Tema Nro 1 AGUA

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TEMA No. 1: 
 EL AGUA COMO SOLVENTE EN LOS 
SERES VIVOS. 
PROF. LUIS OJEDA 
UNIVERSIDAD DE CARABOBO 
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD 
ESCUELA DE MEDICINA "Dr. WITREMUNDO TORREALBA" 
DEPARTAMENTO DE FISIOLOGÍA Y BIOQUÍMICA 
OBJETIVOS ESPECIFICOS CONTENIDOS: 
1. Explicar los siguientes conceptos enlaces 
químicos covalentes, y no covalentes en sus 
diferentes formas, electronegatividad, 
polaridad. 
 
2. Explicar por qué el agua puede mantener la 
temperatura del cuerpo relativamente constante. 
 
 
 
 
3. Explicar por qué la molécula de agua es un dipolo 
eléctrico. 
 
4. Explicar por qué el agua es un buen solvente. 
 
5. Establecer la influencia del enlace de Hidrógeno 
en el mantenimiento de las estructuras de macro-
moléculas. 
 
 
6. Explicar la importancia de las interacciones 
hidrofóbicas, en la formación de micelas y la 
importancia de éstas en las estructuras de 
membrana 
 
7. Interpretar los conceptos de: Acidos y Bases según 
Bronsted y Lowry.Constante de disociación. 
 
8. Explicar el significado de pH. 
 
 Enlaces químicos. Tipos. 
Electronegatividad. Polaridad
 
 
 Propiedades físico químicas del agua: 
Punto de fusión, Punto de ebullición, 
calor de vaporización, calor de fusión, 
capacidad calórica, constante 
dieléctrica, tensión superficial. 
 
 Distribución específica de los electrones 
en la molécula de agua 
 
 Propiedades disolventes del agua: 
a)Atracciones electrostáticas entre 
dipolos del agua y los iones. 
b)Establecimiento de puentes de 
Hidrógeno. 
 
 
 Interacciones hidrofóbicas. 
 Formación de micelas. 
 
 
 
 Teoría de Bronsted y Lowry para ácidos y 
bases. 
 
 Ionización del agua. 
 Producto iónico del agua como base para 
la escala de pH. Definición de pH. 
 
OBJETIVOS ESPECIFICOS CONTENIDOS 
 
9. Explicar la importancia del mantenimiento del pH 
para la existencia de procesos vitales. 
 
 
 
 
10. Diferenciar entre una curva de valoración de 
 Acido fuerte - base fuerte 
 Acido débil - base fuerte 
 
 
11. En una curva de valoración para un ácido 
débil base fuerte, relacionar los cambios de pH, 
con las especies iónicas existentes al comienzo, 
en el punto medio y al final de la valoración. 
 
12. En una curva de valoración para un ácido débil 
base fuerte, analizar la zona de la curva en la 
cual el pH del sistema se mantiene relativamente 
constante 
 
13. Interpretar el significado de pKa 
 
 
14. Utilizar la ecuación de Henderson-Hasselbalch, 
para la resolución de problemas. 
 
 
15. Aplicar el concepto de amortiguador para 
explicar cómo se mantiene el pH en los 
principales fluidos del organismo. 
 Importancia del mantenimiento del pH 
para los procesos vitales. Valores de pH 
en: sangre jugos gástricos y 
pancreáticos, líquido cefalorraquídeo, 
humor acuoso, orina normal, orina en 
algunos estados patológicos. 
 
 Curvas de valoración: 
 Acido fuerte-base fuerte 
 Acido débil-base fuerte 
 
 
 Análisis de la curva de valoración de 
ácido acético con una base fuerte. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Significado de pKa 
 
 
 Ecuación de Henderson-Hasselbalch. 
Aplicaciones fisiológicas. 
 
 
 Amortiguadores: Mecanismos de acción. 
 Sistema amortiguador: Bicarbonato-ácido 
carbónico, sistema amortiguador fosfato, 
hemoglobina, proteínas del plasma. 
 
