UNIDAD I.

El Agua. Parte V.
Amortiguadores Biológicos o Fisiológicos.
En el organismo se forman continuamente iones de hidrógeno, a partir de distintas fuentes: el catabolismo
de muchas proteínas y otras moléculas biológicamente importantes, liberan hacia el líquido extracelular ácido
fosfórico y ácido sulfhídrico. Estos, en gran parte se disocian en protones y aniones. Así mismo, muchos ácidos
orgánicos como los ácidos grasos y el ácido láctico se producen en calidad de productos finales de reacciones
metabólicas y liberan también por disociación H+. No obstante, la fuente principal de H+ es el ácido carbónico,
formado a expensas del CO2 producido metabólicamente.
Por otra parte, la constancia de la concentración de hidrogeniones en el líquido extracelular es
fundamental, pues influye sobre la estructura y actividad proteica, la distribución de otros iones y del líquido
extracelular y la actividad de hormonas, drogas, otros iones, etc.
Casi todos los procesos biológicos son dependientes del pH; un pequeño cambio en el pH, produce un
gran cambio en la velocidad y otros factores de cualquier proceso, tanto en reacciones donde el hidrogenión
es un participante directo, como en las reacciones donde aparentemente no hay como tal un papel para los
iones de hidrógeno.
En el organismo se mantiene un pH citosólico y extracelular específico y constante, que se mantiene
regulado entre rangos muy estrechos entre 7.35 y 7.45, manteniendo las biomoléculas en un estado iónico
óptimo. La constancia del pH se consigue porque cerca de la mitad de los ácidos producidos metabólicamente
(y también ingeridos), son neutralizados por las bases procedentes de los alimentos, pero el resto debe ser
neutralizado por el propio organismo. Para ello este se vale de dos procedimientos: el tamponamiento del ácido
o base que se encuentre en exceso y la posterior eliminación del ácido o base, es decir, la compensación
respiratoria o renal. Los tampones fisiológicos son la primera línea de defensa frente a los cambios de pH en los
líquidos corporales. En el cuerpo humano, existen los siguientes sistemas amortiguadores:

 Sistema amortiguador ácido carbónico/ bicarbonato (H2CO3/HCO3-).

 Sistema amortiguador fosfato monobásico/ dibásico (H2PO4-/ HPO42-).
 Hemoglobina.
 Proteínas y aminoácidos.
 Fosfatos orgánicos.
De estos sistemas, solo interesa conocer los tres primeros, pues son los que tienen una importancia
mucho más relevante. Todos ellos tienen la capacidad de captar o ceder H+, evitando cambios bruscos en el pH.
El tampón intracelular más importante, es el sistema fosfato monobásico/ dibásico; mientras que el
principal tampón extracelular, en la sangre y los fluidos intersticiales es el sistema bicarbonato. El sitio de acción
de la hemoglobina como buffer es en los eritrocitos, pues ademas de regular el pH, transporta CO2.
Buffer Ácido débil Base conjugada Sitio de acción
hemoglobina HHb Hb- Eritrocitos
proteínas HProt Prot- Intracelular
Fosfato monobásico/di H2PO4- HPO4-2 Intracelular y renal
básico
bicarbonato H2Co3 HCo3- Extracelular- Sangre
 1. Sistema amortiguador ácido carbónico/ bicarbonato (H2CO3/HCO3-).
También se le conoce únicamente como sistema bicarbonato (HCO3-). Este sistema amortiguador consiste
en el ácido carbónico (H2CO3) como dador de protones y bicarbonato (HCO3-) como aceptor de protones, es
decir este último es su base conjugada. Estos dos elementos se encuentran en equilibrio con el CO2 disuelto y
este, a su vez, está en equilibrio con el CO2 gas. Por lo tanto, este buffer que es el más importante del Plasma,
posee tres componentes.
El primero, el CO2 que proviene del metabolismo celular, reacciona con el agua y así forma ácido carbónico:
CO2 + H2O H2CO3

Después, el ácido carbónico se disocia rápidamente para formar iones de hidrógeno y bicarbonato.

H2CO3 H+ + HCO3

Acido débil base conjugada

Debido a que el ácido carbónico se disocia muy rápidamente, su concentración en sangre es muy baja,
motivo por el cual, puede llamársele al sistema amortiguador ‘’sistema bicarbonato’’. La concentración del
bicarbonato incremente cuando la sangre pasa por los sistemas capilares, donde capta el CO2 y se convierte
finalmente en bicarbonato.

En la sangre, esta reacción es catalizada por la enzima anhidrasa carbónica, a velocidades tan altas que
se convierten 106 moléculas de CO2 en bicarbonato por segundo, lo que refleja que esta enzima es de las más
eficientes. Así, la concentración de CO2 puede mantenerse baja y es regulada por los cambios en la frecuencia
respiratoria; mientras que la concentración de bicarbonato, se mantiene elevada porque los riñones excretan
H+, por lo que evitan que la concentración del bicarbonato descienda al reaccionar con estos; pero si el
bicarbonato aumenta, también puede ser excretado por los riñones. Se sobre entiende entonces que la
concentración de ácido débil H2CO3, es regulada por el sistema respiratorio, mientras que la concentración su
base conjugada H2CO3- es regulada por los riñones.

