UNIVERSIDAD NACIONAL DE EL SALVADORFACULTAD MULTIDISCIPLINARIA ORIENTALDEPARTAMENTO DE MEDICINASECCION DE BIOQUIMICA

ASIGNATURA :Bioqumica I

ACTIVIDAD : Discusin #1 ( Bloque III)Regulacin del pH en el organismo

CATEDRATICO :Dr. Mario Arturo Castro

ALUMN@S :Aparicio Morales , Jaren LudinArgueta Martnez , Laura AlejandraArriaga Martinez , Laura EsperanzaAyala Ortez , Kevin JosueAlvarez Perez , Angel DavidAmaya Parada, Monica RocioAviles Quintanilla , Jesus Alberto

CARRERA :Doctorado en Medicina

AO:2 CICLO : I

Fecha de entrega : Mircoles 16 de febrero de 2014

Indice

Temas N` de pagina

Justificacin -------------------------------------------3Introduccin --------------------------------------------4Objetivos --------------------------------------------5Desarrollo de objetivos -------------------------------6Conclusiones -------------------------------------------19Glosario -------------------------------------------------20Bibliografa ---------------------------------------------22

Justificacin.El presente trabajo nos muestra de una forma entendible la regulacin del pH en el organismo, siendo tema de gran importancia para nuestro conocimiento, y como estudiantes de doctorado en medicina, primeramente conoceremos sobre los sistemas buffer ms importantes en la regulacin del pH intra y extracelular (medio ambiente interno). Sabiendo sobre el tema podremos comparar los sistemas que mantienen en equilibrio cido-base en nuestro organismo; la investigacin nos muestra la accin de los sistemas amortiguadores usando curvas de titulacin; para finalmente poder explicar dentro de que valores (rango) de pH un buffer determinado ejercer su mxima accin amortiguadora, conociendo anticipadamente el valor de pKa del acido que lo forma.

IntroduccinLos sistemas amortiguadores o mayormente conocidos como buffer son aquellos que ante cualquier adicin de cidos o bases evitan que el pH se eleve o descienda de manera brusca. En el organismo son importantes debido a que si estos no podra tan siquiera existir la vidaLos sistemas buffer mas importantes en el organismo para regular o mantener los niveles de pH intracelular y extracelular son aquellos que pueden evitar que el organismo pueda caer en estado acido o bsico que pueda llevar a la muerte ,Estos son los tampones como el bicarbonato, fosfato, sistema de protenas, pero al comparar cada uno de estos nos damos cuenta de que existen ciertas diferencias entre ello como en que sistema del organismo actan, el tiempo en el que estos buffer actan, en que forma ayudan a nuestro organismo. La manera practica de poder observar la forma en como actan los sistemas buffer son mediante experimentos que explicaremos mas adelante as como la elevacin o descenso de PH cuando el buffer no tiene la capacidad de soportar adiciones de cidos o bases. Tambin demostraremos que mediante el conocimiento de la constante de acidez Ka podemos determinar dentro de que valores un buffer realizara su mayor accin amortiguadora. Esto es posible de comprobar mediante la formula de pH = pK1

Objetivos

9- sealar los buffer ms importantes para la regulacin del pH intra y extra celular.

10- cuadro comparativo sistemas buffer que mantienen el equilibrio acido-base.

11- analizar los resultados obtenidos en la parte a de su experimento.

12- explicar la accin de los amortiguadores mediante curvas de titulacin .

13. comprobar dentro de que valores de ph ejercer un buffer su mxima accin amortiguadora conociendo el valor de pka del cido que lo forma.

