Ambiente interno de los organismos vivos.
La sangre circulante es una suspensión de células vivas en un medio líquido, cuyas propiedades químicas son muy importantes para su vida. En los seres humanos, el rango normal de fluctuaciones del pH sanguíneo es de 7,37 a 7,44 con un valor medio de 7,4. Los sistemas tampón de sangre están compuestos por sistemas tampón de plasma y células sanguíneas y están representados por los siguientes sistemas:
- sistema tampón de bicarbonato (carbonato de hidrógeno);
- sistema tampón de fosfato;
- sistema tampón de proteínas;
- sistema tampón de hemoglobina
- las células rojas de la sangre
Además de estos sistemas, también participan activamente los sistemas respiratorio y urinario.
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✪ Lección 1 - pH - El ácido alcalino está al alcance de todos
✪ Soluciones tampón y la ecuación de Henderson-Hasselbach
✪ El análisis del equilibrio ácido-base es normal y su interpretación.
Subtítulos
Sistema tampón de bicarbonato
Uno de los sistemas más potentes y al mismo tiempo más controlados de líquido extracelular y sangre, que representa aproximadamente el 53% de la capacidad tampón total de la sangre. Es un par ácido-base conjugado que consta de una molécula de ácido carbónico H 2 CO 3, que es fuente de protones, y un anión bicarbonato HCO 3 −, que actúa como aceptor de protones:
H 2 C O 3 ⇄ H C O 3 − + H + (\displaystyle (\mathsf (H_(2)CO_(3)\rightleftarrows HCO_(3)^(-)+H^(+)))) Debido al hecho de que la concentración de bicarbonato de sodio en la sangre excede significativamente la concentración de H 2 CO 3, la capacidad tampón de este sistema será significativamente mayor para el ácido. En otras palabras, el sistema tampón de bicarbonato es especialmente eficaz para compensar los efectos de sustancias que aumentan la acidez de la sangre. Estas sustancias incluyen principalmente ácido láctico, cuyo exceso se forma como resultado de una intensa actividad física. El sistema de hidrocarbonatos responde más "rápidamente" a los cambios en el pH de la sangre.Sistema tampón de fosfato
En la sangre, la capacidad del sistema tampón de fosfato es pequeña (alrededor del 2% de la capacidad tampón total), debido al bajo contenido de fosfatos en la sangre. El tampón de fosfato desempeña un papel importante en el mantenimiento de los valores fisiológicos del pH en los líquidos intracelulares y la orina.
El tampón está formado por fosfatos inorgánicos. El papel de un ácido en este sistema lo desempeña un fosfato monosustituido (NaH 2 PO 4), y el papel de una base conjugada lo desempeña un fosfato disustituido (Na 2 HPO 4). A pH 7,4, la relación [HPO 4 2- /H 2 PO 4 - ] es igual a 10 p H − p K a , o r t o I I = 1 , 55 (\displaystyle 10^(pH-pK_(a,orto)^(II))=1,55) ya que a una temperatura de 25 + 273,15 K pK a, orto II = 7,21, mientras que la carga promedio del anión del ácido ortofosfórico< q >=((-2)*3+(-1)*2)/5=-1,4 unidades de carga de positrones.
Las propiedades tampón del sistema con un aumento en el contenido de iones de hidrógeno en la sangre se logran debido a su unión con iones HPO 4 2- con la formación de H 2 PO 4 -:
H + + H P O 4 2 − → H 2 P O 4 − (\displaystyle (\mathsf (H^(+)+HPO_(4)^(2-)\rightarrow H_(2)PO_(4)^(-)) ))y con un exceso de iones OH-, debido a su unión con los iones H 2 PO 4 -:
H 2 P O 4 − + O H − ⇄ H P O 4 2 − + H 2 O (\displaystyle (\mathsf (H_(2)PO_(4)^(-)+OH^(-)\rightleftarrows HPO_(4)^( 2-)+H_(2)O)))El sistema tampón de fosfato de la sangre está estrechamente relacionado con el sistema tampón de bicarbonato.
Sistema tampón de proteínas
En comparación con otros sistemas tampón, es menos importante para mantener el equilibrio ácido-base (7-10% de la capacidad del tampón)
La mayor parte de las proteínas del plasma sanguíneo (alrededor del 90%) son albúminas y globulinas. Los puntos isoeléctricos de estas proteínas (el número de grupos catiónicos y aniónicos es el mismo, la carga de la molécula de proteína es cero) se encuentran en un ambiente ligeramente ácido a pH 4,9-6,3, por lo tanto, en condiciones fisiológicas a pH 7,4, las proteínas se encuentran predominantemente en las formas "proteína-base" y "proteína-sal".
