S2. Sistemes amortidors pH (2015)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Lleida (UdL)
Grado Medicina - 1º curso
Asignatura Bases moleculars de la vida
Año del apunte 2015
Páginas 4
Fecha de subida 13/09/2017
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

S2. SISTEMES AMORTIDORS DE PH Els sistemes amortidors de pH són sistemes que permeten mantenir constant el pH malgrat l’addició de petites quantitats d’àcid o base.
ÀCID FEBLE + SAL DERIVADA DE L’ÀCID - Espècies en el medi: H2O, HA, MA, OH-, H+, M+, A- Equilibris: 𝐻2 𝑂 ⇋ 𝐻 + + 𝑂𝐻 − 𝐻𝐴 ⇋ 𝐻 + + 𝐴− 𝑀𝐴 ⇋ 𝑀+ + 𝐴− - Si augmenta la quantitat de OH-, l’equilibri evolucionarà cap a la formació de H2O, disminuint el nombre de protons. Al disminuir els protons, el segon equilibri es desplaçarà cap als reactius per compensar, dissociant HA i augmentant A-. Aquest augment, al seu torn, farà evolucionar el tercer equilibri cap a la formació de producte (MA augmenta).
𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + 𝑙𝑜𝑔 - [𝐴− ] , [𝐻 + ] com que les concentracions del quocient ([A-] i [H+]) disminueixen en la mateixa proporció, el pH es mantindrà igual.
Si augmenta la quantitat d’àcid (H+), ocorrerà l’invers que en el cas anterior, però de nou, com que les concentracions del quocient augmentaran en la mateixa proporció, el pH es mantindrà.
El màxim rang de pH que es pot obtenir és: pH = pKa +/- 2 La màxima variació es produeix en els extrems de la proporció (1/99) i la mínima en el centre (50/50). Ha d’estar en un rang de pH determinat i la distribució de les espècies ha de ser proporcional.
L’efecte tampó finalitza quan una de les espècies “s’acaba”.
La capacitat esmorteïdora del tampó (quantitat d’àcid o de base que pot acceptar) dependrà de la concentració i del volum dels reactius.
Tindrà més capacitat esmorteïdora una dissolució concentrada que no pas una de diluïda. Però depèn també de la feblesa de l’àcid que “ataca” i de la seva concentració. És a dir, no és possible determinar les quantitats (l’únic que es pot fer són càlculs numèrics en cada cas).
SISTEMES TAMPÓ BIOLÒGICS El “principal” serà el més abundant.
- En el LIC: tampó fosfat: (monohidrogen fosfat, espècie dibàsica) (acceptor de protons) 𝐻3 𝑃𝑂4 ⇋ 𝐻2 𝑃𝑂4 − ⇋ 𝐻𝑃𝑂4 2− + 𝐻 + ⇋ 𝑃𝑂4 3− (no el contemplem) (donar de protons) (no el contemplem) (dihidrogen fosfat, espècie monobàsica) Fosfats orgànics: o o Glucosa 6-P ATP Tant els orgànics com els inorgànics poden actuar com a tampons. Les proteïnes i aminoàcids també poden actuar com a tampó.
- En el LEC: El clorur  prové de l’àcid clorhídric (és un àcid fort)  no pot ser Tampó bicarbonat: 𝐻2 𝐶𝑂3 ⇋ 𝐻𝐶𝑂3 − + 𝐻 + 𝐻2 𝐶𝑂3 ⇋ 𝐶𝑂2 (𝑑) 𝐶𝑂2 (𝑑) ⇋ 𝐶𝑂2 (𝑔) 𝐶𝑂2 (𝑑) ⇋ 𝐶𝑂2 (𝑔) ⇋ 𝐻2 𝐶𝑂3 ⇋ 𝐻𝐶𝑂3 − + 𝐻 + 𝑠𝑖 ↑ 𝐻 + → 𝑎𝑐𝑖𝑑𝑜𝑠𝑖 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑏ò𝑙𝑖𝑐𝑎 𝑠𝑖 ↑ 𝑝𝐶𝑂2 → 𝑎𝑐𝑖𝑑𝑜𝑠𝑖 𝑟𝑒𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎𝑡ò𝑟𝑖𝑎 𝑠𝑖 ↓ 𝐻 + → 𝑎𝑙𝑐𝑎𝑙𝑜𝑠𝑖 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑏ò𝑙𝑖𝑐𝑎 𝑠𝑖 ↓ 𝑝𝐶𝑂2 → 𝑎𝑙𝑐𝑎𝑙𝑜𝑠𝑖 𝑟𝑒𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎𝑡ò𝑟𝑖𝑎 Si respirem CO2, al final el tampó deixarà de funcionar i augmentarà la concentració de protons.
Aquesta patologia es coneix com a acidosi respiratòria. Si per contra la concentració de CO2 baixa i el tampó deixa de funcionar la concentració de protons disminuirà. Això es coneix com a alcalosi respiratòria.
Quan l’augment disminució de la concentració de protons es produeix a nivell d’òrgans i teixits, es coneix com a alcalosi metabòlica i acidosi metabòlica, respectivament.
