Sistemas Amortiguadores1

Sistemas amortiguadores
Ácido fosfórico:
El ácido fosfórico (H3PO4), además de formar parte de numerosos compuestos orgánicos (ácidos nucleicos, fosfolípidos, azúcares, etc.) también se encuentra en forma libre, aunque en pequeña proporción. La concentración de iones fosfato en el plasma sanguíneo es de unos 2 mEq/litro.
Cada forma, molecular o iónica actúa como ácida respecto a la que tiene asu derecha y como básica respecto a la que tiene a su izquierda. Se pueden establecer, por tanto, tres equilibrios de disociación, cada uno con una constante característica a 25ºC (figura de la derecha):
K1= 5,7 x 10-3 (pK1= 2,2)
K2= 6,2 x 10-8 (pK2= 7,2)
K3=2,2 x 10-13 (pK3=12,7)
Estos valores indican que el primer H+ se desprende con facilidad aún a pH ácido (a pH=2,1 la mitad del H3PO4 se hadisociado para formar H2PO4-), lo que quiere decir que el H3PO4 es un ácido moderadamente fuerte.
El pK de la segunda disociación (7,2) es el más próximo al pH del medio interno y por lo tanto, es esta segunda disociación la que tiene lugar reversiblemente en el medio interno, y la que posee acción amortiguadora (figura inferior izquierda). El tercer H+ se disocia en medio muy alcalino (pH=12,7), ypor tanto no tiene interés biológico.
A la temperatura del organismo, y teniendo en cuenta la fuerza iónica del plasma en condiciones fisiológicas ordinarias, se acepta generalmente el valor de 6,8 para el pKa de la segunda ionización del fosfato (figura inferior derecha).

A partir de este valor se puede calcular que en el plasma (a pH 7,4) la concentración del HPO4= es cuatro veces superior a lade H2PO4- y, por tanto, el sistema es más eficaz para amortiguar ácidos fuertes que para amortiguar bases fuertes (figura superior), lo cual supone una ventaja biológica, ya que en el organismo predomina la tendencia a las variaciones hacia el lado ácido.
Tanto en condiciones normales como en condiciones fisiológicas, las proporciones relativas de las otras dos especies iónicas son despreciables,y no participan en la actividad amortiguadora del sistema.


Ácido carbónico o bicarbonato de sodio
En los animales con pulmones, el sistema amortiguador carbónico/bicarbonato es especialmente efectivo. En estos animales, el H2CO3 del plasma sanguíneo está en equilibrio con el CO2 gaseoso presente en el espacio aéreo de los pulmones, lo que supone una reserva prácticamente ilimitada de CO2 quepuede participar en el equilibrio. En este sistema tampón tienen lugar 3 equilibrios reversibles entre el CO2gaseoso de los pulmones y el bicarbonato disuelto en la sangre.

En este sistema amortiguador, la forma ácido es la suma de la [CO2] y de la [H2CO3], y la forma sal es la [HCO3-]. El H2CO3 es un ácido moderadamente fuerte, con un pK aproximado de 3,1. Sin embargo, como sólo una milésima partedel CO2 disuelto en agua se transforma en ácido carbónico, y como la [CO2] se incluye en la ecuación de disociación, resulta un pK de 6,1 (una constante de equilibrio mil veces menor). Por lo tanto, el pK, tomando en consideración la totalidad del ácido, es de 6,1:1
En los pulmones, la [CO2(g)] que está en equilibrio con el CO2 disuelto en la sangre se puede expresar en forma de una presiónparcial de CO2 que, en estas condiciones, es de 40 mm Hg. Según la ley de Henry, la solubilidad de un gas en un líquido es proporcional a su presión parcial:
Así, conociendo la presión parcial del CO2 en los pulmones, la ley de Henry nos permite conocer cuánto CO2 va a estar disuelto en el plasma:
[CO2] = 0,03 • PCO2
Y viceversa, si conocemos la [CO2] disuelta en la sangre, podemos saber cuál será lapresión parcial del CO2 gaseoso en equilibrio con ese plasma.






Hemoglobina:
Las características de la hemoglobina (Hb) como amortiguador están íntimamente vinculadas a la capacidad de disociación del grupo imidazólico del aminoácido histidina unido al hierro que contiene el grupo hemo.
El pK de este grupo funcional, que es aproximadamente 7, tiene la especial propiedad de modificarse en...