Tema 1: Agua y pH 
Composición Molecular de las Células 
•Agua: molécula mas abundante; 70% de la 
masa celular total 
•Iones inorgánicos 
•Moléculas que contienen carbono 
Agua 
Iones inorgánicos 
Moléculas Orgánicas Importancia central en 
la química biológica 
El agua es una molécula polar donde los 
átomos de hidrógeno poseen una carga 
ligeramente positiva y el oxígeno posee 
una carga ligeramente negativa. 
Formar enlaces o puentes de hidrógeno 
entre sí o con otras moléculas 
Interaccionar con iones 
Moléculas polares y moléculas no polares 
Tema 1: Agua y pH 
EL AGUA ES UNA MOLÉCULA POLAR 
¿Por qué el agua es un dipolo eléctrico? 
El átomo de oxigeno de mayor electronegatividad tiende a atraer los 
electrones no compartidos del átomo de hidrógeno, quedando el 
átomo de oxígeno con una carga parcial negativa y los átomos de 
hidrógeno con una carga parcial positiva. 
Agua 
Electronegatividad: es la tendencia a 
atraer electrones. Depende de la posición 
del elemento en la tabla periódica. 
Interacciones No covalentes: siempre 
están implicadas cargas eléctricas. 
Interacciones Covalentes: comparten 
pares de electrones. Enlaces fuertes. 
Incremento de la electronegatividad 
Interacciones Hidrofóbicas: se originan 
por el rechazo de las sustancias no polares 
a un ambiente polar (agua). 
Tema 1: Agua y pH 
INTERACCIÓN DEL AGUA CON COMPUESTOS DE DIFERENTE POLARIDAD 
Moléculas polares o hidrofílicas: son aquellas que se 
disuelven en el agua 
Hidratación de los iones en disolución 
Moléculas orgánicas polares 
Glucosa 
Glicina 
Aspartato 
Lactato 
Glicerol 
Grupo polar 
Tema 1: Agua y pH 
INTERACCIÓN DEL AGUA CON COMPUESTOS DE DIFERENTE POLARIDAD 
Moléculas No polares o hidrofóbicas: son aquellas que 
no se disuelven en el agua 
• Estructura típica de una cera 
 
Son “jaulas” alrededor 
de las moléculas no 
polares. 
Grupos no polares 
Tema 1: Agua y pH 
INTERACCIONES NO COVALENTES 
Tabla de energías de enlaces 
Enlaces 
covalentes 
Tipo de interacción Modelo Ejemplo 
Carga- carga 
Carga- dipolo 
Fuerza con el intervalo más largo; no 
direccional 
Depende de la orientación del dipolo 
Dipolo- dipolo 
Depende de la orientación mutua de los 
dipolos 
Carga – dipolo inducido 
Depende de la polaridad de la molécula en 
la que se ha inducido el dipolo 
Dipolo- dipolo inducido 
Depende de la polarizabilidad de la 
molécula en la que se ha inducido el dipolo 
Dispersión 
Implica la sincronización mutua de las 
cargas fluctuantes 
Repulsión de van der Waals 
Ocurre cuando los orbitales 
electrónicos mas externos se solapan 
Enlace de Hidrógeno 
Atracción de las cargas + enlace covalente 
parcial 
Tema 1: Agua y pH 
PUENTES DE HIDRÓGENO 
• Un enlace de hidrógeno es una interacción entre un átomo de 
hidrógeno unido covalentemente a un grupo donador y un par de 
electrones libres perteneciente a un grupo aceptor. 
• El átomo al que el hidrógeno está unido covalentemente se 
denomina donador de enlace de hidrógeno, y el átomo con el par 
de electrones libres se denomina aceptor de enlace de 
hidrógeno. 
• La longitud del enlace de hidrógeno se define como la distancia 
entre el donador y el aceptor. 
Enlace covalente Enlace de hidrógeno 
Longitud del enlace de hidrógeno 
Estructura del hielo 
Aceptor de 
Hidrógeno 
Donador de 
Hidrógeno 
Enlaces de hidrógenos comunes en los sistemas 
biológicos 
Tema 1: Agua y pH 
PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DEL AGUA 
La mayor parte de las propiedades singulares del 
agua se deben a su potencial para formar enlaces de 
hidrógeno y a su naturaleza polar. 
compuesto 
Peso 
molecular 
Punto de 
fusión 
Calor de 
vaporización 
(kJ/mol) 
Punto de 
ebullición 
Propiedades del agua en comparación con otros compuestos de 
bajo peso molecular 
 CH4 16,04 -82 - 164 8,16 
 NH3 17,03 -78 -33 23,26 
 H2O 18,02 0 100 40,71 
 H2S 34,08 - 86 -61 18,66 
Pares de electrones 
 no unidos 
Estructura electrónica 
 de una molécula de agua 
Puentes de hidrogeno 
en el agua 
Electrones 
compartidos 
Tema 1: Agua y pH 
INTERACCIÓN DEL AGUA CON COMPUESTOS DE DIFERENTE POLARIDAD 
MoléculasAnfipáticas: parte de la molécula es 
hidrofílica y parte es hidrofóbica 
Arreglos de las sustancias anfipáticas en el agua 
Fenilalanina 
Fosfatidilcolina 
Grupo polar 
Grupo no polar 
Aire 
Superficie 
Aire 
Burbuja de jabón Micela 
Agua 
Vesícula 
Doble membrana 
Clatrato 
 
