UNIVERSIDAD POLITÉCNICA TERRITORIAL DEL ESTADO BARINAS

“JOSÉ FÉLIX RIBAS”

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL “FRANCISCO DE MIRANDA”

ÁREA CIENCIAS DE LA SALUD.

DEPARTAMENTO MORFOFISIOLOGÍA

Dra Diana Moreno Bachilleres:

Pedro Rodríguez

Agustín Benalcacer

Erick Rivero

Hilmar Falcón

Sección: C

Barinas, marzo de 2018

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AGUA (H2O)

Índice

Introducción¿Qué es el agua?.....................................................................................4 Fuerzas que mantienen unida la molécula de agua............................4Distribución porcentual del agua en el compartimiento intracelular y extracelular..............................................................................................5 Propiedades químicas y físicas............................................................6 Electrolitos y no electrolitos.................................................................9Funciones que cumple el agua en el organismo................................10Fuentes de ingreso del agua al organismo.........................................11 Vías normales de pérdida de agua en el organismo.........................11Constante de ionización del agua........................................................13Soluciones ácidas, alcalinas y neutras...............................................14ph y pK .................................................................................................19Importancia biológica del pH...............................................................22Sistemas amortiguadores o tampones...............................................23Ejemplo de cómo funcionan los amortiguadores en el mantenimiento del equilibrio acido básico del organismo................................................24Principales sistemas tampones del organismo.................................29¿Por qué el ácido carbónico - bicarbonato es el principal tampón del organismo?............................................................................................29Fórmula de Henderson-Hasselbalch...................................................30Conclusión.............................................................................................32Bibliografia.............................................................................................33

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Introducción

En el presente trabajo, se desarrollaran en su plenitud información acerca del agua y como se encuentra este compuesto en el organismo, además de eso se explicará conceptos como electrolito, no electrolito, PH y mucho mas contenido que le permitirá al lector tener un conocimiento pleno acerca del agua dentro del organismo. Al referirnos con el término de “agua” no nos referimos al elemento en si, y tampoco se estudia su proporción en el planeta tierra. Se dan algunas definiciones de la composición de la molécula de agua y como esta esta fuertemente unida, como también la distribución en los compartimientos intracelular y extracelular y todo lo que respecta a ese vital liquido en nuestro organismo.

El agua es la sustancia más abundante en los organismos vivos, constituyendo aproximadamente el 60% del peso corporal de un adulto, formando así parte esencial de los líquidos corporales. Todas las características de la estructura y función celular se basan en las propiedades físicas y químicas del agua, constituyéndose como el disolvente universal, ya que disuelve a más tipos de sustancias y en cantidades mayores que cualquier otro disolvente. Por lo tanto es imprescindible saber que el agua es un compuesto que se forma a partir de la unión, mediante enlaces covalentes, de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno; su fórmula molecular es H2O y se trata de una molécula muy estable.

Para definir el grado de acidez o alcalinidad de sustancias solubles en el agua se usa el pH .Cuando una sustancia ácida o alcalina se añade al agua, esta cambia la proporción de iones de hidróxido e iones de hidronio. Generalmente se estipula que el pH se establece en una escala desde el 0 al 14. El pH normal de nuestra sangre es entre 7.3 y 7.4, mantenerlo así nos sirve para: que nuestro organismo funcione correctamente. Por lo contrario, si el organismo presenta un pH menor a 6.5 puede desarrollar: Síndrome de Fatiga Crónica, arteriosclerosis, cáncer, presión arterial alta, artritis, gota, osteoporosis y muchas enfermedades.

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¿Qué es el agua?

El agua es una biomolécula inorgánica formada por 2 átomos de H+ y 1 átomo de O2-. Se trata de la biomolécula más abundante en los seres vivos. Formas de vidas acuáticas y terrestres presentan gran cantidad de agua en su composición. Por ejemplo, en las medusas puede alcanzar el 98% del volumen del animal y en la lechuga, el 97% del volumen de la planta. Estructuras como el líquido interno de animales o plantas, embriones o tejidos conjuntivos suelen contener gran cantidad de agua. Otras estructuras, como semillas, huesos, pelo o dientes poseen poca cantidad de agua en su composición. Hay que distinguir entre el agua potable y el agua pura, pues la primera es una mezcla que también contiene sales en solución; es por esto que en laboratorio y en otros ámbitos se usa agua destilada.

Fuerzas que mantienen unida la molécula de agua

-Enlaces de Hidrógeno (Puentes de Hidrógeno):

Este enlace ocurre cuando un átomo de hidrogeno es enlazado a un átomo fuertemente electronegativo como el Nitrógeno, Oxigeno (En el caso del agua) o el flúor. El átomo de hidrogeno posee una carga positiva parcial y puede interactuar con otros átomos electronegativos en otra molécula. Así mismo, se produce un acoplamiento entre el H+ y el átomo con que se enlaza(N-, O- o F-) dado el pequeño tamaño de estos átomos. Por otro lado, cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad entre el H+ y el átomo interactuante, más fuerte será el enlace. El enlace de hidrógeno formado con el F- será de mayor intensidad que el formado en el O-, y este a su vez será más intenso que el formado con el N- . Estos fenómenos resultan en una interacción estabilizante que mantiene ambas moléculas unidas. El ejemplo mas claro de un enlace de Hidrogeno es el Agua.

-Fuerzas de Van der Waals:

También conocidas como fuerzas de dispersión, de London o fuerzas dipolo-transitivas, corresponden a las interacciones entre moléculas con enlaces covalentes apolares debido a fenómenos de polarización temporal. Estas fuerzas se explican de la siguiente forma: como las moléculas no tienen carga eléctrica neta, en ciertos momentos, se puede producir una distribución en la que hay mayor densidad de electrones en una región que en otra, por lo que aparece un dipolo momentáneo.

Cuando dos de estas moléculas polarizadas y orientadas convenientemente se acercan lo suficiente entre ambas, puede ocurrir que las fuerzas eléctricas atractivas

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sean lo bastante intensas como para crear uniones intermoleculares. Estas fuerzas son muy débiles y se incrementan con el tamaño de las moléculas.

Estas fuerzas se clasifican en:

Ion-dipolo Dipolo-dipolo Dipolo-dipolo inducido Fuerzas de dispersión de London (dipolo instantáneo-dipolo inducido)

1- Indicar la distribución porcentual del agua en el compartimiento intracelular y extracelular

Contenido total de agua en el cuerpo:

El agua representa de media el 60% del peso corporal en los hombres adultos, y el 50-55% en las mujeres. Esto significa que en un hombre de peso medio (70kg), el contenido de agua corporal es de unos 42 litros.

Este valor medio varía entre individuos, principalmente por las diferencias que existen en la composición del cuerpo: mientras que el contenido de agua en la masa corporal magra es constante en los mamíferos con un 73%, los tejidos adiposos (la grasa corporal) tienen solo un 10% de agua.

Contenido en agua de los distintos órganos:

El agua se distribuye por el cuerpo y los órganos. El contenido en agua de los distintos órganos depende de su composición y varía desde un 83% en la sangre hasta sólo un 10% en los tejidos adiposos.

