12.agua funciones

Unidad 3
Briseño
Agua y
electrolitos

2
Poder solvente
Tipos de soluciones
Comportamiento anfotérico
Concepto ácido-base
Sistemas amortiguadores
Funciones
Briseño

El agua es el líquido que más
sustancias disuelve (es el
solvente universal).
Esta propiedad se debe a su
capacidad para formar puentes
de hidrógeno.
3
Briseño
Poder solvente
(solubilidad)

Solvente es aquel que puede
disolver, el solvente permite la
dispersión el soluto en su
seno, generalmente el
solvente es quien establece el
estado físico de la solución.
Solución es la mezcla
homogénea entre un solvente
y un soluto.
4
Briseño
Definiciones

La solubilidad es la capacidad
que tiene una determinada
sustancia (soluto) de
disolverse en un determinado
medio (solvente).
No todas las sustancias se
disuelven en un mismo
solvente.
El carácter polar o apolar de
una sustancia influye en su
solubilidad.
5
Briseño
Definiciones

Polar (iónica) 
presentan naturaleza
electrostática.
Apolar (no polar)  no
presentan naturaleza
electrostática y tienen
menor reactividad.
6
Briseño
Tipos de moléculas

El agua (cuya naturaleza es
polar y además forma puentes
de hidrógeno), interacciona
rápidamente con solutos
polares.
Por lo que las moléculas se
clasifican en:
Moléculas hidrofílicas.
Moléculas hidrofóbicas.
Moléculas anfipáticas.
7
Briseño
Agua

Moléculas hidrofílicas (polares o
iónicas) interaccionan
rápidamente con el agua, pues se
rodean de una cubierta de
moléculas de agua conocida
como esfera de solvatación.
8
Briseño
Poder solvente
(solubilidad)

Moléculas hidrofóbicas
(apolares) son insolubles en
agua:
Por que las interacciones
H2O-H2O
son más fuertes que las
interacciones
H2O-molécula apolar.
Entonces, las moléculas del
agua rodean a las moléculas
apolares, obligándolas a
agruparse.
9
Briseño
Poder solvente
(solubilidad)

Carboxilo
(polar)
Moléculas anfipáticas (su nombre
deriva del griegoamphidoble),
pues la molécula tiene un extremo
polar o iónico (hidrofílico) y un
extremo apolar (hidrofóbico).
10
Briseño
Poder solvente
(solubilidad)
Cola
(no polar)

Solución es la
mezcla
homogénea
entre un
solvente y un
soluto.
11
Briseño
Recerde que:

Se pueden clasificar por su:
12
Briseño
Tipos de soluciones
• Binaria.
• Terciaria.
• Multicomponente o Compleja.
Número de
componentes
• Cualitativa Diluida,
Concentrada, Saturada y
Sobresaturada.
• Cuantitativa  Porcentualidad,
Molaridad, Normalidad,
Molalidad y Osmolalidad.
Relación entre
la cantidad de
soluto y la
cantidad de
solvente
(Medidas de
concentración)
Cantidades
relativas de
los
componentes

Volumen es el espacio que
ocupa un cuerpo (se expresa
en mililitros).
El peso es la medida de la
fuerza que ejerce la gravedad
sobre un cuerpo determinado
(se expresa en gramos).
13
Briseño
Para que podamos hablar de
porcentualidad, recordemos que:

Es el número de partes de
soluto que hay en 100 partes
de solución.
Se debe especificar si es:
peso a peso (p/p) gramos de soluto
disueltos en 100 gramos de solución.
peso a volumen (p/v) gramos de
soluto disueltos en 100 mililitros de solución.
volumen a volumen (v/v)
mililitros de soluto disueltos en 100 mililitros de solución.
14
Briseño
Porcentualidad

Mol es la cantidad de sustancia
que contiene tantas entidades
elementales como átomos hay
en 12 gramos de carbono-12
(Número de Avogadro).
El número de Avogadro
permite convertir gramos en
unidad de peso atómico.
Básicamente es el peso de los
átomos en gramos.
15
Briseño
Molaridad, recordemos que:

Es el número
de mol de
soluto que
hay en un
litro de
solución.16
Briseño
Molaridad (M)

La molaridad de una solución
cambia con el aumento de
temperatura, pues hace que
cambie el volumen (mililitros)
y, por lo tanto el número de
mol de soluto en un litro de
solución.
A temperatura ambiente, las
soluciones molares no varían.
17
Briseño
Molaridad (M)

