Agua y equilibrio acido-basico
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Lic. Roland Anaya Espinoza
Departamento Académico de Ciencias de la Salud
Facultad de Enfermería
1
El agua forma parte del 60 al 90% de la masa celular.
Gran parte de las reacciones metabólicas de las células ocurren en medio acuoso.
ClasificaciónHIDROFÓBICASInsolubles en agua.
HIDROFÍLICASSolubles en agua
Alto punto de ebullición Solvente universal Molécula dipolar Carga neta 0 Tensión superficial: debido a la interacción dipolo Densidad del hielo menor que la del agua líquida El hielo tiene propiedades aislantes
El perímetro representa la envoltura de Van der Waals de la molécula (los componentes que se atraen están balanceados con los que se repelen). El modelo esquemático de la molécula indica los enlaces covalentes.
(Tomado de la Bioquímica de Voet)
La fuerza de la interacción es máxima cuando el enlace covalente O-H apunta directamente hacia una nube de un par de electrones del átomo de oxígeno al que se une el hidrógeno.
Se forma cuando un átomo de H (unido de modo covalente a un O o N) se encuentra entre 0.27 y 0.30nm de un átomo de O o N.
Un enlace C-H no forma enlaces de hidrógeno. Un enlace S-H puede formar enlaces débiles de
hidrógeno. Pueden ser intramoleculares (dentro de una
molécula) o intermoleculares (entre moléculas). La estabilidad en las dos formas anteriores es casi
igual, razón por la que la ventaja energética en el intercambio del tipo de enlace es muy pequeña.
Cada molécula de agua puede formar cuatro enlaces de H, formando con ellos redes extensas.
Cada molécula de agua está unida en promedio con otras 3.4, y su agrupación varía entre 10-8 y10-11 seg.
La densidad del agua es irregular: la densidad disminuye a 0°C debido a que las moléculas se hallan unidas por los enlaces hidrógeno, lo que hace que se formen cristales y esto reduzca la cinética molecular.
Otros efectos de los enlaces de hidrógeno son el alto calor de vaporización y de fusión
Las substancias apolares y los hidrocarburos no se disuelven en agua.
Esto se debe a que las interacciones agua-agua son más fuertes que las agua-hidrocarburo y las obliga a ubicarse en un solo lugar.
Las substancias apolares son hidrofóbicas (se repelen con el agua y son solubles en disolventes orgánicos)
Las substancias polares son hidrofílicas (afines a y solubles en agua y compuestos polares).
El agua presenta conductividad eléctrica debido a sus iones, ya que surgen porque el agua puede ser donador o aceptor de un protón con si misma. Esto es la autoionización.
El hidrógeno se puede donar a una molécula de agua cercana uniéndose a electrones no compartidos del oxígeno. Esta misma molécula donadora puede aceptar un hidrógeno de una molécula distinta en estado H30+ o H2O. Así, una molécula de agua puede actuar como ácido generando una base conjugada: H-O-H + H-O-H H30+ (hidronio)+ OH- (hidroxilo)
La constante de equilibrio es: Kc= [H+] [OH-] / [H2O]
Los pares de electrones libres del oxígeno de la molécula de agua determinan el comportamiento de la misma.
Según Bronsted & Lowry: Acido.- Sustancia capaz de donar un protón al
solvente formando el ión hidronio (H3O+)
Base.- Sustancia capaz de aceptar un protón del solvente y formar el ión hidroxilo (OH-)
Son mezclas de ácidos débiles con sus sales o de bases débiles con sus sales, debido a que estas soluciones resisten a un cambio en la [H+] al añadir cantidades pequeñas de ácidos o bases (fuertes).
Existe una relación entre el pH y el pKa, que es el pH al cual se disocia la mitad de un ácido.
K= [H+] [A-] pK = -log K [HA] Ecuación de Henderson-Hasselbach pH = pKa + log ([A-]/ [HA])
Es la forma de medir el grado de acidez de una disolución.
pH = - log [ H + ] Existen varios procesos bioquímicos, se
encuentran determinados por el pH como el transporte de oxígeno en la sangre.
Las soluciones básicas tienen valores de pH mayores de 7.0
las soluciones ácidas tienen valores de pH menores de 7.0 .
. La sangre de los pacientes que sufren de ciertas enfermedades, como la diabetes tienen un pH menor a 7, condición llama acidosis.
El estado en el que el pH es mayor a 7.4, se llama alcalosis y puede deberse a vómitos excesivos y prolongados o a hiperventilación.
