Le cellule del tubulo prossimale riassorbono l'80% del bicarbonato filtrato mediante un processo che avviene in più fasi. Sulla membrana apicale delle cellule, a contatto con il liquido tubulare (preurina), si trova un trasportatore di membrana che scambia uno ione sodio con uno ione idrogeno. Poiché il gradiente chimico a questo livello favorisce l'ingresso del sodio nella cellula, gli ioni idrogeno sono spinti a fuoriuscire dalla cellula verso il lume tubulare. Qui i protoni si coniugano al bicarbonato (filtrato a livello glomerulare) formando acido carbonico, il quale viene poi convertito da un'anidrasi carbonica in CO2 e H20. La CO2 può diffondere liberamente nelle cellule tubulari dove avviene una reazione di idratazione (CO2 + H2O → H2CO3), il quale si scinde poi in h+ e ioni HCO3-. Questi ultimi, mediante altri trasportatori localizzati sulla membrana basolaterale della cellula, rientrano nel sangue tramite i capillari peritubulari.