El pH de un sistema tampón bicarbonato depende de la concentración de su acido débil y de su base

conjugada como cualquier otro. A su vez, la concentración de H2CO3 depende de la concentración de CO2
disuelto, que a su vez, depende de la concentración o presión parcial de CO2 en su fase gaseosa.

El bicarbonato es el anión extracelular que se encuentra en gran cantidad (segundo en abundancia

después del Cl-). Su concentración aumenta cuando la sangre pasa a través de los capilares y recoge el dióxido
de carbono. Su presencia en los líquidos intracelulares y extracelulares está relacionada con la concentración de
Cl-, ayudando a mantener las cargas relativas y con ello las presiones osmóticas que mantienen en equilibrio
la distribución de los líquidos corporales.

El pKa amortiguador del sistema ácido carbónico/bicarbonato es de 6.1. Lo que indicaría que este
amortiguador no es muy adecuado para la sangre. Siendo el pH normal de la sangre 7.35-7.45, y la máxima
capacidad de amortiguación de un amortiguador es de 1 unidad de pH por encima o por debajo del pKa.

El bicarbonato resulta ser el más importante amortiguador de la sangre porque la relación entre la
concentración de bicarbonato y ácido carbónico se inclina hacia el bicarbonato en pH fisiológico, la cual es de
20:1. Esto quiere decir, que hay una mayor cantidad de bicarbonato que de ácido carbónico. La efectividad de
este sistema radica en que es un sistema abierto en que las concentraciones de sus componentes pueden variar
de manera independiente.

Para saber si es real la relación 20:1 despejamos de la ecuación de Henderson-Hasselbalch. El HCO3 es la

base conjugada y el H2CO3 el ácido.
[𝐴−] [𝐴−]
𝑝𝐾𝑎 + 𝐿𝑜𝑔 [𝐴𝐻] = 𝑝𝐻 → 𝐿𝑜𝑔 [𝐴𝐻] = 𝑝𝐻 − 𝑝𝐾𝑎 Relación= HCO3-/H2CO3= 20/1.

El sistema amortiguador del bicarbonato es abierto, esto quiere decir que el ácido carbónico que se
encuentra en la solución de ese amortiguador esta en equilibrio con el CO2 disuelto. El H2CO3 se origina a partir
del CO2 y H2O por la acción de la anhidrasa carbónica, que se encuentra principalmente en los eritrocitos. La
reacción de la anhidrasa carbónica es reversible, es decir, puede convertir CO2 Y H2O en H2CO3 o puede
convertir H2CO3 en CO2 Y H2O. Por ende el sistema nos permite aportar y retirar acido del mismo, ya sea por
acción de la enzima, de la respiración o de los riñones.
Este sistema tiene una interconexión con el CO2 disuelto, entonces cuando aumenta CO2 gaseoso, a su
vez aumenta el CO2 disuelto, más anhidrasa carbónica va a poner a reaccionar H2O con CO2 para formar H2CO3;
si se aumenta la concentración de H2CO3 aumenta la producción de HCO3, es decir que esto en vez en ser una
reacción de correlación entre dos productos y sus reactantes, es la relación entre productos y reactantes de dos
reacciones distintas, hay una interconexión que permite que este sistema amortiguador sea efectivo a pH
fisiológicos a pesar de pKa de esa solución amortiguadora.
Sistema abierto: Se refiere a que este sistema, interacciona con otros elementos externos que ayudan a
mantener constante el cociente entre HCO3/H2CO3. Cabe destacar que, al decir ‘’constante’’ se hace referencia
a que debe mantenerse la relación 20:1, no se refiere a que las concentraciones de los componentes del
amortiguador deben ser iguales.

 La concentración de bicarbonato puede regularse a través de su mayor o menor eliminación a nivel renal:
Si la concentración de HCO3 disminuye, entonces los riñones aumentan la eliminación de H+, de esta manera
aumenta la concentración de HCO3, pues no reacciona con los H+ para formar ácido carbónico. La idea es
producir bicarbonato desde CO2 + H2O, como en esta reacción al final se produce H+ y bicarbonato, el H+ se
elimina por la orina y esta se acidifica.
Cuando se producen cantidades excesivas de bicarbonato, el riñón puede eliminarlas de manera directa. Los
riñones son los principales reguladores del bicarbonato PLASMATICO (pueden formar bicarbonato o eliminarlo
del sistema). Según el Dr. Néstor, también hay anhidrasa carbónica a nivel renal que permite la formación de
bicarbonato.

 La concentración de ácido carbónico, que es proporcional a la concentración de CO2, se regula a través de

la ventilación pulmonar:
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3
Anhidrasa carbónica
 Si aumenta la concentración de hidrogeniones en el medio (pH disminuye):
el equilibrio se desplaza a la izquierda. Se disminuye la cantidad de bicarbonato
porque se les unen los hidrogeniones y se forma acido carbónico que
posteriormente se transforma en dióxido de carbono disuelto y este pasa a
gaseoso, el cual se elimina por la respiración. ACCION: AUMENTA LA FRECUENCIA
RESPIRATORIA. En este caso el sistema no se puede desplazar hacia la derecha
porque la formación de H2CO3 fue en un primer instante la causa del desequilibrio.