Cerebro 75%Piel 72%Sangre 83%Corazón 79% Pulmones 79%Hígado 68% Bazo 76% Riñón 83%Intestino 75% Tejido Adiposo 10% Musculo 76%

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Esqueleto (huesos) 22%

Distribución entre los compartimientos del cuerpo:

El agua se distribuye por el cuerpo entre dos compartimientos principales: intracelular y extracelular. El compartimiento intracelular es el mayor (65% del agua corporal total, 28L) y representa aproximadamente dos tercios (2/3) del agua corporal. El compartimiento extracelular (35% del agua corporal total, 14L), que representa un tercio (1/3) del agua corporal, incluye el liquido plasmático y el liquido intersticial. El líquido plasmático y el líquido intersticial tienen una composición electrolítica similar, donde los iones más abundantes son el sodio y el cloruro.

También contienen agua otros compartimientos, tales como la linfa, el líquido ocular y el líquido cefalorraquídeo, por ejemplo. Estos compartimientos componen un volumen relativamente pequeño de agua, y suele considerarse que forman parte del líquido intersticial.

2-Explicar las siguientes propiedades:

Propiedades químicas:

A) Acción Disolvente:

El agua es el líquido que más sustancias disuelve (disolvente universal), esta propiedad se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias, ya que estas se disuelven cuando interaccionan con las moléculas polares del agua. La capacidad disolvente es la responsable de dos funciones importantes para los seres vivos: es el medio en que transcurren las mayorías de las reacciones del metabolismo, y el aporte de nutrientes y la eliminación de desechos se realizan a través de sistemas de transporte acuosos.

B) Polaridad:

Las moléculas de agua son muy polares, puesto que hay una gran diferencia de electronegatividad entre el hidrogeno y el oxigeno. Los átomos de oxigeno son mucho mas electronegativos (atraen mas electrones) que los de hidrogeno, lo que dota a los enlaces de una fuerte polaridad eléctrica, con un exceso de carga negativa del lado del oxigeno, y de varga positiva del lado del hidrogeno. Los dos enlaces no están opuestos, si no que forman un ángulo de 104,45º debido a la hibridación del átomo de oxigeno así que, en conjunto, los tres átomos forman una molécula angular, cargado negativamente en el vértice del Angulo, donde se ubica el oxigeno y, positivamente, en los extremos de la molécula, donde se encuentran los hidrógenos. Este hecho tiene

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una importante consecuencia, y es que las moléculas de agua se atraen fuertemente, adhiriéndose por donde son opuestas las cargas. En la práctica, un átomo de hidrógeno sirve como puente entre el átomo de oxígeno al que está unido covalentemente y el oxígeno de otra molécula. La estructura anterior se denomina enlace de hidrógeno o puente de hidrógeno.

El hecho de que las moléculas de agua se adhieran electrostáticamente, a su vez modifica muchas propiedades importantes de la sustancia que llamamos agua, como la viscosidad dinámica, que es muy grande, o los puntos (temperaturas) de fusión y ebullición o los calores de fusión y vaporización, que se asemejan a los de sustancias de mayor masa molecular.

C) Capacidad Calórica:

Esta propiedad también se encuentra en relación directa con la capacidad del agua para formar puentes de hidrógeno intermoleculares. El agua puede absorber grandes cantidades de calor que es utilizado para romper los puentes de hidrógeno, por lo que la temperatura se eleva muy lentamente.

Esta propiedad es fundamental para los seres vivos, ya que gracias a esto, el agua reduce los cambios bruscos de temperatura, siendo un regulador térmico muy bueno. Esta propiedad permite al citoplasma acuoso servir de protección para las moléculas orgánicas en los cambios bruscos de temperatura. Para evaporar el agua se necesita mucha energía. Primero hay que romper los puentes y posteriormente dotar a las moléculas de agua de la suficiente energía cinética para pasar de la fase líquida a la gaseosa. Para evaporar un gramo de agua se precisan 540 calorías, a una temperatura de 20 °C.

D) Constante dieléctrica:

Por tener moléculas dipolares, el agua es un gran medio disolvente de compuestos iónicos, como las sales minerales, y de compuestos covalentes polares como los glúcidos. Las moléculas de agua, al ser polares, se disponen alrededor de los grupos polares del soluto, llegando a desdoblar los compuestos iónicos en aniones y cationes, que quedan así rodeados por moléculas de agua. Este fenómeno se llama solvatación iónica.

E) Cohesividad:

La cohesión es la propiedad por la que las moléculas de agua se atraen entre sí. Debido a esta interacción se forman cuerpos de agua por adhesión de moléculas de agua, las gotas. Los puentes de hidrógeno mantienen las moléculas de agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido

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casi incompresible. Estos puentes se pueden romper fácilmente con la llegada de otra molécula con un polo negativo o positivo dependiendo de la molécula, o, con el calor.

F) Interacciones hidrofóbicas:

Una sustancia es hidrófoba si no es miscible en agua. Básicamente la hidrofobicidad ocurre cuando la molécula en cuestión no es capaz de interaccionar con las moléculas de agua ni por interacciones ion-dipolo ni mediante puentes de hidrogeno. Tal es el caso de los hidrocarburos saturados. Como por ejemplo las colas de ácidos grasos que forman la bicapa fosfolipídica. Estas interacciones son de suma importancia biológica porque permiten que membranas celulares sean permeables a cierto tipo de moléculas, lo que se ve traducido como un permeabilidad selectiva, además de eso, si la membrana que recubre la célula eucariota no fuera (en una parte hidrófoba) perdería su morfología y permitiría el paso de moléculas y sustancias al medio intracelular atentando contra la integridad de la célula.

G) Interacciones hidrofílicas:

Son netamente solubles en agua. Entre ellas podemos diferenciar las sustancias iónicas, que poseen carga eléctrica neta, y las sustancias polares, que presentan en su molécula cargas parciales. Muchas biomoléculas son sustancias iónicas, como las sales minerales y las biomoléculas orgánicas poseedoras de grupos funcionales ionizados al pH de la célula (por ejemplo los aminoácidos). Otras muchas son sustancias polares, como las biomoléculas orgánicas con grupos funcionales capaces de formar puentes de hidrógeno (por ejemplo los azúcares).

El agua es un buen disolvente de este tipo de sustancias porque su molécula, al presentar cargas parciales, puede establecer interacciones electrostáticas con las moléculas de soluto: cuando una sustancia iónica o polar se disuelve en agua las interacciones agua-soluto sustituyen de manera energéticamente favorable a las interacciones soluto-soluto de la red cristalina. En el caso de las sustancias polares estas interacciones son del tipo que conocemos con el nombre de puentes de hidrógeno.

Propiedades físicas:

A. Posee un elevado punto de ebullición (100°C).B. Tiene un punto de fusión a 0°C. C. Es un líquido inodoro, insípido e incoloro, aunque cuando se concentra en

grandes masas tiene cierto color azul.D. Puede existir en la naturaleza en los tres estados de agregación de la materia,

líquida, sólida y gaseosa.

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E. Tiene elevado calor de vaporización, hace que sea un medio ideal para que las reacciones exotérmicas ocurran sin daño para el organismo, y para disipar calor comportándose como termorregulador, por ejemplo, en la sudoración.

