SISTEMAS BUFFERS O AMORTIGUADORES

BLOQUE III

OBJETIVO 9: Señalar los sistemas buffers más importantes para la regulación del pH intracelular y extracelular.

SISTEMAS BUFFERS O AMORTIGUADORES

LIQ. EXTRACELULAR

Bicarbonato HCO3 - / H2CO3

LIQ. INTRACELULAR

Fosfato  HPO4 = / H2PO4 –

En el líquido extracelular

Buffer Bicarbonato:

El bicarbonato es un tampón fundamental en el organismo y normalmente está presente en los fluidos biológicos como bicarbonato sódico (siendo el sodio el principal ion positivo en los fluidos extracelulares) Es el amortiguador más importante del plasma y es también la primera línea de defensa del organismo cuando gana o pierde protones, es un sistema muy eficaz debido a que: la producción de CO2 en tejidos es constante; La relación HCO3 - / H2CO3 es muy alta (20/1), lo que le proporciona una alta capacidad tampón frente a los ácidos;  es un sistema abierto, con lo que el exceso de CO2 puede ser eliminado por ventilación pulmonar de manera rápida, la concentración de H2CO3 se mantiene constante por la eliminación de CO2.  Además, el HCO3 - puede ser eliminado por los riñones mediante un sistema de intercambio con solutos.

En el líquido intracelular

 Buffer Fosfato:

 Se trata de un tampón inorgánico que se encuentra en los líquidos intracelulares y mantiene el pH en torno al 6,86 debido al equilibrio existente entre un ácido débil; el dihidrógeno fosfato (DHP) y su base: el monohidrógeno fosfato (MHP). Ambos compuestos mantienen un equilibrio entre sí, pudiendo el DHP liberar un protón y transformarse en MHP, (la reacción se desplaza hacia la derecha), y el MHP puede unirse aun protón para originar una molécula de DHP, (la reacción se desplaza hacia la izquierda).

H2PO4-    ⇄ HPO4-2 + H+

Es decir, a pH fisiológico, las especies del fosfato con capacidad de tamponar son H2PO4- y  HPO4-2 ya que su valor de pK es de 6,8.

Así pues, para el tampón fosfato: pH = 6,8 + log HPO4-2 / H2PO4-  

A pH fisiológico de 7,4 la concentración de HPO4-2 (un 80%) es 4 veces superior a la de H2PO4- (un 20%). Así pues, el tampón fosfato es un sistema muy eficaz para amortiguar ácidos.

La concentración de fosfato en la sangre es baja (2 mEq/L) por lo que tiene escasa capacidad de tamponar si lo comparamos con otros tampones como el bicarbonato. En cambio, a nivel intracelular, las concentraciones de fosfato son elevadas lo que le convierte en un tampón eficiente. Las grandes cantidades de fosfato dentro de las células corporales y en el hueso hacen que el fosfato sea un depósito grande y eficaz para amortiguar el pH.

OBJETIVO 10. Comparar los sistemas que mantienen el equilibrio ácido-base del organismo.

SISTEMA RESPIRATORIO.

Los pulmones constituyen la segunda línea de defensa contra los trastornos del equilibrio acido-base, actúa en un rango de tiempo de minutos a horas. El mecanismo de compensación pulmonar es rápido gracias a que  la eliminación del CO2 proveniente del H2CO3 se lleva cabo merced a la enzima anhidrasa carbonica. Esta enzima intraeritocitaria es muy activa, la reacción que cataliza:

                           CO2  +  H20  =    H2CO3

es de tal magnitud que alcanza el equilibrio en menos de un segundo, menos del tiempo que permanece en la sangre en el lecho capilar.

Cuando el pH de los líquidos cerebrales (LCR e intersticial) alcanza niveles cercanos a 7.2 los quimiorreceptores del bulbo raquídeo estimulan la ventilación pulmonar de tal manera que se produce una marcada hiperventilación que es máxima cuando se alcanza el valor de 7.0.

Si la concentración de H2CO3 en la sangre aumenta, se produce aumento en la pCC>2 con la consecuente estimación del centro respiratorio, lo que condiciona una disminución de la pCO2 del aire alveolar.

Estos dos hechos tienden a llevar de nuevo la relación HCO-3/ CO2 a su valor normal de 20:1, con lo que el pH recupera el valor de 7.4.  

SISTEMA RENAL.

Contribuye la tercera línea de defensa con un tiempo de respuesta de horas a días, es de los mas lentos pero también es de los mas eficaces y completos. Son varios los mecanismos por los cuales el riñón excreta H+ y retiene HCO-3 :

A – Reabsorción de bicarbonato. Del túbulo proximal depende la mayor parte de la reabsorción de los 4500 mOsm que filtra el glomérulo. El H2CO3 formado se disocia en HCO-3 y H+. El H+ es secretado hacia la luz tubular intercambiado por Na+  el cual reabsorbe junto con el ion HCO-3.

B – Acidificación de la orina. Para que se excrete orina una ácida, los ácidos débiles como el fosfato se eliminan bajo la forma de fosfato monosódico. En el liquido extracelular, a pH 7.4 la relación HPO/H2PO4 es de 4:1, pero en la orina a un pH ácido (5.4), esta relación se invierte y pasa a ser de 4:100. Es decir que la orina se eliminan grandes cantidades de fosfato monosódico.

C – Producción de ion amonio. El amoniaco es una base débil que difunde libremente a través de las membranas celulares y capta iones H para formar amonio NH4, este amonio es difundible  a través de las membranas celulares y su concentración depende del pH de los compartimentos. Dos factores determinan la excreción de amonio; el primero lo constituye el pH urinario. Conforme el pH de la orina disminuye, mas NH3 es producido por el lumen tubular para formar NH4, el cual se elimina en la orina. El segundo factor lo constituye la acidosis metabólica crónica que estimula la utilización renal de glutamina, favorece la producción de NH3 y aumenta la excreción de NH4.

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