Desarrollo de objetivos9- SEALAR LOS BUFFER MS IMPORTANTES PARA LA REGULACIN DEL PH INTRA Y EXTRA CELULAR:

El pH : es el logartmico negativo de la concentracin de iones hidrgeno

Valores normales Neutro : 7 cida : menor a 7. Bsica : mayor que 7 Principales lquidos biolgicos - pH Sangre. 7.4Orina 5.8 60Saliva 7.3 7.0Liquido cefalorraquideo - 7.5 7.7Jugo gstrico 1.0 20Jugo pancretico - 7.8 8.0-Sistema amortiguadores Mantienen el pH constante mediante mecanismos homeostticosQue es Homeostasis (del griego homoque significa "similar" y estasis "estado", "estabilidad").Es una propiedad de los organismos vivos que consiste en su capacidad de mantener una condicin interna estable .La homeostasis es una forma de equilibrio dinmico posible gracias a una red de sistemas buffer que constituyen los mecanismos de autorregulacin de los seres vivos.Ya que el organismo no soporta variaciones mayores a una dcimas, esto consiste en un cido dbil q libera un ion de hidrgeno y una base conjugada q es el aceptor de protones .Que es un BUFFER: es un sistema formado por un cido dbil y una sal fuerte de dicho cido, que funciona como base. En los lquidos corporales, tanto extra como intracelulares, existen buffers cuya misin es amortiguar, es decir, disminuir los cambios de acidez de una solucin cuando a sta se le aade un cido o un lcali y conseguir, por lo tanto, que el pH de la solucin cambie lo menos posible; su efecto es prcticamente inmediato. Lo ideal es que un buffer tenga la misma cantidad de sus dos componentes (cido y base), para amortiguar tanto un cido como una base.* Los buffer o soluciones amortiguadoras ms importantes a nivel intra y extracelular son :- Tampn bicarbonato (sistema respiratorio: acta en fraccin de min)Consiste en una solucin acuosa con dos componentes: un cido dbil (el cido carbnico o H2CO3) y una sal bicarbonato, por ejemplo bicarbonato de sodio (NaHCO3). El H2CO3, se forma en el organismo mediante la reaccin:

CO2 + H2 H2CO3Esta reaccin es lenta y las cantidades de H2CO3 que se forman son pequesimas a menos que tenga lugar en presencia de la enzima anhidrasa carbnica. Esta enzima es especialmente abundante en las paredes de los alvolos pulmonares, desde se libera el CO2; tambin se encuentra en las clulas epiteliales de los tbulos renales, donde el CO2 reacciones con el H2O para formar el H2CO3.El H2CO3 se ioniza dbilmente para formar pequesimas cantidades de H+ y de HCO3- . H2CO3 H+ + HCO3-

El segundo componente del sistema, el bicarbonato, se encuentra principalmente en forma de sal sdica (NaHCO3) . El NaHCO3 se ioniza casi por completo, formando iones de bicarbonato (HCO3-) y de sodio (Na+): NaHCO3 Na+ + HCO3-

- Tampn fosfato ( sistemas renales : acta en fraccin de hora)El sistema amortiguador de fosfato interviene sobre todo en el amortiguamiento del lquido de los tbulos renales y de los LIC. Los elementos principales de este sistema son H2PO4- (anin fosfato dicido) y HPO4+ (catin fosfato monocido). Cuando se aade a una mezcla de estas sustancias un cido fuerte, se produce lo siguiente:

HCl + Na2HPO4 NaH2PO4 + NaClEl sistema amortiguador del fosfato es especialmente importante en los lquidos tubulares de los riones porque el fsforo suele concentrarse mucho en esos tbulos. Adems es importante para el amortiguamiento de los LIC, ya que la concentracin de fosfato en estos lquidos es muy superior a la que existe en los LEC.

- Sistema de las protenas (Hemoglobina) Gracias a sus elevadas concentraciones, sobre todo en el interior de las clulas, las protenas son uno de los amortiguadores ms importantes del organismo. Constituyen el amortiguador ms abundante en el LIC y en el plasma.

La hemoglobina es una protena que resulta especialmente eficaz como amortiguador dentro de los eritrocitos, en tanto que la albmina constituye la principal protena amortiguadora en el plasma.Como las protenas se componen de aminocidos, contienen al menos un grupo carboxilo (-COOH) y al menos un grupo amino (-NH2); estos grupos son los elementos funcionales del sistema amortiguador protenico.El grupo carboxilo libre en un extremo de la protena acta como cido al liberar H+ cuando se eleva el pH. En esta forma el H+ puede reaccionar con cualquier exceso de OH- que hay en la solucin para formar agua.El grupo amino libre que se encuentra en el otro extremo de la protena puede actuar como base y combinarse con H+ cuando disminuye el pH.Por consiguiente, las protenas pueden amortiguar tanto los cidos como lasbases. Adems de los grupos terminales carboxilo y amino, siete de los 20 aminocidos tienen cadenas laterales que pueden amortiguar el H+.