F. En el agua líquida, cada molécula está asociada por puentes de hidrógenos a otras cuatro moléculas de agua; en el agua sólida o hielo estos enlaces son rígidos y permanentes.

3- Definir: Electrolitos y no electrolitos resaltando su distribución y funciones que cumplen en el organismo.

Una solución es una mezcla homogénea de especies químicas dispersas a escala molecular. Una solución es una fase simple. El constituyente presente en mayor cantidad se le considera solvente o disolvente, mientras que aquellos presentes en cantidades relativamente pequeñas se denominan solutos.

Las sustancias como los ácidos, las bases y las sales que en disolución tienen la propiedad de ser conductoras de la corriente eléctrica, reciben el nombre de electrolitos, las de mas sustancias se consideran como no electrolitos.

Electrolito:

Son sustancias (ácidos, bases y sales) que al disolverse o fundirse con el agua conducen la corriente eléctrica. En fisiología, los iones primarios de los electrolitos son: Sodio (Na+), Potasio (K+), Calcio (Ca+), Magnesio (Mg+), Cloruro (Cl-) y Bicarbonato (HCO3-).

Todas las formas de vida superiores requieren un sutil y complejo balance de electrolitos entre el medio intracelular y el extracelular. En particular, el mantenimiento de un gradiente osmótico preciso de electrolitos es importante. Tales gradientes afectan y regulan la hidratación del cuerpo, PH de la sangre son críticos para las funciones de los nervios y los músculos, e imprescindibles para llevar a cabo la respiración.

Tanto el tejido muscular y las neuronas son considerados tejidos eléctricos del cuerpo. Los músculos y las neuronas son activados por la actividad de electrolitos entre el fluido extracelular o intersticial y el fluido extracelular. Los electrolitos pueden entrar o salir a través de la membrana celular por medio de estructuras proteicas especializadas, incorporadas a la membrana, denominados canales iónicos. Los electrolitos se dividen en: Fuertes y Débiles.

Electrolitos Fuertes: Estos se ionizan casi por completo en presencia de un disolvente y su disociación es prácticamente total. Además son buenos conductores de

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electricidad. Ejemplo: HCL (Ácido clorhídrico), H2SO4 (Ácido sulfúrico), HNO3 (Ácido nítrico), Todos los hidroxilos (Excepto el NH4OH), y la mayoría de las sales.

Electrolitos Débiles: Estos se disocian parcialmente y son reacciones del tipo reversibles. No son buenos conductores de electricidad. Ejemplo: NH4OH (Hidróxido de amonio).

No Electrolito:

Son sustancias que cuando se disuelven en agua se separan en sus moléculas. Las moléculas tienen movilidad por estar en una disolución acuosa pero son eléctricamente neutras (no tienen carga). Por ejemplo, la sacarosa se separa en moléculas cuando se disuelve en agua. Estos líquidos y disoluciones tienen partículas con movilidad pero sin carga, por lo tanto no son conductores de electricidad.

4- Funciones que cumple el agua en el organismo

1. Regula la temperatura corporal. El agua permite que el organismo libere calor cuando la temperatura ambiente está fría. Mientras que cuando sientes calor, el agua se evapora y aparece el sudor para enfriar el cuerpo.

2. Transporta nutrientes. Este vital líquido participa en la descomposición bioquímica de los alimentos que comemos y permite que los nutrientes (minerales, vitaminas y glucosa) lleguen a las células.

3. Gran porcentaje de la sangre la compone el agua. El plasma sanguíneo está compuesto por 91.5% de agua. Este comprende 55% del volumen sanguíneo.

4. Ayuda a eliminar toxinas. A través del agua se eliminan los productos de desecho, incluyendo toxinas que las células de los órganos rechazan. Estos se expulsan a través de la orina y las heces.

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5. Ayuda a lubricar las articulaciones. Este vital líquido es un lubricante eficaz para las articulaciones. También actúa como un amortiguador para los ojos, cerebro, médula espinal e incluso para el feto a través de líquido amniótico.

Además, el agua permite que se lleven a cabo la mayoría de las reacciones químicas del cuerpo y es vital para llevar a cabo en procesos naturales como respirar, sudar, orinar o defecar. De ahí la necesidad de beberla naturalmente.

5- Fuentes de ingreso del agua al organismo.

1. Agua de bebida.2. Agua en y sobre los alimentos.3. Agua metabólica: Se forma durante el metabolismo por oxidación de los

nutrientes orgánicos que contienen hidrógeno.

- 100 g de carbohidratos producen 60 g de agua

- 100 g de lípidos producen 108 g de agua

- 100 g de proteína producen 42 g de agua.

En la realidad los más eficientes en la producción de agua metabólica son los carbohidratos, ya que el agua que se produce por proteínas no es suficiente para eliminar la cantidad de urea producida por estas; los lípidos no son tan eficientes, ya que al incrementar la respiración para su oxidación, aumentan la espiración de aire húmedo y por lo tanto el agua metabólica neta de los lípidos es menor que la de los carbohidratos.

4. Agua de síntesis de moléculas y utilización de ellas.5. Agua preformada en los tejidos: Se libera cuando el organismo tiene un balance

negativo de energía.

6- Vías normales de pérdida de agua en el organismo.

Se pueden clasificar en 2 tipos de vías:

Pérdidas de agua insensibles. Las pérdidas de agua insensibles, así denominadas porque el individuo no suele percibirlas, incluyen el agua que se pierde por la evaporación en la piel y por la respiración. La difusión de agua a la epidermis es

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esencial para el funcionamiento normal de la piel, puesto que este proceso fisiológico permite hidratar las capas superficiales de la piel. Esto genera al final una evaporación de agua en la superficie de la piel. En los adultos, la difusión insensible a través de la piel representa aproximadamente 450 mL/d. Esta cifra varía según la temperatura ambiente, la humedad, las corrientes de aire o la ropa.

Asimismo, se pierde agua por evaporación a través de los pulmones, al respirar. En las personas sedentarias, esta pérdida supone aproximadamente 250 - 300 mL/día. Aumenta con el nivel de actividad física, con el aumento del volumen de ventilación: las personas activas al nivel del mar presentan unas pérdidas por la respiración de unos 500 - 600 mL/día. Esta pérdida de agua también aumenta con la altitud, especialmente cuando la temperatura y la humedad son bajas. Las pérdidas por la respiración son aproximadamente equivalentes a la producción de agua metabólica con independencia del nivel de actividad física.

Pérdidas de agua sensibles:

Pérdidas de agua por las heces

Las pérdidas de agua por las heces son relativamente bajas en adultos sanos, aproximadamente 200 mL/d en condiciones normales. Esta cantidad puede aumentar radicalmente en caso de diarrea, entre 5 y 8 veces más de lo normal en lactantes.

Producción de sudor

La producción de sudor es muy variable: es baja en las personas sedentarias expuestas a una temperatura moderada, pero puede llegar a ser de varios litros al día durante una actividad física intensa, a temperatura ambiente alta y/o con un alto grado de humedad ambiental. El cuerpo adapta la producción de sudor para mantener la temperatura corporal.