Aire 
Tema 1: Agua y pH 
INTERACCIONES HIDROFÓBICAS 
Micela 
Cavidad acuosa 
Liposomas 
Bicapas 
Tema 1: Agua y pH 
PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DEL AGUA 
•Calor de fusión: es la cantidad de calor que absorbe una unidad de masa en estado sólido 
para pasar al estado líquido, estando a a temperatura de fusión. 
• Capacidad calórica: es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un 
cuerpo en un grado centígrado. 
• Calor específico: es el número de calorías que debe suministrarse a un gramo de un 
cuerpo para elevar su temperatura en un grado centígrado. 
 
• Punto de fusión: es la temperatura a la cual ocurre el cambio de estado de sólido a 
líquido. 
• Punto de ebullición: es la temperatura a la cual ocurre el cambio de estado de líquido a 
gas. 
 Calor de vaporización: es la cantidad de calor que absorbe una unidad de masa en estado 
líquido para pasar al estado gaseoso, estando a la temperatura de ebullición. 
 
 
• Constante dieléctrica: es la tendencia de un solvente a oponerse a la atracción 
electrostática entre iones negativos y positivos. 
 
• Tensión superficial: es la fuerza de cohesión que actúa en la superficie de los líquidos. 
 
•Conductividad térmica: es la capacidad de transmitir el calor. 
 
Tema 1: Agua y pH 
PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DEL AGUA 
¿POR QUÉ EL AGUA AYUDA A MANTENER LA TEMPERATURA 
CORPORAL? 
• Por su alto calor específico, lo que implica que debe absorberse una gran 
cantidad de calorías para elevar la temperatura del agua. 
• Por su alto calor de vaporización, ya que permite disipar una gran cantidad de 
calor por vaporización del agua. 
• Por su alta conductividad térmica, que permite que se iguale la temperatura. 
¿ POR QUÉ EL AGUA ES UN BUEN SOLVENTE? 
• Por su tendencia a formar puentes de hidrógeno 
• Por su carácter dipolar 
• Puede ser el disolvente de sales cristalizadas, compuestos iónicos , compuestos 
polares no iónicos, moléculas anfipáticas. 
Tema 1: Agua y pH 
REACCIÓN QUÍMICA: 
La posición del equilibrio de cualquier reacción Q. 
Viene dada por: Constante de equilibrio (Keq) 
A + B C + D 
Keq: Es fija y característica para cada reacción química 
 Define la composición de la mezcla final en el equilibrio 
 La ionización del agua, se expresa mediante una Keq 
Tema 1: Agua y pH 
La ley de acción de masa 
pH Producto iónico del agua 
pOH = - log [ OH¯ ] 
pH + pOH = 14 
Escala de pH : establecida por Sorensen en 1909, 
es la abreviatura de potencial de hidrógeno y 
define el logaritmo decimal de la concentración 
molar de iones de hidrógeno. 
pH de algunos fluidos acuosos 
A veces se utiliza pOH para describir la 
basicidad, o concentración de OH¯, de una 
solución. 
Lejía doméstica 
Amoníaco doméstico 
Solución de levadura 
artificial 
Neutro 
Agua de mar, clara de 
huevo 
Sangre humana, lágrimas 
Leche, saliva 
café 
cerveza 
Jugo de tomate 
Cola, vinagre 
Zumo de limón 
Jugo gástrico 
Basicidad 
creciente 
Acidez 
creciente 
Tema 1: Agua y pH 
• En 1680 Robert Boyle notó que los ácidos disolvían muchas 
sustancias, cambiaban el color de algunos pigmentos naturales 
y perdían sus propiedades características cuando se mezclaban 
con bases. 
 
