Control de pH en los fluidos corporales Liliana

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SINALOA 
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICO BIOLÓGICAS 
 
Asignatura: Bioquímica estructural 
 
“El control del pH en los fluidos corporales” 
 
 
Docente: Dr. Eduardo Armienta Aldana 
 
 
Alumna: Liliana Emayanin López García 
 
 
Grado y grupo: 3-6 
 
 
 
 
ÍNDICE 
 
pH INTRACELULAR ............................................................................................... 1 
 
SISTEMAS AMORTIGUADORES FISIOLÓGICOS ................................................ 2 
Sistema Bicarbonato (anhídrido carbónico/bicarbonato): .................................... 3 
Sistema Fosfato: .................................................................................................. 3 
Hemoglobina: ....................................................................................................... 4 
 
ESTIMACIÓN DEL pH PLASMÁTICO .................................................................... 5 
 
REGENERACIÓN DE LOS TAMPONES CORPORALES A NIVEL RENAL ........... 6 
 
BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................... 7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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pH INTRACELULAR 
 
Las células son menos alcalinas que el plasma, con un pH próximo a 7. Existen en 
el interior celular una gran cantidad de funciones que son dependientes 
estrechamente del pH (glucolisis, gluconeogénesis, síntesis de ADN, proliferación 
celular, funcionamiento de canales, etc.). 
El metabolismo celular produce H+ que deben ser tamponados antes de proceder a 
su excreción. Las proteínas celulares y otras macromoléculas ejercen un importante 
papel tamponador y el sistema anti transporte de Na+ / H+ la vía más importante para 
su eliminación de las células. 
El pH extracelular es un reflejo del pH intracelular y viceversa. La concentración de 
H+ en el cuerpo se regula de forma muy exacta, ya que las proteínas intracelulares 
como enzimas y canales de membrana son muy sensibles al pH. 
La concentración de iones H+ libres en sangre se mantiene normalmente entre 40 y 
45 nmol/litro, lo cual da un valor de pH sanguíneo comprendido entre 7,35 y 7,45, 
valor medio de referencia 7,40 (los valores compatibles con la vida estarían entre 
6,8 y 7,7). El organismo produce continuamente ácidos no volátiles y CO2 como 
consecuencia del metabolismo, estas moléculas generadoras de H+ modificarán la 
concentración de estos iones y el valor del pH. La regulación se realiza en dos 
etapas: 
Los iones H+ son amortiguados o neutralizados por otras moléculas. 
Posteriormente son eliminados del organismo. 
El equilibrio ácido-base estudia los mecanismos que mantienen los valores de los 
iones hidrógeno de los líquidos corporales dentro de los límites normales. Las 
células son muy sensibles al pH del medio extracelular. Éste tiene un pH de 7,4 y 
un descenso por debajo de 7 o un ascenso por encima de 7,8 puede resultar letal. 
Ello significa que la concentración de H+ debe encontrarse entre 16-100 nmol/litro. 
La sangre es ligeramente alcalina con un pH de 7,4 0,04, es decir con un rango en 
la concentración de H+ aún menor. 
 
 
 
 
 
 
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SISTEMAS AMORTIGUADORES FISIOLÓGICOS 
 
De acuerdo a Miles y Butcher(1995),profesores de la Universidad de Florida, los 
amortiguadores (buffers) en los fluidos corporales sirven como una defensa contra 
el cambio del PH .Cada compartimiento de fluido contiene tipos y características de 
substancias disueltas, algunas que son amortiguadores a un pH fisiológico. Por eso, 
el pH es estabilizado por la capacidad amortiguadora de los fluidos corporales. 
Los valores de pH en el organismo deben mantenerse en márgenes muy estrechos 
y próximos a la neutralidad, variando ligeramente según el órgano, célula o 
compartimento intracelular analizado. La sangre arterial presenta un pH alrededor 
de 7,4 y las oscilaciones, compatibles con la vida, no pueden ir más allá de cuatro 
décimas hacia arriba o hacia abajo. Para conseguirlo, el cuerpo humano dispone de 
varios sistemas, siendo el eje central de los mismos las disoluciones reguladoras o 
amortiguadoras. 
Se define una disolución de este tipo a la que es capaz de disminuir o "amortiguar" 
las variaciones de pH en el medio en el que se encuentra. 
 H+ + Tampón– Æ Tampón 
Estas disoluciones pueden estar formadas de la siguiente manera: 
• Un ácido débil y la sal de su base conjugada. Ejemplo: ácido acético/acetato 
sódico. 
• Una base débil y la sal de su ácido conjugado. Ejemplo: amoniaco/cloruro 
amónico. 
Al añadir a estas disoluciones ácidos y/o bases se produce un cambio mínimo en el 
pH, su capacidad amortiguadora se mide como la cantidad de ácido o base añadida 
para lograr un cambio de una unidad en el pH. 
La ley de masas aplicada a la situación en el equilibrio de una disolución 
amortiguadora permite la medida del pH mediante la ecuación de Henderson-
Hasselbach. 
La capacidad amortiguadora es máxima cuando el pH a regular está próximo a los 
valores de pKa. Los tampones más importantes son los siguientes: 
 
