Tema 2 Parte 2: Tampón Fisiológicos PDF

Tema-2-parte-2.pdf ratoncitah_13 Genética, Bioquímica y Biología Molecular 1º Grado en Odontología Facultad de Odontología Universidad Complutense de Madrid Reservados todos los derechos. No se permite la explotac...

Tema-2-parte-2.pdf ratoncitah_13 Genética, Bioquímica y Biología Molecular 1º Grado en Odontología Facultad de Odontología Universidad Complutense de Madrid Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080118 TE 2. PA 2: TA N FI ÓGI En condiciones normales el organismo produce varios ácidos o bases que tienden a variar el pH del medio. Ácidos en sangre en individuos sanos: ác. sulfúrico (ácido fuerte), ác. carbónico en combinación con bicarbonato, ác. pirúvico que pasará a piruvato (el que circula en la sangre), ác. cítrico. El pH determina el nivel de protonación de los grupos ácidos y básicos dispuestos en la superficie de las biomoléculas. Por lo tanto, las variaciones de pH varían la carga global de la molécula y con ello sus interacciones con el entorno. Para evitar grandes cambios en el pH de un organismo se requiere la presencia de sistemas tampón. Gracias a estos sistemas tampón, los fluidos intra y extracelulares de los organismos poseen un pH característico y prácticamente constante. Los principales sistemas tampón que aseguran el mantenimiento del pH en un margen fisiológico, a pesar de las reacciones bioquímicas que tengan lugar en el organismo, son: - Tampones inorgánicos - Tampón fosfato - Tampón bicarbonato Teniendo en cuenta el pH de la sangre y el del interior de las células, este se encuentra dentro del rango de eficacia del tampón fosfato y bicarbonato. TAMPÓN FOSFATO. El tampón fosfato es triprótico, puede ceder hasta 3 protones, 3 disociaciones, tenemos por lo tanto 3 tendencias distintas a ceder el protón, 3 Ka (constante de disociación) (pKa). Cuando un ácido es poliprótico, la tendencia de ceder el ácido cada vez va a ser menor, su pKa va a ser mayor. La primera disociación no va a ser relevante en nuestro sistema porque está muy lejos de nuestro pH fisiológico a nivel de la sangre y en el interior de las células. La segunda disociación si se acerca a nuestro pH fisiológico. Y el último se aleja mucho, le cuesta ceder el último protón que se encuentra en la molécula. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080118 Este tampón se encuentra en circulación, pero en baja concentración por lo que no es relevante como tampón sanguíneo, pero sí lo es dentro de las células. Importante tampón intracelular, porque su concentración nos permite amortiguar los cambios de pH. Forma parte de numerosos compuestos orgánicos (ácidos nucleicos, fosfolípidos, azúcares, etc.), pero una pequeña proporción también se encuentra en forma libre. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. TAMPÓN ÁCIDO CARBÓNICO/BICARBONATO. La combinación de CO2 y H2O de forma espontánea o catalizado por una enzima (anhidrasa carbónica), va a formar el ácido carbónico que se puede disociar en ión bicarbonato y H+. Todos los planes de suscripción incluyen descargas sin publicidad con coins Genética, Bioquímica y Biolo... Banco de apuntes de la a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080118 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. La fuente principal de ácido metabólico es el CO2 , producido principalmente como producto de la oxidación de los nutrientes en el ciclo de los ácidos tricarboxílicos (TCA) (descarboxilaciones en las células). Difunde al medio extracelular y el 95% difunde al interior de los eritrocitos, donde se combina con agua para dar ácido carbónico; reacción acelerada por la anhidrasa carbónica. El ácido carbónico se disocia en bicarbonato y protones. Los protones se unen a la hemoglobina, afectando al transporte de oxígeno y al tampón fosfato. Los protones en el interior de los eritrocitos deben de ser amortiguados (tampón fosfato). El bicarbonato sale del eritrocito por un antiporte con cloro y se acumula en sangre para ser un importante tampón de los protones en circulación. Todos los planes de suscripción incluyen descargas sin publicidad con coins a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080118 El ácido carbónico está en equilibrio con el CO2 disuelto. A su vez, el CO2 en disolución acuosa está en equilibrio con el CO2 gaseoso. Este equilibrio viene dado por la ley de Henry (la solubilidad de un gas en un líquido es proporcional a la presión parcial del gas). El CO2 es disuelto. El 1/1000 significa que el ác. carbónico es mil veces inferior a la concentración de CO2. Aumento de protones, disminución de pH, los protones se unen al bicarbonato y se desplazan formando el CO2, por tanto el bicarbonato de gasta y aumenta el CO2. Ha aumentado la concentración de CO2 a causa de la neutralización de protones, ¿puedo bajar la concentración? ¿Qué puedo hacer yo para evitar esta bajada de pH? A esto se le llama compensación pulmonar, podemos bajar la concentración de CO2, porque al hacer esto forzamos la espiración de más CO2. Luego cuando tenemos una descompensación en la que hay demasiado ácido, podemos compensar esta ecuación haciendo que el denominador no aumente tanto, forzando este equilibrio, se elimina CO2, con la hiperventilación bajaremos la concentración de CO2. Otra manera de provocar el aumento de pH es que, al ser un sistema abierto, a nivel renal puedo retener bicarbonato expulsando protones. La transformación de ác. carbónico a bicarbonato es tan rápida que hay muy poco ácido. carbónico, entonces en todos los ejercicios de disociación es despreciable. Se establece una pKa resultante de combinar las dos debido a que se producen dos disociaciones rápidas. Aunque su valor de pK (6,1) está algo alejado del pH fisiológico de la sangre, es un sistema muy eficaz, debido a que: 1) La relación HCO3- / H2CO3 es muy alta (20/1), lo que le proporciona una alta capacidad tampón frente a los ácidos. 