Sistema tampón de bicarbonato
El sistema tampón de bicarbonato es un mecanismo homeostático ácido-base que involucra el equilibrio del ácido carbónico (
) para mantener el pH en la sangre y el duodeno, entre otros tejidos, para apoyar la función metabólica adecuada.
), que a su vez se disocia rápidamente para formar un ion bicarbonato (
) como se muestra en la siguiente reacción:[2][3][4] Al igual que con cualquier sistema tampón, el pH se equilibra por la presencia de un ácido débil (por ejemplo,
) para que cualquier exceso de ácido o base introducido en el sistema sea neutralizado.
Si este sistema no funciona correctamente, se produce un desequilibrio ácido-base, como la acidemia (pH <7.35) y la alcalemia (pH> 7.45) en la sangre.
se elimina rápidamente de los tejidos por su hidratación al ion bicarbonato.
[6] El ion bicarbonato presente en el plasma sanguíneo se transporta a los pulmones, donde se deshidrata nuevamente a
y se libera durante la espiración.
, que normalmente son muy lentas, son facilitadas por la anhidrasa carbónica tanto en la sangre como en el duodeno.
[7] Mientras está en la sangre, el ion bicarbonato sirve para neutralizar el ácido introducido en la sangre a través de otros procesos metabólicos (por ejemplo, ácido láctico, cuerpos de cetona); del mismo modo, cualquier base (por ejemplo, la urea del catabolismo de las proteínas) se neutraliza con ácido carbónico (
[8] Según lo calculado por la ecuación de Henderson-Hasselbalch, para mantener un pH normal de 7.4 en la sangre (por lo que el pKa del ácido carbónico es 6.1 a temperatura fisiológica), debe mantenerse constantemente un bicarbonato de 20: 1 a ácido carbónico; esta homeostasis está principalmente mediada por sensores de pH en la médula oblonga del cerebro y probablemente en los riñones, vinculados a través de circuitos de retroalimentación negativa a efectores en los sistemas respiratorio y renal.
de los pulmones empuja la reacción hacia la izquierda, causando que la anhidrasa carbónica forme
hasta que se elimine todo el exceso de ácido.
La concentración de bicarbonato también está regulada aún más por la compensación renal, el proceso por el cual los riñones regulan la concentración de iones bicarbonato mediante la secreción de iones
en la orina mientras, al mismo tiempo, reabsorbe iones
en el plasma sanguíneo, o viceversa, dependiendo de si el pH del plasma está aumentando o disminuyendo, respectivamente.
Sin embargo, estas cantidades están relacionadas por la ecuación:[12] donde: En conjunto, se puede usar la siguiente ecuación para relacionar el pH de la sangre con la concentración de bicarbonato y la presión parcial de dióxido de carbono:[12] donde:
Después de reorganizar la ecuación y aplicar la ley de Henry, la ecuación se convierte en:[13] donde K' es la constante de disociación de la pKa del ácido carbónico, 6.1, que es igual a 800 nmol/L (ya que K' = 10−pKa = 10-(6.1) ≈ 8.00X10−07 mol/L = 800nmol/L).
, la ecuación se simplifica a: El sistema tampón de bicarbonato también desempeña un papel vital en otros tejidos.
En el estómago y el duodeno humanos, el sistema de tampón bicarbonato sirve tanto para neutralizar el ácido gástrico como para estabilizar el pH intracelular de las células epiteliales a través de la secreción del ion bicarbonato en la mucosa gástrica.