El sudor es producido en la dermis por las glándulas sudoríparas. Viene del agua intersticial y es filtrado en profundidad por el túbulo de la glándula sudorípara tubular antes de ser reabsorbido distalmente. El sudor suele estar compuesto en un 99% de agua, con un pH entre 5 y 7. Contiene aproximadamente un 0,5% de minerales (potasio y cloruro de sodio) y un 0,5% de sustancias orgánicas (urea, ácido láctico).

Pérdidas de agua por la orina

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Cuantitativamente, las pérdidas de agua por la orina suelen representar la mayor pérdida de agua en adultos sanos que no practican ejercicio. No obstante, el volumen de orina puede variar considerablemente, de unos 500 mL a varios litros al día. La mayoría de las demás pérdidas de agua no están reguladas y se producen con independencia del estado de los líquidos del cuerpo; las ingestas también están parcialmente reguladas. En cambio, el volumen de orina está muy controlado y sirve para regular estrictamente el equilibrio de los líquidos en el cuerpo, además de desempeñar su otra función de excreción de residuos sólidos.

De hecho, la orina es el resultado de las dos principales funciones de los riñones; la excreción de los residuos sólidos y la regulación de los volúmenes de líquidos corporales. En la mayoría de los casos, estas funciones pueden realizarse independientemente: por ejemplo si hay un gran volumen de agua que eliminar, no habrá cambios sustanciales en la cantidad de la carga total de solutos que deba excretarse. Esto se basa en la capacidad de los riñones para producir una concentración de orina muy variada, de 50 mOsm/L a 1200 mOsm/L. Esta osmolaridad máxima de la orina constituye un límite por encima del cual ambas funciones de los riñones ya no pueden coexistir: define un volumen mínimo obligatorio estrictamente necesario para excretar la carga de solutos, cualquiera que sea el estado del equilibrio hídrico del cuerpo. La mayor parte de la carga de insolutos eliminada por los riñones viene de los alimentos ingeridos, como tales (por ejemplo, minerales) o como resultado del metabolismo (por ejemplo, urea). Por ejemplo, en una dieta que contenga 650 mOsm, el volumen de orina mínimo obligatorio será de 500 mL, si los riñones están a su máxima capacidad de concentración. El agua eliminada por encima de este volumen mínimo obligatorio es el exceso de agua eliminado durante la regulación del equilibrio hídrico.

7- Constante de ionización del agua.

El agua pura es un electrolito débil que se disocia en muy baja proporción en sus iones hidronio o hidrógeno H 3 O + (también escrito como H +) e hidróxido o hidróxilo OH – .

De todos modos, dos moléculas polares de agua pueden ionizarse debido a las fuerzas de atracción por puentes de hidrógeno que se establecen entre ellas.

Aunque lo haga en baja proporción, esta disociación del agua en iones, llamada ionización , se representa según la siguiente ecuación

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La cual, resumiendo un poco queda como

O, más resumida aún, queda como

Al producto de la concentración de iones hidroxonio o hidronio (H 3 O + ) por la concentración de iones hidróxido o hidroxilo (OH − ) se le denomina producto iónico del agua y se representa como K w . Las concentraciones de los iones H + y OH – se expresan en moles / litro (molaridad).

Este producto tiene un valor constante igual a 10 −14 a 25º C, como se grafica en la siguiente ecuación

O, que es lo mismo:

Debido a que en el agua pura por cada ion hidronio (o ion hidrógeno) hay un ion hidróxido (o hidroxilo), la concentración es la misma, por lo que:

De esta expresión se deduce que las concentraciones de hidronios (también llamada de protones) (H+) y de hidroxilos (OH-) son inversamente proporcionales; es decir, para que el valor de la constante de disociación se mantenga como tal, el aumento de una de las concentraciones implica la disminución de la otra.

8. Definir soluciones ácidas, alcalinas y neutras citando ejemplos de líquidos corporales de cada tipo.

Solución:

Es una mezcla de dos o más componentes, perfectamente homogénea, ya que cada componente se mezcla íntimamente con el otro de modo tal que pierden sus características individuales. También se puede definir como uniones físicas entre dos o más sustancias que originan una mezcla. Una disolución química está compuesta por

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soluto y solvente. El soluto es la sustancia que se disuelve y el solvente la que lo disuelve.

Solución ácida

Según la definición de Arrhenius una sustancia ácida: Es aquella que produce iones H3O+ (hidronio) como uno de sus productos iónicos de disociación en agua.

De forma que podemos asegurar que: una solución acida es cuando la concentración de iones hidronio es mayor que la concentración de iones hidróxido: [H3O+] > [OH-].

Por lo tanto, una solución ácida es aquella que presenta un pH inferior a 7 debido a que posee una concentración de H+ mayor que el agua (mayor a 1 × 10−7 M). Cuando se añade un ácido al agua pura (neutra) aumenta la concentración de protones, y ello da lugar a soluciones ácidas.

Según la definición de Bronsted-Lowry se define como cualquier sustancia que tenga la capacidad de perder, ceder o “donar un protón” o hidrogenión [H+], a otra sustancia

Según Lewis un ácido es una sustancia que puede formar un enlace covalente aceptando un par de electrones de una base.

Podemos clasificar a los ácidos en fuertes y débiles, esta fuerza está dada por las diferentes capacidades que tienen estas sustancias de disociarse en agua:

Ácidos fuertes: se disocian completamente o casi completamente en agua, por lo tanto tienen la capacidad de producir más cantidad de iones de hidrógeno como por ejemplo, el ácido sulfúrico, clorhídrico y nítrico. Siendo bases fuertes, por ejemplo, el hidróxido de sodio y de potasio.

Ácidos débiles: se disocian parcialmente en agua, es decir producen menos iones de hidrogeno, como el ácido nitroso, ácido acético, ácido fosfórico, ácido bórico y el ácido carbónico

Un ácido, cuanta mayor fuerza posea, o tendencia a dar un protón, menor tendencia a captar dicho protón tendrá su base conjugada. Así, cuanto más fuerte sea un ácido, más débil será su base conjugada, y viceversa en el caso de los ácidos débiles

Ejemplo de líquidos corporales ácidos:

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-Mucosidad nasal: En el hombre sano se encuentra entre un pH de 6,4-6,8, aunque puede alcanzar el 7.

-Jugo gástrico: La composición del jugo gástrico depende de la actividad de las células de submucosa. El jugo gástrico tiene un pH muy ácido, entre 1,0 y 3,0, con un valor óptimo de 1,8 por el HCl secretado por la mucosa. Estos valores tan bajos permiten realizar la función digestiva a la vez que destruyen bacterias: por ejemplo los enterococos mueren a un pH inferior a 2,4.

-Sudor: su pH normal es de 5.5. Sin embargo, esto varía con edad. Típicamente, los recién nacidos tienen un pH más cercano al neutral (el pH 7) que rápidamente da vuelta a ácido para proteger la piel de los niños jóvenes.

-Fluido vaginal: La vagina generalmente tiene un pH ácido de equilibrio de entre 4 y 4,9.

Solución básica o alcalina

Según la definición de Arrhenius, una base es un compuesto que produce iones hidroxilo u oxhidrilo (OH-) en solución acuosa. Por lo tanto, se presenta cuando la concentración de iones hidróxido es mayor que la concentración de iones hidronio: [H3O+] < [OH-]

Es decir, una solución básica tiene una concentración de hidrogeniones menor que la del agua pura (Menor a 1 × 10-7 M), por lo que su pH es superior a 7.

