capitulo 30 gayton
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La concentración de H+ esta
regulada de una forma precisa
Concentración H+
Influye en casi todos los sistemas enzimáticos del
organismo
De una forma precisa
Si se compara con otros iones H+
La concentración en los líquidos
Se mantiene normal pero en
un nivel bajo
Por ejemplo:
Concentración de Sodio
En el liquido extracelular
142 mEq/LEsto es 3.5
millones de veces superior
A la concentración normal de H+
Cuya cifra media es de:
0.00004 mEq/L
Ácidos y Bases su definición:
Ion H+: Es un protón libre, de un atomo de hidrogeno liberado
Ejemplo: HCl
Base: Es un ion o una molecula que puede aceptar un H+
Ejemplo:
HCO3-
HPO4
Álcali: Es una molécula formada por la combinación de uno o mas metales alcalinos
Sodio
Potasio
Litio
Etc.
Con un ion básico; como el Hidroxilo (OH-)
Base Tipica: Es cuando la porcion basica de la molecula reacciona rapidamente con lo H+, extrayendolos de la solucion
Alcalosis: Es una extraccion excesiva de H+ de los liquidos organicos
Acidosis: Contrario a la alcalosis, a su adición excesiva
Acido Fuerte: Es aquel que se disocia rapidamente y libera grandes cantidades de H+ a la solucion
Ejemplo: HCl
Acido Debil: Estos liberan H+ con menos fuerza y tienen menos tendencia a disociar iones
Ejemplo: H2CO3
Base Fuerte: Esta reacciona de forma rápida y potente con H+
Ejemplo: OH-
Base Debil: Se une a H+ y por lo tanto son debiles
Ácidos y Bases fuertes y debiles:
Concentracion del H+ y pH normales en
los líquidos corporales y cambios que se
producen en la acidosis y la alcalosis
Concentracion de H+ en la sangre: 0.00004 mEq/L (40 nEq/L)
Variaciones normales: 3 a 5 nEq/L
Concentracion extrema: 10 nEq/L
Incluso tan altas como: 160 nEq/L
Pero si es baja la concentracion, se expresa en numero tan pequeños, que se utiliza la escala algoritmica
Pero si es baja la concentracion:
Se expresa en numero tan pequeños
Que se utiliza la escala algoritmica
Por lo tanto, se utilizara como unidad: pH
Para esto se utiliza la siguiente formula:
• De la siguiente formula:
• Se muestra un ejemplo:
• Entonces.. Por lo tanto.. Si existe un:
• pH bajo Alta concentracion de H+
• pH alto Baja concentracion de H+
Normal
pH Sangre
Arterial7.4
pH Sangre
Venosa y
líquidos
intersticiales
7.35
Normal Sangre
Arterial 7.4
Acidosis 7.4
Alcalosis 7.4
Defensas frente a los cambios de la
concentración de H+:
amortiguadores, pulmones y riñones
• Existen 3 sistemas primarios que regulan la concentracionde H+ en los liquidos organicos para evitar la acidosis y la alcalosis
1. Los sistemas de amortiguacion acidobasicos quimicosde los liquidos organicos
2. El centro respiratorio
3. Los riñones
1. Los sistemas de amortiguación acidobásicos químicos de los líquidos orgánicos:
Es cuando se combinan de forma inmediata con un acido o con una base para evitar cambios excesivos de la concentración H+
2. El centro respiratorio:
Este es el que regula la eliminación de CO2 y por lo tanto H2CO3 del liquido extracelular
3. Los riñones:
Pueden excretar orina acida o alcalina, lo que permite normalizar la concentración de H+ en el liquido extracelular en casos de acidosis
Cuando se produce un cambio en la concentracion de H+los sistemas amortiguadores de los lipidos organicosreaccionan en un lapso de unos segundos paracontrarrestar las desviaciones
Los sistemas amortiguadores no eliminan ni añaden ionesH+ al organismo, si no que se limitan a atraparlos hastaque se restablezca en equilibrio
Segunda linea de defensa:
El aparato respiratorio Elimina CO2 y por lo tantoelimina H2CO3 del organismo
Esto va a impedir..
Que la concentración de H+ cambie hasta que comience a funcionar la 3ra. Linea de defensa de respuesta mas lenta
Es decir..
Los riñones Eliminan el exceso de acido o base
La respuesta renal es lenta En comparacioncon otras defensas
Amortiguación de H+ en los líquidos corporales
Amortiguador
Es cualquier sustancia capaz de unirse de
manera reversible a los H+.