• En 1814 J. Gay-Lussac concluyó que los ácidos neutralizaban 
a las bases y que los dos tipos de sustancias deberían definirse 
en términos de sus reacciones entre sí. 
 
Tema 1: Agua y pH 
CONCEPTO DE ÁCIDO Y BASE 
TEORIA DE ARRHENIUS 
• ACIDO: Cualquier sustancia que en solución acuosa produce iones H+. 
 
H2O+ HCl H3O
+ + Cl- 
 
• BASE: Cualquier sustancia que en solución acuosa produce iones OH-. 
 
NH3+ H2O NH4
+ + OH- 
Tema 1: Agua y pH 
TEORIA DE BRONSTED LOWRY 
• ÁCIDO: Toda sustancia que es capaz de ceder iones H+ 
 
• BASE: Toda sustancia capaz de aceptar iones H+ 
 
 
HCl + NH3 Cl
- + NH4+ 
Acido1 base 2 base1 ácido 2 
 
Según esta teoría, no es mas que una competencia entre ácidos y 
bases por el H+ 
Tema 1: Agua y pH 
• Lewis presentó una teoría ácido base más completa: 
 
 Un ácido es cualquier especie que puede aceptar compartir un 
par de electrones. 
Una base es cualquier especie que puede donar un par de 
electrones. 
 
• Dado que muchas reacciones químicas importantes ocurren en 
disolución acuosa, o en contacto con el agua, usaremos la 
teoría de Brønsted y Lowry debido a que resulta especialmente 
útil. 
 
Tema 1: Agua y pH 
• La disociación de un ácido en agua no es mas que un caso 
particular en que el ácido y el agua (base) compiten por el H+ 
del ácido. 
 
 
 
 
• La disociación de una base en agua no es mas que un caso 
particular en que la base y el agua (ácido) compiten por el H+ 
del ácido. 
 
 
HCl (ac) + H2O (l) H3O
+ (ac) + Cl (ac) 
Acido1 base2 base1 acido2 
NH3 (ac) + H2O (l) NH4
+ (ac) + OH (ac) 
 Base1 ácido2 ácido1 base2 
Tema 1: Agua y pH 
Formación del par conjugado 
COMPORTAMIENTO ÁCIDO - BASE DEL AGUA 
• Vemos que el agua se puede comportar como: 
 
– Ácido: cediendo H+ a bases. 
– Base: aceptando H+ de ácidos. 
 
 
• Decimos que el agua tiene comportamiento ANFÓTERO 
 
Tema 1: Agua y pH 
FUERZA DE LOS ÁCIDOS Y LAS BASES 
• Debido a que las reacciones ácido-base se manifiestan por 
transferencias de H+ tenemos que son: 
 
– Ácidos fuertes: cuando tienen una gran tendencia a liberar 
H+. 
– Ácidos débiles: cuando tienen una tendencia débil a ceder 
los H+. 
– Bases fuertes: cuando tienen una fuerte tendencia para 
arrancar H+ ( aceptarlos). 
– Bases débiles: cuando tienen una débil tendencia para 
arrancar los H+ (aceptarlos). 
 
Tema 1: Agua y pH 
• Ácido Fuerte: (HCL, 
 Ac. Sulfúrico, Ac. Nitrico) 
Completamente 
ionizados en solución 
acuosa 
• Base Fuerte:(NaOH, 
KOH): Completamente 
ionizadas en solución 
acuosa 
 
• Los ácidos y bases 
débiles: No se ionizan 
completamente al 
disolverse en agua) 
• Estos son frecuentes en 
los sistemas biológicos 
y juegan papeles 
importantes en el 
metabolismo y su 
regulación. 
Los ácidos y bases débiles tienen K de disociación características 
Tema 1: Agua y pH 
Constante de equilibrio ácida 
 
Para la disociación de un ácido débil, tenemos: 
 
 
La constante de disociación de la reacción es: 
 
 Ka = [ A-][H3O
+] 
 [HA] 
 
 
• Si el ácido es fuerte: Ka>>1 
• Si el ácido es débil: Ka<1 
 
HA + H2O  H3O
+ + A- 
Tema 1: Agua y pH 
Constante de equilibrio básica 
 
• Para una base débil se puede llegar a la misma conclusión: 
 
 
 Kb = [ OH-][BH+] 
 [B] 
 
• Si la base es fuerte: Kb>>1 
• Si la base es débil: Kb<1 
 
B + H2O  BH
+ + OH- 
Tema 1: Agua y pH 
• Los valores de Ka y Kb muestran información a 
cerca de la fuerza del ácido o de la base. 
 