En resumen, el hgado metaboliza las protenas produciendo iones hidrgeno ( H+ ), el pulmn elimina el dixido de carbono ( CO2), y el rin generando nuevo bicarbonato ( H2CO3).

10- CUADRO COMPARATIVO SISTEMAS BUFFER QUE MANTIENEN EL EQUILIBRIO ACIDO-BASESISTEMA AMORTIGUADOR DE BICARBONATO OTROS SISTEMAS REGULATORIOS: PULMN Y RINSISTEMA AMORTIGUADOR DE FOSFATO

Es el sistema ms importante en el lquidoextracelular (especialmente en la sangre). Secompone de dixido de carbono (CO2), agua (H2O), cido carbnico (H2CO3), ion de hidrgeno (H+) y anin carbonato cido (HCO3-, muchas veces llamado bicarbonato.

CO2+H2OH2CO3 H+ +HCO3-

Durante la respiracin celular se produce CO2 como producto de desecho. Reacciona con el agua para formar elcido carbnico, una reaccin que es catalizada por la enzima anhidrasa carbnica. La disociacin deH2CO3 en iones no necesita catalizador. La sangre que pasa el pulmn libera elCO2otra vez y este es eliminado por la respiracin. Cuando hay exceso de H+, segn el principio de Le Chatelier el equilibrio se desplaza hacia la izquierda, es decir se produce ms CO2 que es eliminado por el aire expiratorio. De esa manera se "exhala" la acidez excedente.

Ya hemos mencionado el rol central que el pulmn juega en la regulacin del equilibrio cido-bsico mediante la exhalacin o retencin del CO2. Si se produce un desequilibrio que supera la capacidad de los sistemas amortiguadores, el cuerpo reacciona aumentando o disminuyendo la frecuencia respiratoria.

Es un mecanismo a corto plazo ya que la respiracin reacciona dentro de minutos a cambios del pH sanguneo. La regulacin mediante el rion es un mecanismo a largo plazo; reacciona ms lentamente. Es capaz de retener o excretar bicarbonato (HCO3-) y H+ segn sea necesario.

El sistema amortiguador de fosfato interviene sobre todo en el amortiguamiento del lquido de los tbulos renales y de los LIC. Los elementos principales de este sistema son H2PO4- (anin fosfato dicido) y HPO4+ (catin fosfato monocido). Cuando se aade a una mezcla de estas sustancias un cido fuerte, se produce lo siguiente:

HCl + Na2HPO4 NaH2PO4 + NaClEl sistema amortiguador del fosfato es especialmente importante en los lquidos tubulares de los riones porque el fsforo suele concentrarse mucho en esos tbulos. Adems es importante para el amortiguamiento de los LIC, ya que la concentracin de fosfato en estos lquidos es muy superior a la que existe en los LEC.

El sistema bicarbonato es de los amortiguadores mas importantes por muchos motivos produce CO2 y su transporte es H2CO3 etc.

ROL DEL APARATO RESPIRATORIO el aparato respiratorio dispone de sensores exquisitamente sensibles a las variaciones de pH. Su estimulacin por un aumento de la concentracin de hidrogeniones, como ocurre por la produccin de cido lctico en el ejercicio, determina un incremento de la ventilacin que elimina una mayor cantidad de CO2, lo que tiende a mantener constante el pH. A la inversa, una cada de la concentracin de hidrogeniones deja de estimular la ventilacin. Lo valioso de este mecanismo en su rapidez , pero es limitado porque la ventilacin tiene tambin otras exigencias que cumplir.

