Menschen atmen Sauerstoff ein und atmen Kohlendioxid aus. Dieser Prozess klingt einfach, aber die Details sind tatsächlich ziemlich komplex. Während des Atmungsprozesses wandeln Menschen Zucker in Energie um. Kohlendioxid ist ein Abfallprodukt dieses Prozesses. Kohlendioxid wird ins Blut abgegeben, 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. Wenn Kohlendioxid in Wasser gelöst wird, bildet Kohlensäure Kohlensäure, H2CO3. Kohlensäure kann zwei Wasserstoffatome oder Protonen verlieren. Der Verlust von Protonen in einer Lösung macht diese Lösung sauer.
Carbonat-Puffer-System
Das Carbonat-Puffersystem kontrolliert den pH-Wert im Blut. PH ist ein Maß für den Säuregehalt. Je niedriger der pH-Wert, desto saurer ist eine Lösung. Kohlendioxid ist ein wesentlicher Bestandteil des Carbonat-Puffersystems. Wenn Kohlendioxid im Blut gelöst ist, entsteht ein Puffer aus Bikarbonat-Ionen, HCO3-, Kohlensäure, H2CO3 und Kohlendioxid, CO2. Alle drei existieren 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 verringert.
Zellatmung
Während der Zellatmung atmet der Mensch Sauerstoff ein. Der Körper nutzt diesen Sauerstoff als Teil des Umwandlungsprozesses von Zucker und anderen Molekülen in Energie. Ein Abfallprodukt dieses Prozesses ist Kohlendioxid. Kohlendioxid wird in das Blut freigesetzt. Mit steigendem Kohlendioxidgehalt verschiebt sich das Gleichgewicht des Carbonatpuffers. Es wird mehr Kohlensäure H2CO3 hergestellt, die dann die Säuregehalt des Blutes erhöht.
Regulierung der Blutsäuregehalt
Da die Freisetzung von Kohlendioxid in das Blut das Gleichgewicht des Carbonatpuffers verschiebt, muss der Körper das überschüssige Kohlendioxid entfernen, um den pH-Wert zu regulieren. Daher trägt Blut das Kohlendioxid zu den Lungen, wo es ausgeatmet wird. Die Geschwindigkeit und Tiefe der Atmung reguliert die Menge an Kohlendioxid, die ausgeatmet wird. Schneller, tiefer 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 zwei kleine Säure hat, sind die Ergebnisse als Azidose bzw. Alkalose bekannt. Lungen- oder Atmungsstörungen können eine respiratorische Azidose und respiratorische Alkalose durch eine Vernachlässigung der Menge an Kohlendioxid, die während der Atmung ausgeatmet wird, verursachen. Zu wenig ausgeatmetes Kohlendioxid erhöht die Säuregehalt des Blutes, während zu viel ausgeatmetes Kohlendioxid die Säuregehalt des Blutes verringert.
