Enzym

Woher die Säure-Teilchen kommen

Ein Enzym im Osteoklasten gewinnt die Protonen aus Kohlendioxid und Wasser. Es heißt Carboanhydrase II.

Die Protonenpumpe braucht Nachschub. Jedes Proton, das sie in die Grube drückt, muss die Zelle vorher bereitstellen. Sie gewinnt es aus zwei Stoffen, die in jeder Zelle reichlich vorhanden sind: Kohlendioxid und Wasser.

Kohlendioxid entsteht in den Kraftwerken der Zelle als Abfall der Energiegewinnung. Der Osteoklast verwertet es an Ort und Stelle.

Für Ihre KnochenDie Säure für den Knochenabbau entsteht in der Abbauzelle selbst, und zwar aus ihrem eigenen Stoffwechsel. Sie wird gezielt in einen abgedichteten Raum gegeben. Mit der Säure aus Lebensmitteln hat dieser Vorgang nichts zu tun. Bei gesunder Ernährung ist der Säure-Basen-Haushalt in Ordnung. Eine echte Übersäuerung des Blutes ist ein Notfall für die Notaufnahme und lässt sich nicht am Urin messen.

Die Reaktion

Das Enzym Carboanhydrase II fügt ein Molekül Kohlendioxid und ein Molekül Wasser zusammen. Es entsteht Kohlensäure. Sie zerfällt sofort in zwei Teile: ein Proton und ein Bicarbonat.

Ohne Enzym läuft diese Reaktion nur langsam ab. Die Carboanhydrase gehört zu den schnellsten bekannten Enzymen. Ein einzelnes Molekül setzt in jeder Sekunde sehr viele Kohlendioxid-Moleküle um. So hält der Nachschub mit der Pumpe Schritt.

Das Proton geht nach unten, das Bicarbonat nach oben

Das Proton wandert zum Faltensaum und wird in die Grube gepumpt. Übrig bleibt Bicarbonat. Es ist das Gegenstück zur Säure, also eine Base. Bliebe es in der Zelle, würde ihr Inneres basisch, und die Zelle nähme Schaden.

Auf der Oberseite der Zelle sitzt deshalb ein Tauscher. Er gibt Bicarbonat nach außen ab und holt im Gegenzug Chlorid herein. Dieses Chlorid ist genau das, was am Faltensaum für den Ladungsausgleich gebraucht wird. Ein Vorgang liefert so die Zutat für den nächsten.

Dasselbe Prinzip im Magen und in der Niere

Auch die Zellen der Magenschleimhaut gewinnen ihre Säure mit einer Carboanhydrase. Die Niere nutzt das Enzym, um Säure auszuscheiden. Fehlt die Carboanhydrase II durch einen Erbfehler, sind deshalb Knochen und Niere zugleich betroffen: Der Knochen wird überdicht, und das Blut übersäuert.

In Zahlen

Enzym

Die Carboanhydrase II macht aus Kohlendioxid und Wasser ein Proton und ein Bicarbonat.

Tempo

Sie gehört zu den schnellsten bekannten Enzymen.

Tausch

Bicarbonat verlässt die Zelle auf der Oberseite, im Gegenzug kommt Chlorid herein.