El equilibrio ácido-base juega un papel muy importante en el funcionamiento normal del cuerpo humano. La sangre que circula en el cuerpo es una mezcla de células vivas que se encuentran en un hábitat líquido. La primera característica de seguridad que controla el nivel de pH en la sangre es el sistema tampón. Este es un mecanismo fisiológico que asegura que los parámetros del equilibrio ácido-base se mantengan evitando caídas de pH. Qué es y qué variedades tiene, lo descubriremos a continuación.
Descripción
El sistema de búfer es un mecanismo único. Hay varios de ellos en el cuerpo humano, y todos consisten en plasma y células sanguíneas. Los tampones son bases (proteínas y compuestos inorgánicos) que se unen o donan H+ y OH-, destruyendo el cambio de pH en treinta segundos. La capacidad de un tampón para mantener un equilibrio ácido-base depende del número de elementos que lo componen.
Tipos de tampones sanguíneos
La sangre en constante movimiento son células vivas,que existen en un medio líquido. El pH normal es 7, 37-7, 44. La unión de iones ocurre con un determinado tampón, la clasificación de los sistemas tampón se da a continuación. Se compone de plasma y células sanguíneas y puede ser fosfato, proteína, bicarbonato o hemoglobina. Todos estos sistemas tienen un mecanismo de acción bastante simple. Su actividad está dirigida a regular el nivel de iones en la sangre.
Características del tampón de hemoglobina
El sistema amortiguador de la hemoglobina es el más poderoso de todos, es un álcali en los capilares de los tejidos y un ácido en un órgano interno como los pulmones. Representa alrededor del setenta y cinco por ciento de la capacidad total del búfer. Este mecanismo está involucrado en muchos procesos que ocurren en la sangre humana y tiene globina en su composición. Cuando el tampón de hemoglobina cambia a otra forma (oxihemoglobina), esta forma cambia y las propiedades ácidas del principio activo también cambian.
La calidad de la hemoglobina reducida es menor que la del ácido carbónico, pero se vuelve mucho mejor cuando se oxida. Cuando se adquiere la acidez del pH, la hemoglobina combina iones de hidrógeno, resulta que ya está reducida. Cuando el dióxido de carbono se elimina de los pulmones, el pH se vuelve alcalino. En este momento, la hemoglobina, que se ha oxidado, actúa como donante de protones, con la ayuda de la cual se equilibra el equilibrio ácido-base. Entonces, el tampón, que consiste en oxihemoglobina y su sal de potasio, promueve la liberación de dióxido de carbono del cuerpo.
Este sistema de búfer realizaun papel importante en el proceso respiratorio, ya que realiza la función de transporte de transferir oxígeno a los tejidos y órganos internos y eliminar el dióxido de carbono de ellos. El equilibrio ácido-base dentro de los eritrocitos se mantiene a un nivel constante, por lo tanto, también en la sangre.
Así, cuando la sangre está saturada de oxígeno, la hemoglobina se convierte en un ácido fuerte, y cuando cede el oxígeno, se convierte en un ácido orgánico bastante débil. Los sistemas de oxihemoglobina y hemoglobina son interconvertibles, existen como uno solo.
Características del amortiguador de bicarbonato
El sistema amortiguador de bicarbonato también es poderoso, pero también el más controlado del cuerpo. Representa alrededor del diez por ciento de la capacidad total del búfer. Tiene propiedades versátiles que aseguran su eficacia bidireccional. Este tampón contiene un par ácido-base conjugado, que consta de moléculas como el ácido carbónico (fuente de protones) y el anión bicarbonato (aceptor de protones).
Por lo tanto, el sistema amortiguador de bicarbonato promueve un proceso sistemático donde un ácido poderoso ingresa al torrente sanguíneo. Este mecanismo une el ácido a los aniones bicarbonato, formando ácido carbónico y su sal. Cuando el álcali ingresa a la sangre, el tampón se une al ácido carbónico y forma una sal de bicarbonato. Dado que hay más bicarbonato de sodio en la sangre humana que ácido carbónico, esta capacidad amortiguadora tendrá una acidez elevada. En otras palabras, amortiguador de hidrocarburosel sistema (bicarbonato) es muy bueno para compensar las sustancias que aumentan la acidez de la sangre. Estos incluyen el ácido láctico, cuya concentración aumenta con el esfuerzo físico intenso, y este amortiguador reacciona muy rápidamente a los cambios en el equilibrio ácido-base en la sangre.
