En el tejido, la respiración celular produce dióxido de carbono como producto de desecho; como una de las funciones principales del sistema cardiovascular, la mayor parte de este CO2 se elimina rápidamente de los tejidos por su hidratación a iones de bicarbonato. El ion bicarbonato presente en el plasma sanguíneo se transporta a los pulmones, donde se deshidrata de nuevo en CO2 y se libera durante la exhalación. Estas conversiones de hidratación y deshidratación de CO2 y H2CO3, que normalmente son muy lentas, se ven facilitadas por la anhidrasa carbónica tanto en la sangre como en el duodeno. Mientras que 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 cetónicos); del mismo modo, cualquier base (por ejemplo, urea del catabolismo de las proteínas) es neutralizada por el ácido carbónico (H2CO3).

Regulacióneditar

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 de 6,1 a temperatura fisiológica), se debe mantener constantemente un bicarbonato a ácido carbónico de 20:1; esta homeostasis está mediada principalmente por sensores de pH en la médula oblonga del cerebro y probablemente en los riñones, conectados a través de bucles de retroalimentación negativa a efectores en los sistemas respiratorio y renal. En la sangre de la mayoría de los animales, el sistema tampón de bicarbonato se acopla a los pulmones a través de la compensación respiratoria, el proceso por el cual la velocidad y/o la profundidad de la respiración cambian para compensar los cambios en la concentración de CO2 en la sangre. Según el principio de Le Chatelier, la liberación de CO2 de los pulmones empuja la reacción hacia arriba a la izquierda, causando que la anhidrasa carbónica forme CO2 hasta que se elimine todo el exceso de ácido. La concentración de bicarbonato también está regulada por la compensación renal, el proceso por el cual los riñones regulan la concentración de iones de bicarbonato secretando iones H+ en la orina mientras, al mismo tiempo, reabsorben iones HCO−
3 en el plasma sanguíneo, o viceversa, dependiendo de si el pH del plasma está bajando o subiendo, respectivamente.

Ecuación de Henderson–Hasselbalcheditar

Se puede usar una versión modificada de la ecuación de Henderson–Hasselbalch para relacionar el pH de la sangre con los componentes del sistema tampón de bicarbonato:

pH = p K a H 2 CO 3 + log ⁡ ( ) , {\displaystyle {\ce {pH}}={\textrm {p}}K_{a~{\ce {H_2CO_3}}}+\log \left({\frac {}{}}\right),}

donde:

• pKa H2CO3 es el negativo logaritmo (base 10) de la constante de disociación ácida del ácido carbónico. Es igual a 6.1.
• es la concentración de bicarbonato en la sangre
• es la concentración de ácido carbónico en la sangre

Al describir la gasometría arterial, la ecuación de Henderson–Hasselbalch se cita generalmente en términos de pCO2, la presión parcial de dióxido de carbono, en lugar de H2CO3. Sin embargo, estas cantidades están relacionadas por la ecuación:

= k H CO 2 × p CO 2 , {\displaystyle =k_{\ce {H~CO_{2}}}\times p_{\ce {CO_{2}}},}

donde:

• es la concentración de ácido carbónico en la sangre
• kH CO2 es una constante, incluyendo la solubilidad del dióxido de carbono en la sangre. kH CO2 es aproximadamente 0.03 (mmol/L)/mmHg
• pCO2 es la presión parcial de dióxido de carbono en la sangre

En conjunto, la siguiente ecuación se puede usar para relacionar el pH de la sangre con la concentración de bicarbonato y la presión parcial de dióxido de carbono:

pH = 6.1 + log ⁡ ( 0.0307 × p CO 2 ) , {\displaystyle {\ce {pH}}=6.1+\log \left({\displaystyle {\\frac {} {0.0307\times p_{{\ce {CO_2}}}}}\derecho)}

donde:

• El pH es la acidez en la sangre
• es la concentración de bicarbonato en la sangre, en mmol/L
• pCO2 es la presión parcial de dióxido de carbono en la sangre, en mmHg

Derivación de la aproximación de Kassirer–Bleicheditar

La ecuación de Henderson–Hasselbalch, que se deriva de la ley de acción de masas, se puede modificar con respecto a sistema tampón de bicarbonato para obtener una ecuación más simple que proporciona una aproximación rápida de la concentración de H+ o HCO−
3 sin necesidad de calcular logaritmos:

K a , H 2 CO 3 = {\displaystyle K_{a,{\ce {H_2CO_3}}}={\frac {}{}}}

Dado que la presión parcial del dióxido de carbono es mucho más fácil de obtener de la medición que el ácido carbónico, la constante de solubilidad de la ley de Henry, que relaciona la presión parcial de un gas con su solubilidad, para el CO2 en plasma se utiliza en lugar de la concentración de ácido carbónico. Después de reorganizar la ecuación y aplicar la ley de Henry, la ecuación se convierte en:

= K ‘ ⋅ 0.03 p CO 2 , {\displaystyle ={\frac {K’\cdot 0.03p_{{\ce {CO_2}}}}{}},}

donde K’ es la constante de disociación del pKa del ácido carbónico, 6.1, que es igual a 800nmol/L (ya que K’ = 10−pKa = 10−(6.1) ≈ 8.00X10−07mol/L = 800nmol/L).

Multiplicando K’ (expresado como nmol / L) y 0,03 (800 X 0,03 = 24 ) y reordenando con respecto a HCO –
3, la ecuación se simplifica a:

= 24 p CO 2 {\displaystyle =24{\frac {p_{{\ce {CO_2}}}}{}}}