Biología Molecular: pH y Equilibrio Químico

Introducción al pH

• El agua es un electrolito débil, con concentraciones muy pequeñas de iones H+ y OH-
• Introducción del concepto de pH (potencial del ion hidrógeno) por S.Sorensen en 1909
• El pH es una medida de la acidez, y las disoluciones ácidas y básicas se identifican por sus valores de pH

Importancia del pH para los seres vivos

• El mantener el pH dentro de los rangos óptimos es vital para los seres vivos
• El funcionamiento de las macromoléculas depende del pH
• El pH es fundamental para el desarrollo de las reacciones químicas en sistemas biológicos y artificiales

Soluciones amortiguadoras de pH

• Las soluciones amortiguadoras, tampones o buffers, resisten cambios en el pH cuando se añaden pequeñas cantidades de ácido (H+) o base (OH-)
• Un sistema tampón biológico consiste en un ácido débil (dador de protones) y su base conjugada (aceptor de protones)

Sistemas amortiguadores en el cuerpo

• El sistema bicarbonato/ácido carbónico (principalmente en el espacio extracelular)
• El sistema de fosfatos (importante en el espacio intracelular, especialmente en eritrocitos y células tubulares del riñón)
• El sistema de proteínas (predominantemente a nivel tisular, pero también en el plasma)
• El sistema de las hemoglobinas

Sistema bicarbonato

• Consiste en ácido carbónico (H2CO3) como ácido débil (donador de H+) y bicarbonato (HCO3-) como sal conjugada o aceptor de H+
• La producción de CO2 en los tejidos es constante
• El transporte de CO2 se realiza en forma de H2CO3 que se disocia en ion hidronio y bicarbonato
• La concentración de H2CO3 se mantiene constante por la eliminación alveolar de CO2

Regulación del pH sanguíneo

• La regulación del pH sanguíneo permite mantener los valores intracelulares del pH óptimo
• El pH sanguíneo está regulado por sistemas amortiguadores y mecanismos respiratorios (cambios en la ventilación) y renales

Trastornos acido-base

• Los trastornos acido-base pueden ser de tipo respiratorio o metabólico, según su origen
• Se activan mecanismos compensatorios según la necesidad
• Ejemplo de trastorno acido-base: Alcalosis metabólica, compensada por medio de la hipoventilación para elevar la pCO2

Propiedades del Agua

• El agua es un electrolito débil, con concentraciones de iones H+ y OH- muy pequeñas.
• En un litro de agua pura existen 1x10-7 moles de iones hidronio, lo que se iguala con la concentración de iones hidroxilos.

Concepto de pH

• El pH es una forma de expresar la concentración de [H3O+], y es una medida de la acidez.
• Las disoluciones ácidas y básicas se identifican por sus valores de pH.
• El mantener el pH dentro de los rangos óptimos es vital para los seres vivos, ya que el funcionamiento de las macromoléculas depende del pH.

Sistemas Amortiguadores (Tampón)

• Los sistemas amortiguadores, también conocidos como tampón o buffer, son sistemas acuosos que tienden a resistir cambios en su pH cuando se añaden pequeñas cantidades de ácido (H+) o base (OH-).
• Un sistema amortiguador biológico consiste en un ácido débil (dador de protones) y su base conjugada (aceptor de protones).

Sistemas Amortiguadores en el Cuerpo

• El sistema bicarbonato/ácido carbónico actúa principalmente en el espacio extracelular.
• El sistema de fosfatos es importante en el espacio intracelular, especialmente en eritrocitos y células tubulares del riñón.
• El sistema de proteínas actúa predominantemente a nivel tisular, aunque también actúa en el plasma.

Sistema Bicarbonato

• El sistema bicarbonato consiste en ácido carbónico (H2CO3) como ácido débil (donador de H+) y bicarbonato (HCO3-) como la sal conjugada o aceptor de H+.
• El sistema bicarbonato es muy importante porque:
  • La producción de CO2 en los tejidos es constante.
  • El CO2 se transporta por la circulación en forma de H2CO3, que se disocia en ion hidronio y bicarbonato.
  • La concentración de H2CO3 se mantiene constante por la eliminación alveolar de CO2.

Regulación del pH Sanguíneo

• La regulación del pH sanguíneo permite que se mantengan los valores intracelulares del pH óptimo, requerido para el funcionamiento de las enzimas.
• El pH sanguíneo está regulado por sistemas amortiguadores y por mecanismos respiratorios (cambios en la ventilación) y renales.

Trastornos Acido-Base

• Los trastornos acido-base en el organismo pueden ser de tipo respiratorio o metabólico, según su origen.
• Se activan mecanismos compensatorios según la necesidad.