Equivalente-gramo es la
cantidad de
sustancia que
produce o
consume un mol
de iones
hidrógeno (H+).
18
Briseño
Normalidad, recordemos que:

Es el número de
equivalente-gramo de soluto
que hay en un litro de
solución.
Normalidad= Número de equivalente-gramo/litro de solución
19
Briseño
Normalidad (n)

Es el número
de mol de
soluto que
hay en un
kilo de
solución.20
Briseño
Molalidad (m)

La molalidad de una
solución no cambia con la
temperatura.
Aunque, en el caso del
agua, cuya densidad se
aproxima a 1 g/ml, su
molalidad es casi igual a
su molaridad.
21
Briseño
Molalidad (m)

Se refiere a la concentración
de partículas activas en 1000
g de agua.
Tonicidad se refiere a la
osmolalidad efectiva de una
solución comparada con la de
los líquidos corporales (vg:
sangre, plasma y orina)
22
Briseño
Osmolalidad

Las soluciones que tienen la
misma osmolalidad efectiva
que la de los líquidos
corporales (casi siempre se
refiere al plasma) son
soluciones:
Isotónicas (solución NaCl
0.9% es isotónico con
respecto al plasma salina,
fisiológica o salina normal).
23
Briseño
Osmolalidad

Las soluciones que tienen
osmolalidad efectiva inferior
que la de los líquidos
corporales (casi siempre se
refiere al plasma) son
soluciones:
Hipotónicas (solución
glucosada al 5%).
24
Briseño
Osmolalidad

Las soluciones que tienen
osmolalidad efectiva superior
a la de los líquidos corporales
son soluciones:
Hipertónicas (solución
glucosada al 50%).
25
Briseño
Osmolalidad

Membrana: en general, es
toda lámina blanda, flexible y
fina, su función es envolver,
proteger, aislar, defender
nutrir o delimitar las
estructuras, según el caso.
La concentración y
temperatura de las moléculas
de los solutos determinarán
qué cantidad de materia podrá
pasar a través de la
membrana. La permeabilidad
de la membrana también
dependerá por supuesto, del
tamaño del soluto.26
Briseño
Soluciones coloidales, recordemos
que:

27
Tipos de soluciones
• No son visibles a ningún microscopio normal y
están al límite del electrónico.
• Estables a la gravedad y a la centrifugación
• Con la ultracentrifugación se llega a
separaciones parciales.
• Atraviesan las membranas permeables
• Ej: soluciones de urea, glucosa, aa en sangre
Solución
Cristaloide:
(también
conocida como
verdadera)
• Sólo visibles al microscopio electrónico.
• Estables a la gravedad y a los campos
centrífugos moderados
• Las partículas pueden separarse a
velocidades de ultracentrifugación,
ultrafiltración y electroforesis
• No atraviesan membranas permeables
• Ej: Proteínas de la sangre
Solución
Coloidal:
Briseño

Las partículas de una solución
que no difunden por
membranas y
que dan por
evaporación só-
lidos amorfos y
a menudo pega-
josos (gelatina,
almidón, albú-
mina).
28
Briseño
Sistemas coloidales

Graham las llamó sustancias
coloidales.
En las soluciones coloidales se
distinguen dos fases:
Fase dispersa soluto
Fase dispersante solvente
Las partículas coloidales
pueden separarse por
ultrafiltración
ultracentrifugación y
electroforesis.
29
Briseño
Sistemas colidales

Coloides liófilos (emulsoides),
tienen gran atracción por el
medio dispersante, cada
partícula coloidal está rodeada
de una capa del medio
dispersante.
Los emulsoides suelen ser
estables y no se precipitan
fácilmente y si se precipitaran,
se redisuelven sin dificultad.
30
Briseño
Tipos de Sistemas Colidales:
Emulsoides.

Su estabilidad depende del
tamaño, y carga de las
partículas coloidales.
Prácticamente todos los
coloides de las células existen
como emulsoides.
Ie: plasma sanguíneo y las
proteínas plasmáticas.
La característica de los
emulsoides es su gran afinidad
por el agua, de lo que deriva
su nombre “coloiodes
hidrófilos”31
Briseño
Emulsoides.

Los coloides liófobos
(suspensoides) no tiene gran
atracción por el medio
dispersante, cada partícula
coloidal no está rodeada de
una capa del medio
dispersante.
No se hidratan con facilidad,
por lo que se conocen como
hidrófobos.
32
Briseño
Suspensoides.

