Wasser und Säure-Basen-Haushalt

Eingestellt von am 16.05.2013
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Wie angekündigt: In diesem Artikel geht es um den Säure-Basen-Haushalt bzw. um das Säure-Basen-Gleichgewicht.

Es wird – zwangsläufig – ein wenig (bio-)chemisch … aber nur am Anfang – und nur für diejenigen unter Euch, die interessiert sind an Grundlageninformation.

Der Rest überspringt die folgenden Abschnitte einfach!

Auf geht’s!

Auf geht’s!

Das Säure-Basen-Gleichgewicht

Säuren und Basen

Säuren sind Verbindungen, die in Wasser gelöst Wasserstoffionen, sprich: Protonen (H+) abspalten können.

Säuren entstehen, wenn sich wasserlösliche Nichtmetalloxide, z.B. Kohlendioxid, mit Wasser verbinden, indem das Gas in Wasser eingeleitet wird. Säuren gibt es also nur als wässrige Lösungen.

Basen (Laugen) sind Verbindungen, die in wässriger Lösung Hydroxylionen (OH-) abspalten können. Sie entstehen bei der Reaktion von Metalloxiden mit Wasser.

Reagieren Säuren und Basen miteinander, neutralisieren sie sich. Es entsteht eine neutrale Lösung.

Bei der Reaktion von (gleichen Teilen) Salzsäure und Natronlauge entsteht Kochsalz und Wasser: HCl (Salzsäure) + NaOH (Natronlauge) -> H+  +  Cl-  + Na+  +  OH –  -> NaCl + H20.

Aus einer Säure und einer Base entsteht immer ihr Salz. Die Protonen (H+) und die Hydroxylionen (OH-) verbinden sich zu Wasser (H2O).

Der pH-Wert

Der pH-Wert ist ein Maß für die Wasserstoffionenkonzentration (H+) einer wässrigen Lösung, und damit ein Maß für den sauren oder basischen Charakter einer Lösung. PH-Werte gibt es nurbei wässrigen Lösungen!

Wasser kann sich sowohl als Säure als auch als Base verhalten, da es sich zu Wasserstoffionen, d.h. Protonen (H+) und Hydroxylionen (OH-) aufspalten kann.

Ob eine Lösung sauer, neutral oder basisch ist, hängt also letztlich ab von der Wasserstoffionenkonzentration (H+):

  • saure Lösungen: pH < 7; hohe H+-Ionen-Konzentration,
  • neutrale Lösung: pH = 7; H+-Ionen- und OH- -Ionen-Konzentration gleich groß,
  • basische Lösung: pH > 7; niedrige H+-Ionen-Konzentration und hohe OH- -Ionen-Konzentration.

Zur Darstellung des Säuregrads dient folgende pH-Skala von 0 bis 14:

0       1       2       3       4       5       6       7       8       9       10       11       12       13       14
sauer                                                    neutral                                                     basisch

 

Hier eine Übersicht über unser Verdauungssystem und dessen typischerweise basische (alkalische) bzw. saure Millieus:

  • Mundhöhle: Sie ist die am dichtesten von Bakterien besiedelte Region und sollte einen leicht basischen pH-Wert haben. Ein solch‘ leicht basischer pH-Wert erhält „gute“ und bekämpft „schlechte“ Bakterien (z.B. Karies). Der Speichel ist darum – von situativen Ausnahmen abgesehen – in aller Regel basisch.
  • Magen: Er ist sauer – und zwar durch und durch (pH-Wert: 2). Wäre er das nicht, könnten weder die mit der Nahrung aufgenommenen Bakterien, Pilze und etwaige andere Mikroorganismen abgetötet noch Eiweiße und andere Nahrungsbestandteile aufgeschlossen werden. „Schuld“ am sauren Magenmilieu ist die Magensalzsäure (HCl), die von den Belegzellen an der Magenwand gebildet wird. Lieferant des Chlor-Bestandteils ist übrigens das in unserem Blut gelöste Natriumchlorid (NaCl) (Kochsalz)!
  • Dünndarm: Er ist basisch. Um den aus dem Magen kommenden sauren Speisebrei zu neutralisieren, führen nach dem Magenende die Ausführgänge von Leber, Galle und Bauchspeicheldrüse in den Beginn des Dünndarms. Die Sekrete von Leber, Galle und Bauchspeicheldrüse sind allesamt basisch un werden mit Hilfe von Natronlauge (NaOH) aus dem im Blut gelösten Natrium gebildet. Das basische Dünndarmmilieu ist notwendig, um die Nahrungsbestandteile optimal aufschließen zu können.
  • Dickdarm: Er ist in aller Regel wieder leicht sauer. Der Grund: Über seine Schleimhaut werden basische Mineralien resorbiert.

Dieses „hin und her“ zwischen sauer und basisch hat System: Das Wechselspiel zwischen Säuren und Basen erzeugt bioelektrische Lebenskraft – ähnlich einer Batterie. Der dazugehörige Fachbegriff lautet: Redoxpotential.

Oxidations- und Reduktionsreaktionen (Redoxreaktionen) nehmen in biologischen Systemen eine zentrale Stellung ein. Die Reduktion und Oxidation von Molekülen und der damit verbundene Elektronen- und d.h. Energiefluss ist nicht nur Grundlage unseres menschlichen Daseins, sondern eines jeden Lebens überhaupt.

Puffersysteme

Hydrogencarbonat / Kohlensäure

Für den „normalen“ Ablauf unseres Stoffwechsels ist ein konstanter pH-Wert von großer Bedeutung. So schwankt der pH-Wert unseres Blutes nur minimal, lediglich zwischen 7,35 und 7,45.

