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La regulación de las concentraciones de iones hidrógeno (hidrogeniones), en los líquidos corporales, es uno de los aspectos más importantes de la homeostasis. La concentración de hidrogeniones en los líquidos corporales es relativamente baja, si se compara con otros iones, como el sodio o el potasio. Sin embargo, la regulación de la concentración de hidrogeniones es mucho más estricta que la de la mayor parte de los iones del organismo. Así, la variación normal en la concentración de hidrogeniones del líquido extracelular es un millón de veces menor que la del ion sodio. La razón de esta gran precisión en la regulación de la concentración de hidrogeniones se debe a que pequeñas variaciones en la misma, causan grandes cambios en muchas funciones celulares y, por tanto, se altera el funcionamiento de muchos órganos, así como del conjunto del organismo. La alteración de las funciones celulares se basa en el hecho de que la actividad de las enzimas es dependiente de la concentración de hidrogeniones, como posteriormente se detallará. Como la función celular depende de la acción concertada de muchas enzimas, un pequeño cambio en la concentración de hidrogeniones puede inducir aumentos de la velocidad de ciertas reacciones y disminución simultánea de la velocidad de otras, lo que altera profundamente la función celular.
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En este capítulo se estudiarán los diversos mecanismos involucrados en la regulación de la concentración de hidrogeniones y los órganos implicados en la misma, con especial hincapié en los mecanismos renales de regulación de la excreción de hidrogeniones. Asimismo, se revisarán de forma breve las patologías asociadas a cambios en la concentración de hidrogeniones (acidosis y alcalosis) y las causas de las mismas.
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Definición de ácido y base
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Arrhenius hizo la primera aproximación científica del concepto ácido-base, en 1887. Definió un ácido como una sustancia capaz de disociarse en una solución acuosa, para producir hidrogeniones. Esta definición identificaba la mayor parte de los ácidos conocidos en aquel tiempo. Por otro lado, designó una base como una sustancia que se disocia en una solución acuosa, para dar lugar a iones hidroxilo. Esta teoría no era totalmente satisfactoria pues varias sustancias ácidas no contienen hidrogeniones, mientras que algunas básicas no contienen hidroxilo. Además, la teoría podía aplicarse en forma exclusiva a soluciones acuosas. El siguiente avance fue propuesto por Bronsted y Lowry en 1923; es la teoría más utilizada, por lo general, en textos médicos. Un ácido es definido como una sustancia que dona hidrogeniones a otra. Esta teoría no requiere una solución acuosa o una disociación, como en el caso de la teoría de Arrhenius. La sustancia que acepta el hidrogenión del ácido es llamada base conjugada. Esta idea del par ácido-base conjugada es una parte importante de la teoría de Bronsted-Lowry. La fuerza de un ácido se define como su capacidad para donar hidrogeniones al solvente, por ejemplo el agua en los sistemas biológicos. Un ácido fuerte tiene ...