El nombre solución coloidal o
“sol” (coloide líquido) son
sinónimos.
Un gel (coloide sólido) es un
sistema coloidal más o menos
rígido. Los geles están
constituidos en general por
estructuras fibrilares.
Los agregados de partículas
coloidales más grandes que se
forman en el proceso de
gelación (formación de un gel)
se llaman micelas.
33
Briseño
Sistemas Colidales

Cuando se forma un gel, se
entrelazan largas cadenas de
moléculas de coloide y atrapan
al líquido por fuerzas
capilares.
Algunas transformaciones
sol-gel se presentan aunque
no haya variación en la
temperatura del medio.
34
Briseño
Sistemas Colidales

Si un sol se deja en reposo,
pasa a gel y al agitarse se
convierte nuevamente en sol.
Este fenómeno se llama
tixotropía.
El citoplasma es tixotrópico.
35
Briseño
Sistemas Colidales

Los geles tienen tendencia a
captar agua, retenerla y
expandirse, lo que se conoce
como imbibición.
La imbibición es importante en
lo que respecta al volumen
sanguíneo.
Cada gramo de albúmina
plasmática retiene 17 ml de
agua, lo que contribuye a
mantener la volemia.
36
Briseño
Sistemas Colidales

Si se reduce la volemia, la
administración de soluciones
salinas fisiológicas es de poca
ayuda, pues el líquido
abandona la circulación y se
eliminará rápidamente o
formará edema .
Es necesario infundir
expansores del plasma (geles)
o plasma humano*.
37
Briseño
Sistemas Colidales

La administración de líquidos
con una tonicidad diferente a
la del plasma originará
desplazamientos de agua
entre el LEC y el LIC,
produciendo cambios en el
volumen celular.
38
Briseño
Sistemas Colidales

39
Antes de continuar,
revisaremos la presentación de
Hidrógeno
Briseño

La capacidad del agua para
ionizarse, si bien es leve, tiene
importancia fundamental para
la vida.
El comportamiento de la
ionización del agua es la base
para comprender el concepto
de ácido base.
40
Briseño
Comportamiento
anfotérico del agua:
ionización

El agua se disocia en
sus iones
41
Briseño
Capacidad de
disociación (ionización)
Ion hidroxilo
OH- Ion hidronio
H3O+

La ionización de agua puede
representarse como una
transferencia de protón
intermolecular que forma un
ion hidronio –hidrogenión-
(H3O+) y un anión hidroxilo
(OH-).
La figura muestra un proceso
de equilibrio.
42
Briseño
Capacidad de
disociación (ionización)

La explicación clásica limita éste concepto
al medio acuoso.
La mayoría de los procesos químicos,
biológicos o industriales se realizan en
presencia del agua.
Es importante definir lo que es un ácido y
una base en relación con el agua.
Ácido: donador de protones
Base: aceptor de protones
Anfótero (anfolito): Aquel que puede
reaccionar ya sea como un ácido o una
base.
La palabra deriva del prefijo griego
ampho (αμφu)ambos.
43
Briseño
Comportamiento Anfotérico del
agua, recordemos que el concepto
de acidéz y alcalinidad (basicidad):

Son las que pueden donar o
aceptar un protón (todas ellas
contienen átomos de
hidrógeno).
Algunos ejemplos son los
aminoácidos y las proteínas,
que tienen grupos amino y
ácido carboxílico, y también
los compuestos autoionizables
como el agua y el amoníaco.
44
Briseño
Moléculas anfipróticas

El agua tiene la capacidad de
actuar como un ácido y como
una base.
Por lo que se considera que el
agua tiene comportamiento
anfotérico.
45
Briseño
Comportamiento
anfotérico del agua:
ionización

La figura muestra un proceso de
equilibrio.
Dado que los iones hidronio e
hidroxilo se recombinan de manera
continua para formar moléculas de
agua, no se consideran iones o
moléculas individuales.
Por lo que se hace referencia a la
probabilidad de que en cualquier
instante en el tiempo un H estará
presente como ion o como parte de
una molécula de agua.
46
Briseño
Constante de
equilibrio

Keq= H+ OH-
H2O
Los corchetes indican las
concentraciones en moles por
litro.
En cualquier momento, un
átomo de H tiene una
probabilidad en 100 de ser un
ion pero 99 probabilidades en
100 de formar parte de una
molécula de agua.
47
Briseño
Constante de
equilibrio

Es decir: por cada ion
hidrógeno y cada ion hidroxilo
en agua pura hay 1.8 mil
millones de moléculas de agua
(1.8 X 109)
Ionización:
La cual, resumiendo un poco
queda como:
O más resumida aún, queda
como:
48
Briseño
Constante de
equilibrio

