Las células contienen dos sistemas amortiguadores

importantes además de las proteínas y los nucleótidos.

 

Estos sistemas a diferencia de las macromoléculas están formados por metabolitos de bajo peso molecular y son los sistemas de fosfato y bicarbonato.

 

El sistema amortiguador de fosfato actúa en el citoplasma de las células y consiste de:

 

 

H2PO4- ↔ H+ + HPO42-                                        (1)

 

 

          El sistema amortiguador de fosfato es más eficiente a un pH cercano a su pKa de 6.86, por lo que resiste cambios en el pH desde 5.86 hasta 7.86, por tanto, es muy efectivo para los sistemas biológicos que realizan reacciones alrededor de pH 7.0. En los mamíferos por ejemplo el pH extracelular y de la mayoría de los compartimientos citoplásmicos está en el intervalo de 6.9 a 7.4.

 

          El plasma sanguíneo es amortiguado en parte por el sistema amortiguador de bicarbonato, que consiste de ácido carbónico (H2CO3) como donador de protones y bicarbonato (HCO3-) como aceptor de protones:

 

 

H2CO3 ↔ H+ + HCO3-                                                                                          (2)

 

 

                                                            (3)

 

 

          Este sistema amortiguador es más complejo que otros conjugados porque uno de sus componentes, el ácido carbónico, está formado por dióxido de Carbono disuelto (CO2(d)) y agua en una reacción reversible:

 

 

CO2(d)  ↔ H2CO3                                                     (4)

 

 

                                                         (5)

 

 

          El dióxido de Carbono en condiciones normales de presión y temperatura es un gas, por lo que la cantidad de éste que puede estar disuelto (d) en la sangre, depende del equilibrio con el que está en la fase gaseosa (CO2(g))

 

CO2(g)  ↔ CO2(d)                                                    (6)

 

 

                                                                      (7)

 

 

          El pH del amortiguador del sistema de bicarbonato, depende de la concentración de H2CO3 y  HCO3-. La concentración de H2CO3 a su vez depende de la concentración de CO2(d), la que a su vez depende de la concentración de CO2(g). Esta última se denomina como presión parcial del CO2. El pH de un amortiguador de bicarbonato expuesto a una fase gaseosa está determinado finalmente por la concentración de HCO3- en la solución y de la presión parcial de CO2(g).

 

          En los animales pulmonados, el sistema amortiguador de bicarbonato es un efectivo amortiguador fisiológico cerca de pH 7.4 porque el ácido carbónico disuelto en el plasma sanguíneo está en equilibrio con la gran capacidad de reserva de CO2(g) en el espacio aéreo de los pulmones. Este sistema amortiguador involucra tres equilibrios reversibles entre el CO2 gaseoso en los pulmones y el bicarbonato en el plasma sanguíneo:

 

 

Fase acuosa (sangre en los capilares)

 

H+ + HCO3-

 

                   reacción 1

H2CO3

 

H2O                H2O reacción 2

 

CO2(d)

 

reacción 3

CO2(g)

Fase gaseosa (espacio aéreo en los pulmones)

 

 

Figura: representación de los equilibrios de pH que suceden en la sangre.

 

 

          Cuando los protones (generados por ejemplo por la acumulación de ácido láctico, debido al trabajo del músculo en el ejercicio continuo), son agregados a la sangre y ésta pasa por los diversos tejidos del cuerpo, la reacción 1 procede hacia el equilibrio y, por tanto, se incrementa la concentración de ácido carbónico. Lo anterior incrementa la concentración de CO2(d) en el plasma sanguíneo (reacción 2) y se incrementa la presión de CO2(g) en el espacio aéreo de los pulmones (reacción 3); el exceso de CO2 es exhalado.

 

          Por el contrario, cuando el pH es disminuido, por ejemplo al producirse amoniaco en el catabolismo, ocurre el evento opuesto. La velocidad de respiración, que es la velocidad de inhalar aire y exhalar CO2, puede ajustar rápidamente este equilibrio para mantener constante el pH de la sangre.

 

 

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Dr. Edgar Vázquez-Contreras

 

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Última actualización: 22 de Septiembre de 2003

 

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