• Tampón Carbónico/Bicarbonato: H+ + HCO–3 Æ H 2CO3 Æ CO2 + H2O 
• Tampón Fosfato : H+ + HPO2-4 Æ H2 PO4– 
• Tampón Proteinato: H+ + Protein2– Æ HProtein (n–1) 
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Sistema Bicarbonato (anhídrido carbónico/bicarbonato): 
Este el buffer amortiguador principal en el fluido extracelular, dentro de la célula roja 
de la sangre y en el plasma. En este sistema el CO2 se comporta como ácido volátil 
y su concentración puede ser controlada por medio de la tasa de respiración del 
animal. La Siguiente ecuación muestra la formación de iones de hidrógeno en las 
células rojas de sangre como resultado del transporte del gas carbónico del tejido a 
los pulmones : CO2 + H2O H2CO3 HCO3 - + H+ cuando la célula roja de sangre 
está dentro de los tejidos corporales esta reacción va hacia la derecha. En los 
pulmones la reacción va hacia la izquierda. 
 Además, la presión parcial del CO, es más alta dentro de los tejidos y más baja en 
los pulmones. La reducción en la tasa de respiración permite la acumulación de CO2 
y mueve la ecuación hacia la derecha, la concentración de hidrogeniones se 
incrementa y el pH del fluido se reduce, lo que produce una condición conocida 
corno acidosis respiratoria. Si la tasa de respiración es más rápida que lo normal, la 
ecuación se mueve hacia la izquierda y resulta la alcalosis respiratoria. Esto ocurre 
comúnmente en aves como resultado del jadeo debido al estrés por calor. Se puede 
controlar estos disturbios metabólicos, por medio de aumentar o reducir la tasa 
respiratoria. 
 
Sistema Fosfato: 
 Todos los fosfatos en el animal vienen de la dieta, a un pH de 7.40, la mayoría del 
fosfato en los compartimientos fluidos existe en la forma de las especies iónicas 
H2PO4 -1 y HPO4 -2 , cuando el pH en los fluidos corporales comienza a decaer, 
la especie HPO4 -2 se vuelve importante corno un aceptante de protones y se 
convierte en la especie H2PO4 -1 ,así cuando el pH se eleva por encima de 7.40, la 
especie H2PO4 -1 dona un protón al fluido y se convierte de nuevo en la especie 
HPO4 -2 . El sistema fosfato es el amortiguador más importante en la orina, debido 
a que los protones excretados en la orina son principalmente en la forma de la 
especie H2PO4 -. 
Durante la acidosis prolongada, la amortiguación por fosfato es muy importante, lo 
cual se relaciona con los huesos, debido a que son una buena reserva de 
amortiguadores como el fosfato cálcico que se presenta en forma de hidroxiapatita, 
el cual no es muy soluble, pero su solubilidad es mayor durante la acidosis y algo 
de fosfato cálcico en los huesos se convierte en solución. Esto ocurre comúnmente 
en las ponedoras cuando los huesos están suministrando calcio para la calcificación 
del cascarón de huevo, entonces, el fosfato cálcico se disocia y se convierte en 
Ca+2 y PO4-3 , inmediatamente la especie PO4-3 aceptaun protón y se convierte 
en la especie HPO4 -2 . Durante la acidosis esta reacción continúa y la especie 
HPO4 -2 acepta otro protón y se convierte a H2PO4 -1 . Así pues, durante la acidosis 
tos huesos pueden ayudar a mantener el equilibrio ácido base por medio 
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proporcionar la especie de fosfato que acepta protones, incrementando el pH al nivel 
deseado 7,4. 
Hemoglobina: 
La hemoglobina es un amortiguador muy importante y sólo so encuentra en la célula 
roja de la sangre. Sirve como un amortiguador excelente por varias razones. Las 
dos razones principales son su alta concentración en la sangre y su altísimo 
contenido del aminoácido histidina. 
Este aminoácido tiene una cadena lateral única llamada imidazol. Esta cadena, 
puede atraer a los protones y sacarlos de los fluidos corporales o puede donar 
protones dichos fluidos en el intento de mantener el pH cerca de 7.40. Las otras 
proteínas en los compartimentos de fluido, también le deben su capacidad de 
amortiguar a esta cadena lateral. La albúmina es la proteína del plasma más 
abundante y contribuye en forma significativa a la amortiguación de la sangre. El 
fluido intracelular está lleno de proteínas que funcionan como el sistema más 
importante de amortiguación dentro de la célula. 
En condiciones metabólicas la Hb se comporta como un ácido débil y la 
oxihemoglobina como un ácido más fuerte que la Hb reducida (es decir aquella que 
lleva un hidrogenión —> HHb). Es importante anotar, que la Hb incide sobre el 
transporte del CO2 por la sangre, veamos como lo hace: En las células por efecto 
de la respiración celular se produce gas carbónico que pasa a la sangre penetrando 
los hematíes, quienes contienen la enzima anhidrasa carbónica y convierten al CO2 
en ácido carbónico (H2CO3), este se disocia en iones bicarbonato e hidrógeno, que 
harían descender el pH, de no ser capturados rápidamente por la HbO2 ~ , que se 
transforma en oxihemoglobina reducida (HHbO2). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ESTIMACIÓN DEL pH PLASMÁTICO 
 
