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Sangre, sudor y Buffers la regulación del PH durante el ejercicio

Equilibrios ácido-base
Autores: Raquel y Regina Frey Casiday
Departamento de Química de la Universidad de Washington, St. Louis, MO 63130

¿Cómo afecta el ejercicio al cuerpo?Muchas personas hoy están interesadas en el ejercicio como una forma de mejorar su salud y capacidad física. Pero también existe la preocupación de que el exceso de ejercicio o el ejercicio que no es apropiado para ciertos individuos, en realidad puede hacer más daño que bien. El ejercicio tiene muchos efectos a corto y a largo plazo que el cuerpo debe ser capaz de manejar para que el ejercicio sea beneficioso.

Cuando hacemos ejercicio, nuestro ritmo cardíaco, presión arterial sistólica, y el gasto cardiaco (la cantidad de sangre bombeada por latido del corazón) aumentan. El flujo sanguíneo al corazón, a los músculos, y a la piel se incrementa. El metabolismo del cuerpo se vuelve más activo, produciendo CO2 y H + en los músculos. Nosotros respiramos más rápido y más profundo para suministrar el oxígeno requerido por este aumento del metabolismo. Finalmente, con el ejercicio intenso, el metabolismo de nuestro cuerpo excede el suministro de oxígeno ycomienza a utilizar los procesos bioquímicos alternativos que no requieren oxígeno (anaerobiosis).

Estos procesos generan mucho ácido láctico, que entra en el torrente sanguíneo. A medida que desarrollamos el hábito a largo plazo del ejercicio, nuestro gasto cardíaco y la capacidad pulmonar aumentan, incluso cuando estamos en reposo, por lo que podemos ejercer ejercicios más difíciles que antes. Con el tiempo, la cantidad de músculo en el cuerpo aumenta, y se quema la grasa según la energía que se necesita para ayudar a estimular el aumento del metabolismo del cuerpo.

Los cambios químicos en la sangre durante el ejercicioDurante el ejercicio, los músculos consumen oxígeno y transforman la energía química de la glucosa en energía mecánica. Este O2 proviene de la hemoglobina de la sangre. El CO2 y H + se producen durante la descomposición de la glucosa, y se retiran del músculo a través de la sangre. La producción y la eliminación de CO2 y H + junto con el uso y el transporte de O2 causan cambios químicos en la sangre. Estos cambios químicos, a menos que sean compensados por otras funciones fisiológicas, provocan que el pH de la sangre tienda a bajar.Si el pH del cuerpo es demasiado bajo (por debajo de 7,4), una condición conocida como “acidosis”. Esto puede ser muy grave, porque muchas de las reacciones químicas que ocurren en el cuerpo, especialmente las relacionadas con las proteínas, son dependientes del pH. Idealmente, el pH de la sangre debe mantenerse siempre en 7,4. Si el pH cae por debajo de 6,8 o sube por encima de 7,8, puede ocurrir la muerte. Afortunadamente, tenemos amortiguadores (buffers) en la sangre para protegen contra los grandes cambios en el pH sanguíneo.

¿Cómo se intercambian los productos químicos en el cuerpo?Todas las células en el cuerpo intercambian sus productos químicos (nutrientes, productos de desecho tóxicos, y los iones) con el fluido externo que les rodea (matriz extracelular). Este fluido externo, a su vez, realiza intercambios de productos químicos con la sangre que se bombea a través del cuerpo. Un modo dominante de intercambio entre estos fluidos (fluido celular, fluido extracelular, y la sangre) es la difusión a través de los canales de membrana, debido a un gradiente de concentración asociado con el contenido de los fluidos. Por lo tanto, la composición química de la sangre es extremadamente importante para la célula. Si, por ejemplo, el pH de la sangre y el líquido externo es demasiado baja (demasiados iones H+), entonces un exceso de H + iones entran en la célula. Como se mencionó anteriormente, mantener el pH apropiado es crítico para las reacciones químicas que se producen en el cuerpo. A fin de mantener la composición química adecuada dentro de las células, la composición química de los fluidos fuera de las células debe mantenerse relativamente constantes. Esta constancia se conoce en biología como la homeostasis.

El cuerpo tiene una gran variedad de mecanismos para mantener la homeostasis en la sangre y el líquido extracelular. La manera más importante que el pH de la sangre se mantiene relativamente constante es por Buffers disueltos en la sangre. Otros órganos ayudan a mejorar la función homeostática de los buffers. Los riñones ayudan a eliminar el exceso de productos químicos de la sangre. Es función primordial de los riñones eliminar iones H+ y otros componentes de los buffers de pH que se acumulan en exceso en el cuerpo durante el ejercicio. La acidosis que resulta de la falla de los riñones para realizar esta función excretora se conoce como acidosis metabólica. Sin embargo, la excreción por los riñones es un proceso relativamente lento, y puede tomar mucho tiempo para evitar la acidosis aguda que resulta de una disminución repentina en el pH (por ejemplo, durante el ejercicio). Los pulmones proporcionan una manera más rápida para ayudar a controlar el pH de la sangre.
El aumento de la respuesta de la respiración para ejercer ayuda para contrarrestar los efectos de la disminución del pH en el ejercicio mediante la eliminación de CO 2 es un componente principal de la solución buffers del pH en la sangre. La acidosis que resulta de una deficiencia de los pulmones para eliminar el CO 2 tan rápido como se ha producido se conoce como acidosis respiratoria.