Los sistemas tampón son compuestos que contrarrestan los cambios bruscos en la concentración de iones H+. Cualquier sistema tampón es un par ácido-base: una base débil (anión, A –) y un ácido débil (Anión H, H-A). Minimizan los cambios en la cantidad de iones H + debido a su unión al anión y su inclusión en un compuesto que se disocia mal: un ácido débil. Por lo tanto, el número total de iones H+ no cambia tan notablemente como podría ser.
Hay tres sistemas amortiguadores de fluidos corporales: bicarbonato, fosfato, proteína(incluido hemoglobina).Su efecto es instantáneo y al cabo de unos minutos su efecto alcanza el máximo posible.
Sistema tampón de fosfato
El sistema tampón de fosfato constituye aproximadamente el 2% de la capacidad tampón total de la sangre y hasta el 50% de la capacidad tampón de la orina. Está formado por hidrógeno fosfato (HPO 4 2–) y dihidrógeno fosfato (H 2 PO 4 –). El dihidrógeno fosfato se disocia débilmente y se comporta como un ácido débil; el hidrógeno fosfato tiene propiedades alcalinas. Normalmente, la proporción de HPO 4 2– a H 2 PO 4 – es 4:1.
Cuando los ácidos (iones H +) interactúan con el fosfato disustituido (HPO 4 2‑), se forma dihidrógeno fosfato (H 2 PO 4 –):
Eliminación de iones H+ con tampón fosfato.
Como resultado, la concentración de iones H + disminuye.
Cuando las bases ingresan a la sangre (exceso de grupos OH – -), son neutralizadas por los iones H + que ingresan al plasma desde H 2 PO 4 – :
Eliminación de equivalentes alcalinos con tampón fosfato
El papel del tampón fosfato es especialmente importante en el espacio intracelular y en la luz de los túbulos renales. Reacción ácido-base orina depende únicamente del contenido de dihidrógeno fosfato (H2 PO4 –), porque El bicarbonato de sodio se reabsorbe en los túbulos renales.
Sistema tampón de bicarbonato
Este sistema es el más poderoso y representa el 65% del poder amortiguador total de la sangre. Se compone de ion bicarbonato (HCO 3 –) y ácido carbónico (H 2 CO 3). Normalmente, la proporción de HCO 3 - a H 2 CO 3 es 20 : 1.
Cuando los iones H + (es decir, el ácido) ingresan a la sangre, los iones de bicarbonato de sodio interactúan con ella y se forma ácido carbónico:
Cuando funciona el sistema de bicarbonato, la concentración de iones de hidrógeno disminuye, porque El ácido carbónico es un ácido muy débil y no se disocia fácilmente. Al mismo tiempo en la sangre. no esta pasando aumento significativo paralelo en la concentración de HCO 3 – .
Si sustancias con propiedades alcalinas ingresan a la sangre, reaccionan con el ácido carbónico y forman iones de bicarbonato:
El trabajo del tampón de bicarbonato está indisolublemente ligado al sistema respiratorio (con la ventilación). En las arteriolas pulmonares con disminución de la concentración plasmática de CO 2 y debido a la presencia de una enzima en los eritrocitos. anhídrido carbónico El ácido carbónico se descompone rápidamente para formar CO 2, que se elimina con el aire exhalado:
H2CO3 → H2O + CO2
Además de los eritrocitos, se observó una actividad significativa de la anhidrasa carbónica en el epitelio de los túbulos renales, las células de la mucosa gástrica, la corteza suprarrenal y las células del hígado y, en pequeñas cantidades, en el sistema nervioso central, el páncreas y otros órganos.
Sistema tampón de proteínas
Las proteínas plasmáticas son principalmente albumen, desempeñan el papel de amortiguador debido a sus propiedades anfóteras. Su contribución a la amortiguación del plasma sanguíneo es aproximadamente del 5%.
EN ambiente ácido se suprime la disociación de los grupos COOH de los radicales de aminoácidos (en los ácidos aspártico y glutámico) y los grupos NH 2 (en arginina y lisina) se unen al exceso de H +. En este caso, la proteína queda cargada positivamente.
EN alcalino En el medio ambiente, aumenta la disociación de los grupos COOH, los iones H+ que entran al plasma se unen al exceso de iones OH y se mantiene el pH. Las proteínas en este caso actúan como ácidos y están cargadas negativamente.
Cambio en la carga de grupos tampón de proteínas a diferentes valores de pH.
Sistema tampón de hemoglobina
Tiene alto poder en la sangre. tampón de hemoglobina, representa hasta el 28% de la capacidad tampón total de la sangre. Como agrio parte del tampón es hemoglobina oxigenada H‑HbO2. Tiene propiedades ácidas pronunciadas y desprende iones de hidrógeno 80 veces más fácilmente que la H-Hb reducida, que actúa como base. El tampón de hemoglobina puede considerarse parte del tampón de proteínas, pero su característica es trabajar en estrecho contacto con el sistema de bicarbonato.