LA SANG COM A CONJUNT DE SISTEMES TAMPÓ El principal tampó és el bicarbonat (el del LEC, ja que hi ha més LEC que LIC).
Inorgànics: - Tampó bicarbonat: 𝐶𝑂2 + 𝐻2 𝑂 ⇋ 𝐻2 𝐶𝑂3 ⇋ 𝐻𝐶𝑂3 − + 𝐻 + (CARBÒNIC/BICARBONAT) Tal i com s'ha comentat anteriorment, el tampó bicarbonat està format per àcid carbònic (H2CO3) i bicarbonat (HCO3-) i el valor de la seva pKa és de 6,1. És el tampó més important de la sang (pH=7,4), representa el 75% de la capacitat tampó total de la sang. També està present en el líquid intersticial. És un tampó molt eficaç perquè la relació HCO3-/ H2CO3 és molt alta, fet que suposa una alta capacitat per esmorteir els àcids. El fet que es tracti d'un sistema obert suposa un avantatge ja que el CO2 pot ser eliminat en la respiració molt ràpidament, els H+ es poden eliminar per via renal i el HCO3- es pot reposar en l'orina. En realitat, aquest tampó està compost per dos equilibris, doncs l'àcid carbònic forma CO2 generant una molècula de H2O.
Quan el pH disminueix, el bicarbonat pren els protons lliures. Així, l'equilibri es desplaça cap al H2CO3, que al seu torn, mitjançant la reacció catalitzada pels glòbuls vermells, cedeix una molècula de H2O i es converteix en CO2, el qual s'elimina a través dels pulmons. Per contra, si el pH de la sang augmenta, es forma HCO3- a partir de H2CO3, fet que condueix a una major captació de CO2.
Les concentracions de HCO3- i de H+ també es poden controlar per mecanismes fisiològics a nivell renal. El ronyó pot eliminar protons unint-los a amoníacs o fosfats i manté la concentració de bicarbonat mitjançant reabsorció o regeneració del mateix.
Així, és important tenir en compte que el cos necessita més bicarbonat que àcids carbònic perquè el metabolisme produeix més àcids que bases.
- Tampó fosfat: 𝐻2 𝑃𝑂4 − ⇋ 𝐻𝑃𝑂4 2− + 𝐻 + (DIHIDROGEN FOSFAT/MONOHIDROGEN FOSFAT) El tampó fosfat està compost per l'hidrogen fosfat (HPO4−2) i el dihidrogen fosfat (H2PO4-). Actua en el plasma i el líquid intersticial. Aquest tampó té una pKa de 6,8, la qual està molt més a prop del pH plasmàtic. Això significaria que aquest tampó hauria de ser més útil que l'anterior, però no és així ja que es troba en concentracions menors en sang i l'eliminació del fosfat és molt més lenta, per via renal.
A pH fisiològic de 7,4, la relació HPO4−2/ H2PO4- és igual a 4. Així, es tracta d'un sistema eficaç per esmorteir àcids. Com hem dit, a nivell sanguini, el tampó bicarbonat resulta més útil que el tampó fosfat, ja que aquest últim es troba en concentracions baixes. Ara bé, a nivell intracel·lular té concentracions elevades i és més eficient.
Orgànics: - Aminoàcids i proteïnes Tampó hemoglobina: 𝐻𝑏 + 𝑂2 ⇋ 𝐻𝑏𝑂2 + + 𝐻+ 𝐻+ ↑↓ ↑↓ 𝐻𝐻𝑏 𝐻𝐻𝑏𝑂2 𝐻𝐻𝑏 + 𝑂2 ⇋ 𝐻𝑏𝑂2 + 𝐻 + 𝐻𝐻𝑏 ⇋ 𝐻𝑏 + 𝐻 + pK = 7,9 𝐻𝐻𝑏𝑂2 ⇋ 𝐻𝑏𝑂2 + 𝐻 + pK = 6,7 La segona té un pH més àcid (està més dissociada). Per tant, la donadora principal serà la HHb (en un 80%). L’altra, HHbO2, serà donadora en un 20%.
L’hemoglobina és una proteïna globular multimèrica que disposa de quatre punts d’unió a lligands.
La funció principal és el transport d’oxigen per la sang. Una hemoglobina pot unir com a màxim quatre molècules de O2.
La captació d’O2 es veu afectada, entre altres factors, pels H+ i el CO2. Alguns factors afavoreixen l’estat T, en el qual la proteïna no té O2 units, i altres afavoreixen l’estat R, en el qual l’hemoglobina té unides molècules d’O2.
Quan el CO2 forma àcid carbònic i protons, els protons estabilitzen l’estat T, de descarrega d’O2.
Així, en els capil·lars perifèrics, on trobem CO2, l’hemoglobina cedeix les molècules d’O2. En els capil·lars dels alvèols pulmonars s’inverteix aquest efecte.
Quan s’uneixen H+ a la hemoglobina, es produeix un efecte en l’equilibri del tampó bicarbonat (s’indueix a la formació de bicarbonat).
És un tampó fisiològic molt eficient gràcies al canvi de la seva pK quan passa de la forma oxidada (pK=7,16) a la reduïda (pK= 7,71); i a la gran quantitat que n’hi ha en sang.
...

Comprar Previsualizar