Alteraciones producidos por cambio de pH sanguíneo como consecuencia de deficiencias
en la regulación de ácidos y bases derivados como productos principalmente del
metabolismo celular
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Permite conservación de vida celular Mantiene pH intra y extracelular Equilibra la incorporación y la regulación
de metabolitos y minerales Regula y controla la captación y liberación
de O2 Mantiene pH sanguíneo Regulación pH enzimático
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ACIDOS
productos normales del catabolismo celular de CHO, Lípidos y Proteínas
Se producen continuamente deben ser neutralizados constantemente
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En condiciones anaerobias ( insuficiencia respiratoria, en ejercicio físico intenso)
los CHO acido láctico y pirúvico se acumulan
en tejidos
se eliminan cuando la oxigenación se reinstala
Los lípidos cuerpos cetónicos CO2
Las proteínas aminoácidos H2SO4, CO 2
(H2CO3)
Ácidos nucleicos H3PO4
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Conjunto de elementos que tienen por objeto mantener
pH sanguíneo = 7.4 (7.38 – 7.45)
Solución amortiguadora solución que al agregarle
un acido o una base fuerte varían poco su pH
Constituidas por ácidos o bases débiles y sus sales correspondientes
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Depende de la [ ] de la sustancia en relación con sus partes disociantes
HA H+ + A –
PARA H2C03
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K = [H+ ] + [A–]
[HA ]
K = [H+ ] + [HCO3]
[H2CO3 ]
ALTERACIONES DEL EQUILIBRIO ACIDO BASE
POR AFECTACION DE ACIDOS Y BASES VOLATILES
ALTERACIONES RESPIRATORIAS
ALTERACIONES DEL EQUILIBRIO
ACIDO BASE
POR AFECTACION DE ACIDOS Y
BASES NO VOLATILES
ALTERACIONES METABOLICAS
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ACIDOS Y BASES VOLATILES
NH+4, CO2, H2CO3
HCO-13,
ACIDOS Y BASES NO VOLATILES
Ácidos orgánicos, úrico, Fosfóricos, Sulfúricos, Sulfhídricos, cítricos, cetónicos (Ac. Acético,
hidroxiacético y Ac
hidroxibutírico)
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Para mantener la H+ o el pH dentro de límites fisiológicos
(H+ de 36 a 44 nmol/L o pH de 7.357 a 7.444)
debe de existir un equilibrio
entre el aporte o producción y el amortiguamiento o
eliminación.
La eliminación y el amortiguamiento se logran
a través de mecanismos
plasmático, respiratorio y renal.
Sistema de acido carbónico bicarbonato (6%) extracelular
Sistema de fosfatos (1.5%) Hemoglobinatos (80%) intracelulares
Proteinatos (14%)
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Sistemas amortiguadores Poseen capacidad de captar H+ ú OH-
sin que se modifique mucho el pH CONSTITUIDAS POR ACIDOS O BASES
DEBILES Y SUS SALES
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NaHCO3
H2CO3
NaH2PO4
H3PO4
Hb (O2) oxidada
Hb reducida (H+)
CH3
COONa CH3
COOH
Sistema de acido carbónico bicarbonato
Sistema amortiguador extracelular con
elementos volátiles
H2CO3 CO2 + HCO-3
CO2 puede eliminarse por
ventilación
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PRODUCTOS DE OXIDACION CELULAR PLASMA SANGUINEO
CO2 CO2
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CO2 + H2O H2CO3
H+ + HCO3 ¯
H+ + HbO2 Hb H+
Eritrocito
En capilar sanguíneo
O2 O2
Útil para oxidaciones
celulares
ANHIDRASA CARBONICA
HCO3 ¯
Cl ¯
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ALVEOLO PULMONAR PLASMA SANGUINEO
O2 + Hb H+ HbO2 + H+
H+ + HCO3 ¯
CO2 + H2O H2CO3
EritrocitoO2
O2
CO2CO2
HCO3 ¯
Cl ¯
Cl ¯
ANHIDRASA CARBONICA
SANGRE EPITELIO TUBULORENAL LUZ TUBULAR
(ORINA)
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HCO3 ¯
CO2
H2O
NaHCO3
H2CO3 H+ + HCO3 ¯ H+
Na+
Na+
+
NaHCO3
CASI EL 90% DEL ES REABSORBIDO POR TUBULOS RENALES
HCO3