Cuando se añade una base al agua pura (neutra) aumenta la concentración de hidroxilos, y ello da origen a soluciones básicas.

Esta definición es por supuesto incompleta, pues existen moléculas como el amoniaco (NH3 ) que carecen del grupo OH- y poseen características básicas.

Pero Johannes Brönsted y Thomas Lowry, consignaron un concepto más general y amplio incluyendo las bases que no contienen iones OH. Por lo tanto, definieron la solución básica como una sustancia que puede aceptar un protón o ión hidrógeno (H +) de otra sustancia.

Según Lewis, un álcali es un compuesto que tiene pares de electrones libres, capaces de ser compartidos o donados para formar enlaces covalentes dativos.

La explicación de Lewis permite estudiar solventes que no necesariamente intercambian protones y que pueden actuar como base o ácido en diferentes solventes gracias a un comportamiento llamado disociación. La disociación está relacionada con

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la capacidad de una sustancia de actuar como un ácido o una base dependiendo del pH de la solución en la que se encuentra.

Las bases se clasifican en:

Base fuerte: aquel electrolito que se disocia de forma completa cuando se disuelve en agua, aportando la máxima cantidad de iones OH- posibles, en condiciones de temperatura y presión constantes Algunos ejemplos de bases fuertes son : hidróxido de sodio, hidróxido de potasio e hidróxido de calcio.

Bases débiles: son aquellas bases que al disolverse en agua no se disocia completamente aportando también iones OH- al medio, pero en menor medida, ya que la forma disociada se encuentra en equilibrio con la forma no disociada de la sustancia, según su constante de disociación. Ejemplos: hidróxido de amonio y el amoníaco.

Ejemplos de líquidos corporales alcalinos

-Líquido Amniótico:( 7.1- 7.5 pH) es un líquido claro y ligeramente amarillento que rodea el bebé dentro del útero (feto) durante el embarazo y que está contenido en el saco amniótico.

-Semen: Es de alrededor de 7,5 es decir ligeramente básico (alcalino).

-Jugo pancreático: es alcalino, entre 8,5 y 8,9 unidades de pH.

-Sangre: contiene líquido extracelular, plasma, y líquido intracelular. El pH de la sangre arterial es de 7,4 y la sangre venosa tiene un pH de 7,3, por lo tanto es ligeramente alcalino (entre 7,35 y 7,45); y no puede superar el pH = 7,8 por encima o debajo de estos valores, tendríamos algún problema de salud.

-Lágrimas: El pH de las lágrimas no estimuladas es de alrededor de 7.4, y se aproxima al del plasma sanguíneo. Si bien se observan amplias variaciones en los individuos normales (entre 5.0 y 8.35), los límites habituales son de 7.3 a 7.7. Se observa un pH más ácido de alrededor de 7.25 después del cierre palpebral prolongado, lo que quizá se deba al dióxido de carbono producido por la córnea.

-Líquido Cefalorraquídeo: su pH es 7,32. Presenta menos fluctuaciones que el pH de la sangre para hacer posible un funcionamiento sin problemas del cerebro.

Soluciones neutras

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Una solución neutra es aquella en la que la concentración o cantidad de iones hidrógeno [H+] o [H3O+] es igual a la de iones hidróxilo. [OH-]. El agua pura es neutra porque en ella [H + ] = [OH – ] Estas sustancias se producen mediante una reacción de transferencia de protones entre un ácido y una base, a esto eso se le llama neutralización.

Por tanto, una solución neutra tiene una concentración de iones hidrógeno (protones) igual a 10-7 (10 elevado a la -7 = 0,0000001) moles/litro.

Cuando una solución no es ácida ni básica, es decir, cuando su pH es de 7, se trata de una solución de pH neutro. Por ejemplo, el pH del cuerpo se mantiene neutro (7,35 aproximadamente).

Cuando decimos que una solución es neutra, es porque no es ácida ni básica, pero esto no significa que no contenga iones hidronio e hidróxido en la solución. Por ejemplo, el agua pura siempre contiene estos iones, pero no en grandes concentraciones, de hecho, un litro de agua pura a 25°C tiene 1.0 x 10-7 moles de H3O+ y exactamente la misma cantidad de iones OH- ,esto es lo que significa que el agua es neutra y no la ausencia de iones H3O+ y OH- .

Dada la definición de molaridad, este número de moles (1.0 x 10-7M) de iones H3O+ en un litro de agua indica justamente que la concentración de estos iones es 1.0 x 10-7 M, o 10-7 M ya que el 1.0 puede obviarse. Como se sabe que el agua es neutra se deduce que la concentración de iones OH- es también de 10-7 M. Es decir, en el agua pura, donde los iones sólo provienen de su auto disociación, las concentraciones de H+ y OH- son iguales, siendo: [H+] = 1,0 x 10-7 y [OH–] = 1,0 x 10-7

Una cantidad relativamente pequeña de moléculas ceden un protón (H+) y otra cantidad igual los aceptan, de esta forma las moléculas que donan protones se transforman en OH- y la que los aceptan en H3O+.

El agua puede actuar tanto como ácido o como base; esto dependerá del medio en que se encuentre. Se comportará como base al reaccionar con ácidos como el ácido clorhídrico (HCl) y ácido acético (CH3COOH); y como ácido, al reaccionar con bases como el amoniaco (NH3). A los compuestos que se comportan de esta manera se les llama anfóteros.

Ejemplos de líquidos corporales neutros.

-La saliva: tiene un pH óptimo neutro y oscila entre 6,5 y 7,5.

-La bilis: tiene un pH prácticamente neutro 6,8-7,0.

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9. Definir pH, pK y formular su expresión matemática.

PH (Potencial de hidrógeno)

El pH es una medida que permite conocer el grado o nivel de acidez o basicidad de una disolución. El pH, entonces, es un valor numérico o cualitativo que expresa o indica la concentración molar de iones de hidrógeno [H3O+], presentes en determinadas sustancias. Un hidrogenión es un ion positivo de Hidrógeno.

La sigla “pH” es un acrónimo que significa “potencial hidrógeno”, “potencial de hidrógeno” o “potencial de hidrogeniones” ( pondus Hydrogenii o potentia Hydrogenii; del latín pondus =peso; potentia = potencia; hydrogenium , = hidrógeno) ya que el pH se puede medir a partir de medidas de potenciales eléctricos en una celda electroquímica.

Este concepto fue introducido o acuñado por el químico danés S. P. L. Sørensen del Laboratorio Carlsberg en 1909, cuando realizaba estudios sobre proteínas, aminoácidos y enzimas. Idea una manera sencilla de expresar la amplia variación de la concentración de cationes hidrógeno en las disoluciones, que puede variar desde más de 10 mol/l a menos de 10 -15 mol/l. Por lo tanto, este químico, definió el pH como el logaritmo negativo en base 10 de la actividad de los iones hidrógeno. Matemáticamente se formula de la siguiente forma:

pH=−log10[H+]

El signo negativo delante del log nos dice que hay una relación inversa entre el pH y H+: cuando aumenta el pH, H+ disminuye, y viceversa.

