Universidad Autónoma de Chiapas Facultad de Ciencias Químicas Campus IV BIOQUIMICA CLINICA II UNIDAD 5 EQUILIBRIO ACIDO-BASE TITULAR DEL CURSO : M.C. CONSUELO CHANG RUEDA CICLO ENERO - DICIEMBRE - 2015 1
Objetivos Específicos: Identificará los principales sistemas amortiguadores de la sangre. Reconocerá las principales alteraciones del equilibrio Ácido-Básico. Aprenderá e Interpretará la metodología para el diagnóstico de las o Principales alteraciones del equilibrio Ácido-Básico. 4.1 Sistemas amortiguadores en el equilibrio ácido-básico Reserva alcalina. 4.2 Mecanismo de regulación. 4.2.1 Respiratorios. 4.2.2 Renales. 4.3 Alteraciones del equilibrio ácido-básico. 4.3.1 Acidosis. 4.3.2 Alcalosis. 4.4 Métodos de Análisis. Tiempo Estimado: 6 hrs. EQUILIBRIO ACIDO BASICO Cuando nos referimos a equilibrio ácido básico hablamos de la regulación De los valores del ion hidrógeno en los líquidos orgánicos, esta concentración -14 puede variar de menos de 10 equivalentes /litro a mas de 10 0. En el organismo tenemos una concentración a la mitad de esos dos valores. Cuando existen cambios ligeros en la concentración de iones causan alteraciones marcadas en las reacciones químicas de las células; algunas disminuyen y otras aceleran dichas reacciones, por tal motivo la regulación de los iones hidrógenos es uno de los mas importantes aspectos de la homeostacia. SISTEMAS AMORTIGUADORES EN EL EQUILIBRIO ACIDO BASICO Un amortiguador ácido básico es una solución de dos o mas compuestos químicos que evita la producción de cambios intensos en la concentración de iones hidrogeno; cuando a dicha solución se añade un ácido o una base. Los tipos de amortiguadores que se encuentran en el cuerpo son los siguientes: Amortiguador del bicarbonato, de proteínas plásticas, fosfatos y hemoglobina. 2
Los sistemas amortiguadores de interés clínico para la regulación del ph del cuerpo son los del plasma y eritrocitos; con excepción del amortiguador de hemoglobina y el de proteínas todos los demás están presentes en plasma y eritrocitos. 1. SISTEMA AMORTIGUADOR DE BICARBONATO : Es el amortiguador mas importante del plasma. Este sistema resiste todos los líquidos corporales; esta formado por una mezcla de ácido carbónico y bicarbonato sódico en la misma solución. Al ph de la sangre, este amortiguador es sumamente eficaz para amortiguar los iones hidrogeno, pero también puede amortiguar los iones hidroxilo. HCO 3 - + H + ----------------à H 2 CO 3 H 2 CO 3 + OH - --------------à HCO 3 - + H 2 O La eficacia de este amortiguador se basa en su alta concentración de HCO 3 y en el hecho de que el H 2 CO 3 puede ser eliminado fácilmente como CO 2 O puede aumentar por retención de CO 2 ambas cosas son resultado del mecanismo respiratorio. Así también el bicarbonato puede ser eliminado por la acción del mecanismo renal. Así, los pulmones y los riñones aumentan la eficiencia de amortiguador bicarbonato al suministrar o eliminar ácido carbónico y bicarbonato respectivamente a medida que se necesite. 2.- SISTEMA AMORTIGUADOR DE PROTEINAS : El amortiguador mas abundante del organismo son las proteínas celulares y del plasma., principalmente por sus concentraciones muy altas en el cuerpo. Tres cuartas partes del sistema amortiguador químico de los líquidos corporales se hayan dentro de las células y corresponden a las proteínas intracelulares. Para amortiguar las anormalidades acido-basicas las proteínas están compuestas de aminoácidos y ligaduras peptidas teniendo en su estructura un grupo carboxilo ( ácido ) y un grupo amino (básico), actuando de manera ácida o básica según el medio en que se encuentren. Estos evitan variaciones de iones 3
