Buffer PDF

Preview

Summary

BUFFER...

Description

BUFFER (TAMPÓN QUÍMICO, DISOLUCIÓN AMORTIGUADORA): Son mezclas en concentraciones relativamente elevadas de un ácido débil y una sal de mismo ácido con una base fuerte o una base débil y una sal de esta base con un ácido fuerte. Los tampones son los primeros responsables de mantener los niveles de pH constantes aunque en el organismo se produzcan altas cantidades de ácidos debido al metabolismo. Cuando hay alteraciones debidas a enfermedades de los riñones, pulmones o por diabetes mellitus, el pH se ve alterado y se padece acidosis (pH < 7,35) o alcalosis (pH > 7,45).

MECANISMO DE ACTUACIÓN DE LOS BUFFERS: Ejemplo: Mecanismo del ácido carbónico y el bicarbonato  Debido al producto del metabolismo el CO2 al reaccionar con las moléculas de agua

produce ácido carbónico, un compuesto inestable que se disocia parcialmente y pasa a ser bicarbonato según el siguiente equilibrio:

CO2

+

H2O

Dióxido de carbono + Molécula de agua

H2CO3

HCO3- + H+

Ácido Carbónico

Bicarbonato

 El bicarbonato resultante se combina con los cationes libres presentes en la célula,

como el sodio, formando así bicarbonato sódico (NaHCO3), que actuará como tampón ácido. Supongamos que entra en la célula un ácido fuerte, por ejemplo, ácido clorhídrico (HCl): HCl

+

NaHCO3

Ácido clorhídrico + Tampón ácido (Bicarbonato sódico)

NaCl

+

CO2

+ H2O

Cloruro de Sodio + Dióxido de + Agua Carbono

 El efecto del ácido clorhídrico queda neutralizado por el bicarbonato de sodio y

resultan como productos sustancias que no provocan cambios en el pH celular y lo mantienen en su valor normal, que es 7,4.

CÁLCULO DEL pH DE DISOLUCIONES TAMPÓN Frecuentemente se utiliza la ecuación de Henderson-Hasselbalch para el cálculo del pH en soluciones reguladoras. Para el cálculo del pH, se debe saber el pKa del ácido y la relación entre la concentración de sal y ácido, como se observa a continuación:

Recordemos que el pKa de un ácido débil se obtiene a partir de su constante de acidez (Ka) y es específico para cada ácido. Supongamos que disponemos de una determinada cantidad de un ácido débil, por ejemplo, ácido láctico de concentración 10 mM. Sabemos, que la concentración de su sal conjugada, el lactato, es de 2 mM y que el pKa ácido del ácido láctico és 3,86. Por tanto, podemos calcular el pH del ácido láctico en una solución acuosa sin ningún tipo de sistema tamponador con la ecuación de Henderson-Hasselbalch:

Por tanto, el pH de una solución acuosa de ácido láctico de concentración 10 mM, sin la intervención de ningún tampón es 3,16. Es decir que si esto se produjese en el líquido intracelular y no existieran las soluciones amortiguadoras su pH estándar de 7,4 bajaría bruscamente hasta 3,16. Sin embargo, esto no ocurre en nuestro organismo gracias a los tampones químicos. Supongamos ahora que añadimos una solución amortiguadora de bicarbonato de potasio (KHCO3) y una cantidad grande de agua a la anterior solución de ácido láctico anterior de 10 mM, suficiente para que se rompa el equilibrio de concentraciones del ácido y su sal conjugada. En consecuencia, la concentración de ácido láctico disminuye a 0,1 mM y la concentración de lactato de potasio aumenta a 200 mM. Calculemos el pH de la nueva solución:

Es decir que partiendo de una solución de ácido láctico inicial de concentración 10 mM y pH = 3,16 (ácido) ésta ha acabado transformándose en una solución de ácido láctico de concentración 0,1 mM y pH = 7,16 (neutro) gracias a la intervención de un tampón químico, en este caso, el bicarbonato de potasio. Así es como el organismo consigue mantener su pH alrededor de 7,4, a pesar de que entren sustancias ácidas o básicas en el cuerpo.

TAMPÓN FOSFATO El tampón fosfato está compuesto por el hidrógeno fosfato (HPO42-) y el dihidrógeno fosfato (H2PO4-). Actúa en el plasma y el líquido intersticial. Este tampón tiene un pKa de 6,8, el cual está mucho más cerca del pH plasmático. Esto significaría que este tampón tendría que ser más útil que el bicarbonato, pero no es así ya que se encuentra en concentraciones menores en sangre y la eliminación del fosfato es mucho más lenta, por vía renal.

A pH fisiológico de 7,4, la relación HPO4−2/ H2PO4- es igual a 4. Como hemos dicho, a nivel sanguíneo, el tampón bicarbonato resulta más útil que el tampón fosfato ya que este último se encuentra en concentraciones bajas. Ahora bien, a nivel intracelular, el tampón fosfato tiene concentraciones elevadas y es más eficiente.

TAMPÓN HEMOGLIBINA La hemoglobina es una proteína globular multimérica que dispone de cuatro puntos de unión a ligandos cuyas propiedades de unión están reguladas alostéricamente. La función principal de la hemoglobina es el transporte de dioxígeno por la sangre. Referente a su estructura, se trata de un heterotetrámero y consta de dos pares de cadenas polipeptídicas diferentes. Cada una de las cadenas lleva un hemo como grupo prostético, donde se unen las moléculas de O2, por lo que una hemoglobina puede unir como máximo cuatro moléculas de O2. Así, en los capilares periféricos, dónde encontramos CO2, la hemoglobina cede las moléculas de O2. En los capilares de los alvéolos pulmonares se invierte este efecto. Así, cuando se unen H+ a la hemoglobina, se produce un efecto en el equilibrio del tampón bicarbonato ya que se induce la formación de bicarbonato. Es un tampón fisiológico muy eficiente gracias al cambio de su pK cuando pasa de la forma oxidada (pK = 7.16) a la reducida (pK = 7.71) y a la gran cantidad que hay en la sangre.

TAPÓN BICARBONATO:

 Está compuesto por ácido carbónico (H2CO3) y bicarbonato (HCO3-).  Valor de pKa = 6,1.  El tampón más importante de la sangre (pH = 7,4), representa el 75 % de la capacidad buffer total de la sangre.  Es un tampón muy eficaz porque la relación HCO3-/ H2CO3 es muy alta, lo que supone una alta capacidad para amortiguar los ácidos.

CO2

+

H2O

Dióxido de carbono + Moléculas de agua

H2CO3 Ácido Carbónico

HCO3- + H+ Bicarbonato

BIBLIOGRAFÍAS: Dev l i nTM ( 2004) :Est r uc t ur acel ul areucar i ot a.EnDevl i nTM ( ed) :Bi oquí mi ca,4ªed. Edi t or i alRe ver t é( Bar c el ona,España) ,pp.3–26 McKeeT,Mc k eeJ R( 2003) .Elagua:elmedi odel avi da.EnMck eeT,Mc KeeJR( eds) : “ Bi oquí mi ca.LaBas eMol ecul ardel aVi da” ,3ªed.Edi t or i alMcGr awHi l lI nt er amer i cana ( Madr i d,Es paña) ,pp.65–91....