Si aumenta la concentración de bases en el medio (pH aumenta):

ACCION: SE DISMINUYE LA FRECUENCIA RESPIRATORIA para que aumente la
concentración de CO2 disuelto y se transforme en acido carbónico; es decir, la
reacción se desplaza hacia la derecha.

Sangre, pulmones y tampón bicarbonato: esto es otro modo de explicar lo anterior:

Es un tampón fisiológico eficiente a pH 7.4, ya que el H2CO3 del plasma sanguíneo está en equilibrio con la gran reserva
de CO2 gaseoso en el espacio aéreo pulmonar. En este sistema intervienen tres equilibrios reversibles entre el CO2
gaseoso en los pulmones y bicarbonato HCO3- en el plasma. Cuando de añade H+ a la sangre a medida que esta pasa
por los tejidos, la reacción 1 transcurre hacia un nuevo equilibrio, en el que se incrementa la concentración de H2CO3.
Esto incrementa la concentración de CO2 disuelto en la sangre (reacción 2) y así aumenta la presión de CO2 gas en el
espacio aéreo de los pulmones (reacción 3); el CO2 sobrante se exhala.

Por el contrario cuando se añade OH- al plasma, se producen los hechos opuestos: disminuye la concentración de H+ lo
que hace que se disocie más H2CO3 en H+ y HCO3- a su vez, esto hace que se disuelva más CO2 gas de los pulmones en
el plasma sanguíneo. La velocidad de la respiración, esto es, velocidad de inhalación y exhalación de CO2, puede ajustar
rápidamente estos equilibrios y mantener el pH de la sangre.

Solo se puede medir de forma directa la presión parcial de CO2, si este aumenta o disminuye, habrá cambios
proporcionales de disminución o aumento en la concentración de ácido carbónico. Si eliminamos CO2 por la
respiración, disminuye el ácido carbónico, con ello disminuye la cantidad de H+ y el pH aumenta.
2. Sistema amortiguador fosfato monobásico/ dibásico (H2PO4-/ HPO42).
Los fosfatos son compuestos no orgánicos minerales, que se encuentran tanto a nivel intracelular como
extracelular y que forman partes importantes de vías metabólicas. Cerca del 85% del fosfato en adultos se
presenta bajo la forma de fosfato cálcico (en huesos y dientes). El 15% restante se encuentra en la forma de
ionizada de fosfato monobásico o dibásico (los cuales son importantes aniones intracelulares).
El HPO42 es un importante tampón de H + en fluidos corporales y orina. Además, las mismas hormonas
que gobiernan la homeostasis del calcio también regulan HPO42- en la sangre. Por ejemplo: la hormona
paratiroidea estimula la resorción del hueso por los osteoclastos, liberando calcio y fosfato, pero inhibe la
reabsorción de los iones fosfato en los riñones. El calcitriol (proviene de la vitamina D) promueve la absorción
de fosfatos y calcio en el tracto GI. A pesar de no ser un sistema abierto, la concentración de este amortiguador,
puede verse regulada por factores hormonales.
El amortiguador de fosfato consta del par acido débil-base conjugada H2PO4-/ HPO42 que se representa
en la siguiente reacción:

H2PO4- H+ + HPO42-

Fosfato di hidrogenado fosfato hidrogenado

Con un pKa de 6,8, parecería que este amortiguador es una elección excelente para tamponear la sangre.
Aunque el pH de la sangre que es de 7.4 están dentro de las capacidades de este sistema amortiguador, las
concentraciones de H2PO4- y de HPO42- en la sangre son demasiado bajas (una sexta parte de la concentración
de bicarbonato) para tener un efecto importante. En cambio, el sistema fosfato es un amortiguador importante
en los líquidos intracelulares, donde su concentración es de 75 mEq/L. La concentración de fosfato en los
líquidos extracelulares como la sangre, es de alrededor de 4 mEq/L. Dado que el pH normal de los líquidos
intracelulares es de aprox. 7.2, con un intervalo de 6.9 a 7.4, existe una mezcla de H2PO4- y de HPO42 (en clase
se dijo que según el despeje de la ecuación de Henderson-Hasselbalch, su relación es de 4:1, a favor de la base
conjugada). Aunque las células contienen otros ácidos débiles, estos se encuentran en cantidades muy
pequeñas y sus pKa son mucho menores que el pH intracelular. Además podría decirse que también es efectivo
en las células, porque este medio es realmente pequeño y necesita de sistemas menos ‘’exquisitos’’ para regular
su pH, por lo que este sistema amortiguador es suficiente.
Además, es importante en los líquidos que se encuentran en los túbulos renales, por ser estos más ácidos
que el plasma, acercándose más al pKa del buffer y, porque en ellos el tampón fosfato está más concentrado. El
fosfato monobásico puede ser utilizado para acidificar la orina, pues presenta unido el H+. Si por el contrario, se
necesita retener el H+ porque el pH esta aumentado, entonces se excreta el fosfato dibásico y se alcaliniza la
orina. Dr. Néstor.

