Tema 5. Regulación del pH. Soluciones amortiguadoras y su mecanismo de regulación del pH. Ecuación de Henderson- Hasselbach. Estudio de los principales amortiguadores biológicos. Acidosis y Alcalosis Profa. María Jesús Sánchez del Pino Bibliografía: Mathews CK, van Holde KE, Ahern KG. Bioquímica (3ª ed.), McGraw-Hill. Interamericana, 2002 Devlin TM. Bioquímica (4ª ed.), Ed. Reverté S.A., 2004
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Tema 5.
Regulación del pH. Soluciones amortiguadoras y su mecanismo de regulación del pH. Ecuación de Henderson-Hasselbach. Estudio de los principales amortiguadores biológicos. Acidosis y Alcalosis
Profa. María Jesús Sánchez del Pino
Bibliografía:
Mathews CK, van Holde KE, Ahern KG. Bioquímica (3ª ed.), McGraw-Hill. Interamericana, 2002
Cálculo del valor de pH de una solución amortiguadora: Ecuación de Henderson-Hasselbach
AcH + H2O Ac- + H3O+
Kc x [H2O] = [H3O+] x [Ac-]
[AcH] = Ka
Kc =[H3O+] x [Ac-]
[H2O] x [AcH]
Ka =[H+] x [Ac-]
[AcH]
= [H+] [Ac-]
[AcH]
Si aplicamos logaritmos:
log Ka = log [H+] +
[Ac-]
[AcH]
log
[H+] = - log - log Ka +[Ac-]
[AcH]
log
pH = pKa + log[Ac-]
[AcH] = pKa + log
[SAL]
[ÁCIDO]
Factores de los que depende una solución amortiguadora:
1. Naturaleza del ácido (débil: Ka bajo)
2. Temperatura
3. Relación sal / ácido (pH próximo a pKa): 10-100
Eficacia amortiguadora
-2 -1
50
pK 1 2
19
91
99
50% de sal corresponde a pH = pK
91% de sal corresponde a pH = pK + 1
99% de sal corresponde a pH = pK + 2
9% de sal corresponde a pH = pK – 1
1% de sal corresponde a pH = pK -2
50 moléculas de ácido acético
50 moléculas de acetato sódico
pH = pKa}
1. Añadimos 41 moléculas de ClH
91 moléculas de ácido (50+41)
9 moléculas de sal (50-41)
pH = pK - 1
2. Añadimos 41 moléculas de NaOH
91 moléculas de sal (50+41)
9 moléculas de ácido (50-41)
pH = pK + 1
Principales amortiguadores biológicos
1.Plasmáticos
1.1. amortiguador de fosfato
1.2. amortiguador de bicarbonato
1.3. sistema amortiguador de las proteínas
2. Globulares: Hemoglobina
pH en la sangre arterial es de 7,40 y de 7,35 en sangre venosa
PO4H3
Tampón Fosfato
PO4H2- + H+
pKa 2,14 sal/ácido = 2x105/1
PO4H2- + H+
pKa 6,7 sal/ácido = 4/1
PO4H2- PO43- + H+
pKa 12,7 sal/ácido = 1 / 2x105
PO4H2-
Tampón Bicarbonato
CO3H2 CO3H- + H+
pKa 6,37 sal/ácido = 20 /1
CO2 + H2Oanhidrasa carbónica
pH = pKa + log[CO3H-]
pCO2 x
Tampón Hemoglobina
HbH Hb- + H+
Hemoglobina desoxigenada
HbO2H HbO2- + H+
Hemoglobina oxigenada
HbH + O2HbO2HpH ácido
pH básico
EFECTO BÖHR
Hb- / HbH = 1/4
HbO2-/ HbO2H = 4/1
pKa = 8,9
pKa = 6,7
Acción conjunta de los tampones Hemoglobina y Bicarbonato
Hb- + H+HbO2- + H+
HbH + O2HbO2HpH ácido
pH básico
CO3H2 CO3H- + H+CO2 + H2O
1. Si aumenta [H+]: baja pH
Hb- + H+HbO2- + H+
HbH + O2HbO2HpH ácido
pH básico
CO3H2 CO3H- + H+CO2 + H2O
2. Si baja [H+]: aumenta pH
Acción conjunta de los tampones Hemoglobina y Bicarbonato
ALTERACIONES DEL pH: ACIDOSIS Y ALCALOSIS
1. ACIDOSIS METABÓLICA: Aumento en la producción de ácidos orgánicos.Ejemplos: diabetes mellitus, hipertermia, aumento del catabolismo proteico, etc.
El organismo responde compensando a nivel respiratorio aumentando la ventilación (hiperpnea) y a nivel renal reteniendo CO3H- o eliminando H+ por orina (acidificación de la orina).
2. ACIDOSIS RESPIRATORIA: Se retiene CO2 y se produce un aumento de la concentración de H+.Ejemplos: insuficiencia respiratoria, hipoventilación, enfisema, bronquitis crónica, etc.
El organismo responde aumentando la reabsorción de CO3H- a nivel renal.
ALTERACIONES DEL pH: ACIDOSIS Y ALCALOSIS
3. ALCALOSIS METABÓLICA: se presenta con un aumento del pH al incrementarse la pérdida de ácidos.Ejemplos: vómitos de repetición (pérdida de ClH)
El organismo responde compensando a nivel respiratorio disminuyendo la ventilación, con lo que aumentará la pCO2, y a nivel renal aumentando la excreción de CO3H- (alcalinización de la orina).
4. ALCALOSIS RESPIRATORIA: Se produce un aumento de la eliminación de CO2 y, por lo tanto, una disminución en la concentración de H+.Ejemplos: hiperventilación, histeria, hipo, etc.
El organismo responde aumentando la eliminación de CO3H- a nivel renal.