• A mayor Ka: mayor fuerza del ácido 
• A mayor Kb: mayor fuerza de la base. 
Tema 1: Agua y pH 
Brom. María del Pilar Cornejo 
Autoionización del agua 
 
• El agua es un electrolito extremadamente débil y está muy 
poco disociado en sus iones. 
• La autoionización del agua se puede representar mediante la 
siguiente reacción: 
 
 H2O H
++ OH- 
 
 2 H2O H3O
+ + OH- 
Tema 1: Agua y pH 
H2O(l) 
H3O
+ (ac) OH- (ac) 
 
H2O(l) 
 [H+] [OH-] 
 K =--------------------- 
 [H2O]Auto ionización del 
agua 
Tema 1: Agua y pH 
 
 
 
La expresión de la constante de equilibrio para esta reacción se la 
puede expresar como: 
 
 
 
 
Entonces: 
Asi: 
Tema 1: Agua y pH 
pH y ESCALA de pH 
Tema 1: Agua y pH 
pH y otras funciones logarítmicas 
 
 
 
Dado que la mayoría de las concentraciones de especies 
en solución acuosa son potencias negativas de 10, se 
define el operador matemático: 
 
 “p = - log” 
Tema 1: Agua y pH 
 
Para una especie de concentración C: 
 
 
En el caso de la especie H+: 
 
 
El operador “p” también puede aplicarse a constantes de 
equilibrio: 
Para un ácido de Ka = 1 x 10-5: 
 
pC = - log C 
 
pH = - log [H+] 
 
pKa = - log Ka = 5 
Tema 1: Agua y pH 
pH 
Indica la [ H+ ] en la solución. 
 
Mientras mas fuerte sea el ácido, mayor será la [H+] 
 
 Se define el pH de una solución como: 
 
 pH = - log [H+] = log 1/[H+] 
Tema 1: Agua y pH 
 Kw = [H+] [OH-] = 1x 10-14 
 
Si aplicamos - log: 
 
- log Kw = - log [H+] [OH-] = - log 1x 10-14 
 
 pKw = - log [H+] – log [OH-] = 14 
 
 
 
 pKw = pH + pOH = 14 
Tema 1: Agua y pH 
Tema 1: Agua y pH 
Curva de valoración del ácido acético 
Porcentaje valorado 
Equivalente de OH¯añadidos 
Región 
tamponante 
El par ácido acético-acetato como 
sistema tampón 
Ácido acético Acetato 
pH 
Tema 1: Agua y pH 
Comparación de las curvas de 
valoración de tres ácidos débiles 
Porcentaje valorado 
Regiones 
tamponantes 
Equivalente de OH¯añadidos 
Tema 1: Agua y pH 
Ecuación de Henderson - Hasselbalch 
Resolución de problemas con la ecuación de 
Henderson- Hasselbalch 
1. Calcular el pKa del ácido láctico, 
sabiendo que cuando la concentración 
de ácido láctico libre es 0,010 M y la 
concentración de lactato es 0,087 M, el 
pH es 4,80. 
2. Calcular el pH de una mezcla de ácido 
acético 0,1 M y de acetato sódico 0,2 M. 
El pKa del ácido acético es 4,76. 
Tema 1: Agua y pH 
Tema 1: Agua y pH 
SOLUCIONES AMORTIGUADORAS 
• Solución amortiguadora o tampón: son sistemas acuosos que 
tienden a resistir cambios en su pH cuando se añaden pequeñas 
cantidades de ácido (H+) o base (OH¯). 
• Un sistema tampón consiste en un ácido débil (donador de 
protones) y su base conjugada (aceptor de protones). 
OH¯ + CH3COOH CH3COO
¯ + H2O 
MECANISMO DE ACCIÓN 
Considérese que se agrega un álcali a una 
mezcla de ácido acético: 
El ión OH- reaccionó con los protones 
proporcionados por la disociación del 
ácido débil y formó agua. 
H+ + CH3COO
¯ CH3COOH 
Considérese que se agrega un ácido a una 
solución de ácido acético: 
Los protones agregados se combinan 
rápidamente con el anión CH3COO¯ 
presente en la mezcla amortiguadora 
para formar el ácido débil no disociado 
SISTEMAS AMORTIGUADORES FISIOLÓGICOS 
• La regulación del pH es una propiedad esencial de los sistemas biológicos 
• El pH del plasma sanguíneo se debe mantener dentro de 7,35 a 7,45. 
• Valores por debajo de 7,0 y por encima de 7,8 pueden causar la muerte del 
individuo. 
• Los organismos utilizan los sistemas amortiguadores para mantener el pH de 
las células y de los líquidos corporales en el intervalo adecuado. 
• Para lograr esta constancia de pH, el organismo hace uso de tres diferentes 
estrategias: 
 