hidrogeno fijándolos al grupo amino en el caso de un aumento de hidrogeno o ceder los iones hidrogeno unidos al grupo carboxilo cuando hay una carencia del mismo. 3.- SISTEMA AMORTIGUADOR DE FOSFATO : Actúa en forma casi idéntica a como lo hace el sistema de bicarbonato, esta - = compuesto de los siguientes elementos H 2 PO 4 y HPO 4. Cuando se añade un ácido fuerte como el HCl a la mezcla de estas dos sustancias que producen la siguiente reacción. HCl + Na 2 HPO 4 -----------------à Na H 2 PO 4 + NaCl El resultado de la reacción es la eliminación del ácido clorhídrico y la producción en su lugar de un ácido débil, por lo tanto el ph del medio no se afecta. En el caso de una base fuerte como el NaOH ocurre la siguiente reacción : NaOH + NaH 2 PO 4 ---------------à Na 2 HPO 4 + H 2 O Descomponiéndose el NaOH en una base débil mas agua, por lo que en este caso el ph de el medio tampoco se ve afectado hacia el lado alcalino. La concentración de este amortiguador en el medio extra celular es menor que el de bicarbonato por lo tanto su poder amortiguador es menor. En donde tiene una importancia mayor es en los tubulos renales por dos razones: 1.- Por que tiende a acumularse en los tubulos, aumentando su poder amortiguador. 2.- El liquido tubular suele volverse mas ácido que los líquidos extra celulares. Otro lugar donde también es importante es en el liquido intra celular, ya que la concentración de fosfatos es mayor que en el liquido extra celular. 4
MECANISMOS DE REGULACION DEL EQUILIBRIO ACIDO BASICO. 1.- REGULACION PULMONAR Una de las formas mas importantes de regular el equilibrio acido-base es atravez de la respiración, ya que si la concentración de iones hidrogeno cambia drásticamente, los centros respiratorios son inmediatamente estimulados y se regula a ph normal. El objetivo de la respiración es la eliminación de co2 de la sangre y el suministro de O2 a los tejidos. El CO2 se forma en el organismo por los diferentes procesos metabólicos intracelulares, es decir, el carbono de los alimentos es oxidado por el oxigeno para formar a este y pasa hacia los líquidos intersticiales y hacia la sangre, donde es transportado hacia los pulmones y es eliminado hacia la atmósfera por la ventilación pulmonar. Por lo tanto si la formación metabólica aumenta de CO2, se incrementara también su concentración en el liquido extracelular, y se disminuye el ph, es decir, la sangre se vuelve hacia el lado ácido: ACIDOSIS ; y al contrario si disminuye el metabolismo de CO2 se reduce su concentración y se eleva el ph hacia el lado alcalino:alcalosis. De esta forma el sistema respiratorio puede alterar el ph en sentido de aumentarlo o disminuirlo.por ejemplo, si se aumenta la ventilación alveolar hasta el doble de lo normal el ph del liquido extracelular aumentara aproximadamente 0.23 unidades el ph, esto significa que si el ph ha sido de 7.4 con ventilación Alveolar Normal, al duplicarse la ventilacion este ph llegara hasta 7.63.:ALCALOSIS RESPIRATORIA Y a la inversa al disminuir la Ventilación Alveolar a una cuarta parte se disminuye el ph en 0.45 unidades de ph, es decir, que si el ph ha sido de 7.4, al disminuir la ventilación en una cuarta parte se reducirá el ph a 6.95,ACIDOSIS RESPIRATORIA de esta forma los líquidos corporales pueden cambiar su ph por alteraciones en las actividades del Sistema Respiratorio. Pero no solo la intensidad de la ventilación alveolar afecta la concentración de los iones hidrogeno en el organismo, a su vez dicha concentración puede afectar la intensidad de la ventilación alveolar como en los casos de: ACIDOSIS Y ALCALOSIS METABOLICA. Esto sucede por una acción directa de los iones hidrogeno sobre el centro respiratorio del bulbo raquídeo que controla la respiración. Si se disminuye el ph de 7.4 hasta el nivel fuertemente ácido 7.0 se incrementa la respiración hasta 4 o 5 veces lo normal, en tanto que si aumenta el ph hacia los limites alcalinos puede disminuir la ventilación alveolar a solo una fracción de la magnitud normal. La regulación respiratoria del equilibrio acido-base es un sistema amortiguador de tipo físico y es una o dos veces mas poderoso que el de los amortiguadores 5
químicos combinados, es decir, que por este mecanismo puede amortiguarse cerca del doble de ácido o base que por los amortiguadores químicos. ALTERACIONES DEL EQUILIBRIO ACIDO-BASICO. 1. ACIDOSIS. La acidosis se refiere a una concentración elevada de iones hidrogeno. Por lo que un ph bajo corresponde a una concentración elevada de iones de H +. Como el ph normal de la sangre arterial es de 7.4, se considera que una persona sufre acidosis siempre que el ph sea inferior a este valor. Clínicamente se distinguen dos tipos de acidosis: Acidosis metabólica y acidosis respiratoria. A. ACIDOSIS METABOLICA: La acidosis metabólica puede ser provocada por: 1. - Producción de ácidos metabólicos en el cuerpo en exceso de su velocidad de eliminación. 