ROL DEL RION El rin participa en la regulacin del equilibrio cido bsico por dos mecanismos principales. Por una parte, es capaz de regular la cantidad de bicarbonato urinario, ya que puede excretar los excesos de este ion o reabsorber el bicarbonato filtrado. Por otra parte, el rin es capaz de excretar hidrogeniones en la forma de H3PO4 o de NH4+. Durante este proceso se genera nuevo bicarbonato, lo que hace posible el reemplazo de aquel que se consumi al tamponar los cidos fijos. La acidemia tiende a aumentar la excrecin urinaria de hidrogeniones y la retencin de bicarbonato, mientras que la alcalemia tiene los efectos contrarios. Estas funciones compensatorias son lentas, ya que demoran entre 12 y 72 horas en alcanzar su mxima eficiencia. Por lo tanto, el rin participa en la mantencin del equilibrio cido-bsico a largo plazo.

SISTEMA DE FOSFATOEl tampn fosfato est compuesto por el hidrgeno fosfato (HPO4-2) y el dihidrgeno fosfato (H2PO4-). Acta en el plasma y el lquido intersticial. Este tampn tiene un pKa de 6,8, el cual est mucho ms cerca del pH plasmtico. Esto significara que este tampn tendra que ser ms til que el anterior, pero no es as ya que se encuentra en concentraciones menores en sangre y la eliminacin del fosfato es mucho ms lenta, por va renal.En conclusin: los sistemas amortiguadores poseen similitudes en cuanto a su accin en el organismo SON IMPORTANTES PARA LA VIDA. A nivel celular se producen reacciones qumicas que liberan residuos de naturaleza cida y deben ser eliminados del organismo a travs de las vas naturales de excrecin (riones, intestino, piel y pulmones). Para cumplir adecuadamente esta tarea la sangre debe mantener un ligero nivel de alcalinidad. Tal es as que en una persona sana el pH de la sangre se ubica entre 7,40 y 7,45

11- ANALIZAR LOS RESULTADOS OBTENIDOS EN LA PARTE A DE SU EXPERIMENTO. Realizacin del ejercicio: Tubo 1 y 3: en la practica observamos que la adicin de pequeas cantidades de un cido fuerte a una solucin que no es buffer produce alteraciones importantes en el valor del PH de dichas soluciones. Tubo 2 y 4 : En el Tubo #2 : Debido a que el agua destilada no es una solucin buffer se ve propensa a sufrir cambios bruscos de PH, ya que no tiene un sistema de accin que la ayude a compensar los iones OH- que recibe de la base por lo que se vuelve alcalina. En el tubo# 4: que contena una solucin buffer estos iones hidroxilo fueron compensados con las molculas de cido actico por lo que no se presentaron cambios grandes en su PH, variando solamente de 4 a 5.

TuboPH InicialPH Final

172

2711

343

445

Explicacin:

En resumen la adiccin de pequeas cantidades de cido o base fuerte a una solucin buffer casi no ocasiona cambios en el valor del ph de la solucin por el contrario, las mismas adiciones hechas al agua producen alteraciones importantes en el valor del ph de dichas soluciones.

Supongamos un amortiguador constituido de cido actico y acetato de sodio. El cido estar parcialmente disociado estableciendo un equilibrio entre las partculas de cido sin disociar los iones hidrgenos y los iones de base conjugada. El acetato de sodio, como todas las sales, est disociado completamente y, por esta causa, el in acetato procedente de la sal desplaza el equilibrio hacia la formacin de cido, disminuyendo la concentracin de hidrogeniones libres. La presencia conjunta de la sal y el cido hace decrecer la acidez libre. Si las cantidades de sal y cido son del mismo orden de magnitud, la concentracin de iones hidrgenos se regular por la reaccin de equilibrio del cido. Es decir: CH3-COOH CH3-COO - + H+