AMORTIGUACIÓN FISIOLÓGICA 
VENTILACIÓN PULMONAR 
FILTRACIÓN RENAL 
A nivel extracelular (sangre) 
Sistema bicarbonato- ácido 
carbónico, proteínas plasmáticas 
A nivel intracelular: 
Sistema de buffer fosfato, 
Hemoglobina 
Tema 1: Agua y pH 
SISTEMAS AMORTIGUADORES FISIOLÓGICOS 
Sistema Buffer Fosfato 
El ácido fosfórico H3PO4 tiene 3 H
+ disociables 
H3PO4 H2PO4 + H
+ pKa1: 2,1 
H2PO4
- HPO4
-2 + H+ pKa2: 6,7 
HPO4
= PO4
-3 + H+ pKa3: 12,3 
• Como el plasma tiene un pH de 7,4; el par conjugado que prevalece es el H2PO4
-/HPO4
-2 
• Utilizando la ecuación de Henderson –Hasselbalch se calcula la relación base/ácido: 5,01 
para la segunda disociación . 
• Al igual que el sistema HCO3/H2CO3 la concentración de la base conjugada es mayor que la 
del ácido, lo que resulta conveniente para amortiguar la mayor cantidad de H+ que se generan 
durante los procesos metabólicos. 
• Este ácido y su base conjugada tienen una baja concentración en sangre por lo que su 
importancia en el mantenimiento del pH sanguíneo es menor que el sistema HCO3/H2CO3. Sin 
embargo es importante para aumentar el pH del plasma mediante la excreción de H2PO4
- por lo 
riñones. 
 
Tema 1: Agua y pH 
SISTEMAS AMORTIGUADORES FISIOLÓGICOS 
Sistema Buffer Proteínas Séricas 
•Las proteínas del plasma poseen muchas cadenas 
laterales débilmente ácidas (glutamato, aspartato) y 
débilmente básicas (lisina, arginina, histidina), que 
actúan como un sistema buffer. 
•Estos efectos son debidos a que los aminoácidos 
que forman las proteínas contienen grupos 
ionizables en su estructura. 
•Los aminoácidos son anfólitos ya que en su 
molécula poseen grupos con valores de pKa ácidos y 
básicos 
Titulación del anfólito glicina 
Estos efectos son menores comparados con la 
capacidad amortiguadora del sistema buffer 
hemoglobina en los eritrocitos y el sistema 
bicarbonato en el plasma. 
Moles de base añadidos por mol de glicina 
Tema 1: Agua y pH 
SISTEMAS AMORTIGUADORES FISIOLÓGICOS 
Sistema Buffer Bicarbonato/ Ácido Carbónico 
• Es el buffer más importante del plasma,. 
• El ácido carbónico es un ácido diprótico que tiene dos valores de pK: 3,8 y 10,2: 
H2CO3 H
+ + HCO3 pK1: 3,8 
HCO3 CO3
= + H+ pK2: 10,2
 
