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DENK(T)RÄUME Mobilität
Band 5: Chemie und Sport
wörtlich keine Luft mehr bekommt, muss sein Körper
auf die anaerobe Energieversorgung zurückgreifen.) Er
wird ermittelt, indem die körperliche Belastung, z. B.
die Laufgeschwindigkeit, gleichmäßig gesteigert und
in kurzen Zeitabständen die Laktat-Werte gemessen
und gegen die Belastung aufgetragen werden.
Ergänzend zu diesem Thema können die Schüler
im Reagenzglas den qualitativen Laktat-Nachweis als
zeisiggrünes Eisenlaktat erproben (Versuch 3: Quali-
tativer Laktat-Nachweis als Eisenlaktat)
9
.
Milchsäure-Acidose – der Blutpuffer erhält die
Mobilität
Die beim anaeroben Stoffwechsel gebildete Milchsäu-
re kann eine pH-Wert-Senkung des Blutes bewirken,
bei starker körperlicher Anstrengung sogar bis unter
6,9 (metabolische Acidose). (Der Soll-pH-Wert des
Blutes wird meist mit 7,4 angegeben; Schwankungen
9 L. Hallmann: Klinische Chemie. VEB-Verlag G. Thieme, Leipzig 1960, S. 82-83
zwischen 7,38 und 7,42 gelten als unbedenklich
10
.)
Damit eine pH-Änderung nicht lebensbedrohlich wird,
enthält das Blut Puffer, u. a. das System Kohlensäure/
Hydrogencarbonat, das den Schülern aus dem Mittel-
stufenunterricht bekannt sein sollte
11
.
CO
2(g)
+ 2 H
2
O CO
2(aq)
+ 2 H
2
O H
2
CO
3
+ 2 H
2
O
HCO
3
H
3
O
+
Die Wasserstoffionen der Milchsäure werden zunächst
durch die Pufferbase (Hydrogencarbonat) abgefan-
gen. Dabei sinkt deren Konzentration, während die
der korrespondierenden Puffersäure (Kohlensäure)
im venösen Blut steigt. Nach der Hasselbalch-Hen-
derson-Gleichung
pH = 6,1 + log (HCO
3
--Konzentration : CO
2
-Partialdruck)
müsste dann der pH-Wert sinken. Um dies zu vermei-
den, reagiert der menschliche Körper mit einer Steige-
rung des Atemzeitvolumens. Der Sprinter „bekommt
kaum Luft“, sodass vermehrt Kohlenstoffdioxid über
die Lunge abtransportiert und auf diese Weise dem
chemischen Gleichgewicht entzogen wird, bis das
ursprüngliche Verhältnis von Pufferbase und -säure
wiederhergestellt ist (respiratorische Kompensation).
Diese Zusammenhänge lassen sich in einem Mo-
dellversuch (Versuch 5: Modellversuch zur respirato-
rischen Kompensation einer metabolischen Acidose)
nachvollziehen
12
: Ein Modell-Blutpuffer wird herge-
stellt, indem eine Natriumhydrogencarbonat-Lösung
mit Salzsäure auf pH 7,4 eingestellt wird. Zur Model-
lierung einer metabolischen Acidose wird dieser Puf-
ferlösung Milchsäure zugesetzt, worauf sich der pH-
Wert etwas ins Saure verschiebt (7,2). Zur Modellie-
rung der respiratorischen Kompensation der Acidose
wird kräftig gerührt, sodass Kohlenstoff(IV)-oxid ent-
weicht und der pH-Wert wieder seinen ursprünglichen
Wert annimmt.
Durch die respiratorische Kompensation wird der
Säuregehalt im Blut abgepuffert. Schon Blut-pH-Ände-
rungen von 0,2 wirken stark leistungshemmend auf die
Muskulatur. Ein trainierter Sportler hat einen hohen
Puffergehalt im Blut. So kann er seine Mobilität bei
länger andauernder körperlicher Belastung erhalten.
n
Ü b e r d i e A u t o r e n
Volker Wiskamp
Martin Holfeld
((Freiraum lassen, wird in der Korrektur ergänzt))
10 H. Aebi: Einführung in die praktische Biochemie. Karger Verlag, Basel 1965,
S. 264-265
11 Vgl. W. Asselborn, M. Jäckel, K. T. Risch (Hrsg.): Chemie heute – Sek. II.
Schroedel, Hannover 2003, S. 125-126
12 M. Holfeld, V. Wiskamp, H. Gebelein: Chemie und Sport. Praxisschriftenreihe
Chemie. Aulis Verlag Deubner, Köln 2005, S. 24-25
INFO-BOX
Versuch 5
Modellversuch zur respiratorischen
Kompensation einer metabolischen Acidose
Geräte
Magnetrührer, Rührfisch, 2 Bechergläser (250 ml),
pH-Messgerät
Chemikalien
Natriumhydrogencarbonat, Milchsäure (
w
= 1 %),
Salzsäure (
c
= 0,1mol/l; C, ätzend)
Durchführung
2,5 g Natriumhydrogencarbonat werden in einem
Becherglas in 100 ml Wasser gelöst. Der pH-Wert der
Lösung wird mit einem pH-Meter ermittelt. (gemessener
Wert: pH = 8,2). Ein Modell-Blutpuffer (Hydrogencarbo-
nat/Kohlensäure) wird hergestellt, indem zu der magne-
tisch leicht gerührten Lösung 18 ml 0,1 mol/l Salzsäure
und danach tropfenweise weitere Säure gegeben wer-
den, bis der pH-Wert 7,4 beträgt.
Zur Modellierung einer metabolischen Acidose werden
dieser Pufferlösung 10 ml Milchsäure zugesetzt, und
der pH-Wert der Reaktionsmischung wird gemessen.
(gemessener Wert: pH = 7,2).
Zu Modellierung der respiratorischen Kompensation
der Acidose wird 1-2 Minuten kräftig gerührt, wobei
Gasblasen (CO
2
) ausgetrieben werden. Danach wird der
pH-Wert erneut gemessen. (Gemessener Wert: Nach 2,5
Minuten ist der pH-Wert auf 7,4 gestiegen. Bei längerem
Umrühren steigt er bis auf 7,6.)