Efectos amortiguadores de las sustancias de tampón. Tampones fisiológicos . Soluciones reguladoras

Introducción:
Fundamento teorico.
Un aspecto fundamental en la fisiología de todos los organismos es la homeostasis o capacidad para mantener una situación de equilibrio dinámico favorable. En este fenómeno tiene gran importancia los sistemas amortiguadores que equilibran la presencia de sustancias ácidas y básicas para mantener el pH dentro de los límites fisiológicos. Los objetivos de lapresente práctica son el conocimiento de conceptos elementales (ácido, base, pH, pK, amortiguador, etc.) así como entender la base química del funcionamiento de los tampones fisiológicos.
En los organismos vivos se están produciendo continuamente ácidos orgánicos que son productos finales de reacciones metabólicas, catabolismo de proteínas y otras moléculas biológicamente activas. Mantener el pH enlos fluidos intra y extracelulares es fundamental puesto que ello influye en la actividad biológica de las proteínas, enzimas, hormonas, la distribución de iones a través de membranas, etc… La manera en que podemos regular el pH dentro de los límites compatibles con la vida son:
1) los tampones fisiológicos
2) la eliminación de ácidos y bases por compensación respiratoria y renal.
Lostampones fisiológicos son la primera línea de defensa frente a los cambios de pH de los líquidos corporales, entre los que destacan: el tampón fosfato, el tampón
bicarbonato y el tampón hemoglobina.
El pH de los medios biológicos es una constante fundamental para el de los procesos vitales. La acción enzimática y las transformaciones químicas de las células se realizan dentro de unos estrictosmárgenes de pH. En humanos los valores extremos compatibles con la vida y con el mantenimiento de funciones vitales oscilan entre 6,8 y 7,8; siendo el estrecho margen de 7,35 a 7,45 el de normalidad. También en el trabajo de laboratorio, es imprescindible el mantenimiento de un pH para la realización de muchas reacciones químico-biológicas. Los sistemas encargados de evitar grandes variacionesdel valor de pH son los denominados “amortiguadores, buffer, o tampones”. Son por lo general soluciones de ácidos débiles y de sus bases conjugadas o de bases débiles y sus ácidos conjugados. Los amortiguadores resisten tanto a la adición de ácidos como de bases.
Tampones fisiológicos
Son los sistemas encargados de mantener el pH de los medios biológicos dentro de los valores compatibles con lavida. Permitiendo con ello la realización de funciones bioquímicas y fisiológicas de las células, tejidos, órganos, aparatos y sistemas. Según su naturaleza química, los amortiguadores se clasifican en orgánicos e inorgánicos y, así mismo, atendiendo a su ubicación, se distribuyen en plasmáticos y tisulares.
Tampones orgánicos
Las proteínas y aminoácidos como tampón
Los aminoácidos yproteínas son electrolitos anfóteros, es decir, pueden tanto ceder protones (ácidos) como captarlos (bases) y, a un determinado pH (en su pI), tener ambos comportamientos al mismo tiempo. La carga depende del pH del medio. En un medio muy básico se cargan negativamente, mientras que en el fuertemente ácido lo hacen positivamente. Desde el punto de vista fisiológico este tipo de amortiguador es resulta deespecial interés a nivel tisular.
Tampón hemoglobina
Es un tampón fisiológico muy eficiente debido tanto al cambio de pK que
experimenta al pasar de la forma oxidada a la reducida, como a la gran abundancia de
esta proteína en la sangre (15 % del volumen total sanguíneo).
La oxihemoglobina (pK= 7,16) es un ácido más fuerte que la desoxihemoglobina
(pK= 7,71). Los valores de pK sontales que determinan que en la disociación siguiente,
el valor x sea, aproximadamente, 0,7.
HbH+
x + O2 → HbO2 + xH+

Esta propiedad de la hemoglobina, de cambiar su valor de pK, demuestra el efecto
tampón, permite el transporte de una determinada cantidad de CO2 liberada en los
tejidos. La hemoglobina oxigenada que llega a los tejidos se disocia liberando O2, un proceso que está...