Desde entonces, el término "pH" se ha utilizado universalmente por lo práctico que resulta, para evitar el manejo o manipulación de cifras largas y complejas y utilizar otros métodos un poca más complicados En disoluciones diluidas, en lugar de utilizar la actividad del ion hidrógeno, se le puede aproximar empleando la concentración molar del ion hidrógeno.

Ejemplo: una muestra de agua pura a 25ºC, que posee una concentración de [H3O+] = 1 × 10–7 M (0,0000001) es simplemente un pH de 7 ya que:

pH = –log [1x10–7] = 7

Otro ejemplo, es que si tenemos una solución con [H+]=1×10−5 M podemos calcular el pH y nos resultara en la siguiente formula:

pH=−log(1×10−5)=5.0

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Los ácidos y bases tienen distintas concentraciones de iones de hidrógeno, siendo los más fuertes, aquellos que contengan mayor cantidad de iones y los débiles lo que no posean tanta concentración, siendo el pH el encargado de expresar el valor numérico de las concentraciones de iones de hidrógeno, en algunos casos Los valores numéricos verdaderos para estas concentraciones de iones de hidrógeno marcan fracciones muy pequeñas, por ejemplo 1/10.000.000 (proporción de uno en diez millones). Debido a que números como este son incómodos o tediosos para trabajar, se estableció una escala única a partir del estudio del comportamiento del agua como ácido y base.

Tradicionalmente, la escala pH (escala potencial de hidrógeno), está dividida en 14 unidades, del 0 (la acidez máxima) a 14 (nivel básico máximo) y la mayoría de las soluciones entran en este rango, siendo ácidas las disoluciones con pH menores a 7.0 es decir, que hay exceso de iones hidronios (el valor del exponente de la concentración es mayor, porque hay más iones en la disolución) y básicas las que tienen pH mayores o superiores a 7.0,es decir que hay exceso de iones oxhidrilos (pocos iones hidronio en relación) en la solución. La disolución se considera neutra cuando su pH es igual a 7, por ejemplo cuando el disolvente es agua. La escala de pH, nos permite fácilmente clasificar distintas sustancias por su valor de pH y además es importante decir que estos valores de pH son para soluciones a 25ºc.

El pH es un factor muy importante, porque determinados procesos químicos solamente pueden tener lugar a un determinado pH. Por ejemplo, las reacciones del cloro solo tienen lugar cuando el pH tiene un valor de entre 6,5 y 8. Los valores de pH extremos, por arriba o por debajo de 7.0, generalmente se consideran desfavorables para la vida.

La escala pH tiene una secuencia logarítmica, lo que significa que la diferencia entre una unidad de pH y la siguiente corresponde a un cambio de potencia 10. En otras palabras, una muestra con un valor pH de 5 es diez veces más ácida que una muestra de pH 6. Asimismo, una muestra de pH 4 es cien veces más ácida que la de pH 6.

Pka

Es la fuerza que tienen las moléculas de disociarse. También se define como la constante de ionización de una sustancia. Matemáticamente, es una medida de la acidez de una sustancia obtenida a partir del logaritmo negativo de la constante de disociación ácida (Ka) de un ácido débil, quedando expresada así:

El valor pKa es una versión útil de la constante Ka ya que evita el uso de potencias de diez.

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Dado que el valor de la constante de acidez (ka) constituye una medida directa de la fuerza de un ácido, su pKa es entonces una medida inversa de dicha fuerza.

En equilibrios ácido-base la constante de equilibrio se denomina constante de acidez o de basicidad y su pK constituye una forma de expresar su valor. Así, por ejemplo, la constante de acidez del ácido acético a 25 Cº es Ka = 1,8 • 10-5 y su pKa se calcula, de acuerdo con la definición, como pKa = -log (1,8 • 10-5) = 4,8.

El valor de pK es otra forma de expresar la constante de disociación acida, pero en un lenguaje logarítmico, los números de pK son más fácilmente manejables. A mayor valor de pKa, la extensión de la disociación acida es menor.

Una forma conveniente de expresar la relativa fortaleza de un ácido es mediante el valor de su pKa, que permite ver de una manera sencilla en cambios pequeños de pKa los cambios asociados a variaciones grandes de Ka (constante de disociación).

Valores pequeños de pKa equivalen a valores grandes de Ka y, a medida que el pKa decrece, la fortaleza del ácido aumenta. Cuanto mayor es la fuerza de un ácido menor es su disociación acida (pKa). Un ácido será más fuerte cuanto menor es su pKa y en una base ocurre al revés, que es más fuerte cuanto mayor es su pKa. En resumen, cuanto más grande sea pKa menor será la fuerza del ácido.

Un ácido débil tiene un valor de pKa en un rango de pH aproximado de −2 a 12 en agua. Los ácidos con valores de pKa menores que aproximadamente −2 se dice que son ácidos fuertes. Los ácidos fuertes, como el clorhídrico (HCI) o el sulfúrico (H2SO4), tienen pKa negativos y los débiles, como el acético (CH3COOH) o el carbónico (H2CO3), pKa positivos.

Esas constantes de disociación no son fijas, dependen de otras variables. Por ejemplo, la constante de disociación cambia a temperaturas diferentes. Sin embargo, mantiene su valor a la misma temperatura, ante cambios de la concentración de alguna de las especies o incluso ante la acción de un catalizador.

Conociendo el valor del pK de una reacción, se puede tener K, simplemente obteniendo el valor del antilogaritmo de K y cambiándole el signo. Por ejemplo:

Si pK = 8.75, entonces K = Antilog(-8.75) = 10-8.75 = 1.778 x 10-9

Ejemplo del cálculo de los valores de pKa de las siguientes sustancias:

- Ácido yódico (HIO3) con Ka = 1,7 • 10-1 → pKa = - log10 Ka = - log10 (1,7•10-1) = 0,77

- Ácido fórmico (HCOOH) con Ka = 1,8 • 10-4 → pKa = - log10 Ka = - log10 (1,8•10-4) = 3,74

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- Ácido acético (CH3COOH) con Ka = 1,8 • 10-5 → pKa = - log10 Ka = - log10 (1,8•10-5) = 4,74

- Ácido cianhídrico (HCN) con Ka = 4,9 • 10-10 → pKa = - log10 Ka = - log10 (4,9•10-10) = 9,31

- Fenol (C6H5OH) con Ka = 1,0 • 10-10 → pKa = - log10 Ka = - log10 (1,0•10-10) = 10,0

- Peróxido de Hidrógeno (H2O2) con Ka = 2,2 • 10-12 → pKa = - log10 Ka = - log10 (2,2•10-12) = 11,66

10. Explicar la importancia biológica del pH

El pH es de suma importancia en los procesos internos de los seres vivos, puesto que es uno de los factores fundamentales para que se lleven a cabo de manera óptima las miles de reacciones químicas en un organismo, es decir muchas de los procesos que ocurren en los seres vivos están influenciados o regulados por este, ya que afecta la velocidad de variadas reacciones químicas y la estructura de macromoléculas biológicas por ejemplo, las enzimas que son proteínas que catalizan las reacciones química en los seres vivos, ven alterado su funcionamiento catalítico y sus funciones principales en base al pH y a otro factor también importante que es la temperatura.