La forma general de la reacción de amortiguación es:
Un H+ libera Se va combinar con el amortiguador Va a formar un ácido débil (H amortiguador) Este puede permanecer como una molécula no
disociada O puede volver a disociarse en amortiguador y H+
Cuando la concentracion
de H+ aumenta
La reaccion, se desplaza hacia
la derecha
Y se une mas al H+ al
amortiguador
Cuando la concentracion
de H+ disminuye
La reaccion, se desplaza hacia
la izquierda
Y se libera H+ del
amortiguador
Por ejemplo:
• Diariamente se ingieren o se producen a través del metabolismo• Unos 80 mEq de H+
• Mientras que su concentración en los líquidos orgánicos es normalmente de 0,00004 mEq/l
• Sin este sistema de amortiguación, la producción y la ingestión diarias de ácidos provocaría grandes cambios en la concentración de H+ en los líquidos orgánicos
El sistema amortiguador del bicarbonato
Consiste en una solución acuosa con dos componentes:
Un ácido débil Por ejemplo:
H2CO3
Una sal bicarbonatoPor ejemplo:
NaHCO3
H2CO3
NaHCO3
El 2do. Componente del sistema, se encuentra principalmente en forma de bicarbonato de sodio (NaHCO3) en el líquido extracelular
El NaHCO3 se ioniza casi por completo, formando HCO3– y Na
• Reacción es lenta• Se forman cantidades de H2CO3 muy pequeñas a menos que tenga lugar en presencia
de la enzima “Anhidrasa carbónica” donde el CO2 reacciona con el H2O para formar H2CO3
• El H2CO3 se ioniza débilmente para formar pequeñas cantidades• de H+ y de HCO3–
• Cuando se añade un ácido fuerte como el HCl a la soluciónamortiguadora de bicarbonato, el HCO3– amortigua losiones hidrógeno liberados del ácido
Acido fuerte
Solucionamortigu
adora
Los iones H+ liberados se amortiguan
• Cuando a la solución amortiguadora de bicarbonato seañade una base fuerte (NaOH), las reacciones que seproducen son opuestas:
• En este caso, el OH– procedente del NaOH se combina con H2CO3 para formar más HCO3–
• Así, la base débil NaHCO3 sustituye a la base fuerte NaOH
• Al mismo tiempo disminuye la concentración de H2CO3
Ecuación de Henderson-Hasselbalch
Esta ecuacion se utiliza para calcular el pH de una solución, si se conocen la concentración molar de HCO3– y la Pco2
De la ecuación de Henderson-Hasselbalch:
Se deduce que un aumento de la concentración de HCO3–eleva el pH
Lo que desvía el equilibrio acidobásico hacia la alcalosis
Un aumento de la Pco2 hace que el pH disminuya;
Lo que desvía el equilibrio acidobásico hacia la acidosis.
Además..
Se puede definir los determinantes de la regulación del pH normal y del equilibrio acidobásico en el líquido extracelular
Que proporciona información sobre el control fisiológico de la composición de ácidos y bases de líquido extracelular
Curva de titulación del sistema amortiguador del bicarbonato
Cambios de pH del líquido extracelular cuando se altera la relación entre HCO3–y CO2
Cuando las concentraciones de ambos componentes son iguales
Cuando se añade una base al sistema
CO2 se convierte en HCO3–
Cuando el pH o se deduce de la ecuación de Henderson-Hasselbalch
Cuando se añade un ácido, es amortiguado por el HCO3–
Reduce la relación entre HCO3– y CO2 y disminuye el pH del líquido extracelular
La “Potencia amortiguadora” está determinada por la cantidad y las concentraciones relativas de los
componentes del amortiguador
De la curva de titulacion, se deducen varios puntos:
Primero: El pH del sistema es igual a la pK cuando los dos componentes (HCO3– y CO2)
50% Concentración total del Sist. Amortiguador
Segundo: El sistema amortiguador alcanza su mayor eficacia en la parte central de la curva, donde el pH es casi igual a la pK del sistema
Durante 1,0 unidades de pH a c/lado de la pK
El Sistema amortiguador de bicarbonato Abarca un pHde 5,1 a 7,1 unidades
El sistema pierde toda su potencia deamortiguación, cuando la potencia de amortiguacióndisminuye rápidamente
El sistema amortiguador del bicarbonato es el amortiguador extracelular más importante
Es potente, por dos razones.