Al producto de la
concentración de iones
hidronio e hidroxilo se le
denomina:
producto iónico del agua y se
le representa como Kw
Las concentraciones de los
iones H+ y OH- se expresan en
moles/litro (molaridad).
49
Briseño
Constante de
ionización del agua

Las concentraciones de
hidronios (también llamada de
protones) (H+) y de hidroxilos
(OH-) son inversamente
proporcionales; es decir, para
que el valor de la constante de
disociación se mantenga como
tal, el aumento de una de las
concentraciones implica la
disminución de la otra.
50
Briseño
Constante de
ionización del agua

Constituye la base
para la escala de pH,
que es un medio de
designar la
concentración real de
iones H+ (y por tanto
de iones OH-).
51
Briseño
El producto iónico del
agua Kw

El mantenimiento de un
pH estable en los líquidos
del organismo es esencial
para la vida, pues es
crítico para el
funcionamiento celular,
por lo que el pH se
mantiene bajo un control
riguroso.
52
Briseño
Importancia fisiológica

Un electrolito es una
sustancia que al
disolverse en agua, da
lugar a la formación de
iones.
Entonces, el agua es un
electrolito.
53
Briseño
Colofón

Como ya comentamos,
muchas reacciones y
procesos bioquímicos
dependen de la
concentración de iones
hidrógeno o protones
(aunque éstos no
aparezcan de forma
explícita en el proceso).
54
Briseño

El transporte de oxígeno en
la sangre, las reacciones
químicas catalizadas por
enzimas y la producción de
energía metabólica durante
la respiración y la
fotosíntesis son algunos de
los muchos fenómenos que
dependen de la
concentración de protones.
55
Briseño

Recordemos nuevamente
que:
Ácido: dador de protones
Base: aceptor de protones
56
Briseño

Pondus Hydrogenii o potentia
Hydrogenii.
Del latín pondus peso o
potentia potencia e
Hydrogenium hidrógeno.
Este término fue acuñado por
el químico danés Sörensen
(1909), quien lo definió como
el logaritmo decimal negativo
de la actividad de los iones
hidrógeno.
57
Briseño
pH: potencial de
hidrógeno

Una variación de diez veces en la
concentración del ion hidrógeno o
hidroxilo corresponde a una
variación de una unidad del pH.
log 10 = 1,00
Desde entonces, el término pH se ha
utilizado universalmente por lo
práctico que resulta para evitar el
manejo de cifras largas y complejas.
En lugar de utilizar la actividad del
ion hidrógeno, se le puede aproximar
empleando la concentración molar
del ion hidrógeno.
58
Briseño
pH

Se define al pH como el
logaritmo de la inversa de la
“actividad” de protones
(iones hidrógeno).
Si bien las mediciones de pH
se relacionan con la
concentración del protón y
no con su actividad.
59
Briseño
pH: resumiendo

Como la escala de pH es
logarítmica, la variación de pH
en una unidad (en un sentido
o en otro) es igual a una
variación de la concentración
de hidrogeniones diez veces
mayor.
Es decir, mientras el pH varía
en progresión aritmética, la
concentración de H3O+ lo hace
en geométrica.
60
Briseño
pH

•Se calcula
•La
concentración
del ion
hidrógeno (H+)
1
• Se calcula
• El logaritmo
decimal de
(H+)
2 •El pH
•Es el negativo
del valor
obtenido en el
punto 2
3
61
Briseño
pH

62
Briseño
pH
Valores bajos de pH Valores altos de pH
Concentraciones Concentraciones
ALTAS BAJAS
de H+ de H+
Cuando un solución contiene concentraciones
iguales de H+ y de OH- es neutra.
Cuando la concentración de protones (H+) es
mayor es ácida.
Cuando la concentración de OH- es mayor es
básica o alcalina.

64
Briseño
pH
En concentraciones ordinarias,
prácticamente todas sus
moléculas están disociadas (la
totalidad de sus H+ y OH- están
libres).
Ácido
Fuerte
Base
Fuerte
Tienen constantes de
ionización pequeñas, de forma
que cuando se disuelven con
concentraciones ordinarias en
agua, gran parte de sus
moléculas se mantienen sin
disociar.
Ácido
Débil
Base
Débil
La concentración de sus iones
es menor que la totalidad de
sus grupos ionizables.

65
Briseño
pH
Se disocian
completamente
Ácido
Fuerte
Se disocian
parcialmente
Ácido
Débil
Los ácidos y bases fuertes
reaccionan casi completamente con
el agua.
Los débiles reaccionan parcialmente.