Cualquier cambio brusco de pH puede alterar el carácter iónico de los grupos amino y carboxilo en la superficie proteica. A pH alto o bajo se puede producir la desnaturalización de la enzima y en consecuencia su inactivación. Así mismo, el calcio almacenado en los huesos amortigua la acidez, si el cuerpo tiene un pH ácido, se libera calcio del hueso al torrente sanguíneo y esto puede provocar pérdida de masa ósea y problemas articulares.

La medida del pH de los líquidos corporales (como la sangre y la orina) se utiliza normalmente para diagnosticar enfermedades producto de un desajuste de este valor, bien sea por la obtención de un valor menor al pH fisiológico (acidez) como por ejemplo una acidosis metabólica o respiratoria o por un aumento de la medida normal (basicidad), un ejemplo seria la alcalosis.

Por lo tanto, es necesario que se mantenga el pH de nuestro organismo estable para el correcto mantenimiento de la homeostasis, por ejemplo, el pH de la sangre debe ser de 7,35 y 7,45(ligeramente alcalino), una variación de tan solo unas décimas podría poner en riesgo el funcionamiento de órganos o funciones vitales, y en casos extremos, provocar la muerte

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Al igual es muy importante en sistemas biológicos como la nutrición humana, ya que el pH del jugo gástrico es de 2.0 es decir muy ácido, lo cual tiene como principal objetivo disminuir la alcalinidad del bolo alimenticio (actúa como solución amortiguadora) y activar enzimas como la pepsina para que estas actúen sobre los alimentos, pero una nutrición en base a una dieta que sea mayoritariamente alcalina es esencial para equilibrar el pH pues de lo contrario esto generaría gastritis y otras enfermedades.

11. Definir los sistemas amortiguadores o tampones

Un sistema amortiguador, tampón, buffer o solución reguladora es la mezcla binaria de sustancias o mejor dicho, disoluciones acuosas que presenta concentraciones relativamente elevadas de un ácido débil y su base conjugada o de una base débil y su ácido conjugado, es decir, sales hidrolíticamente activas, que se disuelven en el agua. Este sistema minimiza los cambios de concentración de hidrogeniones (H+ ) y (OH-), manteniendo el nivel de acidez o de alcalinidad de una sustancia expuesta a reacciones químicas esto evita que se generen reacciones indeseadas Los amortiguadores resisten tanto a la adición de ácidos como de bases.

Por lo tanto, puede absorber grandes cantidades moderadas de ácidos o bases, sin un cambio significativo en su pH, es decir tiene la propiedad demantener estable o de que no se vea afectado el pH o concentración de ion hidrógeno de una disolución frente a la adición de pequeñas cantidades o volúmenes de ácidos o bases fuertes. No siempre un sistema buffer es apropiado, porque los iones de algunas sales hidrolíticas pueden, por ejemplo, dañar a los organismos que entran en contacto con él.

Lo anteriormente dicho es de suma importancia, ya que hay muchos fluidos en nuestro organismo que se deben mantener dentro de unos límites muy estrechos de pH.

La acción enzimática y las transformaciones químicas de las células se realizan dentro de unos estrictos márgenes 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. Solamente un leve cambio en la concentración de hidrogeniones en la célula puede producir un paro en la actividad de las enzimas y hormonas, alteraciones de iones a través de membranas, entre otros.

Se puede entender esta propiedad como consecuencia del efecto ion común y las diferentes constantes de acidez o basicidad: una pequeña cantidad de ácido o base desplaza levemente el equilibrio ácido-base débil, lo cual tiene una consecuencia menor sobre el pH. Es decir, si se añade un ácido a una disolución de tales

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características, lo que implica un aumento en la concentración de iones H+, el par conjugado reacciona desplazando su equilibrio de disociación en el sentido de retirar iones H+ de la disolución de manera que el pH no varía o lo hace muy poco. Si por el contrario se añade una base, los iones hidroxilo retirarán iones hidrógeno de la disolución para formar agua y el par conjugado reaccionará desplazando su equilibrio de disociación en el sentido de liberar más iones H+ consiguiendo así que el pH tampoco varíe.

Los tampones mantienen la cantidad de ácidos y de bases en equilibrio en un determinado pH en el cual la actividad biológica de las proteínas, hormonas, enzimas, bombas de iones... sea óptima. En humanos, los valores compatibles con el mantenimiento de funciones vitales son de pH entre 6,8 y 7,8; siendo el intervalo de 7,35 a 7,45 el de normalidad. En concreto, podemos decir que cada líquido fisiológico tiene un nivel característico normal de pH: Sangre arterial: pH= 7,4. Sangre venosa: pH= 7,35. Líquido intersticial: pH= 7,35. Líquido intracelular: pH= 6 - 7,4. Orina: pH= 4,5 – 8. HCl gástrico: pH= 0,8.

Los tampones son los primeros responsables de mantener estos niveles de pH constantes aunque en el organismo se produzcan altas cantidades de ácidos debido al metabolismo. Así, los tampones son el primer nivel de defensa contra los cambios de pH. También contribuyen al equilibrio, la regulación respiratoria (segunda línea de defensa) y la regulación renal (tercera línea de defensa). Cuando hay alteraciones debidas a enfermedades de los riñones, pulmones o por diabetes mellitus, el pH se ve alterado y puede provocar acidosis (pH<7,37) o alcalosis (pH>7,43) en nuestro organismo, trastornos metabólicos, que se caracterizan por unos síntomas que sin tratamiento pueden tener consecuencias graves.

El pH sanguíneo fisiológico se encuentra entre 7.35 y 7.45 con un valor medio de 7.4. Un pH por debajo de 7.35 es una acidosis y un pH más alto que 7.45 se llama alcalosis. Para evitar un desequilibrio entre ácidos y bases durante el metabolismo diario, es amortiguada, principalmente, mediante el buffer bicarbonato-ácido carbónico.

12- Explicar con un ejemplo cómo funcionan los amortiguadores en el mantenimiento del equilibrio acido básico del organismo

El pH es una medida de la acidez o alcalinidad de una sustancia, y el del cuerpo se puede medir en sangre, orina o saliva.

El equilibrio entre lo ácido y lo alcalino en el organismo es fundamental, puesto que ciertas funciones del cuerpo como por ejemplo la actividad de las enzimas digestivas dependen del nivel del pH. La acidez y la alcalinidad se miden por el pH en

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una escala de 1 hasta 14, en la que el extremo de acidez es 1, y el extremo de alcalinidad, 14. Como en cualquier solución, los líquidos del cuerpo tienen un pH determinado, que deberá ser ligeramente alcalino y oscilar entre 7,35 y 7,45.

Actualmente, el estrés, el sedentarismo o los malos hábitos alimentarios provocan un desequilibrio: hacen que el pH del cuerpo baje y comportan además una de las principales causas de alteraciones de la salud. Por lo tanto, mantener el pH del organismo en el margen correcto es la clave para un buen funcionamiento del cuerpo.

El equilibrio ácido-básico en la sangre y los tejidos reviste tal importancia que numerosas funciones biológicas están implicadas en su regulación, incluidos la respiración, la excreción, la digestión y el metabolismo celular. En la circulación sanguínea, unas sustancias denominadas tampones actúan químicamente contra las modificaciones del pH. En la sangre, los compuestos más importantes son el bicarbonato, la albúmina, la globulina y la hemoglobina.