Se produce un cambio en la acidez de la hemoglobina en los tejidos y en los pulmones y es causado por la unión de H + u O 2, respectivamente. El mecanismo de acción directo del tampón es la adición o donación de ion H+ residuo de histidina en la parte de globina de la molécula (efecto Bohr).
En los tejidos, un pH más ácido normalmente es el resultado de la acumulación de ácidos minerales (carbónico, sulfúrico, clorhídrico) y orgánicos (láctico). Cuando el pH se compensa con este tampón, los iones H+ se unen a la oxihemoglobina entrante (HbO 2) y la convierten en H‑HbO 2. Esto hace que instantáneamente la oxihemoglobina libere oxígeno (efecto Bohr) y se convierta en H-Hb reducida.
HbO 2 + H + → → H-Hb + O 2
Como resultado, la cantidad de ácidos, principalmente H 2 CO 3, disminuye, se producen iones HCO 3 y el espacio tisular se alcaliniza.
En los pulmones, después de la eliminación del CO 2 (ácido carbónico), la sangre se alcaliniza. En este caso, la adición de O 2 a la desoxihemoglobina H-Hb forma un ácido más fuerte que el ácido carbónico. Dona sus iones H+ al medio evitando el aumento del pH:
H-Hb + O 2 → → HbO 2 + H +
El trabajo del tampón de hemoglobina se considera inseparable del tampón de bicarbonato:
Cuando hay cambios en el contenido de iones H+ en la sangre y otros entornos del cuerpo (tanto con un aumento como con una disminución en su número), primero se activan los potentes y rápidos sistemas de amortiguación químicos del plasma y los eritrocitos ( hemoglobina, bicarbonato, fosfato, proteínas). El sistema tampón de la hemoglobina es el principal tampón de los glóbulos rojos y representa aproximadamente el 75% de la capacidad tampón total de la sangre. La hemoglobina, como otras proteínas, es un anfolito, es decir, el sistema tampón de la hemoglobina consta de un componente ácido (Hb oxigenada, es decir, HbO2) y un componente básico (no oxigenado, es decir, Hb reducida). Se ha demostrado que la hemoglobina es un ácido más débil (unas 70 veces) que la oxihemoglobina. Además, la Hb mantiene un pH constante uniendo CO2 y transfiriéndolo desde el tejido a los pulmones y luego al ambiente externo. El sistema tampón de bicarbonato (hidrocarbonato) es el principal tampón del plasma sanguíneo y del líquido extracelular y representa aproximadamente el 15% de la capacidad tampón total de la sangre. Está representado en el ambiente extracelular por el ácido carbónico (H2CO3) y el bicarbonato de sodio (NaHCO3). La concentración de iones de hidrógeno en este tampón es = K [H2C03/NaHC03 = 1/20, donde K es la constante de disociación del ácido carbónico. Este sistema tampón asegura, por un lado, la formación de NaHC03, por otro, la formación de ácido carbónico (H+ + HCO3 - H2CO3) y la descomposición de este último (H2CO3 - H20 + CO2) bajo la influencia de la enzima. anhidrasa carbónica a H20 y CO2. Los pulmones eliminan el dióxido de carbono al exhalar, pero no hay cambio de pH. Este sistema tampón evita cambios de pH cuando se introducen ácidos y bases fuertes en el entorno biológico como resultado de su conversión en ácidos débiles o en bases débiles. Los sistemas de amortiguación de hidrocarbonatos son un indicador importante de las EDAR. Se trata de un sistema de tipo abierto, que está asociado a la función tanto del sistema respiratorio externo como de los riñones y la piel. El sistema tampón de fosfato está representado por fosfato de sodio mono y disustituido (NaH2P04 y Na2HP04). El primer compuesto se comporta como un ácido débil, el segundo como una base débil. Los ácidos que se forman en el cuerpo y que ingresan a la sangre interactúan con Na2HP04 y las bases, con NaH2P04. Como resultado, el pH de la sangre permanece sin cambios. Los fosfatos desempeñan un papel tampón principalmente en el entorno intracelular (especialmente en las células de los túbulos renales) y mantienen el estado inicial del tampón de bicarbonato. El sistema tampón de proteínas actúa como un sistema tampón intracelular. Al poseer propiedades anfolíticas, se comportan como bases en un ambiente ácido y como ácidos en un ambiente alcalino. El sistema tampón de proteínas consta de una proteína débilmente disociada con propiedades ácidas (proteína COOH) y una proteína complejada con bases fuertes (proteína COONa). Este sistema tampón también ayuda a prevenir cambios en el pH de la sangre. Posteriormente (después de unos minutos y horas), los mecanismos fisiológicos (orgánicos y sistémicos) compensan y eliminan los cambios en el CBS (realizados por los pulmones - con el aire exhalado, los riñones - con la orina, la piel - con el sudor, el hígado y otros órganos). del tracto digestivo - con heces).
