Puffer und die Henderson-Hasselbalch-Gleichung

Konzept
Prüfungsrelevanz: mittel

Puffer fangen überschüssige Säure oder Base innerhalb von Sekunden ab und verhindern starke Schwankungen des Blut-pH.

Aktualisiert 1 Nov 2026

Auch genannt: Puffersysteme, Bicarbonat-CO₂-System

Worum es geht

Der Körper verteidigt einen pH von ≈7,40 mit drei Linien: chemische Puffer (Sekunden), die Lunge (Minuten bis Stunden, Anpassung des CO₂) und die Nieren (Stunden bis Tage, Anpassung des Bicarbonats). Ein Puffer ist eine schwache Säure mit ihrer konjugierten Base, die H⁺ abgeben oder aufnehmen. Das Bicarbonat-CO₂-System ist der wichtigste extrazelluläre Puffer, nicht wegen seines pKa, sondern weil seine beiden Enden getrennt reguliert werden: CO₂ durch die Lunge und HCO₃⁻ durch die Nieren.

Gleichungen

Henderson-Hasselbalch (Bikarbonatsystem)pH = 6,1 + log ( [HCO₃⁻] / (0,03 × PCO₂) )

6,1: pKs des Paares CO₂/HCO₃⁻
0,03: CO₂-Löslichkeit (mmol/L pro mmHg)
[HCO₃⁻]: mmol/L
PCO₂: mmHg

Mit HCO₃⁻ 24 und PCO₂ 40: 24/1,2 = 20; log 20 ≈ 1,3; pH ≈ 7,4.

CO₂-HydratationCO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻

Die Carboanhydrase beschleunigt den ersten Schritt (Erythrozyten, Nierentubulus).

Arterielle Blutgasanalyse auf Meereshöhe (ca.)

Parameter	Wert	Hinweis
pH	7,35–7,45
PaCO₂	35–45 mmHg
HCO₃⁻	22–26 mmol/L
In Bogotá (~2600 m)	Normales PaCO₂ und HCO₃⁻ etwas niedriger	chronische Hyperventilation in der Höhe; lokale Referenzwerte verwenden

Ungefähre Werte eines gesunden Erwachsenen in Ruhe; jedes Labor legt eigene Referenzbereiche fest.

Die Puffer des Körpers

Puffer	Wo er wirkt	pKa	Hinweis
Bicarbonat/CO₂	Plasma und Interstitium	6,1	Offenes System: Lunge und Nieren stellen seine beiden Enden ein
Phosphat (HPO₄²⁻/H₂PO₄⁻)	Intrazellulär und Urin	6,8	Bildet titrierbare Säure im Urin
Proteine und Hämoglobin	Zellen, Erythrozyten	variabel (Histidin ≈6–7)	Desoxyhämoglobin bindet mehr H⁺
Knochen (Carbonat, Phosphat)	Skelett	—	Puffert chronische Azidose auf Kosten des Knochenminerals
Ammoniak/Ammonium	Urin	≈9,2	Fängt H⁺ als NH₄⁺; die Niere passt an, wie viel sie bildet

Klinischer Bezug

Bei chronischer Nierenkrankheit wird retinierte Säure teilweise vom Knochen gepuffert, was zum Knochenschwund beiträgt.
Ist die Ventilation fixiert (tiefe Sedierung, schwere COPD), verliert das Bicarbonatsystem seinen Vorteil: Das beim Puffern entstehende CO₂ wird nicht abgeatmet und der pH sinkt weiter.

Testen Sie sich

Überlegen Sie die Antwort und tippen Sie dann auf die Frage.

Wenn der pKa von Bicarbonat (6,1) weit von 7,4 entfernt ist, warum ist es dann der wichtigste extrazelluläre Puffer?

Es ist ein offenes System: Das beim Puffern von H⁺ entstehende CO₂ wird über die Ventilation entfernt, und die Niere ersetzt das HCO₃⁻. Seine hohe Konzentration und die getrennte Regulation beider Enden wiegen den entfernten pKa auf.

Ein Patient hat HCO₃⁻ 12 mmol/L und PaCO₂ 20 mmHg. Wie hoch ist der pH ungefähr, und warum?

12 / (0,03 × 20) = 12 / 0,6 = 20; log 20 ≈ 1,3; pH ≈ 7,4. Das Verhältnis bleibt erhalten, obwohl beide Werte stark gestört sind: Den Kontext beachten (kompensierte oder gemischte Störung).

Warum verbessert desoxygeniertes Hämoglobin den CO₂-Transport im venösen Blut?

Es ist ein besserer H⁺-Akzeptor als Oxyhämoglobin: Indem es das bei der CO₂-Hydratation freigesetzte H⁺ aufnimmt, kann sich im Erythrozyten mehr HCO₃⁻ bilden (Haldane-Effekt).