Los riñones también reaccionan ante el pH sanguíneo. Si la sangre es demasiado ácido, estos excretan en la orina el excedente de hidrógeno y retienen el exceso de sodio. El fósforo, en forma de fosfato, es indispensable para este intercambio. El organismo lo obtiene de los huesos cuando no está disponible de otro modo. Cuando la sangre está extremadamente ácida, los riñones utilizan un método diferentes y excretan en la orina los iones de amonio. Cuando el organismo es demasiado alcalino, el proceso se invierte para retener los iones de hidrógeno.

Los pulmones participan también en la regulación del equilibrio ácido-base eliminando el dióxido de carbono de la sangre. El dióxido de carbono se combina en el cuerpo con el agua para formar el ácido carbónico, de manera que eliminar el dióxido de carbono equivale a eliminar el ácido. El ritmo respiratorio puede variar en función de la acidez del cuerpo, acelerándose en condiciones ácidas para eliminar el dióxido de carbono y ralentizándose en condiciones alcalinas para retener los ácidos y reducir la alcalinidad. Al igual que el pH de la circulación sanguínea se mantiene bajo un estricto control, el entorno ácido-alcalino del interior de las células también está regulado para mantenerse en unos estrechos límites. La regulación se puede hacer gracias a unas bombas en las membranas celulares que permiten que el hidrógeno entra o sale de las células. La mayoría de estas bombas necesitan fósforo o magnesio para funcionar. La regulación del pH del interior de las células también puede realizarse mediante modificaciones de las reacciones químicas que producen cantidades de hidrógeno más o menos importantes.

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Las proteínas son uno de los amortiguadores más importantes del organismo.

Constituyen el amortiguador más abundante en el LIC y en el plasma. . La hemoglobina es una proteína que resulta especialmente eficaz como amortiguador dentro de los eritrocitos, en tanto que la albúmina constituye la principal proteína amortiguadora en el plasma.

Como las proteínas se componen de aminoácidos, contienen al menos un grupo carboxilo (-COOH) y al menos un grupo amino (-NH2); estos grupos son los elementos

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funcionales del sistema amortiguador proteínico. El grupo carboxilo libre en un extremo de la proteína actúa como ácido al liberar H+ cuando se eleva el pH. En esta forma el H+ puede reaccionar con cualquier exceso de OH- que hay en la solución para formar agua.

El grupo amino libre que se encuentra en el otro extremo de la proteína puede actuar como base y combinarse con H+ cuando disminuye el pH.

Los grupos amino (- NH2) son los grupos funcionales comunes que contienen nitrógeno. Los grupos amino son básicos, y frecuentemente llegan a ser ionizados por

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la adición de un ion de hidrógeno (H +), formando grupos amino positivamente cargados (- NH3+).

Un ejemplo muy claro de las proteínas en un sistema de amortiguación es la albumina:

Sí se descompensa el equilibrio ácido base renal y respiratorio, la sangre entrara en acidemia o en alcalemia, según sea el trastorno de fondo. El pH normal de la sangre es de 7,35 a 7,45.

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13- Enumerar los principales sistemas tampones del organismo:

En general una solución amortiguadora, está constituida por una mezcla de un electrolito débil (Acido o básico) y una sal del mismo que actúa como electrolito fuerte, los principales ejemplos son:

14- Explicar por qué el ácido carbónico - bicarbonato es el principal tampón del organismo:

El bicarbonato es un tampón fundamental en el organismo y normalmente está presente en los fluidos biológicos como bicarbonato sódico (siendo el sodio el principal ion positivo en los fluidos extracelulares). ¿Qué características del bicarbonato sódico contribuyen a su eficacia como tampón biológico?

A. El ion bicarbonato (HCO3-) se puede combinar con un protón (H+) para formar ácido carbónico (H2CO3), absorbiendo así protones de la disolución y elevando el pH sanguíneo.

B. El ácido carbónico, que se puede formar a partir de CO2 y agua, puede disociarse en H+ y HCO3- para proporcionar H+ y bajar el pH sanguíneo.

C. El ácido carbónico, que se puede formar a partir del bicarbonato, se convierte en CO2 y agua mediante una reacción enzimática muy rápida.

D. El CO2, por ser volátil, puede ser rápidamente eliminado del organismo en cantidades variables mediante la respiración.

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15- Explicar la fórmula de Henderson-Hasselbalch y explicar la utilidad de la misma en los procesos biológicos:

Una expresión sencilla relaciona pH, pK y concentración de tampón.

Las curvas de titulación del ácido acético, H2PO4 y NH4+, tienen formas casi idénticas, lo que sugiere que son reflejo de una ley o relación fundamental, el cual es efectivamente el caso. La forma de la curva de titulación de cualquier acido débil está expresada por la ecuación Henderson-Haseel-balch, que es importante para comprender la acción de los tampones y el equilibrio acido base en la sangre y tejidos de los vertebrados. Esta ecuación es simplemente una forma útil de renunciar la expresión de la Ka de un ácido. En el caso de la disociación de un ácido débil HA en H+ y A-, la ecuación puede deducirse de la siguiente forma:

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Esta ecuación se ajusta a la curva de titulación de todos los ácidos débiles y nos permite deducir una serie de relaciones cuantitativas importantes. Por ejemplo, muestra por qué el pKa de un ácido débil es igual al pH de la solución en el punto medio de su titulación. Y de ahí

La ecuación de H-H también permite:

A) Calcular el pKa a partir del pH y la relación molar entre dador y aceptor de protones

B) calcular el pH a partir del PKa y la relación molar entre HA y A-

C) calcular la relación molar entre dador y aceptor de protones, conocidos el pH y el Pka.

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Conclusión

Las propiedades del agua permiten beneficiar esta molécula para algunas funciones de todos los seres vivos. El agua es un disolvente polar universal: debido a su elevada constante dieléctrica, es el mejor disolvente para todas aquellas moléculas polares. Aunque para moléculas apolares no hay disolución en agua. Esta propiedad, podría señalarse como la más importante para la vida, Por lo tanto esta capacidad de disolvente es la responsable de dos funciones importantes para los seres vivos: es el medio en que transcurren las mayorías de las reacciones del metabolismo, y el aporte de nutrientes y la eliminación de desechos metabólicos que se realizan a través de sistemas de transporte acuosos. También las moléculas de agua pueden disolver a sustancias salinas que se disocian formando disoluciones iónicas.

El agua también es el lugar donde se realizan reacciones químicas; a ser un buen disolvente, por su elevada constante dieléctrica, y debido a su bajo grado de ionización. Posee una función estructural: por su elevada cohesión molecular, el agua confiere estructura, volumen y resistencia. Cumple función amortiguadora: debido a su elevada cohesión molecular, el agua sirve como lubricante entre estructuras que friccionan y evita el rozamiento. Es termorreguladora; al tener un alto calor específico y un alto calor de vaporización el agua es un material idóneo para mantener constante la temperatura, absorbiendo el exceso de calor o cediendo energía si es necesario.

“No existe proceso vital alguno que pueda concebirse independientemente de la participación directa o indirecta del agua”.

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