1er. Lugar:
El pH del líquido extracelular: 7,4
La pK del Sist. Amortiguador de bicarbonato: 6,1.
2do. Lugar:
Concentraciones de los 2 elementos del sistema bicarbonato,
CO2
HCO3–
Interviene activamente en la amortiguación del líquido de los túbulos renales y de los líquidos intracelulares.
“El sistema amortiguador del fosfato”
H2PO4– y HPO4
Los elementos principales del fosfato son:
• Cuando se añade a una mezcla de estas sustancias un ácido fuerte como HCl, la base HPO4= acepta el hidrógeno y se convierte en H2PO4–:
• HCl + Na2HPO4 → NaH2PO4 + NaCl
• Resultado de esta reacción es: Ácido fuerte, HCl, es sustituido por un un ácido débil NaH2PO4
• Si una base fuerte como: NaOH, se añade al sistema amortiguador, el H2PO4– amortigua los grupos OH–para formarcantidades adicionales de HPO4- + H2O:
• NaOH + NaH2PO4 → Na2HPO4 + H2O
• En este caso..
• Una base débil NaH2PO4• Sustituye a otra fuerte NaOH
Sistema amortiguador de fosfato: pK
de 6,8,
pH normal de los líquidos
orgánicos: es 7,4
Esto permite, que le sistema opere cerca de su potencia de amortiguación máxima
1ra. Razon: Porque le fosfato sueleconcentrarse en los tubulos, donde seincrementa la potencia deamortiguacion del sistema de fosfato
2da. Razon: Por que el pH del liquidotubular suele ser menor que el liquidoextracelular, lo que hace que elsistema tenga una pK: 6.8
El amortiguador del fosfato, es
importante en los liquidos tubulares
de los riñones por 2 razones:
Las proteínas son amortiguadores intracelulares importantes
Gracias a sus elevadas concentraciones en el interior de las celulas
pH celula sufre cambios en
proporcion a los cambios de pH del liquido extracelular
Esta permite que la..Membrana celular
tenga una difusion de H+ y HCO3
Pero, el CO2 se difunde a travez de
las membranas celulares
Y esta difucion sufre cambios en el pH del liquido intracelular
Los sistemas amortiguadores
ayudan a evitar los cambios en el pH del liquido extracelular
Y pueden pasar varias horas hasta lograr su eficacia
En los eritrocitos, la hemoglobina (Hb) actua como un amortiguador
importante:
60 – 70 % Amortiguacion quimica
total de liquidosorganicos:
• Se produce en elinterior de la celula
• Depende de lasproteinasintracelulares
FORMULA:
Regulación Respiratoria
Es al 2da. Línea de defensa
Es el control que ejercen los pulmones sobre el CO2 del liquido extracelular
La espiración pulmonar de CO2
equilibra su producción metabólica
• Los procesos metabolicos intracelulares dan lugar a una produccion continua de CO2
• Una vez formado
• Se difunde de las celulas
• Hacia los liquidos intersticiales
• Y de estos a la sangre
• Lo cual transporta hasta los pulmones
• Donde se difunce hasta los alveolos para pasar la atmosfera
mediante la ventilacion pulmonar
Aumenta Disminuye
Producción de
metabolica de CO2
Produccion de
metabolica CO2
Tambien aumenta la
PCO2 del liquido
extracelular
Tambien disminuye la
PCO2
El aumento de la ventilación pulmonar reduce
la concentración de H+ en el líquido
extracelular y eleva el pH
• Si la formación de CO2 permanece constante..
• El único factor que influye sobre la Pco2 es la magnitud de la
ventilación pulmonar
• Cuanto mayor sea la ventilación alveolar, menor será la Pco2
• Por el contrario..
• Cuanto menor sea la ventilación alveolar
• Más alta será la Pco2
• Como se comentó antes, cuando aumenta la concentración de
CO2, también se elevan las concentraciones de H2CO3
El aumento de la concentración de H+ estimula
la ventilación alveolar
La ventilación alveolar no sólo influye en la concentración de H+ a través de los cambios la Pco2 de los líquidos orgánicos, sino que la concentración de H+ influye en la ventilación alveolar.
