PRINCIPIOS DE ANATOMIA Y FISIOLOGIA- TORTORA - DERRICKSON

1120 CAPÍTULO 27 • HOMEOSTASIS HIDROELECTROLÍTICA Y DEL ESTADO ÁCIDO BASE
En consecuencia, el H + queda disponible para reaccionar con cualquier
exceso de OH – en la solución y así formar agua. El grupo amino
terminal, en el otro extremo de la proteína, puede actuar como base y
combinarse con H + cuando el pH disminuye, de la siguiente manera:
NH 2
R
C
NH 3 COOH H C
R
H
H
Por ende, las proteínas pueden amortiguar tanto ácidos como bases.
Además de los grupos amino y carboxilo terminales, las cadenas laterales
que pueden amortiguar H + se encuentran en siete de los veinte
aminoácidos.
Como ya se explicó, la hemoglobina es un importante amortiguador
de H + en los eritrocitos (véase la Figura 23.23). Puesto que la sangre
circula a través de los capilares sistémicos, el dióxido de carbono
(CO 2 ) pasa desde las células tisulares hacia los eritrocitos, donde se
combina con agua (H 2 O) para formar ácido carbónico (H 2 CO 3 ). Una
vez formado, el H 2 CO 3 se disocia en H + y HCO – 3 . Al mismo tiempo
que el CO 2 ingresa en el eritrocito, la oxihemoglobina (Hb—O 2 ) cede
el oxígeno a las células tisulares. La hemoglobina reducida (desoxihemoglobina)
recoge la mayoría de los H + . Por a esta razón, la hemoglobina
reducida suele escribirse como Hb—H. Las siguientes reacciones
resumen estas relaciones:
H 2 O + CO 2 → H 2 CO 3
Agua Dióxido de carbono Ácido carbónico
( (entra en los eritrocitos)
H 2 CO 3 → H + +
–
HCO 3
Ácido carbónico Ion hidrógeno Ion bicarbonato
Hb—O 2 + H + → Hb—H + O 2
Oxihemoglobina Ion hidrógeno Hemoglobina Oxígeno
(en los eritrocitos) (del ácido carbónico) reducida (liberado hacia
las células
tisulares)
Sistema amortiguador del ácido carbónico-bicarbonato
El sistema amortiguador del ácido carbónico-bicarbonato se
basa en el ion bicarbonato (HCO 3 – ), que actúa como base débil, y el
ácido carbónico, que actúa como ácido débil. Como se mencionó,
el HCO 3 – es un anión significativo tanto en el líquido intracelular
como en el extracelular (véase la Figura 27.6). Como los riñones también
sintetizan HCO 3 – nuevo y reabsorben el HCO 3 – filtrado, este
importante amortiguador no se pierde por orina. Si hay un exceso de
H + , el HCO 3 – puede funcionar como base débil y eliminar este exceso
de H + de la siguiente manera:
H + +
–
HCO 3 → H 2 CO 3
Ion hidrógeno Ion bicarbonato Ácido carbónico
(base débil)
COOH
Luego el H 2 CO 3 se disocia en agua y dióxido de carbono, que se espira
a través de los pulmones.
En cambio, si se reduce la concentración de H + , el H 2 CO 3 puede funcionar
como ácido débil y proporcionar H + de la siguiente manera:
H 2 CO 3 → H + +
–
HCO 3
Ácido carbónico Ion hidrógeno Ion bicarbonato
(ácido débil)
A un pH de 7,4, la concentración de HCO 3 – es de alrededor de
24 mEq/L y la de H 2 CO 3 es de 1,2 mmol/L, de modo que el ion bicarbonato
supera el ácido carbónico en una relación de 20 a 1. Como el
CO 2 y el H 2 O se combinan para formar H 2 CO 3 , este sistema amortiguador
no puede proteger al cuerpo de los cambios de pH generados por
trastornos pulmonares en los que existe un exceso o una deficiencia de
CO 2 .
Sistema amortiguador de fosfato
El sistema amortiguador de fosfato actúa por medio de un mecanismo
similar al del ácido carbónico-bicarbonato. Los componentes
de este sistema son el fosfato diácido (H 2 PO 4 – ) y el fosfato monoácido
(HPO 4 2– ). Debe recordarse que los fosfatos son los aniones más
importantes en el líquido intracelular y los menos abundantes en el
líquido extracelular (véase la Figura 27.6). El ion fosfato diácido actúa
como ácido débil y es capaz de amortiguar bases fuertes como OH – de
la siguiente manera:
OH – +
–
H 2 PO 4 → H 2 O +
2–
HPO 4
Ion hidroxilo Fosfato diácido Agua Fosfato monoácido
(base fuerte) (ácido débil) (base débil)
El ion fosfato monoácido, actuando como base débil, es capaz de
amortiguar los H + liberado por ácidos fuertes, como el ácido clorhídrico
(HCl):
H + +
2–
HPO 4 →
–
H 2 PO 4
Ion hidrógeno Fosfato monoácido Fosfato diácido
(ácido fuerte) (base débil) (ácido débil)
Debido a que la concentración intracelular de fosfatos es más alta,
este sistema es un regulador importante del pH citosólico. También
actúa, pero en menor escala, en el líquido extracelular y amortigua
ácidos en la orina. El HPO 4 2– se forma cuando el exceso de H + en los
túbulos renales se combina con H 2 PO 4 – (véase la Figura 27.8). El protón
que ingresa en el H 2 PO 4 – luego pasa a la orina. Esta reacción es
una de las maneras por medio de las cuales el riñón ayuda a mantener
el pH de la sangre, a través de la excreción de H + en la orina.
Espiración de dióxido de carbono
El simple acto de respirar contribuye al mantenimiento del pH de
los líquidos corporales. Un aumento de la concentración de dióxido de
carbono (CO 2 ) en los líquidos corporales incrementa la concentración
de H + y, de esta manera, disminuye el pH (los líquidos corporales se
acidifican). Dado que el H 2 CO 3 puede eliminarse a través de la espiración
del CO 2 , se llama ácido volátil. En cambio, una disminución
de la concentración de CO 2 aumenta el pH (los líquidos corporales se
alcalinizan). Esta interacción química se expresa a continuación a través
de las siguientes reacciones reversibles:
CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + –
+ HCO 3
Dióxido Agua Ácido Ion Ion
de carbono carbónico hidrógeno bicarbonato
Los cambios en la frecuencia y la profundidad de la respiración pueden
alterar el pH de los líquidos corporales en pocos minutos. Cuando
aumenta la ventilación, se espira más CO 2 , lo que desciende los niveles
de CO 2 y desplaza la reacción hacia la izquierda (flechas azules),
la concentración de H + cae y el pH aumenta. La duplicación de la frecuencia
respiratoria incrementa el pH alrededor de 0,23 unidades, de
7,4 a 7,63. Si la ventilación es menor que la normal, se espira menos