3. Hemoglobina/Hemoglobinato.

La hemoglobina es una proteína tretamérica (constituida por 4 subunidades) que transporta oxígeno. En su
estructura posee aminoácidos que son capaces de captar y ceder H+ (grupos ionizables), los grupos ionizables
también le atribuyen la propiedad de ceder O2; esta capacidad modifica la estructura y función de dichos
aminoácidos. Este tampón debe sus propiedades, principalmente, a la capacidad de disociación del grupo
imidazólico de la histidina unido al hierro. De esta manera, puede captar y ceder hidrogeniones, ejerciendo una
función de amortiguador, que a su vez determina su afinidad mayor o menor por el O2

El sistema intraeritrocitario hemoglobina/hemoglobinato está compuesto por la hemoglobina y la

oxihemoglobinato/oxihemoglobina. Es el amortiguador más abundante a nivel intracelular en sangre.

HHb + O2 HHbO2 HbO2- + H+

Oxihemoglobina oxihemoglobinato

La hemoglobina una vez oxigenada, es capaz de disociar hidrogeniones de su estructura. Al aumentar la

acidez, la oxihemoglobina pasa a Hb reducida por liberación de oxígeno y viceversa. En condiciones fisiológicas
la hemoglobina reducida se comporta como un ácido débil cuya disociación depende de que lleve oxígeno en el
átomo de hierro. La oxigenación de la hemoglobina aumenta su acidez, cediendo H+; introduciendo un ácido en
el medio, se facilita la pérdida de O2 y con ello la formación de Hb reducida.

La HHb, además de estar desoxigena, también tienen hidrogeniones en su estructura y constituye un ácido
débil. Para que ocurra el proceso de oxigenación, la hemoglobina capta oxígeno en su grupo Hem, entonces
para que pueda ejercer su acción acido base, es necesario que la hemoglobina capte o libere O2. Una vez
oxigenada, es esa la señal que precede a la liberación de su hidrogenión.

Por ejemplo:

-Si aumenta la concentración de hidrogeniones (H+).

HHb + O2 HHbO2 HbO2- + H+

El equilibrio se desplaza a la izquierda, los iones de hidrógeno se unen al oxihemoglobinato, se forma la

oxihemoglobina y por la presencia de oxigeno hace más fácil la ionización a hemoglobina y oxígeno. Y ellos
amortiguan el efecto de acidificación. De esta manera, la hemoglobina puede desoxigenarse.

A nivel de tejidos metabólicamente activos existe alta concentración de H+, esto ocurre porque la
respiración aumenta la concentración de hidrogeniones, debido a la acción de la anhidrasa carbónica en sistema

-Si disminuye la concentración de hidrogeniones (H+)

HHb + O2 HHbO2 HbO2- + H+

El equilibrio se desplaza a la derecha, para favorecer a la transformación de hemoglobina a oxihemoglobina y

esta con su ionización libere oxihemoglobinato e iones de hidrógeno. Favorece la oxigenación de la
hemoglobina.

Relación entre el sistema hemoglobina y el sistema bicarbonato.

A nivel mitocondrial se produce la respiración celular que va a dar como origen a la formación de CO2
en la célula, el cual, posteriormente, difundirá hacia la sangre. El sitio principal de amortiguación del CO2 es el
eritrocito y su tampón principal es la hemoglobina (Hb). Los eritrocitos son muy permeables al CO2 y contienen
altas concentraciones de anhidrasa carbónica, la enzima que cataliza la reacción de hidratación del CO2 disuelto
a H2CO3. El CO2 es amortiguado por difusión en los eritrocitos, en donde es hidratado (se mezcla con H2O) a
H2CO3, ese ácido carbónico se disocia inmediatamente a H+ y HCO3-. El hidrogenión se combina con la Hb02-
para formar HHbO2, haciendo que el equilibrio se desplace hacia la izquierda. Luego por disminución en el pH,
producto de una mayor acumulación H+ que forma más HHbO2, esa oxihemoglobina formada, se disocia en
HHb y O2, permitiendo así que se libere oxígeno a los tejidos. Este proceso se define mediante el efecto Bohr,
que establece que a un pH menor, la hemoglobina tendrá una menor afinidad por el oxígeno.

El HCO3- debe salir de la célula porque es un anión extracelular, de modo que abandona el eritrocito
gracias a una proteína transportadora aniónica, en intercambio por cloruro.

El HCO3 que salió del eritrocito, una vez que llega nuevamente al pulmón, vuelve entrar por el mismo
transportador que, igualmente, lo intercambia por cloruro. Una vez en el alveolo pulmonar, ingresa O2 al
eritrocito, haciendo que en el sistema amortiguador hemoglobina/hemoglobinato el equilibrio se desplace a la
derecha, favoreciendo que la HHb se oxigene, forme oxihemoglobina y luego pueda liberar H+ para aportarlos
al medio. Los H+ son captados por el bicarbonato para formar H2CO3 que, por acción de la enzima anhidrasa se
convierte nuevamente en H2O y CO2 disuelto y este finalmente es eliminado. Es decir, inspiramos oxígeno y
expiramos dióxido de carbono. Al ocurrir esto, el ácido carbónico disminuye, por lo que más bicarbonato debe
ser transformado a ácido carbónico, pues disminuye la concentración de hidrogeniones. Por otra parte la
hemoglobina aporta esos hidrogeniones que se necesitan para la transformación de más bicarbonato a ácido
carbónico. Esa desprotonación de la hemoglobina es la que hace posible que cambie su afinidad por el O2, si
esto no ocurre, no fijaría oxígeno, Dr. Néstor.

