pH-Regulierung in Zellen

Der pH-Wert ist ein Maß für die H⁺-Konzentration in einer Lösung und gibt den Säuregehalt oder die Alkalität an.

Die pH-Skala reicht von 0 bis 14, wobei sieben als neutral, ein Wert unter sieben als sauer und ein Wert über sieben als basisch gilt.

Der typische zytoplasmatische pH-Wert liegt in einem leicht alkalischen Bereich von 7,0 bis 7,4. Große Schwankungen dieses intrazellulären pH-Werts können kritische zelluläre Prozesse wie den Stoffwechsel, das Membranpotenzial und die Signalwege beeinflussen.

So verbindet sich beispielsweise CO₂ – das Endprodukt der Zellatmung – mit H₂O zu H₂CO₃ .

H₂CO₃ ist eine schwache Säure, die leicht dissoziiert, das Zytoplasma langsam ansäuert und zu zellulärem Stress führt.

Daher regulieren die Zellen ihren internen pH-Wert mithilfe von Ionenaustauschern, um die Wasserstoffionenkonzentration zu verändern.

Der Na⁺/H^+-Austauscher hilft, den intrazellulären pH-Wert auszugleichen, indem er den Ausfluss von H⁺ mit dem Einstrom von Na⁺ koppelt.

In ähnlicher Weise spielen Cl-HCO₃⁻-Austauscher eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung des intrazellulären pH-Werts, indem sie ^HCO-3−-Ionen im Austausch gegen Cl⁻-Ionen ausstoßen.