25.4B: Sistemas de Tampón Químico
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Objetivos de aprendizaje
- Distinguir entre soluciones tampón, ventilación y función renal como sistemas amortiguadores para controlar el equilibrio ácido-base
Puntos Clave
- El equilibrio ácido-base del cuerpo está fuertemente regulado para mantener el pH de la sangre arterial entre 7.38 y 7.42. Las soluciones tampón mantienen el pH constante en una amplia variedad de acciones químicas.
- Una solución tampón es una mezcla de un ácido débil y su base conjugada, o una base débil y su ácido conjugado.
- El sistema de amortiguación de bicarbonato mantiene niveles óptimos de pH y regula la concentración de dióxido de carbono que, a su vez, desplaza cualquier desequilibrio ácido-base.
- La fisiología renal controla los niveles de pH a través de varios mecanismos poderosos que excretan el exceso de ácido o base.
Términos Clave
- bicarbonato: Un componente alcalino y vital del sistema de amortiguación del pH del cuerpo humano que mantiene la homeostasis ácido-base.
- tampón: Solución utilizada para estabilizar el pH (acidez) de un líquido.
- pH: En química, una medida de la actividad de la concentración de iones hidrógeno.
EJEMPLOS
Cualquier cosa que afecte negativamente el torrente sanguíneo de un individuo tendrá un impacto negativo en la salud de ese individuo ya que la sangre actúa como una solución tampón química para mantener todas las células y tejidos del cuerpo correctamente equilibrados.
Homeostasis ácido-Base
La homeostasis ácido-base se refiere al equilibrio adecuado entre ácidos y bases; también se llama pH corporal. El cuerpo es muy sensible a su nivel de pH, por lo que existen mecanismos fuertes para mantenerlo. Fuera de un rango aceptable de pH, las proteínas se desnaturalizan y digieren, las enzimas pierden su capacidad de funcionar y puede ocurrir la muerte.
Solución Buffer
Una solución tampón es una solución acuosa de un ácido débil y su base conjugada, o una base débil y su ácido conjugado. Su pH cambia muy poco cuando se le agrega una pequeña cantidad de ácido o base fuerte. Las soluciones tampón se utilizan como un medio para mantener el pH a un valor casi constante en una amplia variedad de aplicaciones químicas.
Muchas formas de vida prosperan solo en un rango de pH relativamente pequeño, por lo que utilizan una solución tampón para mantener un pH constante. Un ejemplo de una solución tampón que se encuentra en la naturaleza es la sangre. El equilibrio ácido-base del cuerpo normalmente está estrechamente regulado, manteniendo el pH de la sangre arterial entre 7.38 y 7.42.
Existen varios agentes amortiguadores que se unen reversiblemente a iones de hidrógeno e impiden cualquier cambio en el pH. Los tampones extracelulares incluyen bicarbonato y amoníaco, mientras que las proteínas y fosfatos actúan como tampones intracelulares
El sistema de amortiguación de bicarbonato es especialmente clave, ya que el dióxido de carbono (CO 2) puede ser desplazado a través del ácido carbónico (H 2 CO 3) a iones hidrógeno y bicarbonato (HCO 3−):
H2O+CO2H2CO3H++CO−3H2O+CO2H2CO3H++CO3−
Los desequilibrios ácido-base que superan el sistema de amortiguación se pueden compensar a corto plazo cambiando la velocidad de ventilación. Esto altera la concentración de dióxido de carbono en la sangre y desplaza la reacción anterior de acuerdo con el principio de Le Chatelier, que a su vez altera el pH.
Fisiología Renal
Los riñones son más lentos de compensar, pero la fisiología renal tiene varios mecanismos poderosos para controlar el pH mediante la excreción del exceso de ácido o base. En respuesta a la acidosis, las células tubulares reabsorben más bicarbonato del fluido tubular, y las células del conducto colector secretan más hidrógeno y generan más bicarbonato, y la amoniagésis conduce a un aumento del tampón NH 3.
En sus respuestas a la alcalosis, los riñones pueden excretar más bicarbonato al disminuir la secreción de iones de hidrógeno de las células epiteliales tubulares, y disminuir las tasas de metabolismo de glutamina y excreción de amonio.
Rango de pH: Los agentes amortiguadores mantienen el pH de la sangre entre 7.38 y 7.42.