Principio general de funcionamiento de los tampones
El mantenimiento de la constancia del medio interno requiere reacciones instantáneas. Los sistemas tamponadores actúan como una especie de «amortiguadores» químicos. Estructuralmente, cada uno de estos tampones está formado por un ácido débil y una base conjugada con este, que se encuentran en una proporción estrictamente definida.
Cuando se añade una pequeña cantidad de un ácido o una base extraña a la solución, el sistema tampón reacciona con ellos. Los iones $H^+$ o $OH^-$ son captados por los componentes del tampón, convirtiéndose en compuestos débiles de baja disociación o en agua. De este modo, los iones agresivos libres desaparecen y el nivel de pH se mantiene estable.
Sistema amortiguador de bicarbonato
Este tampón está compuesto por ácido carbónico débil ($H_2CO_3$) e ion bicarbonato ($HCO_3^-$) en una proporción de 1:20 (ácido respecto al ion).
El mecanismo de acción depende de la naturaleza del trastorno:
- En la acidosis (acidificación): el exceso de iones $H^+$ se une a la base ($HCO_3^-$), dando lugar a la formación de ácido carbónico ($H_2CO_3$). Posteriormente, bajo la acción de la enzima anhidrasa carbónica, este se descompone en agua y dióxido de carbono. Dado que el exceso de $CO_2$ es eliminado constantemente por los pulmones, el sistema de bicarbonato se denomina «abierto».
- En la alcalosis (alcalinización): los iones $OH^-$ interactúan con los iones de hidrógeno que forman parte del ácido carbónico, dando lugar a la formación de moléculas de agua ($H_2O$).
A pesar de que este búfer representa solo del 7 al 9% de la capacidad amortiguadora total de la sangre entera, es de importancia crítica para los líquidos extracelulares. En el plasma, la linfa y el líquido cefalorraquídeo, su proporción constituye un impresionante 97–98% de toda la capacidad amortiguadora.
Sistemas de fosfatos y proteínas
Los otros dos sistemas desempeñan un papel auxiliar pero importante en varios compartimentos líquidos.
El tampón fosfato consta de ion dihidrógenofosfato ($H_2PO_4^-$) y ion hidrógenofosfato ($HPO_4^{2-}$). Su proporción normal es de 1:4. La tarea principal de este sistema en la sangre es mantener el equilibrio óptimo de los componentes del tampón bicarbonato. Esto se describe mediante la ecuación de reacción: $H_2CO_3 + HPO_4^{2-} \leftrightarrow H_2PO_4^- + HCO_3^-$
El sistema tampón proteico funciona debido a la anfoteriedad de las proteínas. Dependiendo del medio, las proteínas se comportan de diferentes maneras:
- En un medio básico, se disocian con la formación de iones $H^+$, es decir, actúan como ácidos.
- En un medio ácido, liberan iones $OH^-$.
Cuando aumenta la concentración de $H^+$, las proteínas forman ácidos de baja disociación, y ante un exceso de $OH^-$, favorecen la formación de agua. La capacidad de las proteínas plasmáticas es bastante modesta, representando solo alrededor del 2% de la capacidad amortiguadora del líquido extracelular.
Sistema amortiguador de hemoglobina
Este es el sistema tamponador más potente, ya que representa el 75% (3/4) de toda la capacidad amortiguadora de la sangre. Su increíble eficacia se debe a dos factores: las propiedades anfóteras de la parte proteica (globina) y la influencia de la oxigenación en las características ácido-base de la hemoglobina.
Propiedades clave de las diferentes formas de hemoglobina:
- Hemoglobina reducida ($Hb$): es una base más fuerte, por lo que une con mucha mayor facilidad los iones de hidrógeno libres ($H^+$).
- Oxihemoglobina ($HbO_2$): se comporta como un ácido más fuerte en comparación con la forma reducida.
Mecanismo fisiológico en los tejidos: cuando la sangre pasa a través de los capilares tisulares, cede oxígeno y capta dióxido de carbono. La oxihemoglobina se convierte en hemoglobina reducida. El dióxido de carbono que ingresa al eritrocito (actuando como componente ácido) se neutraliza casi por completo e instantáneamente, ya que la hemoglobina reducida resultante actúa como una base fuerte y absorbe el impacto.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué parámetros se utilizan para evaluar el estado ácido-base de la sangre en la práctica clínica (método de Astrup)?
La evaluación del estado ácido-base y sus alteraciones en la clínica se realiza teniendo en cuenta el rango normal de los siguientes parámetros:
- pH.
- pCO2.
- SB (Standard Bicarbonate) — bicarbonato estándar del plasma sanguíneo.
- BB (Buffer Base) — bases tampones de la sangre capilar.
- BE (Base Excess) — exceso de bases de la sangre capilar.
¿Cuál es el papel de los riñones en la regulación del equilibrio ácido-base del organismo?
Los riñones regulan el equilibrio ácido-base a través de los procesos que tienen lugar en los túbulos renales.
Principales procesos de la regulación renal:
- Reabsorción — recaptación de bicarbonato y otros metabolitos a partir de la orina primaria.
- Secreción — liberación de iones de hidrógeno hacia la luz tubular a cambio de los iones de sodio reabsorbidos.
Principales mecanismos de reducción o corrección de las alteraciones del EAB en las nefronas:
- Acidogénesis.
- Ammoniogénesis.
- Secreción de fosfatos.
- Mecanismo de intercambio de $K^+, Na^+$.
Para recordar las capacidades: La hemoglobina es la principal en la sangre (75%), el bicarbonato es el principal fuera de la célula (98% del plasma).
Preguntas de clases y exámenes
Porque uno de los productos finales de su reacción, el dióxido de carbono ($CO_2$), no se acumula, sino que es eliminado constantemente del organismo a través del sistema respiratorio (pulmones).
Porque uno de los productos finales de su reacción, el dióxido de carbono ($CO_2$), no se acumula, sino que es eliminado constantemente del organismo a través del sistema respiratorio (pulmones).
Debido a la anfoteriedad de las proteínas: en un medio ácido son capaces de liberar iones hidroxilo, mientras que en un medio alcalino se disocian como ácidos, cediendo iones de hidrógeno.
Debido a la anfoteriedad de las proteínas: en un medio ácido son capaces de liberar iones hidroxilo, mientras que en un medio alcalino se disocian como ácidos, cediendo iones de hidrógeno.
En los tejidos, la hemoglobina cede oxígeno y pasa a su forma reducida ($Hb$). Esta forma actúa como una base fuerte y se une fácilmente a los iones de hidrógeno procedentes del dióxido de carbono entrante, evitando la caída del pH.
En los tejidos, la hemoglobina cede oxígeno y pasa a su forma reducida ($Hb$). Esta forma actúa como una base fuerte y se une fácilmente a los iones de hidrógeno procedentes del dióxido de carbono entrante, evitando la caída del pH.
Qué más repasar sobre el tema
- El papel de la enzima anhidrasa carbónica en los eritrocitos
- Mecanismos de formación de la acidosis tisular
- Relación entre el intercambio gaseoso y el equilibrio ácido-base
- Diferencias en la capacidad amortiguadora del líquido intracelular y extracelular
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