Mantener un ambiente interno constante es una condición necesaria para el metabolismo normal. Los indicadores más importantes que caracterizan la constancia del entorno interno incluyen equilibrio ácido-base, es decir, la relación entre la cantidad de cationes y aniones en los tejidos del cuerpo, que se expresa mediante indicadores de pH. En los mamíferos, el plasma sanguíneo tiene una reacción ligeramente alcalina y se mantiene dentro del rango de 7,30 a 7,45.
El estado del equilibrio ácido-base está influenciado por la ingesta y formación en el cuerpo tanto de productos ácidos (los ácidos orgánicos se forman a partir de proteínas y grasas, y también aparecen como productos del metabolismo intersticial en los tejidos) como de sustancias alcalinas (formadas a partir de alimentos vegetales). rico en sales alcalinas de ácidos orgánicos y sales alcalinotérreas, productos metabólicos (amoníaco, aminas, sales básicas de ácido fosfórico). También se forman productos ácidos y alcalinos durante diversos procesos patológicos.
El sistema amortiguador de proteínas es una combinación de albúminas y globulinas, proteínas que constituyen la mayor parte del plasma sanguíneo (~90%).
Los puntos isoeléctricos de estas proteínas se encuentran en el rango de valores de pH = 4,9-6,3, es decir, en un ambiente ligeramente ácido. Por lo tanto, en condiciones fisiológicas (a pH = 7,4), las proteínas se encuentran predominantemente en las formas de base proteica y sal de la base proteica.
Equilibrio ácido-base correspondiente:
se desplazó hacia el predominio de la forma de base proteica.
La capacidad tampón determinada por las proteínas plasmáticas depende de la concentración de proteínas, de su estructura secundaria y terciaria y del número de grupos aceptores de protones libres. Este sistema puede neutralizar alimentos tanto ácidos como básicos. Sin embargo, debido al predominio de la forma “base proteica”, su capacidad tampón es significativamente mayor para el ácido y es: para albúminas = 10 mmol/l y para globulinas = 3 mmol/l.
4. Sistema tampón de aminoácidos.
La capacidad amortiguadora de los aminoácidos libres en el plasma sanguíneo es insignificante tanto para los ácidos como para los álcalis. Esto se debe al hecho de que casi todos los aminoácidos tienen 
, notablemente diferente de 7.4. Por tanto, a un valor de pH fisiológico = 7,4, su potencia es baja. Casi un solo aminoácido es la histidina ( 
= 6,0) - tiene un efecto tampón significativo a valores de pH cercanos al pH del plasma sanguíneo.
Por tanto, el poder de los sistemas tampón del plasma sanguíneo disminuye en el siguiente orden:
bicarbonato > proteína > fosfato > aminoácido
las células rojas de la sangre
En el ambiente interno de los eritrocitos, el pH = 7,25 corresponde a la norma. Aquí también funcionan sistemas tampón de hidrocarbonato y fosfato. Sin embargo, su potencia difiere de la del plasma sanguíneo. Además, el sistema proteico juega un papel importante en los eritrocitos. hemoglobina-oxihemoglobina, que representa aproximadamente el 75% de la capacidad tampón total de la sangre.
La hemoglobina es un ácido débil ( 
= 8,2) y se disocia según la ecuación:
HHb ⇄H+ + Hb-
Con un valor de pH fisiológico = 7,25, esto se describe mediante la ecuación de Henderson-Hasselbach:
,
de lo cual se desprende claramente que:
.
Así, a pH = 7,25, el ácido HHb se disocia sólo un 10% y la concentración de la forma salina de hemoglobina (Hb -) es significativamente menor que la concentración del ácido (HHb).
El sistema HHb/Hb puede neutralizar activamente los productos metabólicos ácidos y básicos, pero tiene una mayor capacidad para los álcalis que para los ácidos.
En los pulmones, la hemoglobina reacciona con el oxígeno. En este caso, se forma oxihemoglobina HHbO 2:
HHb +O 2 ⇄HHbО 2,
que es transportado por la sangre arterial a los vasos capilares, desde donde el oxígeno ingresa a los tejidos.
La oxihemoglobina es un ácido débil ( = 6,95), pero significativamente más fuerte que la hemoglobina ( 
= 8,2). A un valor de pH fisiológico = 7,25 equilibrio ácido-base:
HHbО 2 ⇄H + + HbО 2 -
corresponde a la ecuación de Henderson-Hasselbach:
.
De esto podemos concluir que C(HbO 2 -)/C(HHbO 2) = 2:1 y la proporción de moléculas de HHbO 2 disociadas es aproximadamente del 65%.
