Se analiza brevemente la importancia del pH y de las sustancias ácidas y básicas en el metabolismo.

1. Ácidos,
Ácidos bases y buffers

2. La vida de la célula depende en gran medida del grado de acidez y
basicidad del medio. La estructura y función de muchos
componentes celulares dependen del pH.
Es difícil exagerar en el funcionamiento celular, la importancia de
ácidos y bases, pues participan en innumerables procesos que
ocurren en los seres vivos. La síntesis de ATP en la fotosíntesis y
en la respiración, ocurre gracias a la formación de un gradiente de
pH. La transmisión nerviosa entre neuronas, ocurre a través de la
interacción entre una molécula de naturaleza básica (el
neurotransmisor: serotonina dopamina) y una molécula de
serotonina,
naturaleza ácida (el receptor). Asimismo, los ácidos y bases son
catalizadores en múltiples reacciones (HCl estomacal). Sin dejar
de mencionar que algunas reacciones enzimáticas ocurren vía
q g
mecanismos ácido-base. El equilibrio ácido-base de los fluidos
biológicos depende de la acción de los buffers presentes intra y
extracelularmente. Además el pH es una variable fisicoquímica
importante para sistemas como: suelos, agua, microorganismos,
i t t i t l i i
plantas y animales, pues determina muchos aspectos de la
estructura y actividad de las moléculas que los componen,
regulando así la conducta de esas células. Igual de importante es
el pH para productos tan diversos como ensilados y algunos
medicamentos, en los que la magnitud del pH, puede determinar
su calidad.

3. Definición de ácidos y bases de Bronsted-Lowry
Ácido
Á id es…
“toda aquella sustancia que cede protones
(H+)”
Ácido: HA + H20 H30+ + A-
pH < 7.0, [H+] > 10-7 molar

4. Constante de disociación ácida (Ka )
(
HA + H2O H3O+ + A-
+ −
[ H 3O ][ A ]
Keq =
q
[ HA][ H 2O]
+ − + −
[ H 3O ][ A ] [ H ][ A ]
Ka = =
[ HA] [ HA]
pKa= - log Ka……

5. Una Base es…
“toda aquella sustancia que acepta protones “
q q p p
B: + H20 BH+ + OH-
Ejemplos: :NH3, CH3-NH2, CH3COO-,Cl-1
NH Cl
pH>7.0, [H ] < 10-7 molar
H>7 0 [H+] 7 l
Constante de Disociación básica (Kb)
+ −
[ BH ][OH ]
Kb = :
[B ]
pKb= - log Kb

6. • La Fuerza de un ácido o base puede calcularse a
partir de:
a) pH o pOH de la disolución
b) El grado de disociación del ácido ( )
) g (α),
entendido como… “ Número moléculas
disociadas en una disolución de determinada
molaridad” α= ([H+]/[HA])* 100
molaridad”.
– c) La Ka o Kb

7. Relación entre Ka y Kb
• Ka x Kb= [B:][H+] x [BH+][OH-] =[H+][OH-]
[BH+][OH ] =[H+][OH ]
[BH+] [B:]
• Ka x Kb= [A-][H+] x [HA][OH-] =[H+][OH-]
[HA] [A-]
Ka*Kb= Kw…. al tomar –log
pKa + pKb= 14
K Kb

8. Ejercicios
• Calcular el pH de Acético 0 1 molar y
0.1
(α)= 1.35%
• pH = ½ pKa – ½ de l C
H K d log
• α= ([H+]/[HA])*100
• Respuesta: pH= 2.88

9. Buffers
ó
Amortiguadores

10. Los sistemas amortiguadores de pH
(Buffers, tampons), mantienen el pH casi
( , p ), p
constante
(a)
Están
Un ácido débil (HA) y su base ó sal (A-)
Formados
Ej: (CH3COOH + CH3COO-)
por un
“par conjugado” (b)
Un base débil (B) y su ácido ó sal (BH+)
Ej: (NH3 + NH4Cl)

11. UN PAR CONJUGADO CONSISTE DE…
UN DONADOR DE H+ (HA) Y UN ACEPTOR DE H+ (A-)

12. REACCIONES QUE OCURREN EN UN BUFFER
La regulación del pH por un
buffer es consecuencia de 2
reacciones reversibles tomando
lugar simultáneamente y
alcanzando sus puntos de
p
equilibrio, gobernadas por:
Kw y Ka

13. ECUACIÓN DE
HENDERSON-HASSELBACH
Ka= [H+][A-]/[HA]
↓
↓
UTILIDAD: Calcular las moles de ácido y base conjugada,
necesarios para preparar un buffer de “X” pH y “Y” molaridad.

14. LAS CURVAS DE TITULACIÓN PERMITEN IDENTIFICAR
EL VALOR DEL pKa DE ÁCIDOS Y BASES DÉBILES

15. OTROS EJEMPLOS DE CURVAS DE TITULACIÓN

16. Nucleótidos como el ATP y diversos metabolitos de peso molecular
pequeño contribuyen a “bufferear” el citosol. Las vacuolas y el espacio
extracelular
e tracel lar contienen altas concentraciones de b ffers
buffers.
El grupo R (IMIDAZOL) del aminoácido HISTIDINA es un ácido débil tiene
un valor de pKa de 6.0 y las proteínas que lo contienen pueden regular
pHs cercanos a 7.0

17. La actividad de las enzimas depende del pH, ellas trabajan mejor a
su pH óptimo

18. BUFFER DE CARBONATOS G
H
Es el más importante p
p para regular el p en el medio
g pH
extracelular. Está formado por HCO3- y H2CO3

19. RESPUESTAS: a) En la zona del centro, cerca de 9.6, b) 4/5, c)1 x 10-2 litros, d) pH – pKa = - 2

20. RESPUESTA: NaH2PO4. H2O, 5.8 g y Na2HPO4, 8.23 g

22. RESPUESTA:
CO2 + H2O H+ + HCO3-
a) El pH de sangre es controlado por buffer de
HCO3-. D
Durante l hi
t la hipoventilación la
til ió l
concentración de CO2 aumenta en los pulmones y
sangre arterial. Esto desvía el equilibrio a la
derecha y eleva la concentración de iones H+. El
pH es diminuido.
b) Durante la hiperventilación ocurre lo contrario.
c) El Lactato es un ácido moderadamente más
fuerte y por l tanto baja el pH de la sangre y
f t lo t t b j l H d l
músculo. Hiperventilación es útil, pues
remueve H+, subiendo el pH de sangre y tejidos.