Si aumenta la presión parcial de CO2 a nivel pulmonar, ese CO2 gas, va a aumentar la cantidad de CO2
disuelto que formara más ácido carbónico que se disociara y formara más hidrogeniones que se unirán con el
oxihemoglobinato que va a favorecer la desoxigenación de la hemoglobina.
El bicarbonato que va por vía sanguínea también puede ser intercambiado a nivel renal, es decir, el riñón
funciona como un mecanismo que puede modular la concentración de bicarbonato aumentando su reabsorción
o favoreciendo su eliminación. En el riñón se reabsorbe bicarbonato si tenemos un aumento de CO 2 (porque
por ejemplo se presenta un enfisema pulmonar) para que se mantenga la relación 20:1.

 A nivel tisular, los eritrocitos captan CO2, que a través de la reacción por la
anhidrasa carbónica, produce ácido carbónico que se disocia a bicarbonato y
también H+
 Ese H+ es tamponado por la hemoglobina, que hace que el equilibrio se
desplace a la izquierda, liberando oxigeno hacia los diferentes tejidos.
 Ese bicarbonato sale del eritrocito por la reacción de intercambio aniónico
(bicarbonato x cloruro) y viaja en el plasma, donde ejerce su función
amortiguadora.
 Esa concentración de bicarbonato se regula a nivel renal de manera
fisiológica. Puede ser excretado si hay un aumento de él, puede ser retenido allí
mismo o hasta producido por la anhidrasa carbónica renal.
 A nivel pulmonar el oxígeno que ingresa fuerza ese sistema para que la
hemoglobina se oxigene y se desplaza el equilibrio a la derecha, liberando hidrogeniones que se unen al
bicarbonato, este se trasforma en ácido carbónico, que se disocia por acción de la anhidrasa carbónica en CO2
y agua y ese CO2 que es CO2 gas se elimina por la respiración.
En conclusión: Todos los sistemas amortiguadores químicos están integrados con funciones biológicas
importantes para mantener el pH en un rango constante y que nos permita que los sistemas mantengan valores
de pH compatibles con la vida. Los sistemas amortiguadores se ponen en marcha en conjunto con sistemas
extravasculares como por ejemplo: los centros respiratorios, el riñón para tratar de controlar los cambios
bruscos del pH, ya sea a corto plazo (con la respiración, como una persona que se da por una alcalosis) o a largo
plazo (en el riñón, que favorece la concentración de bicarbonato pero también la secreción activa de H+
produciendo amonio o fosfato monobásico)
Todos los sistemas explicados intervienen juntos, puesto que el ion hidrógeno es común a las reacciones
químicas de todos los sistemas. Por lo tanto, todo lo que modifica la concentración de H+ desequilibra los
sistemas de tampones. Este es el denominado principio isohídrico.
Factores reguladores del pH.
 Además de los sistemas amortiguadores existen mecanismos que regulan el pH que no son propiamente
químicos:
•Factores extra sanguíneos:
Como la respiración. Mantener una regulación sobre la concentración de CO2. Cuando aumentamos la
concentración de CO2 en el espacio respiratorio, es decir disminuimos la frecuencia respiratoria, se acumula
CO2 gas y va a pasar a CO2 disuelto, que va a reaccionar con agua mediante la anhidrasa carbónica y se va a
formar acido carbónico.
El ácido carbónico va a formar más productos bicarbonato e hidrogeniones, y se incrementara la
concentración de hidrogeniones y por lo tanto va a disminuir el pH.
Si aumenta la frecuencia respiratoria aumenta la liberación de CO2 y disminuye la concentración de CO2
en el espacio aéreo, y el CO2 disuelto va a pasar a mas CO2 gas y por lo tanto más acido carbónico va a tener
que ser transformado en CO2 disuelto y va a disminuir la cantidad de ácido aumentando el pH.
El sistema respiratorio, nos ayuda a compensar los cambios en la producción de protones. Puede eliminar
CO2 y al eliminarlo, tiene implícito que sea producido ese CO2 por descomposición de ácido carbónico, lo cual
implica que se transforma en CO2 y agua. Cada vez que eliminamos CO2 estamos corrigiendo la concentración
de hidrogeniones y cuando retenemos CO2 estamos aumentando la concentración de hidrogeniones.
•Sistema renal:
Es la capacidad de los túbulos renales de secretar protones e intercambiarlos con sodio. Permite que por
la orina se libere el protón, secretando acidez a la orina y compensando el pH. La eliminación de protones por
la orina tiene un límite porque si la concentración de protones implica un pH menor de 4,5 estamos en el límite
de excreción libre de protones, por tanto se deben combinar diferentes estrategias para la compensación. En
los túbulos renales la estructura epitelial no puede soportar un pH menor de 4.5. Se debe recordar que la orina
se acidifica o se alcaliniza por la excreción de fosfato monobásico y dibásico respectivamente.

Es distinto de nuestro estomago porque un pH en el estómago de 4,5 implica una concentración de hidrogeniones
muy alta que satura la cantidad de estructuras proteicas que hay en esas células epiteliales y finalmente hacen que
pierdan su función destruyendo la célula.

Tiene tres funciones determinantes en el pH.