En condiciones in vitro, el amortiguador bicarbonato/anhdrido carbnico es un sistema abierto en el que la concentracin de anhdrido carbnico disuelto se mantiene constante. Cualquier exceso de anhdrido carbnico producido por la reaccin entre el ion hidrgeno y el ion bicarbonato es eliminado por los pulmones y contribuye, por lo tanto, a mantener el pH alrededor de 7.4. A primera vista, podra aparecer que en un sistema abierto, la reserva de bicarbonato se agotara rpidamente. Sin embargo, in vitro, el bicarbonato se recupera constantemente mediante los procesos metablicos oxidativa.Si aadimos al sistema un cido fuerte, por ejemplo cido clorhdrico, se produce un aumento instantneo de la concentracin de iones hidrgenos, los cuales son neutralizados por la base conjugada del cido liberando as, una cantidad equivalente de cido dbil. Si aadimos al sistema una base fuerte, por ejemplo hidrxido de sodio, los iones hidroxilos consumen rpidamente iones hidrgenos del sistema para formar agua, lo que provoca la transformacin de una parte del cido actico libre en acetato que es una base menos fuerte que el hidrxido de sodio.

12- EXPLICAR LA ACCIN DE LOS AMORTIGUADORES MEDIANTE CURVAS DE TITULACIN:

Definicin de curvas de titulacin: La titulacin cido-base es un procedimiento analtico cuyo objetivo es determinar la concentracin de un analito con propiedades cidas o bsicas, utilizando una disolucin valorada de una base o cido, mediante una reaccin de neutralizacin para formar una sal y agua. Asimismo, mediante una titulacin tambin es posible deducir el pK del analito. Las valoraciones cido-base poseen las siguientes caractersticas - Se basan en una reaccin volumtrica cido-base. - El fundamento terico de dicha reaccin es la transferencia de protones entre el cido y la base - El intervalo de viraje se caracteriza por un cambio brusco del pH. - Se necesita un indicador qumico o un pHmetro para monitorizar la valoracin.

Las curvas de titulacin son las representaciones grficas de la variacin del pH durante el transcurso de la valoracin.

Dichas curvas nos permiten: - estudiar los diferentes casos de valoracin - determinar las zonas tamponantes y el pKa. - determinar el intervalo de viraje y el punto de equivalencia. - seleccionar el indicador cido-base ms adecuado. Los casos ms frecuentes en Bioqumica son las valoraciones de cidos y bases dbiles, ya que muchos metabolitos presentan un cierto carcter cido bsico. A modo de ejemplo, a continuacin se presenta la curva de titulacin del Tris, una base dbil, que se ha de titular con un cido fuerte (ej. HCl) cido fuerte = cido titulante (HCl) vs. base dbil = analito (Tris)

Fases de una curva de titulacin En esta curva de valoracin se pueden distinguir las siguientes fases

1. Antes de aadir el cido: BH +OH B+ H2O + El pH de la disolucin viene determinado por el pKb (=14-pKa) y predomina la base conjugada dentro del par.

2. Al ir aadiendo el cido titulante (HCl), se forman las especies B = Tris y BH+ = TrisH+.

3. PE = Punto de equivalencia. Es el pH al cual se cumple que N.meq.acido = N.meq.base y se localiza en el punto medio del intervalo de viraje. En el punto de equivalencia toda la base se ha transformado en su forma cida conjugada, y se cumple que + B= BH ; en nuestro caso, B = Tris, por lo que + Tris TrisH . Teniendo en cuenta que se emplea un cido fuerte y una base dbil en esta valoracin, el punto de equivalencia (PE) se localiza a pH < 7, por lo que se habla de una HIDRLISIS ACIDA.

4. En este tramo de la curva existe un exceso de H3O+ provenientes de la hidrlisis del cido fuerte, y por lo tanto, el pH de la disolucin viene definido por el exceso del cido titulante.

La accin de los amortiguadores puede describirse mediante curvas de titulacin. En el centro de la curva (la zona de amortiguacin) el pH es igual al pka del cido o base dbil.