Control por retroalimentación de la
concentración de H+ a través del sistema
respiratorio
• Con el aumento de la concentración de H+, se va a estimular la respiración y por ende hay un aumento
de la ventilación alveolar, que reduce la
concentración de H+
• Aquí el sistema respiratorio actuara como un
regulador típico por retroalimentación negativa
de la concentración de H+
• Siempre que la concentración de H+ supere su valor
normal
• Se producirá una estimulación del aparato respiratorio y
aumentará la ventilación alveolar
• Esto reduce la Pco2 de los líquidos extracelulares y
desciende la concentración de H+, que tenderá a volver a
la normalidad
• Por el contrario, si la concentración de H+ se reduce por
debajo de los límites normales, se deprimirá el centro respiratorio
• Y la ventilación alveolar disminuirá, con lo que la
concentración de H+ volverá a elevarse y a alcanzar la normalidad
Eficacia del control respiratorio de la concentración del ion hidrógeno
- Es normalmente del 50-75%, lo que corresponde a una ganancia por retroalimentación de1 a 3
- Esto es, si el pH aumenta rápidamente por la adición de un ácido al líquido extracelular y el pH se reduce de 7,4 a 7, el aparato respiratorio puede hacer que el pH ascienda hasta un valor de 7,2-7,3
- Esta respuesta se produce en 3 a 12 min
- Es un sistema de amortiguación de tipo fisiológico
- Actúa rápidamente y evita que la concentración de H+ cambie
demasiado mientras los riñones puedan eliminar el desequilibrio
- La potencia de amortiguación es 1 o 2 veces mayor que la de todos losdemás amortiguadores
- Este mecanismo puede amortiguar una cantidad de ácido o de base 1 o 2veces mayor que la que pueden amortiguar los sistemas químicos
Potencia amortiguadora del aparato respiratorio
El deterioro de la función pulmonar
puede provocar
una acidosis respiratoria
• Las alteraciones de la respiración; pueden provocar cambios de la
concentración de H+
• Por ejemplo:
• Una alteración de la función pulmonar: Enfisema grave
• Hara que disminuya la capacidad de los pulmones para eliminar
CO2
• Y provocara una acumulación de CO2 y una tendencia a la
acidosis respiratoria
• Además reducira la capacidad para responder a la acidosis
metabólica
• Debido a que se han disminuido las reducciones compensatorias
de la Pco2 que normalmente se producirían aumentando la
ventilación
- Los riñones controlan el equilibrio acidobásicoexcretando orina
- La excreción de orina Ác. reduce la cantidad de Ác. , en el líquido extracelular
- Mientras que la excreción de orina básica elimina bases de este líquido extracelular
Control renal del equilibrio
acidobásico
1. Hacia los túbulos se filtran grandes
cantidades de HCO3–
2. Si pasan a la orina se
extraen bases de la
sangre
3. Las células epiteliales
de los túbulos secretan
H+, lo que elimina ácido
de la sangre
4. Si se secretan más H+ que de HCO3–, se
producirá una pérdida neta de ácidos en los líquidos extracelulares
5. Por el contrario, si se filtra más HCO3– que H+, la pérdida neta
será de bases.
Mecanismo por los que los riñones
excretan orina
El organismo produce unos 80 mEq diarios de ácido, que proceden del metabolismo de las proteínas Acidos No Volátiles
• Los riñones deben evitar la pérdida de bicarbonato por la orina
• Diariamente los riñones filtran:
• 4.320 mEq de bicarbonato (180 l/día × 24 mEq/l)
• En condiciones normales, casi todos ellos son reabsorbidos por
los túbulos
• La reabsorción de bicarbonato y la excreción de H+ se llevan a
cabo mediante el proceso de secreción de H+ en los túbulos
• Además han de secretarse unos 80 mEq de H+ adicionales para
eliminar del organismo los ácidos no volátiles producidos cada
día
• Lo que da un total de 4.400 mEq de H+ hacia la luz tubular,
excretados diariamente
Secreción de H+ y reabsorción de HCO3 – por los túbulos renales
La secreción de iones H+ y la reabsorción de HCO3–
Tienen lugar en casi todas las porciones de los túbulos,
excepto en las ramas finas ascendente y descendente
de las asas de Henle
Hay que tener en cuenta que por cada:
HCO3–
Que se reabsorbe ha de secretar un H+
• 80 - 90 %: Reabsorción de
bicarbonato y de la secreción
de H+
• Se produce en los túbulos
proximales, de forma que la cantidad de HCO3– que
fluye hacia los túbulos
distales y colectores es
pequeña
• En la porción gruesa ascendente del asa de
Henle se reabsorbe otro
10% del HCO3 – filtrado y el resto en el túbulo distal y el
conducto colector