 Controla la concentración de bicarbonato. Allí se puede recuperar una buena cantidad de
bicarbonato que se puede estar filtrando a nivel renal.
 Acidifica la orina liberando monobásico, y dependiendo de cómo este el equilibrio electrolítico
se eliminara con Na+ principalmente o sino con K+.
 Excreción de amonio (NH2). Si se secreta se eliminan hidrogeniones, los que lleva atrapado el
amonio y al eliminarlo. Es otra manera de acidificar. Ese grupo amino que se libera junto con el
H+ proviene de los aminoácidos, Dr.

Otro sistema tampón son las proteínas plasmáticas que pueden ser amortiguadores porque suelen ser negativas
y pueden captar protones, por lo tanto actúan ante un incremento de hidrogeniones. La mayoría de las proteínas tienen
en su estructura aminoácidos, los cuales en su grupo R generalmente tienen ácidos débiles. Los grupos R, definen la
identidad de un aminoácido. Los aminoácidos con grupos R de ácidos débiles, a pH de 7.35- 7.45 se encuentran bajo su
forma de base conjugada, siendo capaz de captar hidrogeniones. Ante el aumento de concentración de hidrogeniones, las
proteínas pueden ser un primer reservorio de esos hidrogeniones para captarlos. No es conveniente retener los
hidrogeniones captados en las proteínas porque si se gana el protón y se retiene → se pierde la carga →se pierde su
naturaleza →se pierde su estructura → se pierde la estructura de la proteína →se pierde su función.

Desequilibrio ácido-base.

Antes de hablar del desequilibrio, debe hablarse del equilibrio, el cual implica que se mantenga el pH
dentro de límites estrechos (7.35 – 7.45), por debajo de este límite se habla de que existe una acidemia y por
encima una alcalemia. Acidemia porque es acidosis en sangre periférica.

Según el Dr. Se habla de acidemia y alcalemia cuando es solo sanguíneo y, alcalosis y acidosis cuando
también es sistémico. Pero siempre irá uno con el otro.

Para mantener el equilibrio de pH el cuerpo tiene mecanismos de compensación que hacen que las
variaciones derivadas de las variaciones metabólicas, se compensen para regresar a la situación de pH adecuada.
En condiciones normales los amortiguadores actúan de manera eficiente permitiendo que el control de la
concentración de hidrogeniones se maneje de una manera correcta.

Constantemente producimos ácidos orgánicos, productos del metabolismo normal. Por ejemplo:
producimos ácido láctico y cuando no hacemos ejercicio también producimos ácido láctico porque existen una
cantidad de tejidos que hacen glicolisis anaeróbica, la cual tiene como resultado la producción de ácido láctico.

Se tiene que controlar la influencia de los ácidos orgánicos sobre las concentraciones de hidrogeniones,
para que los valores de pH no fluctúen por encima o por debajo de 7.35 – 7.45.

En los desequilibrios acido-base se establece que sucede según, el pH disminuye por debajo del rango
normal o aumenta por encima del rango normal. Si disminuye por debajo del rango normal, se habla de acidosis.
Si aumenta por encima del rango normal, se habla de alcalosis.

Según el material enviado por el Dr.:

 La acidemia se define como una disminución en el pH sanguíneo (o incremento de la concentración de H+)

y alcalemia como una elevación en el pH sanguíneo (o una reducción en la concentración de H+).
 Acidosis y alcalosis se refieren a todas las situaciones que tienden a disminuir o aumentar el pH,
respectivamente.
 Estos cambios en el pH pueden ser inducidos en las concentraciones plasmáticas de 𝑝CO2 (presión parcial
de CO2) o del bicarbonato HCO3-.
 Las alteraciones primarias de la 𝑝CO2 se denominan acidosis respiratorias (𝑝CO2 alta) y alcalosis
respiratorias (𝑝CO2 baja).
 Cuando lo primario son los cambios en el HCO3- se denominan acidosis metabólica (bicarbonato bajo) y
alcalosis metabólica (HCO3- alto).

Mecanismos:

•Sistema tampón que es el más inmediato.

  Sistema carbónico bicarbonato (H2CO3/HCO3-)
 Sistema fosfatos (H2PO4-/HPO4-2)
 Proteínas plasmáticas: como suelen ser negativas pueden captar protones, por tanto actúan frente a un
incremento de hidrogeniones.

•Sistema respiratorio: Puede compensar un cambio en la producción de protones. Ademas de eliminar CO2, se
debe tener en cuenta que esos protones que fueron captados por el bicarbonato, finalmente se eliminan por
acción de la anhidrasa carbónica cuando se forma agua y CO2 a partir del ácido carbónico.

•Sistema renal: Capacidad del túbulo para secretar protones e intercambiarlos con sodio, permite que por la
orina se eliminen protones y se compense el pH, esta eliminación de protones por la orina tiene un límite porque
si la concentración de protones en orina implica un pH de 4,5 estamos en el límite de excreción libre de protones,
por tanto esos protones se tienen que combinar con los fosfatos o con el ion amonio.

Acidosis.

Puede tener un origen respiratorio o un origen metabólico. Es el descenso de pH (aumento de protones),

se puede dar por un aumento en la presión parcial de CO2 y una incapacidad del sistema respiratorio para
eliminarlo o por la formación en exceso de ácidos por una alteración del metabolismo.