H2O + CO2(disuelto) H2CO3 
H2O + CO2(gaseoso) H
+ + HCO3 
El ácido carbónico (el donador de 
protones) está en equilibrio con el CO2 
disuelto el cual a su vez está en 
equilibrio con CO2 gaseoso. 
pK aparente: 6,1 
• Utilizando la Ecuación de Henderson – 
Haselbalch se calcula la relación 
HCO3/H2CO3 que debe existir para 
mantener el pH en 7,4. 
Como la relación es tan alta el sistema bicarbonato/ 
ácido carbónico a pH 7,4 sirve como un buen buffer 
para amortiguar grandes cantidades de ácido. 
Tema 1: Agua y pH 
SISTEMAS AMORTIGUADORES FISIOLÓGICOS 
Sistema Buffer Bicarbonato/ Ácido Carbónico 
• La ecuación de Henderson – Hasselbalch puede ser modificada sustituyendo el 
término de bicarbonato. 
CO2 total = HCO3
¯ + CO2 disuelto + H2CO3 
CO2 disuelto + H2CO3
¯ = 0,0301 PCO2 
HCO3
¯ = CO2 – 0,0301 PCO2 pH = 6,1 + log CO2 total – 0,0301 PCO2 
0,0301 PCO2 
La efectividad del sistema buffer HCO3
¯/ H2CO3 
(o CO2) para mantener un pH constante en la 
sangre depende del control de las 
concentraciones de bicarbonato y CO2 para 
mantener una relación de 20/1. 
La concentración de bicarbonato se regula por la 
excreción y reabsorción selectiva por las 
membranas de las células del epitelio tubular renal. 
La PCO2 en la sangre puede ser alterada por 
cambios en la velocidad y profundidad de la 
respiración. Los cambios mediados por los 
pulmones son mucho más rápidos que aquellos 
efectuados por los riñones. 
Tema 1: Agua y pH 
SISTEMAS AMORTIGUADORES FISIOLÓGICOS 
Sistema Buffer Hemoglobina 
•Control de pH a nivel de los eritrocitos 
•La Hemoglobina es una proteína que transporta oxígeno desde los pulmones hacia los 
tejidos que respiran. 
•En los pulmones, las moléculas de oxígeno se unen a la Hemoglobina 
•Esta Hemoglobina oxigenada (HbO2) es transportada luego en la sangre arterial a los 
diversos tejidos del cuerpo, en donde el oxígeno se disocia y entra a las células. 
•Después, la Hemoglobinano oxigenada (Hb) regresa a los pulmones en la sangre venosa 
para participar en el mismo ciclo. 
Hemoglobina oxigenada 
HHbO2 HbO2
¯ + H+ pka = 6,62 
Hemoglobina no oxigenada: 
La oxigenada es más ácida que la no 
oxigenada. 
HHb Hb¯ + H+ pka = 8,18
 
Tema 1: Agua y pH 
SISTEMAS AMORTIGUADORES FISIOLÓGICOS 
Sistema Buffer Hemoglobina 
CO2 + H2O H2CO3 
H2CO3 H
+ + HCO3 
H+ + HbO2
¯ HHbO2 HHb + O2 
T
E
J
I
D
O
 
R
E
S
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O
 
CO2 
PLASMA 
T
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R
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N
D
O
 
O2 
HCO3 
Cl¯ 
Cl¯ 
ERITROCITO 
EVENTOS EN EL ERITROCITO CUANDO LA SANGRE ARTERIAL ES 
ENTREGADA AL TEJIDO QUE ESTÁ RESPIRANDO 
AC 
AC: Enzima Anhidrasa Carbónica 
Tema 1: Agua y pH 
SISTEMAS AMORTIGUADORES FISIOLÓGICOS 
Sistema Buffer Hemoglobina 
O2 + HHb HHbO2 
HCO3
¯ + HHbO2 HbO2
+ + H2CO3 
H2CO3 H2O + CO2 
P
U
L
M
O
N
E
S
 
O2 
PLASMA 
P
U
L
M
O
N
E
S
 
CO2 
HCO3 
Cl¯ 
Cl¯ 
ERITROCITO 
EVENTOS EN EL ERITROCITO CUANDO LA SANGRE VENOSA ES 
ENTREGADA A LOS PULMONES 
AC 
AC: Enzima Anhidrasa Carbónica 
Tema 1: Agua y pH 
COMPETENCIAS QUE DEBE TENER EL ESTUDIANTE AL FINALIZAR EL 
TEMA 
 Capacidad de entender la importancia de los enlaces químicos en la 
naturaleza de una molécula y su relevancia en el funcionamiento de la 
célula. 
 Propiedades del agua 
 Concepto de ácido y base 
 Capacidad para resolver ejercicios de pH y el significado de los resultados 
 Concepto de pKa 
 Manejo de la ecuación de Hendersón-Haselbach (calculo e interpretación 
de los resultados. 
 Amortiguadores fisiologicos 
 
Esta presentación fue desarrollada por la profesora Erlen Lugo y el 
profesor Luis Ojeda