UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIAFACULTAD DE MEDICINA

BIOLOGIA DE LA CÉLULA BMC-101 -GRUPO 01TALLER DE AMORTIGUACIÓN DE pH

Objetivos:• Reforzar los conceptos sobre soluciones acidas, básicas y amortiguadores de pH• Desarrollar habilidades para resolver problemas de ácidos, basesy amortiguadores incluyendo

algunos conceptos fundamentales sobre equilibrio ácido-basico en el organismo.

Para resolver este taller se requieren los siguientes conceptos:Enlace, interacciones intermoleculares,Unidades de concentración: mol/litro (molar M), equivalentes-gramo de soluto/litro de solución (normal N), producto iónico del agua (Kw=[H+][OH-]), escala de pH, exponentes (10x), logaritmos, antilogaritmos, ácidos y bases, pH, pK, amortiguadores de pH, y sistema bicarbonato (amortiguador de pH del organismo).

1. Cuáles de los siguientes compuestos pueden formar puentes de hidrogeno con moléculas semejantes o con el agua?

2. Se desea preparar una solución de composición electrolítica semejante a la del plasma humano, con el fin de usarla para administración endovenosa. Se dispone de NaCl, CaCl2

y NaHCO3 puros y sólidos y se sabe que las concentraciones normales, en mEq/l, en el plasma son:

Na+ 140; Ca2+ 5.0; HCO3- 24

a. Calcular la masa en gramos requerida de cada una de las sales para preparar 5 litros de solución

• Conceptos implicados:1 mEq = 0.001 Eq; 1 Eq = átomo-gramo/valenciaConcentración = masa de soluto/volumen de solución

• DatosIÓN P.A. Valencia

Ca 40.0 2+

Na 23.0 1+

Cl 35.5 1-

HCO3 61.0 1-

Obsérvese que el NaHCO3 aporta tanto bicarbonato como sodio.b. Calcular la molaridad de cada una de esas sales en la solución final y la molaridad total de

esta:Nota: El cálculo puede hacerse con base en la respuesta (a) o basándose en las concentraciones en mEq/l. Asegúrese de que puede usar ambos caminos.

c. Calcular la concentración total de solutos en gr/100ml (denominada laxamente concentración). ¿Este cálculo incluye alguna suposición adicional?

d. Expresar la composición iónica de cationes y aniones de la solución en mEq/l. ¿Este resultado llama la atención sobre alguna propiedad importante de las soluciones de electrolitos?

e. Calcular la presión osmótica (en atm y en mmHg) correspondiente a la solución estudiada, basándose en los datos de molaridad calculados en b y para 24ºC.

Conceptos: π = iCRTi = coeficiente de van´t Hoff (disociación de electrolitos)C = concentración molarR = 0.082 atm litro / mol ºKT = temperatura absolutaCarácter coligativo de la presión osmóticaCarácter aditivo de la presión osmótica

3. Se tiene 1L de un buffer H2PO4- ⇔ HPO4

= a pH=7.2, la segunda constante de disociación del ácido fosfórico es de 6.31 x 10-8 M. La concentración total del ácido y la base conjugada es de 1M.

a. Calcule el pH de esta solución, al agregar 50mEq de ácido en forma de protones libres (H+)

b. Calcule el pH al agregar esta misma cantidad de H+ a 1L de H2O. Explique a qué se debe la diferencia en el cambio de pH con relación a la solución anterior.

c. Ahora suponga que el buffer está a un pH=6.0 y agrega la misma cantidad de H+. Calcule el pH de nuevo. Explique la diferencia en el cambio de pH con relación a la parte a.

4. Un paciente que presentó vómito abundante por intoxicación alimentaria eliminó una cantidad considerable de jugo gástrico, rico en HCl, por lo tanto en los exámenes que se le realizaron se encontró una leve alcalosis en sangre. El pH en sangre fue 7.51 y la presión parcial de CO2 (p CO2) fue 45 mmHg. Nota: [CO2] = 0.0301mM/mmHgXpCO2 mmHg

a. Cuál será la concentración sanguínea de HCO3-

b. Explique como responderá el sistema respiratorio para compensar el desequilibrio ácido-básico.

c. Explique la diferencia de este sistema amortiguador del bicarbonato, con el de fosfatos del problema 3.

