Por John Brennan
Actualizado el 30 de agosto de 2022
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Cuando un ácido de Bronsted se disuelve en agua, libera iones de hidrógeno (H⁺), lo que aumenta la concentración de iones de hidrógeno de la solución. Los químicos expresan esta concentración como pH:cuanto menor es el valor del pH, mayor es la densidad de los iones de hidrógeno. La escala de pH varía de 0 (fuertemente ácido) a 14 (fuertemente alcalino), donde 7 representa neutralidad. En el cuerpo humano, una regulación precisa del pH es esencial para numerosos procesos fisiológicos.
Los iones de hidrógeno son los componentes básicos de la escala de pH, que abarca de 0 a 14. En soluciones acuosas, el H⁺ libre se une rápidamente al agua para formar hidronio (H₃O⁺). El cuerpo mantiene el pH para preservar la estructura de las proteínas, impulsar reacciones digestivas y regular el transporte de oxígeno en la sangre.
En el agua no existen iones de hidrógeno aislados; se asocian inmediatamente con H₂O para crear iones hidronio (H₃O⁺). En consecuencia, el pH refleja la concentración de hidronio en lugar de H⁺ libre. Un pH de 7 denota una concentración igual de iones H⁺ e hidróxido (OH⁻), mientras que los valores de pH más cercanos a 0 indican una concentración alta de iones de hidrógeno y los valores de pH más cercanos a 14 indican una concentración baja.
Las proteínas dependen de los enlaces de hidrógeno entre los aminoácidos para mantener su forma tridimensional. Las variaciones en la concentración de iones de hidrógeno pueden alterar estos enlaces, provocando que las proteínas se pleguen mal o pierdan su función. Para evitar tales alteraciones, las células emplean sistemas tampón y control de pH compartimentado. Por ejemplo, los lisosomas mantienen un pH bajo para facilitar la degradación de los desechos celulares.
Las células parietales que recubren el estómago secretan H⁺ y Cl⁻, que se combinan para formar ácido clorhídrico (HCl). Este ácido reduce el pH gástrico a alrededor de 1 o 2, matando las bacterias ingeridas y activando la enzima pepsina. La actividad óptima de la pepsina requiere un entorno específico de iones de hidrógeno, que le permita dividir las proteínas de la dieta en péptidos. Cuando el quimo sale del estómago, el bicarbonato pancreático neutraliza el ácido, protegiendo la mucosa intestinal.
El pH de la sangre se mantiene firmemente entre 7,2 y 7,4. La respiración celular produce CO₂, que reacciona con el agua para generar ácido carbónico, elevando ligeramente la concentración de iones de hidrógeno. Esta modesta acidez hace que la hemoglobina libere oxígeno a los tejidos. Luego, la hemoglobina se une al CO₂ y al H⁺ para transportarlos de regreso a los pulmones, donde los niveles más bajos de CO₂ eliminan la difusión de la sangre, elevando el pH sanguíneo y mejorando la absorción de oxígeno.
Al comprender cómo los iones de hidrógeno influyen en el pH, podemos comprender el delicado equilibrio que sustenta la vida.