Al agregar ácidos, los aniones de hemoglobina Hb - neutralizarán primero los iones H +:
Hb - + H + ⇄ HHb,
ya que tienen una mayor afinidad por los protones que los iones HbO 2 -.
Cuando se expone a bases, la oxihemoglobina HHbO 2, un ácido más fuerte, reaccionará primero:
HHbO 2 + OH - ⇄ HbO 2 - + H 2 O,
sin embargo, el ácido de la hemoglobina también participará en la neutralización de los iones OH - que ingresan a la sangre:
HHb + OH - ⇄ Hb - + H 2 O.
El sistema hemoglobina-oxihemoglobina juega un papel importante tanto en el proceso de respiración (la función de transporte de oxígeno a tejidos y órganos y eliminación de CO 2 metabólico de ellos) como en el mantenimiento de un pH constante dentro de los glóbulos rojos y, como resultado , en la sangre en su conjunto.
En el cuerpo humano, todos los sistemas de amortiguación están interconectados. Así, en los eritrocitos, el sistema tampón hemoglobina-oxihemoglobina está estrechamente relacionado con el sistema tampón bicarbonato. Dado que el pH dentro de los eritrocitos es 7,25, la relación entre las concentraciones de sal (HCO 3 -) y ácido H 2 CO 3 es aquí ligeramente menor que en el plasma sanguíneo. De hecho, de la ecuación de Henderson-Hasselbach se deduce que en los eritrocitos C(HCO 3 -)/C(H 2 CO 3) = 14:1. Sin embargo, aunque la capacidad amortiguadora de ácido de este sistema dentro de los glóbulos rojos es algo menor que la del plasma, es eficaz para mantener un pH constante.
El sistema tampón de fosfato desempeña un papel mucho más importante en las células sanguíneas que en el plasma sanguíneo. En primer lugar, esto se debe al hecho de que los glóbulos rojos contienen una gran cantidad de fosfatos inorgánicos, principalmente KH 2 PO 4 y K 2 HPO 4. Además, los ésteres de ácidos fosfóricos desempeñan un papel importante en el mantenimiento de un pH constante, principalmente fosfolípidos, que forman la base de las membranas de los glóbulos rojos.
Los fosfolípidos son ácidos relativamente débiles. Valores Los grupos fosfato varían de 6,8 a 7,2. En consecuencia, a un valor de pH fisiológico = 7,25, los fosfolípidos de las membranas de los eritrocitos se encuentran tanto en forma no ionizada como ionizada, es decir, en forma de ácido débil y su sal. En este caso, la relación entre las concentraciones de sal y ácido es aproximadamente (1,5-4):1. Por tanto, la propia membrana de los eritrocitos tiene un efecto tampón y mantiene un pH constante del entorno interno de los eritrocitos.
En los casos en que las defensas excretoras y amortiguadoras del cuerpo agotan sus capacidades y se desarrolla una forma grave de acidosis (alcalosis), se recurre a la supresión farmacológica de estos trastornos. Así, en caso de acidosis gaseosa, se administran por vía intravenosa fármacos básicos, que son sales de ácidos débiles: solución de NaHCO 3 al 4%, solución de sal sódica de ácido cítrico - citrato de sodio (Na 3 Cit), etc., que neutralizan el exceso. acidez al unir iones H+ a ácidos débiles:
H + + HCO 3 - 
H2CO3 H2O+CO2
La eliminación de la forma metabólica de acidosis también se lleva a cabo mediante la introducción de sales de ácidos débiles y otros fármacos que tienen la propiedad de atravesar las membranas de fosfolípidos.
Para la alcalosis, se administran soluciones de ácidos débiles, por ejemplo, una solución de ácido ascórbico al 4%.
Sin embargo, los métodos enumerados de intervención farmacológica no tienen, estrictamente hablando, un efecto terapéutico: solo permiten "ganar tiempo" para determinar más detalladamente las causas de las desviaciones y prescribir un curso de tratamiento o prevención.
Dado que la sangre no es solo un líquido extracelular, sino una suspensión de células en un medio líquido, su equilibrio ácido-base se mantiene mediante la participación conjunta de los sistemas tampón del plasma y las células sanguíneas, principalmente los eritrocitos. Se distinguen los siguientes sistemas tampón sanguíneos: plasma (bicarbonato, fosfato, fosfatos orgánicos y proteínas) y eritrocitos (hemoglobina, bicarbonato, fosfato).
El principal tampón del plasma sanguíneo es el sistema de hidrocarbonatos H. 2 CO 3 / OSN 3 –
Sistema tampón de hidrocarbonato (bicarbonato)
Está formado por ácido carbónico e hidrocarbonatos (NaHCO 3 – en el líquido extracelular, KHSO 3 – dentro de las células). En el organismo, el ácido carbónico se produce como resultado de la hidratación del dióxido de carbono, producto de la oxidación de carbohidratos, proteínas y grasas. Además, este proceso se acelera por la acción de la enzima anhidrasa carbónica.
