Sachtexte zu Mineralstoffen

Was der Begriff Säure-Basen-Stoffwechsel bezeichnet

Der Säuregehalt einer Lösung wird als pH-Wert angegeben — eine Zahl ohne Einheit, die auf einer logarithmischen Skala liegt. Im arteriellen Blut eines gesunden Erwachsenen bewegt sie sich zwischen 7,35 und 7,45. Die Spanne ist schmal, und das aus einem einfachen Grund: Schon eine Verschiebung um wenige Hundertstel verändert die Ladung von Eiweißen und damit ihre räumliche Form. Weil nahezu jedes Enzym auf eine bestimmte Faltung angewiesen ist, hält der Organismus den Wert in engen Grenzen, unabhängig davon, was gegessen wurde oder wie stark geatmet wird.

Der Stoffwechsel arbeitet dabei fortwährend in die Gegenrichtung, denn er bringt Säuren hervor. Unterschieden werden zwei Gruppen. Die flüchtige Säure ist das Kohlendioxid, das beim Umsatz von Nährstoffen entsteht und über die Lunge abgeatmet wird. Die nicht flüchtigen Säuren stammen überwiegend aus dem Abbau schwefelhaltiger Aminosäuren und aus Phosphatverbindungen; sie verlassen den Körper über die Niere. Zwischen Entstehung und Ausscheidung fangen Puffersysteme die anfallenden Protonen ab — im Blut vor allem das Paar aus Kohlensäure und Bikarbonat, daneben Hämoglobin, Phosphat und die Plasmaeiweiße.

Der Begriff Säure-Basen-Stoffwechsel fasst diese Vorgänge zusammen: Bildung, Pufferung, Transport, Ausscheidung. Gemeint ist ein Ablauf, kein Messwert und kein Zustand, den man in Ordnung bringen könnte. Genau in diesem Zusammenhang führt die Unionsliste der zugelassenen gesundheitsbezogenen Angaben einen Satz zu Zink: Zink trägt zu einem normalen Säure-Basen-Stoffwechsel bei — Gemäß Verordnung (EU) Nr. 432/2012.

Kohlendioxid ist die größte Säurelast des Tages

In Zahlen ist das Verhältnis eindeutig. Aus dem Umsatz von Kohlenhydraten, Fetten und Eiweiß entstehen bei einem Erwachsenen täglich rund 15.000 Millimol Kohlendioxid. Die nicht flüchtigen Säuren, um die es in Ratgebertexten meist geht, kommen dagegen auf etwa 70 Millimol — ungefähr ein Zweihundertstel davon. Wer den Säure-Basen-Stoffwechsel verstehen will, beginnt deshalb nicht beim Teller, sondern beim Atem.

Die Menge, die täglich als Gas anfällt

15.000 Millimol entsprechen etwa 340 Litern Kohlendioxid. Nur ein kleiner Teil davon ist im Blut physikalisch gelöst; der weitaus größere wird in den roten Blutkörperchen zu Bikarbonat und einem Proton umgesetzt und in dieser Form zur Lunge befördert. Das freigesetzte Proton bindet dabei an Hämoglobin, das seine Ladung aufnimmt, ohne dass sich der pH-Wert des Blutes nennenswert verschiebt. In der Lungenkapillare läuft die Reaktion rückwärts, und das Gas verlässt den Körper mit der Ausatemluft.

Bikarbonat wird in der Niere zurückgeholt

Im Blutplasma liegen etwa 24 Millimol Bikarbonat je Liter vor. Die Nieren filtern am Tag rund 180 Liter Primärharn, in dem entsprechend etwa 4.300 Millimol Bikarbonat enthalten sind — praktisch alles davon wird zurückgewonnen. Der Vorgang findet vor allem im proximalen Tubulus statt: Protonen gelangen in den Harn, verbinden sich dort mit Bikarbonat zu Kohlensäure, die in Wasser und Kohlendioxid zerfällt; beides tritt in die Tubuluszelle ein, wo sich derselbe Schritt umkehrt. Zusätzlich gibt die Niere Ammonium ab und bildet dabei neues Bikarbonat, das dem Blut zugutekommt.

Ohne Katalyse wäre die Umsetzung zu langsam für den Kreislauf

Kohlendioxid und Wasser reagieren auch ohne fremde Hilfe miteinander, allerdings träge: Bis sich das Gleichgewicht eingestellt hat, vergehen Sekunden. Ein rotes Blutkörperchen hält sich jedoch nur etwa eine Sekunde in einer Lungenkapillare auf. Beschleunigt wird der Schritt von einer Enzymfamilie, den Carboanhydrasen, von denen der Mensch mehr als ein Dutzend Formen besitzt — im roten Blutkörperchen, im Nierentubulus, in der Magenschleimhaut, im Auge. Jede dieser Formen hält in ihrem aktiven Zentrum ein einzelnes Zinkion, das ein Wassermolekül bindet und ihm die Abgabe eines Protons erleichtert. Auf dieser gut beschriebenen Chemie beruht der Zusammenhang, den die europäische Liste in einem einzigen Satz festhält.