Ein Absinken des pH-Wertes der Körperflüssigkeiten auf unter 7,35 wird als Azidose bezeichnet, eine Erhöhung auf über 7,45 als Alkalose. Eine „metabolische Alkalose“ kann entstehen, wenn dem Körper übermäßig Lactat, Citrat oder Hydrogencarbonat, z.B. im Wege einer Infusion zugeführt werden. Auch eine gestörte Nierenfunktion kann dazu führen.

Eine respiratorische Alkalose kann durch Hyperventilation verursacht werden. Dabei wird zuviel Kohlendioxid (CO2) abgeatmet, sodass die Konzentration von Kohlensäure im Blut abfällt.

(In diesem Zusammenhang empfehle ich Euch allen das Buch „Befreite Atmung“ von Christian Opitz. Es ist jeden Cent wert … )

Die „metabolische Azidose“ kann durch die erhöhte Bildung von Ketonkörpern hervorgerufen werden. Ebenso bei Durchfall oder Einschränkung der renalen H+-Ausscheidung.

Durch eine Veränderung des pH-Werts werden Quellzustände der Eiweißstoffe, Funktionen von Zellmembranen, Wirkungsweise von Enzymen und vieles mehr beeinträchtigt. Besonders Enzyme – und damit die Katalysatoren unseres Stoffwechsels – sind in Bezug auf Ihre optimale Wirkung an einen bestimmten pH-Wert gebunden. 

Um die optimalen pH-Werte aufrecht zu erhalten, verfügt unser Organismus über verschiedene Puffersysteme, die den pH-Wert konstant halten, indem sie bestimmte Säure- oder Basenmengen „abpuffern“: Kommt Säure hinzu werden die zusätzlichen Protonen (H+) abgepuffert, bei hinzukommender Base werden die zusätzlichen Hydroxylionen abgepuffert.

Entscheidend ist: Das System bleibt im optimalen Zustand. Andernfalls, sprich: ohne diese Pufferkapazität würde  jede saure bzw. basische Speise zu einer drastischen Veränderung pH-Werts führen!

Puffersysteme sind für alle Lebewesen von immenser Bedeutung. Beim Menschen geschieht dies in erster Linie über die im Blut angelegten Puffersysteme. Das wichtigste Puffersystem im menschlichen Organismus ist der Hydrogencarbonat / Kohlensäure-Puffer. (Fast) jede Veränderung der Wasserstoffionenkonzentration kann durch eine Sofortreaktion dieses Puffersystems normalisiert werden.

Ein Beispiel: Bei der Entstehung von Lactat erhöht sich die H+-Konzentration, wodurch das Säure-Basen-Gleichgewicht gestört wird. Um den optimalen Zustand wieder herzustellen wird aus Hydrogencarbonat mithilfe der hinzukommenden H+ -Protonen  Kohlensäure gebildet. Die Wasserstoffionenkonzentration wird also gesenkt:

A) HCO3 (Hydrogencarbonat) + H+ (hinzukommende Wasserstoffionen) -> H2CO3 (Kohlensäure).

Das Ganze funktioniert natürlich auch umgekehrt, gesetzt der Fall es kommen zuviele Hydroxylionen hinzu:

B) H2CO3 (Kohlensäure) + OH  (hinzukommende Hydroxylionen) -> HCO3 (Hydrogencarbonat) + H2O (Wasser)

Puffersysteme sind also in der Lage pH-Wert-Änderungen dadurch auszugleichen, dass sie Protonen (H+) sowohl aufnehmen (Protonenakzeptor) als auch abgeben können (Protonendonator).

Regulation durch Atmung und Nieren

Unterstützt wird das Hydrogencarbonat / Kohlensäurepuffersystem durch Atmung und Niere.

Steigt die Wasserstoffionenkonzentration und infolgedessen die Kohlensäurekonzentration im Blut (s oben unter A), kann durch ein schnelleres und tieferes Atmen (Hyperventilation) das überschüssige Kohlenstoffdioxid mit der Atemluft abgegeben werden.

Sinkt dagegen die Wasserstoffionenkonzentration und somit die Kohlensäurekonzentration der Körperflüssigkeiten (s. oben unter B), reagiert das Atemsystem mit einer Hypoventilation. Dabei wird vermindert Kohlenstoffdioxid abgegeben – bis der normale pH-Wert wieder erreicht ist.

Unsere Niere ist in der Lage Wasserstoffionen (H+) über den Harn auszuscheiden, gebunden z.B. an Ammoniak.

 

Soviel zum Thema Säure-Basen und Wasser.

Die nächste Folge dieser Reihe wird aller Wahrscheinlichkeit nach das Thema Trinkwasser behandeln.

Davon ausgehend werden wir Schritt für Schritt erklären welche „Wässerchen“ und Technologien auf dem Markt der Wasseraufbereitung sinnvoll und vor allem: vertrauenswürdig sind.

Genug für heute!

Carlos

Carlos

Carlos

Carlos trinkt seit vielen Jahren Grüne Smoothies und ist Blogger der ersten Stunde von GrüneSmoothies.de. Als ausgebildeter Ernährungs- und ganzheitlicher Gesundheitsberater sowie Personal Coach beschäftigt er sich intensiv mit den Zusammenhängen zwischen Ernährung und Gesundheit. Ihn zeichnet seine leidenschaftliche Skepsis und Neugierde aus, denn er will es meistens ganz genau wissen.
Carlos vertritt die Auffassung, dass „Ernährung die vielleicht wichtigste Variable zur Gesunderhaltung ist, auf die jeder Mensch am besten Einfluss nehmen kann.“ Grüne Smoothies sind für ihn ein wesentlicher Bestandteil einer gesunden Ernährung, weil sie den Körper natürlich, einfach und wirkungsvoll mit allem versorgen, was er für einen guten Start in den Tag braucht.

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