Bibliografía:

*Pacheco-Leal D. Bioquímica Médica. 1ª ed. México: Limusa, Noriega editores, 2004: Capitulo 2*Bohinski RC. Bioquímica. 5ª.ed. Mexico: Addison Wesley Longman de México, S.A. de C.V. 1998: Capitulo 2 pag 44-62*Química. Chang R, College W. Mc Graw Hill, México, 2003.

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA - FACULTAD DE MEDICINABIOLOGIA DE LA CÉLULA BMC-101

TALLER DE SOLUCIONESObjetivos:• Reforzar los conceptos desarrollados en la clase expositiva sobre las soluciones acuosas• Desarrollar habilidades para resolver problemas de soluciones incluyendo aplicaciones

fisiológicas.Para resolver este taller se requieren los siguientes conceptos:Mol, equivalente, peso atómico, peso molecular, valencia, concentraciones: mol/litro (molar M), Equivalente/litro (Eq/l), electrolitos, presión osmótica (propiedad coligativa).

5. Se desea preparar una solución de composición electrolítica semejante a la del plasma humano, con el fin de usarla para administración endovenosa. Se dispone de NaCl, CaCl2

y NaHCO3 puros y sólidos y se sabe que las concentraciones normales, en mEq/l, en el plasma son:

Na+ 140; Ca2+ 5.0; HCO3- 24

f. Calcular la masa en gramos requerida de cada una de las sales para preparar 5 litros de solución

• Conceptos implicados:1 mEq = 0.001 Eq; 1 Eq = átomo-gramo/valenciaConcentración = masa de soluto/volumen de solución

• DatosIÓN P.A. Valencia

Ca 40.0 2+

Na 23.0 1+

Cl 35.5 1-

HCO3 61.0 1-

Obsérvese que el NaHCO3 aporta tanto bicarbonato como sodio.g. Calcular la molaridad de cada una de esas sales en la solución final y la molaridad total de

esta:Nota: El cálculo puede hacerse con base en la respuesta (a) o basándose en las concentraciones en mEq/l. Asegúrese de que puede usar ambos caminos.

h. Calcular la concentración total de solutos en gr/100ml (denominada laxamente concentración). ¿Este cálculo incluye alguna suposición adicional?

i. Expresar la composición iónica de cationes y aniones de la solución en mEq/l. ¿Este resultado llama la atención sobre alguna propiedad importante de las soluciones de electrolitos?

j. Calcular la presión osmótica (en atm y en mmHg) correspondiente a la solución estudiada, basándose en los datos de molaridad calculados en b y para 24ºC.

Conceptos: π = iCRTi = coeficiente de van´t Hoff (disociación de electrolitos)C = concentración molarR = 0.082 atm litro / mol ºKT = temperatura absolutaCarácter coligativo de la presión osmóticaCarácter aditivo de la presión osmótica

k. El plasma humano es, aproximadamente, una solución como la preparada en a pero contiene además:• Seroalbúmina 5.0 g/100ml (PM=70000)• Seroglobulina 2.5 g/100ml (PM=160000)Expresando los resultados en mmHg, calcular la contribución que hacen a la presión osmótica los componentes siguientes, a la temperatura corporal normal (37ºC).• Sales disueltas• Albúmina sérica• Globulinas• Totalidad de solutos

l. En realidad las sales disueltas están marcadamente disociadas y cada uno de los iones resultantes hace una contribución al efecto osmótico igual a la de una molécula no disociada (carácter coligativo de la π). Calcular la presión osmótica real en mmHg, con base en que:• NaCl está disociado al 94% y genera 2 iones (α=0.94)• CaCl2 está disociado al 85% y genera 3 iones (α=0.85)• NaHCO3 está disociado al 75% y genera 2 iones (α=0.75)Usar los datos de molaridad calculados en b y recordar la reacción de disociación.

Bibliografía:*Pacheco-Leal D. Bioquímica Médica. 1ª ed. México: Limusa, Noriega editores, 2004: Capitulo 2*Wolfe DH. Química General, Orgánica, Biológica. 2ª.ed. México: McGraw Hill, 1996: Capitulo 7, pag. 121