2. - Reducción en la eliminación de ácidos por insuficiencia de los riñones para eliminarlos. 3. - Perdida excesiva de bicarbonato en los líquidos corporales. Otras anomalías que pueden provocar acidosis metabólica son: Diarrea, vómitos, uremia, diabetes sacarina y acidosis causada por inhibidores de la anhidrasa carbónica. En este tipo de acidosis la razón de HCO 3 - a H 2 CO 3 disminuye a causa de la disminución primaria en bicarbonato. B. ACIDOSIS RESPIRATORIA: La acidosis respiratoria se debe a una disminución en la eliminación de CO 2 por los pulmones provocando un exceso de H 2 CO 3 y de H +. Este fenómeno se debe a factores que disminuyen la intensidad de la ventilación pulmonar por lo que el CO 2 no puede ser eliminado y tiende a acumularse. La acidosis respiratoria se puede presentar en casos como la bronconeumonía, enfisema pulmonar, fibrosis pulmonar, por obstrucción de vias respiratorias y por cualquier otro factor que dificulte el recambio de gases entre l a sangre y el aire alveolar. 6
2.- ALCALOSIS. El termino alcalosis se refiere a la disminución en la concentración de iones hidrogeno en el organismo, originando un aumento en el ph normal de la sangre es decir, cuando este es mayor de 7.4. Clínicamente se distinguen dos tipos de alcalosis : Respiratoria y metabólica. A. ALCALOSIS RESPIRATORIA: Cualquier factor que aumente la intensidad de la ventilación pulmonar, disminuye la concentración de CO 2 en el liquido extracelular, lo cual causa una disminución en la concentración de iones hidrogeno, originando una alcalosis respiratoria. Este tipo de reacción puede ser voluntaria, ya que una persona puede respirar aceleradamente y causar un aumento en el ph hasta de 7.9. Por otra parte son raros los procesos patológicos que causan alcalosis respiratoria por ejemplo en algunas psiconeurosis el paciente tiende a respirar agitadamente al grado de volverse alcalotico, otro caso serian las personas que ascienden a grandes alturas ocasionando una disminución de oxigeno del aire, estimulando la respiración, con una perdida excesiva de CO 2. B. ALCALOSIS METABOLICA: Este tipo de alcalosis no se produce tan frecuentemente como la acidosis, sin embargo existen varias causas que pueden provocarla. Por ejemplo: ALCALOSIS POR ADMINISTRACION DE DIURETICOS Estos fármacos aumentan el flujo de liquido a niveles de los tubulos y este aumento suele provocar un exceso en la salida de iones Na hacia los tubulos distales y colectores causando un aumento en la secreción de iones hidrogeno y por lo tanto una perdida excesiva de hidrogeno del organismo, originando una alcalosis de el liquido extracelular. ALCALOSIS POR INGESTION EXCESIVA DE DROGAS ALCALINAS: Ingestión de bicarbonato de sodio en los tratamientos de gastritis o ulcera péptica. ALCALOSIS POR PERDIDA DE IONES CLORURO: El vomito excesivo de contenido gástrico, origina una perdida intensa de HCl, esta perdida significa una disminución de Cl - y aumento de iones bicarbonato en el liquido extracelular, estos bicarbonatos provienen de las células glandulares del estomago. El efecto principal de la alcalosis sobre el cuerpo es la hiperexitabilidad de el sistema nervioso, principalmente al S.N.P. Los nervios resultan tan excitables que automática y repetidamente desencadenan corriente aun en ausencia de 7
estimulo, en consecuencia los músculos entran en estado de tetaría. Esto suele aparecer primero en los músculos del antebrazo difundiéndose rápidamente a los músculos de la cara y por ultimo a todo el cuerpo. Cuando existe una alcalosis extrema los pacientes pueden morir por tetania de los musculos respiratorios. A nivel del sistema nervioso central hay manifestación de nerviosismo extremo como: convulsiones, crisis epilépticas y la simple respiración voluntariamente aumentada puede provocar un ataque. BIBLIOGRAFIA Gonzalez Hernández A. PRINCIPIOS DE BIOQUÍMICA CLÍNICA Y PATOLOGÍA MOLECULAR Ed El Sevier (2012) Alba Lucía Salamanca BIOQUÍMICA CLÍNICA. Aproximación Al Análisis Básico- Clínico De Las Enfermedades Editorial: Universidad Del Rosario. (2011) Jacobo Diaz Portillo. BIOQUIMICA CLINICA 3ª. Ed Ed. Ergon, ( 2010 ) 8
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