Soluciones amortiguadoras de los sistemas biologicos

SOLUCIONES AMORTIGUADORAS DE LOS SISTEMAS BIOLOGICOS

Los amortiguadores son sistemas acuosos que tienden a resistir los cambios en el pH cuando se les agregan pequeñas cantidades de ácido (H+) o base (OH-). Las soluciones amortiguadoras son aquellas soluciones cuya concentración de hidrogeniones varía muy poco al añadirles ácidos o bases fuertes.

Un sistema amortiguador consiste de un ácido débil (dador de protones) y su base conjugada (aceptor de protones).

La capacidad amortiguadora va una unidad por arriba y una por debajo de su pKa, pues es precisamente en esta región en donde el agregar H+ u OH- tiene menor efecto.

En esta región los dos equilibrios que existen en la solución, la disociación del agua y la del ácido en cuestión, balancean las concentraciones agregadas de ácido o base, de tal manera que la suma de los componentes de las reacciones no varía, solo lo hace su relación de acuerdo con:

Kw = [H+][ OH-]

OH- H2O

Ac. Acético Acetato-

(CH3COOH) (CH3COO-)

H+

Figura1: Representación de los equilibrios que ocurren al agregar un ácido débil (acético) al agua.

En los organismos vivos se están produciendo continuamente ácidos orgánicos que son productos finales de reacciones metabólicas, catabolismo de proteínas y otras moléculas biológicamente activas. Mantener el pH en los fluidos intra y extracelulares es fundamental puesto que ello influye en la actividad biológica de las proteínas, enzimas, hormonas, la distribución de iones a través de membranas, etc… La manera en que podemos regular el pH dentro de los límites compatibles con la vida son: 1) los tampones fisiológicos y 2) la eliminación de ácidos y bases por compensación respiratoria y renal.

Los tampones fisiológicos son la primera línea de defensa frente a los cambios de pH de los líquidos corporales, entre los que destacan: el tampón fosfato, el tampón bicarbonato y el tampón hemoglobina.

Muchas reacciones químicas que se llevan a cabo en los sistemas vivos son extremadamente sensibles al pH, numerosas enzimas que catalizan las reacciones biológicas químicas importantes solo son eficaces en un intervalo muy estrecho de pH.

La sangre, es uno de los ejemplos más evidentes de la importancia de las disoluciones amortiguadoras en los seres vivos, es ligeramente básica, con un pH normal de 7.35 a 7.45.

Cualquier desviación tiene efectos muy negativos en la estabilidad de las membranas celulares, las estructuras de las proteínas ye n las actividades de las enzimas.

Se puede producir la muerte si el pH de la sangre desciende por debajo de 6.8 o se eleva por arriba de 7.8. Cuando pH < 7.35, se le conoce como acidosis. Cuando pH >7.45 se le conoce como alcalosis.

Los alimentos ayudan y su influencia en el pH

Actualmente los alimentos pueden clasificarse según la capacidad de producir más o menos residuos ácidos y se utiliza para ayudar a equilibrar el pH del sistema en general.

Los alimentos no pueden dividirse en buenos o malos, sólo son más útiles o menos útiles dependiendo de las necesidades específicas en un momento dado en una determinada persona.

Actualmente la mayor parte de la población mundial está sometida a factores estresantes que dañan su salud, colaborando en el aumento de la acidez corporal. Por lo cual es lógico y razonable elevar la proporción de la ingesta de alimentos que tiendan a alcalinizar.

Según Warburg (1932), premio Nobel de medicina, “ Cuando el pH está fuera de equilibrio, el oxígeno desciende, las células respiran en un ambiente anaeróbico por fermentación, haciendo aumentar la acidez; el cáncer es el resultado de un ambiente ácido”.

La acidosis es la tendencia más común, ya que el metabolismo ordinario genera diversos ácidos dentro del cuerpo.

Figura 2. Los alimentos y su relación con el pH

Sistemas amortiguadores

El sistema amortiguador principal que se utiliza para controlar el pH de la sangre es el sistema amortiguador acido-carbónico-bicarbonato.

Los equilibrios importantes en este sistema amortiguador son

H+(AC)+ HCO3 H2CO3 H2O + CO2

Varios aspectos de estos equilibrios son notables:

1. Aunque el acido carbónico es un ácido diprotico, el ion carbonato no es importante en este sistema.

2. Uno de los componentes de este equilibrio, CO2 es un gas, el cual proporciona un mecanismo para que el cuerpo ajuste equilibrios. La eliminación del CO2 a través de la exhalación desplaza los equilibrios hacia la derecha, por lo que s e consumen iones H.

3. El sistema amortiguador de la sangre a un pH de 7.4 el cual está muy alejado del valor pKa del H2CO3. Para que el sistema amortiguador tenga un pH de 7.4 la relación base/acido debe tener un valor de aproximadamente 20

En el plasma sanguíneo normal las concentraciones de HCO3 y H2CO3 son alrededor de 0.024 M y 0.0012 M respectivamente. Como consecuencia el sistema amortiguador tiene una gran capacidad para neutralizar la base adicional.

Los órganos principales que regulan el pH del sistema amortiguador acido carbónico-bicarbonato son los pulmones y los riñones. Algunos de los receptores del cerebro son sensibles a las concentraciones de H+ y CO2 de los fluidos corporales.

La aplicación más importante de esta teoría de los amortiguadores es, para los fisiólogos, el estudio de la regulación del equilibrio

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