Es respiratorio porque si por alguna razón, la eliminación de CO2 en el sistema respiratorio sea poco
eficiente, por ejemplo en problemas respiratorios crónicos, una enfermedad broncopulmonar crónica por
ejemplo, se acumula CO2 se aumenta la cantidad de CO2 disuelto y aumentara la cantidad de hidrogeniones y
disminuirá el pH.

Puede ser metabólico. Ocurre cuando hay pérdida de bicarbonato. Por ejemplo cuando hacemos
ejercicio a gran escala, el hecho de que el músculo se esfuerce durante tanto tiempo en un ejercicio extremo,
hace posible que las vías alternas de producción de energía, lleve a la producción de ácido láctico, el cual genera
una sustancia capaz de liberar hidrogeniones, ese hidrogenión hace que nos duela los músculos (agujetas), que
ocurren por un cambio de pH que produce irritación neuromuscular.

Otro caso donde la acidosis metabólica no es normal es en los pacientes con diabetes, porque no maneja
de manera eficiente el metabolismo de la glucosa entre otras cosas y no es capaz de introducir glucosa a la
célula, y casi siempre va a tener la glucosa elevada en sangre y, la glucosa no podrá darle alimento y energía a
la célula, por lo tanto se pone en marcha una serie de mecanismos para tratar de producir energía alternativa,
que son los cuerpos cetónicos, que son ácidos orgánicos producidos principalmente a nivel del hígado y que
tienen que ser liberados del hígado al resto del cuerpo para suplir la deficiencia de energía. Si se producen en
exceso produce acidosis.

Alcalosis.

También pueden ser metabólicas o respiratorias. Se habla de un evento que genere el descenso brusco
de la concentración de hidrogeniones y por tanto un aumento del pH. El aumento de pH y por tanto la
disminución de protones, se puede dar por una disminución de la presión del CO2 o por un exceso de bases,
producidas por una alteración del metabolismo o medicamentosa.

Si hay mayor concentración de CO2 hay mayor presión parcial de CO2. El CO2 aumenta en la acidosis
respiratoria, y en la metabólica disminuye el bicarbonato.
 ¿Por qué en la acidosis respiratoria hay un aumento de presión parcial de CO2 y en la metabólica una
pérdida de bicarbonato? Porque no hay intercambio eficiente con el espacio respiratorio y aumentamos la
presión parcial de CO2 que está relacionada con la concentración de CO2. Y el bicarbonato se pierde en la
acidosis metabólica porque es la base conjugada del sistema acido carbónico – bicarbonato, si hay un aumento
de ácidos metabólicos aumenta la concentración de hidrogeniones y, se mezcla con el hidrogenión, forma acido
carbónico, que disminuye la concentración de bicarbonato en el sistema. El bicarbonato se va a INMOLAR para
compensar los cambios de hidrogeniones y hace que el bicarbonato baje.

En una acidosis respiratoria no compensada se produce incremento de presión parcial de CO2 por
encima de 45 mmHG y una disminución de pH por debajo de 7.35. Las causas comunes son: un enfisema. El
mecanismo compensatorio es aumentar la excreción de hidrogeniones a nivel renal y aumentando la
reabsorción de bicarbonato a nivel renal. En un cuadro compensado puede normalizarse el pH pero la presión
parcial de CO2 seguirá aumentada.

Si el pH esta normal en una acidosis respiratoria compensada, la relación del bicarbonato con la
concentración del CO2 debe estar normal, porque el pH es una función que según la ecuación de Henderson
Hasselbalch, de la concentración de los ácidos débiles + las bases conjugadas + pKa.

Acidosis metabólica: disminución del bicarbonato por debajo de 22 mEq/L y el pH disminuye por debajo
de 7.35. Por ejemplo cuando se pierde bicarbonato debido a diarreas o por acumulación de ácidos.

Si es alcalosis sucede lo contrario, en la respiratoria, la presión parcial de CO2 va a estar disminuida y si

es metabólica la concentración de bicarbonato estará elevada. ¿Cómo se puede aumentar la concentración de
bicarbonato?: podemos tener sustancias que propicien la liberación del bicarbonato, podemos colocar
infusiones de bicarbonato y pasarnos de concentración y generar una alcalosis metabólica. Se puede dejar de
filtrar a nivel renal, y en una insuficiencia renal se puede presentar también desequilibrio acido-base mixto
(alcalosis y acidosis).

La clave para saber que un desequilibrio acido – base esta compensado es ver que el pH este normal a
pesar de que el parámetro que define el cuadro este alterado.

Los cuadros de desequilibrio acido – base pueden ser compensados (cuando esta corregido el cuadro
pero su causa permanece) y no compensado. Una alteración del equilibrio acido - base de origen respiratorio,
es compensada principalmente por un cambio metabólico, que es renal principalmente. Una alteración acido –
base de origen metabólico, es compensada de manera rápida por un cambio respiratorio.

 La presión parcial de CO2 arterial tiene valores normales entre 35-45 mm Hg.
 La concentración plasmática de bicarbonato tienen valores normales entre 21-29 mEq/L.
 También es de interés conocer la PO2 que en sangre arterial es de 95-100 mm Hg; en sangre capilar es
igual y en sangre venosa es de 28-40 mm Hg.