13- COMPROBAR DENTRO DE QUE VALORES DE PH EJERCER UN BUFFER SU MXIMA ACCIN AMORTIGUADORA, CONOCIENDO EL VALOR DE PKA DEL ACIDO Q LO FORMA:La mxima de accin de un buffer se da cuando la cantidad de sal es igual a la cantidad de acido pH=pKPero su rango de accin se da cuando la relacin del acido con respecto a su base es de 1:10 o es de 10:1pH=pK1El pKa =-log KaLa capacidad ser mayor en un sistema mas concentradoLa capacidad amortiguadora es mxima cuando el coeficiente Sal/acido es prxima a la unidadSi tenemos 50 molculas de acido actico y 50 de acetato de sodio el pH=pKSi en este punto aadimos acido o sal en cantidades un poco altas el buffer puede sufrir un brusco cambio de pHEl pKa de el buffer bicarbonato es 6.1El pKa de el buffer fosfato es de 6.8Cada sistema buffer tiene su propio rango efectivo de pH el cual depender de la constante de equilibrio del acido o base empleado. Son importantes en la qumica de la vida, en laboratorio, en industrias y otras cosaspH=pKa + log ([S]/[A])Los buffer son mas efectivos en el rango pH=pKa 1

Conclusiones

Podemos concluir que los diferentes sistemas buffer estn encargados de mantener el equilibrio acido- base de nuestro organismo tanto en nivel intracelular como tambin en el extracelular y que sus funciones son actuar de diversas maneras y en diversos sistemas esto no significa que no sean sumamente importante, nicamente uno tiene mas relevancia que los dems claro es el ejemplo de el buffer bicarbonato que acta en el sistema respiratorio y en el renal.As como la diferencia de el comportamiento de variacin de pH de el agua y un buffer al agregar cidos o bases, cierto es que el agua puede actuar como acido y como base pero no por eso pueda ser un buffer o tampn. En cambio un buffer puede aceptar cidos o bases sin que su pH inicial se altere en gran cantidad.La curva de titulacin nos puede ayudar a identificar si el tampn esta o no realizando su funcin correctamente, cuando el amortiguador mantiene el pH igual al pKa es entonces cuando se esta efectuando la accin de los amortiguadores. Hemos demostrado que la mxima accin de los buffer va a depender de su constante de acidez y dentro de que valores se ejercer la mayor accin y que puede calcularse sabiendo el valor de pKa con la siguiente formula pH=pK1

GLOSARIO

Acido: Sustancias que ceden protones en una solucin acuosa.

cidos o Bases Fuertes: Son los que se disocian por completo en una solucin acuosa.

cidos o Bases Dbiles: Son los que se disocian de forma parcial en una solucin acuosa.

Base: Sustancias que pueden recibir protones en una solucin acuosa.

Desequilibrio Acido-Base: Son aquellos que afectan el balance cido-base normal y que causa como consecuencia una desviacin del pH sanguneo

Equilibrio Acido-Base: Es el mantenimiento de un nivel normal de la concentracin de iones hidrogeno (H+) en los fluidos del organismo. El (H+) es un protn.

PH: es el logartmico negativo de la concentracin de iones hidrgeno.

Sistema Amortiguador: son aquellas soluciones cuya concentracin de hidrogeniones vara muy poco al aadirles cidos o bases fuertes

Sistema Tampn: Est constituido por una base dbil y su base conjugada que actan por el cambio de PH.Sistema amortiguador de bicarbonato: Es el sistema ms importante en el lquidoextracelular (especialmente en la sangre).

El sistema amortiguador de fosfato: es el que interviene sobre todo en el amortiguamiento del lquido de los tbulos renales y los liquidos corporales.

Que es unanalito: es el componente (elemento, compuesto o ion) de inters analtico de una muestra. Son especies qumicas cuya presencia o concentracin se desea conocer.

Titulacin: es el procedimiento para determinar la concentracin de un cido o una base en solucin, por medio de la adicin de una base o un cido de concentracin conocida.

TRIS: Se utiliza ampliamente enbioqumicaybiologa molecular,en particular para preparar disolucionestampn(por ejemplo, tampones Tris-HCl, Tris-Gly,TAEyTBE). Es una amina primaria.

LIC: lquidos corporales.

Hidrolisis acida: es utilizar acido para romper o dividir un compuesto.

Bibliografia

http://www.buenastareas.com/regulacionphenelorganismo

http://books.google.com.sv/regulaciondelph

http://www.mednet.clbuffermoreimportantintracelular/link.cgi/Medwave/PuestaDia/Cursos/3608

http://www.encolombia.com/medicina/sociedadescien/diabetesaldia2104-valordepKa2.htm