CO 2 + norte 2 O ⇄ CO 2 norte 2 O ⇄ norte 2 CO 3
La relación de las concentraciones de componentes en el sistema tampón de bicarbonato de la sangre [H 2 CO 3 ] / [OSN 3 – ] = 1/20 En consecuencia, el sistema de hidrocarbonato tiene una capacidad tampón para el ácido significativamente mayor que la capacidad tampón para la base. Aquellos. Este tampón es especialmente eficaz para compensar los efectos de sustancias que aumentan la acidez de la sangre. Estas sustancias incluyen principalmente ácido láctico, cuyo exceso se forma como resultado de una actividad física intensa. (En espacios cerrados, a menudo experimentan asfixia: falta de oxígeno, aumento de la respiración. Sin embargo, la asfixia no se asocia tanto con la falta de oxígeno, sino con un exceso de CO. 2 . Exceso de CO 2 en la atmósfera conduce a una disolución adicional de CO 2 en la sangre, lo que conduce a una disminución del pH, es decir, a acidosis).
Mecanismo de acción del amortiguador.
Componentes: norte 2 CO 3 / OSN 3 –
En este sistema, el donante de protones es el ácido carbónico H. 2 CO 3 , y el aceptor de protones es el ion hidrocarbonato HCO 3 – .
Si el ácido ingresa a la sangre y aumenta la concentración de iones de hidrógeno, interactúa con el HCO. 3 – , formando H 2 CO 3 y conduce a la liberación de gas CO 2 , que se elimina del cuerpo durante la respiración a través de los pulmones.
h + + IVA 3 – h 2 CO 3 CO 2 + norte 2 ACERCA DE
La concentración del ácido débil aumenta y la concentración de la sal (base conjugada) disminuye en la misma cantidad ⇒ el pH no cambiará, porque AK pasa a la PC. PC y OK, pero AK no cambia.
Cuando las bases ingresan a la sangre, se unen al ácido carbónico:
ÉL – + norte 2 CO 3 OSN 3 – + norte 2 ACERCA DE
El pH apenas cambiará debido a un desplazamiento de la ionización ácida hacia la derecha como resultado de la unión de uno de los productos de ionización, los protones, a un electrolito débil (agua). La concentración del ácido débil disminuirá y la concentración de la sal aumentará en la misma cantidad. El pH no cambiará porque La PC va a AK. PC y OK ↓, pero AK no cambiará.
El objetivo principal del sistema de hidrocarbonato es neutralizar los ácidos. Este buffer es un sistema de respuesta rápida porque... el producto de su interacción con los ácidos, el dióxido de carbono, se elimina rápidamente a través de los pulmones.
El tampón de hidrocarbonato determina el equilibrio ácido-base (ABC) en la sangre y es una reserva sanguínea alcalina (ALB). La reserva de sangre alcalina es un indicador de las capacidades funcionales de los sistemas tampón de sangre, que representa la cantidad de dióxido de carbono que pueden unirse 100 ml de plasma sanguíneo, previamente llevado a un estado de equilibrio con un ambiente gaseoso en el que la presión parcial de CO 2 es de 40 mmHg. Arte., es decir capacidad de la sangre para unirse al CO 2 .
El tampón de bicarbonato también se encuentra en los glóbulos rojos, el líquido intercelular y el tejido renal.
Sistema tampón de fosfato de hidrógeno
Componentes H 2 RO 4 – / NRO 4 2–
Se compone de fosfatos de dihidrógeno y fosfatos de hidrógeno (NaH 2 correos 4 y na 2 HPO 4 – en plasma sanguíneo y líquido intercelular, KN 2 RO 4 y k 2 HPO 4 – dentro de las células). El papel del donante de protones en este sistema lo desempeña el ion H. 2 RO 4 – , y el aceptor de protones es el ion HPO 4 2– . La relación normal es H 2 RO 4 – / NRO 4 2– = 1/4 En consecuencia, la capacidad tampón del ácido es mayor que la de la base.
Cuando aumenta la concentración de iones de hidrógeno (por ejemplo, al procesar alimentos cárnicos), son neutralizados por iones HPO. 4 2– . h + + NRO 4 2– ⇄ norte 2 RO 4 – .Cuando aumenta la concentración de bases en el cuerpo (por ejemplo, al comer alimentos vegetales), son neutralizadas por iones H. 2 RO 4 – .
ÉL – + norte 2 RO 4 – ⇄NRO 4 2– + norte 2 ACERCA DE
Los riñones excretan cantidades excesivas de iones de dihidrógeno fosfato e hidrógeno fosfato.
