Physiologie Mensch

Regelmechanismus Säure-Basen-Haushalt

Säure-Basen-Haushalt, physiologische Regelmechanismen die der Konstanthaltung (Homöostase) der Protonenkonzentration und damit des pH-Werts dienen. CO2 als Endprodukt der Zellatmung fällt bei körperlicher Arbeit in großen Mengen an. Im Blut reagiert es mit Wasser unter Bildung von Kohlensäure, welche im Organismus sofort zu Hydrogencarbonat und Protonen dissoziiert. Die Reaktion wird durch das Enzym Carboanhydratase katalysiert, sodass der größte Teil des CO2 im Blut nicht physikalisch gelöst, sondern als Hydrogencarbonat transportiert wird.

Der Säure-Basen-Haushalt umfasst einen Regelmechanismus, der der Konstanthaltung (Homöostase) der Protonenkonzentration und somit des pH-Werts dient. Der Säure-Basen-Haushalt stellt die aktuelle Reaktion der Körperflüssigkeit ein. Das ist die H+-Konzentration, bestimmt durch dissoziierte Säuren, vor allem H2CO3 aus CO2 plus H2O.

Funktion des Säure-Basen-Haushalts im Körper

Neutrales H2O zerfällt schwach in H+ und OH- und bildet 0,0000001 = 10-7mol H+ je Liter (l). Der Exponent von H+ misst die aktuelle Reaktion und heißt pH-Wert. H2O hat pH = 7. In Säure ist H+ höher, so dass pH sinkt, mit H2CO3 z.B. auf 10-6, also pH = 6 oder tiefer. Im Körper gilt extrazellulär pH = 7,40 und in den Zellen pH = 7,28.
Durch Puffer wird die Zufuhr von Säuren abgefangen. Das sind Gemische aus starker und schwacher Säure oder Säure und Basenrest, in denen H+ die H+-Dissoziation zurückdrängt. So bindet das Gemisch H2CO3 / HCO3- zugefügte H+ an HCO3-. Das erfolgt so lange,wie HCO3- verfügbar ist. Damit ist die Pufferkapazität gekennzeichnet.
Die Einregelung des pH-Wertes vollziehen Gleichgewichtsreaktionen und Regelsysteme.
Gleichgewichte liegen in Puffern vor, im Körper ist das: H2CO3 / HCO3- als Carbonatsystem; NaH2PO4 / Na2HPO4 als Phosphatsystem; die ampholytischen Proteine, vor allem das Hämoglobin.
Ihre Kapazität wird durch angepasste Abgabe von saueren Valenzen oder CO2 erweitert. So tauscht die Niere H+ aus dem Blut gegen Na+ vom Tubulus mit aktivem Transport und scheidet sie mit den sauren H2CO3 und NaH2PO4 oder mit NH3, verbunden mit NH4Cl, aus. NaHCO3 als basische Valenz wird dabei zurückgewonnen. Dieser renale Basensparmechanismus erlaubt Abgabe von H+ im Urin bis zum Urin-pH = 4.
Als Regelsystem wird die Atmung ausgenutzt. Der pH im Arterienblut wirkt als Reiz für Chemorezeptoren in den Meningen des 4. Hirnventrikels. Von ihnen wird das medulläre Atemzentrum als Regler informiert. Es aktiviert als Stellwerk die Atemmuskeln, die die Ventilation der Lunge einstellen. So wird die CO2-Abatmung in den Dienst einer konstanten pH-Einstellung genommen.
Abweichungen vom normalen pH-Wert heißen Azidosen und Alkalosen.

Säure-Basen-Haushalt, Austausch H gegen Na in Tubulus der Niere. Die Rolle der Niere im Säure-Basen-Haushalt hängt mit der Rückresorption des Bicarbonats im proximalen Tubulus zusammen.
Atmung als Regelsystem für den Säure-Basen-Haushalt; ein physiologischer Regelkreis, der den pH-Wert (Maß für den sauren oder basischen Charakter einer wässrigen Lösung) des Blutes in einem relativ konstanten Bereich hält.

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