El pH de la sangre humana
debe ser ligeramente alcalino:
(7.35-7.45)
Compatible con la vida.
66
Briseño
pH

Los organismos vivos no
soportamos variaciones de
pH mayores de unas
décimas de unidad y por eso
hemos desarrollado a lo
largo de la evolución
sistemas de tampón o
buffer, que mantienen el pH
constante mediante
mecanismos homeostáticos.
67
Briseño
Sistemas
amortiguadores

Consisten en un ácido débil y
su base conjugada (sal) o por
una base débil y su ácido
conjugado que actúan como
dador y aceptor de protones
respectivamente.
Evitan la producción de
cambios intensos del pH
cuando se les añade cierta
cantidad de ácido o base.
68
Briseño
Sistemas
amortiguadores

La capacidad para minimizar
los cambios de pH producidos
por la adición de un ácido o
una base se llama capacidad
de tamponamiento.
El LIC y el LEC tienen esta
capacidad que es necesaria
para el mantenimiento de la
vida de un organismo.
69
Briseño
Sistemas
amortiguadores

El pH de una solución
amortiguadora se puede
conocer según una
expresión matemática
conocida como:
Ecuación de Henderson-Hasselbalch
70
Briseño
Sistemas
amortiguadores

Las fuerzas relativas de ácidos y
bases débiles se expresan en función
de sus constantes de disociación
(Ka).
La Ecuación de Henderson-
Hasselbalch tiene gran valor
predictivo en equilibrios protónicos
(pKa).
El término logarítmico de la Ecuación
de Henderson-Hasselbalch es
aproximadamente cero y, por tanto,
el pH de la disolución permanece
casi igual al pKa.
71
Briseño
Ecuación de Henderson-Hasselbalch

Los amortiguadores más
eficaces del organismo
son aquellos con pKa
(equilibrio protónico)
cercano al pH en que
operan.
72
Briseño
Sistemas
amortiguadores

El organismo humano tiene varios
sistemas amortiguadores, los más
importantes son:
Sistema amortiguador de
proteínas.
hemoglobina.
bicarbonatos.
fosfatos.
73
Briseño
Sistemas
amortiguadores

En la sangre, las
proteínas
plasmáticas son
sistemas
amortiguadores
eficaces:
(extracelulares e
intravasculares)
74
Briseño
Sistemas
amortiguadores

Las proteínas plasmáticas actúan como
ácidos y como bases por que están
compuestas por aa unidos entre sí por
enlaces peptídicos, los aa tiene radicales
libres ácidos R-COOH que pueden
disociarse en R-COO- + H+ (producen
protones) y además tienen radicales
libres básicos R-NH2, que se transforman
en R-NH3 (consumen protones).
75
Briseño
Sistemas
amortiguadores

Oxihemoglobina/hemoglobina
ácida reducida (HbO2/HHb).
(intracelular e intravascular)
En una primera reacción, el CO2
penetra a la sangre desde los
tejidos, y entra al eritrocito,
donde reacciona con H2O para
formar ácido carbónico (H2CO3);
esta reacción es catalizada por
una enzima llamada anhidrasa
carbónica.
76
Briseño
Sistemas
amortiguadores

77
Briseño
Sistemas
amortiguadores

El ácido carbónico (H2CO3) se disocia rápidamente en bicarbonato
(HCO3
-) y un protón (H+):
El equilibrio de la reacción es hacia su disociación.
Para evitar el peligro de incrementar la
acidez de la sangre, debe existir un sistema amortiguador que
absorba el exceso de protones.
78
Briseño
Sistemas
amortiguadores

La hemoglobina fija 2 protones por cada 4
moléculas de oxígeno que pierde (efecto Bohr).
Así, la liberación de protones obliga a la
liberación de O2 -de este modo se manifiesta uno
de los principales sistemas amortiguadores de la
Sangre-.
La hemoglobina es 6 veces más amortiguadora
que las proteínas del plasma.79
Briseño
Sistemas
amortiguadores

Sistema bicarbonato/ácido carbónico:
HCO3
-/H2CO3 (20:1)
(extracelular e intravascular)
Una vez que se ha formado el ácido
carbónico (H2CO3) en el eritrocito, una
parte regresa a la sangre.
80
Briseño
Sistemas
amortiguadores