A diferencia del sistema de hidrocarbonato (en el que la restauración de la proporción se logra en 10 a 18 horas debido a cambios en el volumen de ventilación pulmonar), en el sistema de hidrofosfato la restauración completa de la proporción de los componentes ocurre solo después de 2 a 3 días. El tampón de fosfato en la sangre está estrechamente relacionado con el sistema tampón de bicarbonato.
Los fosfatos orgánicos también tienen propiedades tampón, pero su poder es más débil que el del tampón de fosfato inorgánico.
Sistema tampón de proteínas
Las propiedades amortiguadoras de las proteínas sanguíneas están determinadas por la capacidad de ionización de los aminoácidos. Los grupos carboxi y amino terminales de las cadenas de proteínas desempeñan un papel menor a este respecto, ya que existen pocos grupos de este tipo. Los grupos laterales que pueden ionizarse contribuyen significativamente más a la creación de la capacidad tampón del sistema proteico.
Las proteínas forman un sistema tampón debido a la presencia de grupos ácido-base en la molécula de proteína.
Las proteínas sanguíneas tampón incluyen tanto las proteínas plasmáticas (especialmente la albúmina) como la hemoglobina contenida en los glóbulos rojos.
La importancia especial del tampón de hemoglobina es que la acidez de la hemoglobina depende de su estado de oxidación. En límites de pH normales, la oxihemoglobina es un ácido más fuerte que la desoxihemoglobina. Esto se debe a la influencia del oxígeno unido al hierro sobre la afinidad de los grupos imidazol más cercanos de la histidina por los iones de hidrógeno. Debido a esto, la hemoglobina, liberada de oxígeno en los tejidos, adquiere una mayor capacidad para unir iones de hidrógeno, y en la sangre venosa, como resultado de la liberación de dióxido de carbono por los tejidos, estos iones se acumulan en la sangre. Cuando el oxígeno se absorbe en los pulmones, se producen procesos inversos.
Sistema tampón de hemoglobina
Por supuesto, forma parte del tampón proteico, pero se distingue por su localización especial (dentro de los glóbulos rojos) y su función especial.
Está representado por los ácidos hemoglobina y oxihemoglobina y sus bases conjugadas: iones de hemoglobina y oxihemoglobina, respectivamente.
Componentes de HHb / Media pensión – y НHbО 2 / НbО 2 –
El tampón de hemoglobina es el principal sistema tampón de los eritrocitos y representa aproximadamente el 75% de la capacidad tampón total de la sangre. La oxihemoglobina es un ácido más fuerte que la hemoglobina. La participación de la hemoglobina en la regulación del pH sanguíneo está asociada a su papel en el transporte de oxígeno desde los tejidos a los pulmones y ácido carbónico. Los sistemas de hemoglobina y oxihemoglobina son sistemas interconvertibles y existen como un todo. Este sistema funciona eficazmente sólo en combinación con otros sistemas tampón de sangre. Este sistema tampón de los eritrocitos está estrechamente relacionado con el sistema de bicarbonato.
En los eritrocitos, el pH se mantiene constante debido a la acción de tres sistemas tampón:
La fuerza de estos ácidos y bases varía de la siguiente manera:
HHb< H 2 CO 3 < HHbO 2
Hb – > HCO 3 – > HbO 2 –
La transferencia de protones se produce según el siguiente esquema:
En capilares tisulares
El oxígeno es proporcionado a los tejidos por el ácido oxihemoglobina y su base conjugada (ion hemoglobinato).
HHbO 2 ® O 2 + HHb
Como resultado del metabolismo, el dióxido de carbono y el agua se acumulan, formando ácido carbónico, que reacciona con la base fuerte Hb - para formar el ácido débil HHb y la base de fuerza media HCO 3 -.
HHb y HCO 3: se difunden a través de la membrana de los eritrocitos hacia el plasma y son transportados con el torrente sanguíneo hacia los pulmones.
En los capilares de los pulmones. El ácido débil HHb se une al O 2, se forma el ácido fuerte HHbO 2,
HHb + O 2 ® HHbO 2
que interactúa parcialmente con la base HCO 3 - para formar H 2 CO 3,
y en parte junto con la base conjugada HbO 2, regresa con el flujo sanguíneo a los tejidos. El H 2 CO 3 resultante se descompone bajo la acción de la enzima anhidrasa carbónica en agua y dióxido de carbono.
H2CO3 
H2O + CO2
que se excretan a través de los pulmones.
Además de los sistemas amortiguadores de sangre, también participan activamente el sistema respiratorio y el sistema urinario.
Acidosis y alcalosis.
En una serie de condiciones patológicas, se acumulan cantidades tan grandes de ácidos o bases en la sangre que los sistemas amortiguadores de la sangre, los sistemas respiratorio y excretor ya no pueden mantener el pH a un nivel constante. Dependiendo de la dirección en la que cambie la reacción de la sangre, existen 2 tipos de trastornos ASR.