Características del tampón de fosfato
El sistema amortiguador de fosfato humano ocupa cerca del dos por ciento de la capacidad amortiguadora total, que está relacionada con el contenido de fosfatos en la sangre. Este mecanismo mantiene el pH en la orina y el líquido que se encuentra dentro de las células. El tampón consta de fosfatos inorgánicos: monobásico (actúa como un ácido) y dibásico (actúa como un álcali). A pH normal, la proporción de ácido a base es de 1:4. Con un aumento en la cantidad de iones de hidrógeno, el sistema tampón de fosfato se une a ellos y forma un ácido. Este mecanismo es más ácido que alcalino, por lo que neutraliza perfectamente los metabolitos ácidos, como el ácido láctico, que ingresan al torrente sanguíneo humano.
Características del tampón proteico
El tampón de proteínas no juega un papel tan especial en la estabilización del equilibrio ácido-base, en comparación con otros sistemas. Representa alrededor del siete por ciento de la capacidad total del búfer. Las proteínas están formadas por moléculas que se combinan para formar compuestos ácido-base. En un ambiente ácido actúan como álcalis que ligan los ácidos, en un ambiente alcalino todo sucede al revés.
Esto conduce a la formación de un sistema tampón proteico, quees bastante efectivo a un valor de pH de 7, 2 a 7, 4. Una gran proporción de proteínas están representadas por albúminas y globulinas. Dado que la carga de proteína es cero, a pH normal se encuentra en forma de álcali y sal. Esta capacidad amortiguadora depende del número de proteínas, su estructura y protones libres. Este tampón puede neutralizar tanto productos ácidos como alcalinos. Pero su capacidad es más ácida que alcalina.
Características de los eritrocitos
Normalmente, los eritrocitos tienen un pH constante - 7, 25. Los tampones de hidrocarbonato y fosfato tienen un efecto aquí. Pero en términos de poder, difieren de los de la sangre. En los eritrocitos, el tampón de proteína juega un papel especial en el suministro de oxígeno a los órganos y tejidos, así como en la eliminación de dióxido de carbono. Además, mantiene un valor de pH constante en el interior de los eritrocitos. El tampón de proteínas en los eritrocitos está estrechamente relacionado con el sistema de bicarbonato, ya que la proporción de ácido y sal aquí es menor que en la sangre.
Ejemplo de sistema de búfer
Las soluciones de ácidos y álcalis fuertes, que tienen reacciones débiles, tienen un pH variable. Pero la mezcla de ácido acético con su sal conserva un valor estable. Incluso si les agrega ácido o álcali, el equilibrio ácido-base no cambiará. Como ejemplo, considere el tampón de acetato, que consta del ácido CH3COOH y su sal CH3COO. Si agrega un ácido fuerte, la base de la sal se unirá a los iones H + y se convertirá en ácido acético. Reducción de aniones de salequilibrado por un aumento en las moléculas de ácido. Como resultado, hay poco cambio en la proporción del ácido a su sal, por lo que el pH cambia de forma bastante imperceptible.
Mecanismo de acción de los sistemas tampón
Cuando los productos ácidos o alcalinos ingresan al torrente sanguíneo, el tampón mantiene un valor de pH constante hasta que los productos entrantes se excretan o se utilizan en los procesos metabólicos. Hay cuatro amortiguadores en la sangre humana, cada uno de los cuales consta de dos partes: un ácido y su sal, así como un álcali fuerte.
El efecto de un tampón se debe a que une y neutraliza los iones que vienen con la composición que le corresponde. Dado que en la naturaleza el cuerpo se encuentra principalmente con productos metabólicos poco oxidados, las propiedades del tampón son más antiácidas que antialcalinas.
Cada sistema de almacenamiento intermedio tiene su propio principio de funcionamiento. Cuando el nivel de pH cae por debajo de 7,0, comienza su vigorosa actividad. Comienzan a unir el exceso de iones de hidrógeno libres, formando complejos que mueven el oxígeno. A su vez, se traslada al sistema digestivo, los pulmones, la piel, los riñones, etc. Tal transporte de productos ácidos y alcalinos contribuye a su descarga y excreción.
En el cuerpo humano, solo cuatro sistemas amortiguadores desempeñan un papel importante en el mantenimiento del equilibrio ácido-base, pero existen otros amortiguadores, como el sistema amortiguador acetato, que tiene un ácido débil (donante) y su sal (aceptador). La capacidad de estos mecanismospara resistir los cambios en el pH cuando el ácido o la sal ingresan a la sangre es limitada. Mantienen el equilibrio ácido-base solo cuando se suministra un ácido o álcali fuerte en una cierta cantidad. Si se excede, el pH cambiará drásticamente, el sistema tampón dejará de funcionar.