Aunque la mayor porción de ácido
carbónico (H2CO3) en el eritrocito se disocia
en bicarbonato (HCO3
-) y un protón (H+), el
anión bicarbonato (HCO3
- ) difunde desde el
eritrocito hacia el plasma, por lo que otro
ión debe entrar al eritrocito en cantidades
equimolares.
81
Briseño
Sistemas
amortiguadores

Esto es para mantener la neutralidad
eléctrica a través de la membrana del
eritrocito.
El intercambio de bicarbonato (HCO3
- ) por
cloruro (Cl-) a través de la membrana
eritrocitaria se llama desplazamiento o
Salto del cloruro.
82
Briseño
Sistemas
amortiguadores

En la circulación pulmonar, el
proceso se invierte: cuando el
oxígeno se fija a la hemoglobina
desoxigenada, los protones (H+)
son liberados (efecto Haldane).
83
Briseño
Sistemas
amortiguadores

Los protones se unen con el
bicarbonato (HCO3
-) y con acción
de la enzima anhidrasa
carbónica, se forma ácido
carbónico (H2CO3).
84
Briseño
Sistemas
amortiguadores

El ácido carbónico (H2CO3) forma
CO2 y H2O que son expulsados en
la exhalación.
Así, la fijación de O2 obliga la
expulsión de CO2.
85
Briseño
Sistemas
amortiguadores

La concentración de ácido
carbónico (H2CO3) y bióxido de
carbono (CO2) disuelto, están
reguladas por los pulmones.
La concentración de
bicarbonato (HCO3
-)
plasmática está regulada por
los riñones.
86
Briseño
Sistemas
amortiguadores

Resumiendo:
Los principales sistemas
amortiguadores
intravasculares son 
Hemoglobinato/hemoglobina
(HbO2/HHb). Intracelular e
intravascular.
Bicarbonato/ácido carbónico
(HCO3
-/H2CO3). Extracelular e
intravascular.
87
Briseño
Sistemas
amortiguadores

fosfatos (intracelular).
Fosfato dibásico de sodio/fosfato monobásico de sodio
(Na2HPO4 /NaH2 PO4)
Actúa en forma casi idéntica al
sistema amortiguador de
bicarbonatos.
88
Briseño
Sistemas
amortiguadores

El pH de los líquidos
corporales extracelulares es
de 7.4
De acuerdo a la ecuación de
Henderson-Hasselbalch, puede
verse que a un pH de 7.4, la
concentración de bicarbonato
(HCO3
-) es 20 veces mayor que
la concentración del ácido
carbónico (H2CO3, CO2disuelto)
89
Briseño
Alteraciones del
equilibrio ácido-base

La concentración de cada
uno de estos
componentes puede ser
regulada fisiológicamente,
por lo que el organismo
tratará de corregir
cualquier alteración en
esta relación para
mantener este equilibrio
(mecanismo
compensatorio).90
Briseño
Alteraciones del
equilibrio ácido-base

Los cambios en el equilibrio
ácido-básico que se deben a
alteraciones del ácido
carbónico (H2CO3) y bióxido de
carbono (CO2 disuelto) en la
sangre son de origen
respiratorio y pueden ser:
Acidosis respiratoria
Alcalosis respiratoria
91
Briseño
Alteraciones
respiratorias

Una hipoventilación y el aumento
consecutivo de la tensión de CO2
se conoce como acidosis
respiratoria.
Puede presentarse en cualquier
patología que altere la
respiración:
Neumonía
Enfisema
ICC
Asma
Depresión del centro respiratorio.
92
Briseño
Acidosis respiratoria

Una hiperventilación y la
reducción consecutiva de la
concentración de CO2 en sangre
se conoce como alcalosis
respiratoria.
Puede presentarse en cualquier
hiperventilación (voluntaria o
forzada):
Crisis conversivas (ansiedad).
Alteraciones en el centro
respiratorio del SNC (EVC,
trauma).
93
Briseño
Alcalosis respiratoria

94
Briseño
Alteraciones
respiratorias
Alteración
Acidosis
Respiratoria
Alcalosis
Respiratoria
Tipo de
respiración
Hipoventilación Hiperventilación
CO2 Aumenta Disminuye
pH Baja Sube

Para compensar las acidosis y
alcalosis respiratorias se
producen cambios a nivel renal
para equilibrar el pH.
En la acidosis respiratoria se
aumenta la resorción (riñón) de
bicarbonato (HCO3
-) plasmático.
En la alcalosis respiratoria se
disminuye la resorción (riñón)
de bicarbonato (HCO3
-)
plasmático.
95
Briseño
Alteraciones respiratorias
–Compensación-