2) Es un sistema abierto, con lo que el exceso de CO2 puede ser eliminado por ventilación pulmonar de manera rápida: Incremento de protones-combinación con bicarbonato-ácido carbónico-CO2 que se expira. 3) El HCO3- puede ser eliminado o reabsorbido por los riñones mediante un sistema de intercambio con solutos. Posibles consecuencias de un ataque de ansiedad (hiperventilación): aumento de pH, alcalemia, se alcaliniza la sangre. Al respirar en una bolsa, se intenta aumentar la concentración de CO2 para reducir el aumento de pH. SOLUCIONES REGULADORAS EN EL ORGANISMO , Dada la importancia del pH para el mantenimiento de las funciones, es vital la existencia de sistemas tampón que aseguren el mantenimiento de ese pH en un margen fisiológico, a pesar de las reacciones bioquímicas que en ellos tengan lugar. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080118 - Ventilación pulmonar - Filtración renal Alteraciones del equilibrio ácido-base Cambios del pH sanguíneo: - por encima de 7,45: alcalemia - por debajo de 7,35: acidemia En función de la causa que motive las variaciones de pH, se Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. habla de trastornos metabólicos (HCO3-), respiratorios (CO2) o mixtos. Acidosis: aquellas situaciones clínicas en las que existe una alteración en la que predomina un aumento en la concentración de hidrogeniones. Alcalosis: aquellas situaciones clínicas en las que existe una alteración en la que predomina una disminución en la concentración de hidrogeniones. La compensación de los desequilibrios ácido-base se realiza mediante ventilación pulmonar o compensación renal. Alteraciones RESPIRATORIAS (afecta al componente del CO2) ACIDOSIS (o acidemia) RESPIRATORIA: La alteración primaria en la acidosis respiratoria es la hipoventilación alveolar. (aumenta la PCO2, y por tanto el pH). ○ aguda (minutos u horas). No son compensados. Si el flujo aéreo se reduce parcial o totalmente, la PCO2 sanguínea aumenta inmediatamente, y a ella rápidamente le sigue la [H+]. La consiguiente baja PO2 y la alta PCO2 inducen el coma. Si esta situación no se corrige rápidamente, el paciente fallecerá. ○ crónica: suele ser debida a la EPOC. Máxima compensación renal. Los riñones aumentan la excreción de hidrogeniones y la concentración de bicarbonato en el líquido extracelular aumenta. La [H+] sanguínea tiende a retornar a la normalidad. ALCALOSIS (o alcalemia) RESPIRATORIA: Mucho menos frecuente que la acidosis, pero puede aparecer cuando se estimula la respiración o cuando ésta escapa a la regulación por retroalimentación. Estos trastornos suelen ser de naturaleza aguda, por lo que no se produce compensación renal. El tratamiento consiste en inhibir o eliminar las causas de la hiperventilación, con lo que el equilibrio ácido-base debería volver a la normalidad. Todos los planes de suscripción incluyen descargas sin publicidad con coins a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080118 Alteraciones METABÓLICAS (afecta al componente del HCO3-) Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. ACIDOSIS (o acidemia) METABÓLICA: La alteración primaria en la acidosis metabólica es una disminución de la concentración de bicarbonato del líquido extracelular. ALCALOSIS (o alcalemia) METABÓLICA: La alteración primaria en la acidosis metabólica es una disminución de la concentración de bicarbonato del líquido extracelular. Compensación pulmonar Respuesta rápida y de control reflejo (quimiorreceptores en el tronco cerebral) que puede solucionar el 75% de los trastornos de pH. - Hiperventilación: acelera la pérdida de CO2- - Causa de la alcalemia respiratoria. - Mecanismo de compensación de la acidemia metabólica. - Hipoventilación: impide la espiración eficiente del mismo, por lo tanto, lo retiene. - Causa de la acidemia respiratoria. - Mecanismo de compensación de la alcalemia. La compensación respiratoria tiene un límite, ya que no se puede hiperventilar indefinidamente por el riesgo de producir fatiga muscular, ni se puede reducir la ventilación al grado que produzca una hipoxemia grave. Por otro lado, si la causa de la alteración del equilibrio ácido base es respiratoria, no se podrá llevar a cabo la compensación por ventilación pulmonar. Compensación renal La línea final de defensa frente a las alteraciones en el equilibrio ácido/base está en los riñones; son más lentos (48- 72 h hasta 7 días en completarse), pero muy eficaces para manejar cualquier trastorno del pH. El pH de la orina es ≈ 6 (4,8 - 7,4) dado que los riñones excretan ácidos no volátiles resultado del metabolismo. Los mecanismos de los que dispone son los siguientes: → De forma directa, regula la excreción de H+ en forma de H2PO4- (o de NH4+). → De forma indirecta, aumentando o disminuyendo la reabsorción de bicarbonato. Todos los planes de suscripción incluyen descargas sin publicidad con coins a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080118 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11080118 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. SOLUCIONES REGULADORAS EN EL ORGANISMO - Tampones orgánicos - Proteínas y aminoácidos - Hemoglobina Todos los planes de suscripción incluyen descargas sin publicidad con coins