Fisiologia acido-base

La chimica delle reazioni acido-base ha un ruolo cruciale nella fisiologia sia a livello delle singole cellule che dell’organismo.
La maggior parte dei componenti dell’organismo possono infatti agire da acidi o da basi come, ad esempio le proteine che presentano sia gruppi acidi che basici la cui forma e attività funzionali dipendono dal pH. Tutti i più importanti processi metabolici coinvolgono l’assorbimento o il rilascio di ioni H+; negli organismi pluricellulari il fluido all’interno della cellula e i fluidi che circondano le cellule hanno infatti un pH caratteristico e praticamente costante che viene mantenuto da sistemi tampone biologici.

Circa i due terzi del peso di un uomo adulto è costituito da acqua e i due terzi di essa si trova nelle cellule mentre il  rimanente terzo si trova nel liquido interstiziale e nel plasma sanguigno. Quest’ultimo che è circa il 5% del peso corporeo funge da mezzo di sospensione delle cellule del sangue, trasporta ai tessuti le sostanze nutritive assorbite nell’apparato digerente, trasporta agli organi escretori, quali polmoni e reni, i prodotti dei processi metabolici che riceve dai tessuti; contiene le sostanze necessarie per la coagulazione del sangue.

Il plasma sanguigno contiene oltre a proteine, nutrienti, prodotti del metabolismo e ormoni, elettroliti inorganici ed in particolare NaCl in concentrazione 0.15 M e HCO3.

Nella respirazione che è il processo più importante dell’attività cellulare si producono ioni H+.

I carboidrati sono metabolizzati secondo la reazione C(H2O)n + O2 → CO2 + n H2O; anche gli acidi grassi, così come i carboidrati producono biossido di carbonio. Quest’ultimo non è un acido in quanto non è un donatore di ioni H+ ma, in equilibrio con l’acqua,  può dar luogo alla formazione di acido carbonico.  L’organismo produce quotidianamente una gran quantità di anidride carbonica, la quale può essere considerata come un “acido volatile” che viene eliminato dai polmoni. L’equilibrio è il seguente:

CO2 + H2OH2CO3H+ + HCO3

D’altra parte l’ingestione di cibi contenenti sali contenenti Na+ o K+  derivanti da acidi deboli e da basi forti danno reazioni basiche. Per mantenere quindi il bilancio di carica parte della CO2 prodotta dal metabolismo di questi cibi viene convertita in HCO3 che è una base debole.

Gli  ioni idrogenocarbonato HCO3  agiscono da sia da vettori per secernere la CO2, trasportandola dalla periferia ovvero tutti i tessuti come muscoli, cuore, cervello ecc. sia per mantenere stabile il valore del pH. Il mantenimento del pH nel range di normalità alla pressione parziale della CO2 (circa 40 mmHg) necessita di una quantità di bicarbonati di circa 24 mEq/litro nel sangue.

Ogni variazione degli ioni di idrogeno e bicarbonato o dell’anidride carbonica determinano una alterazione di questo equilibrio con spostamenti a sinistra o a destra in base al principio di Le Chatelier che dovranno essere corretti dai vari sistemi tampone dell’organismo.

Il pH della maggior parte dei fluidi cellulari può essere mantenuto all’interno un intervallo ristretto grazie  al perfetto equilibrio tra un gran numero di processi interconnessi che operano a vari livelli.

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Author: Chimicamo

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