Cuando hay alteraciones
respiratorias, el pH es
regulado por los
riñones.
Los mecanismos renales
pueden reajustar por
completo el pH, pero
actúan lentamente.
96
Briseño
Alteraciones respiratorias
–Compensación-

Los cambios en el equilibrio
ácido-básico que se deben a
alteraciones en el contenido
de bicarbonato (HCO3
-) en la
sangre son de origen
metabólico y pueden ser:
Acidosis metabólica
Alcalosis metabólica
97
Briseño
Alteraciones
metabólicas

Una deficiencia de bicarbonato
(HCO3
-) en la sangre sin cambio (o
con un cambio relativamente
pequeño) en el ácido carbónico
(H2CO3), llevará a una acidosis
metabólica.
Puede presentarse en:
Diabetes mellitus descompensada
(producción endógena de ácidos
orgánicos cetoacidosis diabética).
IR
Diarrea.
98
Briseño
Acidosis metabólica

Un exceso de bicarbonato (HCO3
-) en la
sangre sin cambio (o con un cambio
relativamente pequeño) en el ácido
carbónico (H2CO3), llevará a una
alcalosis metabólica.
Puede presentarse en:
La ingestión de grandes cantidades de
álcali (antiácidos)
Obstrucción digestiva alta (estenosis
pilórica)
Vómito prolongado
Aspiración frecuente del contenido
gástrico.
Posprandio (marea alcalina).
99
Briseño

En el posprandio se
presenta un fenómeno
conocido como marea
alcalina que es resultado
de la formación de
bicarbonato (HCO3
-) en
respuesta a la secreción
de HCl (en estómago).
100
Briseño

101
Briseño
Alteraciones
metabólicas
Alteración
Acidosis
Metabólica
Alcalosis
Metabólica
Bicarbonato
(HCO3
-)
plasmático
Disminuye Aumenta
pH Baja Sube

Para compensar las acidosis y
alcalosis metabólicas se producen
cambios a nivel pulmonar para
equilibrar el pH.
En la acidosis metabólica se
ajustarán las concentraciones de
ácido carbónico (H2CO3) para la
eliminación de CO2
(hiperventilación respiración de
Kussmaul).
En la alcalosis metabólica se
ajustarán las concentraciones de
ácido carbónico (H2CO3) para la
retención de CO2 (hipoventilación).
102
Briseño
Alteraciones metabólicas
–Compensación-

Cuando hay alteraciones
metabólicas, el pH es regulado
por los pulmones.
Los mecanismos pulmonares
pueden reajustar el pH muy
rápidamente pero de una
manera incompleta.
103
Briseño
Alteraciones metabólicas
–Compensación-

Acidosis respiratoria 20:2 Para compensarla,
aumenta la resorción de bicarbonato,
elevando su nivel plasmático, compensando la
acidosis respiratoria 40:2, lo que resulta en
un pH de 7.4 (normal).
Alcalosis respiratoria 20:0.5 Para
compensarla, disminuye la resorción de
bicarbonato, disminuyendo su nivel
plasmático, compensando la alcalosis
respiratoria 10:0.5, lo que resulta en un pH
de 7.4 (normal).
Acidosis metabólica 10:1 Para compensarla,
se ajusta la concentración de ácido carbónico
por eliminación de CO2 (hiperventilación)
10:0.5, lo que resulta en un pH de 7.4
(normal).
Alcalosis metabólica 40:1 Para compensarla,
se ajusta la concentración de ácido carbónico
por retención de CO2 (hipoventilación) 40:2,
lo que resulta en un pH de 7.4 (normal).104
Briseño
Acidosis y alcalosis

En la acidosis respiratoria, la
resorción de bicarbonato (HCO3
-) en
los túbulos renales no sólo depende
de su nivel, también depende de la
tasa de secreción de H+ de las
células de los túbulos renales, por
que el bicarbonato (HCO3
-) es
resorbido a cambio de H+.
La tasa de resorción de bicarbonato
(HCO3
-) es proporcional a la
concentración de ácido carbónico
(H2CO3).
105
Briseño
Compensación Renal

En la alcalosis respiratoria, la
concentración de ácido carbónico
(H2CO3) disminuye, por lo tanto,
se evita la secreción renal de H+ y
la resorción de bicarbonato
(HCO3
-), reduciendo el nivel de
bicarbonato (HCO3
-) plasmático.
Estos mecanismos requieren
energía y son procesos de
transporte activo a diferencia de
la excreción de CO2 que se hace
por difusión simple.
106
Briseño
Compensación Renal