Una disminución del pH de la sangre en comparación con el nivel normal (pH ‹ 7,37) se denomina acidosis, y aumentar (pH › 7,43) - alcalosis.
La acidosis es un cambio del pH hacia el lado ácido, el pH disminuye y la concentración de iones de hidrógeno aumenta.
La alcalosis es un cambio del pH a la región alcalina, el pH aumenta y la concentración de iones de hidrógeno disminuye.
Cada uno de estos dos tipos se subdivide en varias variedades según la causa del cambio de pH. Tales cambios pueden ocurrir con cambios en la ventilación pulmonar (las lesiones pulmonares pueden ir acompañadas de un aumento en la tensión de CO 2 en la sangre, y la hiperventilación conduce a una disminución de esta tensión. Tales condiciones se denominan acidosis o alcalosis respiratoria (respiratoria).
Acidosis respiratoria
Caracterizado por un aumento de la presión parcial de CO 2 y la concentración de dióxido de carbono en la sangre, así como un aumento compensatorio de bicarbonatos, se observa con mayor frecuencia: con neumonía; con insuficiencia circulatoria con estancamiento en la circulación pulmonar; bajo la influencia de fármacos que deprimen el centro respiratorio (morfina y sus derivados); con anestesia general.
Alcalosis respiratoria
Se desarrolla cuando se produce hipocapnia debido a hiperventilación alveolar - P (CO 2) 36 mm Hg. Arte. A pesar de que el contenido de bicarbonato disminuye ligeramente debido al equilibrio entre CO 2 y H 2 CO 3, la relación de [HCO 3 ] a [α·P (CO 2)] aumenta y, por tanto, el pH también aumenta.
Con hipocapnia persistente, las células tubulares renales excretan cantidades adicionales de bicarbonato, restaurando la proporción normal de [HCO 3 ] a [α·P (CO 2)]. La restauración del pH puede ser casi completa y este proceso se denomina alcalosis respiratoria compensada.
En caso de trastornos metabólicos, los ácidos no volátiles pueden acumularse en la sangre; por el contrario, la entrada de bases en la sangre o la pérdida de HCl puede ir acompañada de una disminución del contenido de estos ácidos. Estas condiciones se denominan acidosis metabólica o alcalosis pulmonar. La alcalosis metabólica con aumento primario de la concentración de bicarbonatos ocurre con: Administración excesiva e incontrolada de soluciones alcalinas, Vómitos persistentes, Deficiencia de potasio en el cuerpo, Alcalosis congénita con hipopotasemia. La acidosis metabólica, caracterizada por una disminución de la concentración de HCO 3 ¯ en plasma, se observa en las siguientes enfermedades y afecciones: en niños recién nacidos, afecciones tóxicas debidas a enfermedades del tracto gastrointestinal en niños pequeños, ayuno, después de la administración prolongada de cloruro de amonio o cloruro de calcio, coma diabético, insuficiencia glomerular renal.
Dado que el pH de la sangre también puede cambiar con el daño renal, los cambios en la proporción de ácidos ricos causados por trastornos renales o metabólicos se combinan bajo el nombre de acidosis o alcalosis no respiratoria.
Evaluación de KSHCHR
La evaluación del ACR en sangre es de gran importancia en la clínica. Para tal evaluación, es necesario medir una serie de indicadores que permitan identificar acidosis o alcalosis en un paciente y juzgar si es respiratoria o no respiratoria.
La conclusión sobre la condición de ASC le permite elegir el tratamiento adecuado. Se deben medir los siguientes parámetros de sangre arterial:
A partir del valor del pH se puede juzgar si el contenido de iones H en la sangre es normal (pH 7,37-7,43) o si está desplazado en una dirección u otra. Al mismo tiempo, el valor de pH normal aún no nos permite hablar con confianza sobre la ausencia de una violación del ASR, porque en este caso no se puede excluir acidosis o alcalosis compensada.
2. Presión parcial de dióxido de carbono.
Un aumento o disminución del voltaje de CO 2 en comparación con su nivel normal (35-45 mm Hg) es un signo de un trastorno respiratorio.
3. Exceso de bases (exceso de bases, BE).
Con base en el valor de BE, podemos concluir que existe un trastorno no respiratorio del sistema respiratorio. Los cambios en este valor (el rango normal es de -2,5 a +2,5 mmol/l) reflejan directamente una disminución o un aumento en el contenido de ácidos no volátiles en la sangre.
4.Bicarbonato estándar.
El llamado “bicarbonato estándar” se utiliza a veces como indicador de alteraciones no respiratorias de la ASR. Este valor corresponde al contenido de bicarbonato en el plasma sanguíneo completamente saturado con la mezcla de gases. Normalmente, el “bicarbonato estándar” es 24 mmol/l. Este indicador no refleja el efecto amortiguador de las proteínas, por lo que es relativamente poco informativo.