El estudio del equilibrio acido básico se basa en el análisis de la hemogasometría arterial o capilar arterializado
y del nomograma; la hemogasometría venosa no resulta de utilidad. Los valores de pH incompatibles con la vida
se encuentran en cifras superiores a 7.80 y e inferiores a 6.80. La excepción a esta regla está dada por la acidosis
de la cetoacidosis diabética.
Acidosis: disminución del pH por debajo de los niveles normales

 Respiratorias: Aumento de la concentración de CO2

 Metabólicas: Perdida de concentración de HCO3

Alcalosis: aumento del pH por encima de los niveles normales

 Respiratorias: Disminución de la concentración de CO2

 Metabólicas: Aumento de la concentración de HCO3

Características para clínicas que acompañan la acidosis:

Acidosis respiratorias no compensadas:

 pH disminuido.
 Relación del HCO3 y CO2, es equivalente a decir
HCO3 en relación con el H2CO3- esta disminuido.
 La concentración de HCO3 está igual, no se altera.
 La presión parcial de CO2 está aumentada, se
identifica como el defecto primario.
 La concentración de CO2 está igual.

Acidosis respiratorias compensadas:

 pH no se altera
 Relación HCO3 y CO2, no se altera alcanza su nivel
normal, a pesar de que aumente la concentración
de HCO3, esto se hace manteniendo aumentada
la presión de CO2 y aumentando la concentración
de CO2. La presión parcial de CO2 es lo que se está suministrando.
 La concentración de HCO3- aumenta, sirviendo así como mecanismo de compensación.
 Presión parcial de CO2 aumenta, este se identifica como el defecto primario
 Concentración total del CO2 aumenta.

Alcalosis respiratoria no compensada.

 pH alto.
 Relación HCO3 /CO2 esta aumentada.
 La concentración de HCO3 se mantiene igual.
 La presión parcial de CO2 desciende defecto primario.
 La concentración de CO2 se mantiene igual.

Alcalosis respiratoria compensada

 pH se mantiene igual.
 La relación HCO3 /CO2 se mantiene igual.
 La concentración de HCO3 disminuye siendo este el mecanismo de compensación.
 La presión parcial de CO2 desciende defecto primario.
  La concentración de CO2 disminuye.

Comparación acidosis metabólica no compensada con acidosis respiratoria no compensada:

 En ambos casos el pH disminuye.

 La relación HCO3 /CO2 disminuye.
 En la acidosis respiratoria la concentración de HCO3 no se altera, pero en la acidosis metabólica se está
perdiendo el bicarbonato.
 Presión parcial de CO2 en la respiratoria aumenta y en la metabólica permanece constante.
 Concentración total de CO2 en la respiratoria se mantiene y en la metabólica disminuye.
 Lo que realmente diferencia ambos tipos de acidosis es que en la metabólica disminuye el bicarbonato
mientras que en la respiratoria aumenta el CO2.

Todo desequilibrio ácido base respiratorio, tiene una compensación renal y, todo desequilibrio ácido base
metabólico, tiene una compensación respiratoria. Cuando estos mecanismos se ponen en marcha, se logra
compensar el pH, pero no es posible corregir la causa. Por lo tanto, mientras exista la causa, dichos mecanismos
seguirán actuando para intentar mantener el pH dentro de sus límites normales, llamándose esto ‘’alcalosis o
acidosis compensada’’. Las compensaciones renales son más lentas que las respiratorias, pues son un poco más
complejas.

Estos trastornos pueden ser mixtos, por ejemplo un fumador que padece enfisema pulmonar, también
puede tener una diabetes mellitus y padecer acidosis respiratoria y acidosis metabólica.

Así mismo, un paciente fumador e hipertenso que toma diurético, puede padecer una alcalosis respiratoria,
acompañada de una alcalosis metabólica, producida por la ingesta de diuréticos. Suponiendo que fuese
diabético, a lo anterior se le sumaria la presencia de una acidosis metabólica. (Buscar más ejemplos)
CORRELACION CLINICA DEL pH:

El sistema tampón bicarbonato de la sangre puede responder rápidamente a una acidosis metabólica leve (entre pH de 7.15 y 7.35) mediante:

a) La eliminación de CO2 por los pulmones

b) La retención de HCO3- en el riñón
c) La excreción de H+ por el riñón
d) La acción tamponante directa del intermediario central H2CO3 (ácido carbónico)
e) La retención de CO2 en los pulmones

Compensación crónica de un pulmón colapsado

Supón que un paciente tiene un pulmón colapsado y que no puede eliminar el CO2 a un ritmo normal. La compensación crónica implicaría:

a) Aumento en la actividad de la anhidrasa carbónica

b) Retención de H+ en el riñón
c) Retención de HCO3- en el riñón
d) Excreción renal de HCO3-
e) Cambio al metabolismo anaeróbico

Compensación de la alcalosis metabólica crónica

En la alcalosis metabólica crónica, la compensación eficaz por parte del organismo implica:

a) Excretar H+ por el riñón.

b) Retener CO2 en los pulmones.
c) Excretar HCO3- por el riñón.
d) Retener NH4+CL- en el riñón.
e) Excretar OH- por el riñón.