Warum wird Blut saurer, wenn Kohlendioxid ansteigt?

Menschen atmen Sauerstoff ein und Kohlendioxid aus. Dieser Prozess hört sich einfach an, aber die Details sind tatsächlich ziemlich komplex. Während des Atems wandelt der Mensch Zucker in Energie um. Kohlendioxid ist ein Abfallprodukt dieses Prozesses. Kohlendioxid wird in das Blut freigesetzt, gelangt in die Lunge und wird ausgeatmet. Da Kohlendioxid eine schwache Säure ist, wird das Blut umso saurer, je mehr Kohlendioxid im Blut ist.

Kohlendioxid

Kohlendioxid hat die chemische Formel CO2. Dies bedeutet, dass für jedes Molekül Kohlenstoff zwei Moleküle Sauerstoff vorhanden sind. In Wasser gelöst, bildet Kohlendioxid Kohlensäure, H2CO3. Kohlensäure kann zwei Wasserstoffatome oder Protonen verlieren. Der Verlust von Protonen in einer Lösung macht diese Lösung sauer.

Karbonatpuffersystem

Das Carbonatpuffersystem kontrolliert den pH-Wert im Blut. PH ist ein Maß für die Azidität. Je niedriger der pH-Wert ist, desto saurer ist eine Lösung. Kohlendioxid ist ein wesentlicher Bestandteil des Carbonatpuffersystems. Wenn Kohlendioxid im Blut gelöst ist, entsteht ein Puffer, der aus Bicarbonationen, HCO3-, Kohlensäure, H2CO3 und Kohlendioxid, CO2 besteht. Alle drei sind im Gleichgewicht miteinander. Der Kohlensäureteil des Puffers kann Hydroxidionen neutralisieren, was den pH-Wert des Blutes erhöht, während der Bicarbonatteil des Systems Wasserstoffionen neutralisieren kann, was den pH-Wert des Blutes senkt.

Zellatmung

Während der Zellatmung atmen Menschen Sauerstoff ein. Der Körper verwendet diesen Sauerstoff als Teil der Umwandlung von Zucker und anderen Molekülen in Energie. Ein Abfallprodukt dieses Prozesses ist Kohlendioxid. Kohlendioxid wird in das Blut freigesetzt. Wenn die Kohlendioxidgehalte ansteigen, verschiebt sich das Gleichgewicht des Carbonatpuffers. Es wird mehr Kohlensäure H2CO3 hergestellt, was dann den Säuregehalt des Blutes erhöht.

Regulation der Blutsäure

Da die Freisetzung von Kohlendioxid in das Blut das Karbonatpuffergleichgewicht verschiebt, muss der Körper das überschüssige Kohlendioxid entfernen, um den pH-Wert zu regulieren. Daher transportiert Blut das Kohlendioxid in die Lunge, wo es ausgeatmet wird. Die Atemgeschwindigkeit und -tiefe reguliert die Menge an Kohlendioxid, die ausgeatmet wird. Schnelleres, tieferes Atmen atmet mehr Kohlendioxid aus.

Azidose und Alkalose

Die Regulierung des pH-Wertes des Blutes ist ein präziser Prozess. Wenn das Blut zu viel oder zu wenig Säure enthält, werden die Ergebnisse als Azidose bzw. Alkalose bezeichnet. Lungen- oder Atemstörungen können zu einer respiratorischen Azidose und zu einer Alkalose der Atemwege führen, indem die während der Atmung ausgeatmete Kohlendioxidmenge nicht reguliert wird. Zu wenig Kohlendioxid ausgeatmet erhöht die Azidität des Blutes, während zu viel Kohlendioxid die Azidität des Blutes verringert.