Esto se logra por dos
procesos:
1. Reabsorción de bicarbonato
(HCO3
-) filtrado.
2. Excreción de H+ mediante:
a. Los protones se combinan
con buffers (fosfatos).
b. Los protones forman y
excretan amonio en la
orina.
107
Briseño
Compensación Renal

La nefrona es la unidad estructural y
funcional básica del riñón, está
situada principalmente en la corteza
renal, cada riñón tiene más de un
millón de nefronas.
108
Briseño
Nefrona

Se centra en la secreción de
protones H+ desde la célula hasta la
luz tubular por intercambio con
sodio. En la célula del TCP los iones
H+ y el bicarbonato (HCO3
-) se
producen a partir del ácido carbónico
(H2CO3).
Cuando el H+ se secreta a la luz
tubular, el bicarbonato sale de la
célula por la membrana basolateral y
entra en el capilar peritubular.
109
Briseño
Compensación renal
Reabsorción de bicarbonato
(HCO3
-) filtrado.

Dentro de la luz tubular, el protón
H+ secretado se combina con el
bicarbonato (HCO3
-) filtrado para
formar ácido carbónico (H2CO3)
que se convierte rápidamente en
CO2 y H2O por la enzima
anhidrasa carbónica en la luz
tubular.
110
Briseño
Compensación renal
(HCO3
-) filtrado.

Estos productos se difunden a la célula
donde serán sustrato para la formación
de ácido carbónico (H2CO3) mediada por
la anhidrasa carbónica intracelular.
El sodio originalmente filtrado y el
bicarbonato (HCO3
-) formado dentro de
la célula se reabsorben hacia la sangre
(capilar peritubular).
Este mecanismo asegura que
virtualmente nada de bicarbonato
(HCO3
-) pase a los segmentos distales de
la nefrona y que una cantidad de
bicarbonato (HCO3
-) igual al filtrado
retorne al capilar peritubular.
111
Briseño
Compensación renal
(HCO3
-) filtrado.

En las células del TCD ocurren
procesos idénticos a los que
suceden en el TCP.
El ión hidrógeno es generado a
partir del CO2 y H2O y es
secretado hacia la luz del
túbulo a cambio del ión sodio a
través de dos mecanismos:
112
Briseño
Compensación renal
Excreción de H+

La amortiguación del ión
fosfato ácido o fosfato
monoácido (HPO4
2- ) filtrado:
El cambio de un ión sodio por
el ión hidrógeno secretado,
modifica el fosfato dibásico de
sodio (Na2HPO4)en
dihidrógeno fosfato de sodio
(NaH2PO4) con la consiguiente
disminución del pH urinario.
113
Briseño
Compensación renal
Excreción de H+

La secreción del ión amonio:
El amoniaco (NH3), se obtiene
principalmente por la desaminación
de los aa dentro de las células de
TCD. La desaminación de la
glutamina (por la glutaminasa renal)
sirve como fuente principal de
amonio urinario.
El amoniaco formado dentro de las
células del TCD reacciona
directamente con los iones
hidrógeno, por lo que se secretan
como iones de amonio (NH4
+).
114
Briseño
Compensación renal
Excreción de H+

116
Bibliografía
Fisicoquímica Fisiológica
Jiménez Vargas-Macarulla.
5ª edición. 1979. Edit. Interamericana.
Capítulo 4. Estados de agregación de la materia: 112-114.
Bioquímica
Rawn
1989. Edit. Interamericana McGraw-Hill
Volumen 1
Parte 1. Introducción.
Capítulo 2. El agua: 27-48
Bioquímica Ilustrada.
Harper.
28 ª edición. 2010. Edit. Mc. Graw Hill.
Capítulo 2. Agua y pH: 6-13.
Bioquímica. Las bases moleculares de la estructura y función
celular.
Lehninger.
Segunda edición. 1991. Ediciones Omega.
Capítulo 2. El agua: 41-58.
Briseño

117
Bibliografía
Bioquímica. Conceptos esenciales.
Feduchi, Blasco, Romero, Yáñez.
2011. Edit. Panamericana.
Sección I. Los materiales de la célula.
Capítulo 1. las bases de la bioquímica: 2-22.
Apuntes de la QFB María Elena Blásquez Gutiérrez.
Profesora tiempo completo de la Academia de Bioquímica.
Facultad de Medicina de la Benemérita Universidad Autónoma de
Puebla.
Mayo del 2012.
http://es.wikipedia.org/wiki/Solubilidad
Lectura recomendada
http://www.centrokineos.com/articulo/articulo_acido_base.pdf
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