Básica). El pH normal del cuerpo es de 7,40 ligeramente Alcalino. El pH del extracelular habitualmente refleja el pH del intracelular y viceversa.[pic 1][pic 2]

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-. Ingresos de Ácidos: Muchos Intermediarios metabólicos y alimentos son ácidos orgánicos que se ionizan y contribuyen con H+ a los líquidos corporales. Ejemplo: Los ácidos orgánicos son: Los aminoácidos, los ácidos grasos, los intermediarios en el ciclo de acido cítrico y el acido láctico, producidos por el metabolismo anaeróbico.         La producción metabólica de ácidos orgánicos crea cada día una cantidad importante de H+ que deben ser excretados para mantener el equilibrio de masas.

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         Algunas frutas y verduras contienen aniones que metabolizan en HOC3-, pero la influencia de estos alimentos está superada por las frutas acidas, aminoácidos   y los ácidos grasos y segundo porque los trastornos del equilibrio acido-base debido a un exceso de acido son más frecuentes que los debido a un exceso de base.

2.- Sistemas Primarios de Regulación:

Existen 3 mecanismos: 1 Amortiguadores de pH, 2 La Ventilación y 3 la Regulación Renal de H+ Y HCO3-. Los amortiguadores de pH o buffer constituyen la primera line de defensa, siempre presente y esperando evitar los grandes cambios de pH. La segunda línea de defensa, es una respuesta rápida y de control reflejo que puede resolver el 75% de los trastornos del pH. La línea final de defensa está en los riñones. Son más lentos que los amortiguadores de pH o que los pulmones, pero muy eficaces para manejar cualquier trastorno remanentes del pH en condiciones normales. Estos 3 mecanismos ayudan al balance de ácidos del cuerpo tan eficazmente que el pH corporal normal varia muy poco.

-. Sistema de Amortiguadores: Un amortiguador de pH o buffer es una molécula que modera los cambios en el pH al combinarse con H+ o liberarlo pero no los evita. En ausencia de los amortiguadores del pH el agregado de acido a una solución produce un cambio brusco en el pH y en presencia de un amortiguador el cambio de pH es moderado o incluso puede no notarse. El sistema de Amortiguadores de pH incluye proteínas, fosfato y HCO3-, los cuales se pueden encontrar tanto dentro del interior celular o en el plasma

*  Sistema de Bicarbonato: Las grandes cantidades de HCO3- producidas a partir del CO2 Metabólico crean el sistema de amortiguadores de pH extracelular más importante del cuerpo. La concentración plasmática de HCO3- promedia los 24 mEq/L, aproximadamente 600 mil veces mayores que las de H+ en plasma. Aunque se crea H+ y HCO3- a partir de CO2 Y H2O,  el amortiguador intracelular del H+ por la Hb es una razón importante por la cual los dos  iones no aparecen en el plasma en la misma concentración. Así el HCO3- del plasma puede amortiguar los H+ de fuentes no respiratorias, como el metabolismo.  

El sistema amortiguador bicarbonato consiste en una solución acuosa con dos componentes: 1) el ácido débil, H2CO3 y 2) una sal bicarbonato, por ejemplo NHCO3. El H2CO3 se forma en el organismo mediante la reacción del CO2 con el H2O. Esta reacción es lenta, y se forma cantidades de h2co3 muy pequeñas a menos que tenga LUGAR N PRESENCIA DE LA ANHIDRASA CARBONICA. Esta enzima es especialmente abundante en las predes de los alveolos pulmonares, donde se libera Co2; también se encuentra en las células epiteliales de los túbulos renales, donde el CO2  reacciona con el H2O para formar H2CO3. El H2CO3 se ioniza débilmente para formar H+ Y HCO3-.

        El segundo componente del sistema, la sal bicarbonato, se encuentra principalmente en forma de bicarbonato de sodio (NaHCO3) en el liquido extracelular. El NaCHO3 se ioniza casi por completo, formando HCO3- Y Na+. Gracias a la débil disociación del H2CO3 la concentración de H+ es extraordinariamente pequeña.

        Cuando se añade un ácido fuerte como el HCl a la solución amortiguadora de bicarbonato. HCO3 – amortigua los iones de hidrógenos liberados del ácido (HCl 🡪 H+ + Cl). [pic 11]

        Como resultado se forma mas H2CO3 con el consiguiente aumento de la producción de CO2 y H2O. Puede observarse que, mediante estas reacciones, los H+ procedentes del ácido fuerte HCl se une al HCO3- para formar un ácido muy débil, el H2CO3, que a su vez forma CO2 Y H2O. El exceso de CO2 estimula la respiración que elimina el CO2 del líquido extracelular.

        Cuando la solución amortiguadora de bicarbonato se le añade una base fuerte (NaOH), las reacciones que se producen son opuestas                                                                                    .        En este caso el OH- procedente del NaOH se combina con el H2CO3 para formar más bicarbonato. Así la base débil NaHCO3 sustituye la base fuerte NaOH. Al mismo tiempo disminuye la concentración de de H2CO3, lo que favorece la combinación de CO2 con H2O para sustituir H2CO3.                                                         [pic 12][pic 13]

  Por tanto, el resultado neto es una tendencia a la disminución de las concentraciones sanguíneas de CO2, pero la disminución de CO2 en la sangre inhibe la respiración y disminuye la eliminación de CO2. La elevación del bicarbonato en la sangre se compensa aumentando su excreción renal.

*  Proteínas y Hemoglobina (Hb): Cada ion de H+ amortiguado por Hb deja un ion bicarbonato (HCO3-) en el interior del eritrocito. El HCO3- entonces abandona el eritrocito por medio de un contratrasportador Cl- HCO3-, intercambiándose de de esta manera un HCO3- hacia el plasma y un Cl- hacia el interior del glóbulo rojo.

        Las proteínas son uno de los amortiguadores mas importantes, debido a sus elevadas concentraciones, sobre todo dentro de la célula. La membrana celular permite cierto grado de difusión de H+ Y HCO3-, salvo en el caso del rápido que se alcanza en los eritrocitos, estos iones necesitan varias horas para equilibrarse con el líquido extracelular. Pero el CO2 se difunde rápidamente a través de todas las membranas celulares. Esta difusión de los elementos del  sistema amortiguador del bicarbonato produce cambios en el pH del líquido intracelular que siguen a los cambios del pH extracelular. Por esta razón los sistemas amortiguadores del interior de las células ayudan a evitar los cambios de pH del líquido extracelular, aunque puede pasar varias horas hasta que logran su eficacia máxima.

        En los eritrocitos la Hb actúa como amortiguador importante. Alrededor del 60% al 70% de la amortiguación química total de los líquidos orgánicos se produce en el interior de las células y su mayor parte depende de las proteínas intracelulares. Sin embargo, salvo en el caso de los eritrocitos, la lentitud del movimiento de los H+ y del HCO3- a través de las membranas celulares suele retrasar varias horas el momento en que las proteínas intracelulares alcanzan su máxima capacidad de amortiguación de las anomalías acido básicas extracelulares. Además, eleva la concentración de proteínas en células, otro factor que contribuye a su potencia de amortiguación.  

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