La ecuación de Henderson-Hasselbach puede ser aplicada a los tampones, 
principalmente al Carbónico/Bicarbonato. El pKa de la siguiente reacción es de 6,1 
y la solubilidad del CO2 es de 0,03 mmol/mm. Hg. 
 CO2 + H2O Æ H2CO3 Æ H+ + HCO–3 ; 
abreviadamente: CO2 + H2O Æ H+ + HCO–3 
 pH = 6,1 + log [HCO–3] / 0,03 p CO2 
Si la concentración de ión bicarbonato vale 24 mmol/litro y la presión parcial de 
anhídrido carbónico en sangre arterial es de 40 mm Hg. Llevados estos valores a la 
ecuación anterior se obtiene un pH de 7,40. Esta ecuación resume la regulación 
fisiológica del pH, el numerador es controlado por el riñón, mientras que el 
denominador es controlado por el aparato respiratorio. 
Además, esta ecuación también permite una clasificación racional de los 
desequilibrios ácido-básicos. El numerador se ve afectado bien por ingestión o 
producción de ácidos o bases produciendo acidosis o alcalosis metabólicas. El 
denominador se ve afectado por alteraciones en la ventilación pulmonar, o en la 
composición del aire inspirado dando lugar a acidosis o alcalosis respiratorias. 
En algunas ocasiones las alteraciones pueden venir dadas por los dos mecanismos. 
De forma resumida se pueden clasificar las alteraciones ácido-básicas en: 
1. Disminución de bicarbonato: acidosis metabólica. 
2. Aumento de bicarbonato: alcalosis metabólica. 
3. Disminución de anhídrido carbónico: alcalosis respiratoria. 
4. Aumento de anhídrido carbónico: acidosis respiratoria. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 REGENERACIÓN DE LOS TAMPONES CORPORALES A NIVEL RENAL 
 
La ventilación es la segunda línea de defensa en el control del pH. Es una respuesta 
rápida y de control reflejo que puede solucionar el 75% de los trastornos de pH. La 
línea final de defensa está en los riñones; son más lentos que los otros dos sistemas, 
amortiguadores y ventilación, pero muy eficaces para manejar cualquier trastorno 
remanente del pH en condiciones normales. Los riñones son los encargados de 
rectificar los cambios producidos por un exceso de ácido o álcali en el organismo. 
Debido a la compensación respiratoria, el pH puede encontrarse dentro de la 
normalidad, sin embargo, la concentración de tampones puede encontrarse 
disminuida (si ha habido un exceso de ácidos) o aumentada (si el exceso es de 
álcali) y se requiere su vuelta a los niveles normales. 
El riñón, en caso de acidosis, por ejemplo, repone el bicarbonato que ha sido 
consumido y permite la excreción de hidrogeniones en la orina. 
Los mecanismos de los que dispone son los siguientes: 
1. De forma directa, excretando o reabsorbiendo H+. 
2. De forma indirecta, aumentando o disminuyendo la reabsorción de 
bicarbonato. 
Para llevar a cabo estas funciones se dispone de distintos mecanismos de 
transporte: 
• a) Contra transportador bidireccional de Na+–H+ , mueve Na+ hacia el interior 
celular y H+ hacia la luz del túbulo. 
• b) Cotransportador basolateral de Na+–HCO3– mueve ambos hacia el líquido 
intersticial. 
• c) La H+–ATPasa mueve H+ en contra de su gradiente hacia la luz tubular. 
• d) La H+–K+ –ATPasa, reabsorbe K+ y secreta H+. 
• e) Contra transportador bidireccional de Na+ –NH4+ , mueve NH4+ a la luz 
tubular y Na+ al interior. 
 
 
 
 
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BIBLIOGRAFÍA 
 
Universidad de Cantabria. (2017). Regulación del equilibrio ácido-base. 
septiembre 10, 2021, de Open course ware Sitio web: 
https://ocw.unican.es/mod/page/view.php?id=562 
 
Escuela de ciencias agricola, pecuarias y del medio ambiente. (2014). Soluciones 
Buffer-Amortiguadoras. septiembre 10, 2021, de UNIVERSIDAD NACIONAL 
ABIERTA Y A DISTANCIA 
Sitio web: https://repository.unad.edu.co/bitstream/handle/10596/4810/334001-
%20Soluciones%20Buffer-
Amortiguadoras.pdf;jsessionid=B5ED33316C67AF18AB7224458FCC272A.jvm1?s
equence=1 
https://ocw.unican.es/mod/page/view.php?id=562