Eficiencia de los amortiguadores
Los tampones de sangre y eritrocitos tienen diferente eficacia. En este último, es mayor, ya que aquí hay un tampón de hemoglobina. La disminución en la cantidad de iones ocurre en la dirección de la célula al entorno intercelular y luego a la sangre. Esto sugiere que la sangre tiene la mayor capacidad amortiguadora, mientras que el entorno intracelular tiene la menor.
Cuando las células se metabolizan, aparecen ácidos que pasan al líquido intersticial. Esto sucede tanto más fácilmente cuanto más aparecen en las células, ya que un exceso de iones de hidrógeno aumenta la permeabilidad de la membrana celular. Ya conocemos la clasificación de los sistemas tampón. En los eritrocitos, tienen propiedades más eficaces, ya que aquí siguen desempeñando un papel las fibras de colágeno, que reaccionan hinchadas ante la acumulación de ácido, lo absorben y liberan los eritrocitos de los iones de hidrógeno. Esta capacidad se debe a su propiedad de absorción.
Interacción de los amortiguadores en el cuerpo
Todos los mecanismos que hay en el cuerpo están interconectados. Los tampones sanguíneos constan de varios sistemas, cuya contribución al mantenimiento del equilibrio ácido-base es diferente. Cuando la sangre entra en los pulmones, recibe oxígeno.al unirse a la hemoglobina en los glóbulos rojos, formando oxihemoglobina (ácido), que mantiene el nivel de pH. Con la ayuda de la anhidrasa carbónica, hay una purificación paralela de la sangre de los pulmones del dióxido de carbono, que en los eritrocitos se presenta en forma de ácido carbónico dibásico débil y carbaminohemoglobina, y en la sangre: dióxido de carbono y agua.
Con una disminución en la cantidad de ácido carbónico dibásico débil en los eritrocitos, penetra de la sangre al eritrocito y la sangre se limpia de dióxido de carbono. Por lo tanto, un ácido carbónico dibásico débil pasa constantemente de las células a la sangre, y los aniones de cloruro inactivos ingresan a los eritrocitos desde la sangre para mantener la neutralidad. Como resultado, los glóbulos rojos son más ácidos que el plasma. Todos los sistemas tampón están justificados por la relación donante-aceptor de protones (4:20), que está asociada con las peculiaridades del metabolismo del cuerpo humano, que forma una mayor cantidad de productos ácidos que alcalinos. El indicador de la capacidad del tampón ácido es muy importante aquí.
Procesos de intercambio en los tejidos
El equilibrio ácido-base se mantiene mediante amortiguadores y transformaciones metabólicas en los tejidos corporales. Esto es asistido por procesos bioquímicos y físico-químicos. Contribuyen a la pérdida de las propiedades ácido-base de los productos metabólicos, su unión, la formación de nuevos compuestos que se excretan rápidamente del cuerpo. Por ejemplo, una gran cantidad de ácido láctico se excreta en glucógeno, los ácidos orgánicos se neutralizan con sales de sodio. Fuertelos ácidos y los álcalis se disuelven en los lípidos y los ácidos orgánicos se oxidan para formar ácido carbónico.
Así, el sistema tampón es el primer asistente en la normalización del equilibrio ácido-base en el cuerpo humano. La estabilidad del pH es necesaria para el funcionamiento normal de las moléculas y estructuras biológicas, órganos y tejidos. En condiciones normales, los procesos amortiguadores mantienen un equilibrio entre la introducción y la eliminación de iones de hidrógeno y dióxido de carbono, lo que ayuda a mantener un nivel de pH constante en la sangre.
Si hay una falla en el trabajo de los sistemas de amortiguamiento, entonces una persona desarrolla patologías como alcalosis o acidosis. Todos los sistemas amortiguadores están interconectados y destinados a mantener un equilibrio ácido-base estable. El cuerpo humano produce constantemente una gran cantidad de productos ácidos, lo que equivale a treinta litros de ácido fuerte.
La constancia de las reacciones dentro del cuerpo es proporcionada por potentes amortiguadores: fosfato, proteína, hemoglobina y bicarbonato. Existen otros sistemas tampón, pero estos son los principales y más necesarios para un organismo vivo. Sin su ayuda, una persona desarrollará diversas patologías que pueden conducir al coma o a la muerte.
