Bioquimica I - Marks - Cap 4 - Agua, acidos, bases y amortiguadores

Agua

1. Molécula dipolar con una distribución desigual de electrones entre los átomos de H y O

2. Forma puentes de hidrógeno con otras moléculas polares

3. Solvente universal

4. Reacciones metabolicas se dan en solcuones acuosas

5. 60% del peso corporal: ¾ LIC y 1/3 LEC

Puentes de hidrógeno en el agua

La naturaleza dipolar (carga parcial negativa en el O y carga parcial positiva en el H) de las moléculas de agua permite formar puentes de hidrógeno, una propiedad que posibilita la función del agua como solvente.

*Un puente de hidrógeno es una interacción debil no covalente entre el hidrogeno de una molecula y el atomo mas electronegativo de una molecula receptora (Oxigeno)

pH

El agua se disocia en cierta medida para formar iones hidrógeno e hidroxilo.

Agua como solvente

1. Moleculas organicas polares y sales inorgales se disuelven con rapidez por los puentes de hidrogeno e interacciones electrostaicas con esas moleculas

2. Moleculas organicas contienen una elevada proporcion de atomos electronegativos se disuelven por los puentes de hidrogeno con el agua

3. Los aniones (Cl- y HCO3-) son atraidos y rodeados por hidrogeno del agua

4. Los cationes (Na+ y K+) son atraidos y rodeados por oxigeno del agua

Agua y regulacion termica

Las estructura del agua permite resistir el cambio de temperatura

1. Punto de fusion es alto: es necesaria una reduccion de la temperatura para convertir el agua liquida al estado solido

2. Conductividad termica alta: fascilita la disipación del calor

3. Punto de ebullición alto: es necesaria alta energia para evaporarse

4. Responde al calor reduciendola amplitud de los puentes de hidrogenos

Electrolitos principales en el LEC (plasma y liquido intersticial)

Electrolitos principales en el LIC

Electrolitos principales en el LEC (plasma y liquido intersticial): Na+ y Cl+

Electrolitos principales en el LIC: K+ y HCO3-

Osmolalidad y movimiento del agua

Osmolalidad = concentracion de todas las moleculas disuelta

Agua se mueve de un comportamiento con baja concentracion de solutos (baja osmolalidad) a uno con alta concentración para alcanzar una osmolalidad igual en ambos lado

Constante de disociación para el agua kd

Expresa la relacion entre [H], [OH] y [H2O] en equilibrio

Los acidos organicos son acidos debiles que se disocian solo a un grado limitado en agua. En general, un acido debil (AD) conocido como acido conjugado, se disocia en

1. Un ion hidrogeno y un componente anionico (A-), llamado base conjugada

Presion osmotica

La fuerza que se necesita para mantener la misma cantidad de agua en ambos lados de la membrana.

pH

Logaritmo negativo de la concentración de iones de hidrógeno

Acido

Sustancia que puede liberar iones hidrógeno (protones)

*Un acido fuerte: Casi todas las moléculas de un ácido fuerte se disocian y liberan sus iones de hidrógeno

*Un acido debil: Solo un pequeño porcentaje del total de las moléculas se disocia

Base

Sustancia que puede aceptar ione de hidrógeno

Constnte de disociación Ka

a. Cuantifica el grado de disociación de un ácido débil: tendencia de un acido para disociarse y donar un ion hidrogeno a la dolucion

b. Cuanto mayor es el valor de Ka más fuerte es el ácido y viceversa, porque mayor es su tendencia a disociarse.

Amortiguadores

Mezcla de un acido no disociado y su base conjugada (la forma del acido qu eha perdido su protón), dando una solución que resiste el cambio de pH cuando se agregan H u OH

Un amortiguador tiene mayor capacidad de amortiguar cuando

a. Los limites de pH son cercanos a su pKa

b. Su concentración es alta: contienen un numero total mayor de moleculas de amortiguador por unidad de volumen que se pueden disociar o recombinar con los iones hidrogeno

El pKa

es una medida numérica de la acidez de un compuesto, específicamente el logaritmo negativo de la constante de disociación ácida (Ka).

Indica la tendencia de una molécula a donar o retener un protón (H+), y un valor de pKa más bajo significa un ácido más fuerte, es decir, que se disocia más fácilmente y con mayor facilidad.

Acidos y bases metabolicos

1. El metabolismo normal genera CO2 (reacciona con H2O parar formar acido carbonico), acidos metabolicos (acido lactico y cuerpos cetonicos) y acidos inorganicos.

2. Para mantener un pH normal, el cuerpo tiene amortiguadores: bicarbonato, fosfato y hemoglobina,

3. Procesos de respiración: remueven H2CO2 a traves de exhalacion CO2

4. Riñones excretan el acido como ion amonio NH4 y otros iones

Sistema amortiguador de bicarbonato

Acidosis respiratoria

Compensacion renal: El CO2 se combina con agua, y junto a la anhidrasa carbónica da resultado a H2CO3, que es un acido debil que disocia de manera parcial el H+ y el anion bicarbonato (HCO3).

Factores del equlibrio acido base, relacion entre pH, HCO2 y pCO2

El pH está por debajo y la pCO2 es mayor que el rango normal, se trata de:

Acidosis respiratoria

Causa: hipoventilación

Compensación renal (retiene HCO3 y excreta H+ por la orina)

El pH está por debajo y la HCO2 es menor que el rango normal, se trata de:

Acidosis metabolica

Causa: Diarreas, diabetes, vomitos

Compensación respiratoria: pulmones empiezan a hiperventilar

El pH está por encima y la HCO2 es mayor que el rango normal, se trata de:

Alcalosis metabolica

Causa: dureticos, vomitos, etc

Compensacion respiratoria: Hipoventilacion para retener CO2

El pH está por encima y la pCO2 es menor que el rango normal, se trata de:

Alcalsosis respiratoria

Causa: Hiperventilacón

Compensación renal: Riñones eliminación de HCO3- por orina

Alteraciones metabolicas vs alteraciones respiratorias

Metabolicas: HCO3 se ve afectado

Respiratorias: CO2 se ve afectado