Chemische Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff

Gesundheitslexikon: Kohlendioxid (Kohlenstoffdioxid)

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24. Oktober 2019 - 10:53 Uhr

Kohlendioxid - ein Schlüsselmolekül in der Biologie

Ohne Kohlendioxid ist kein Leben möglich. Neben Wasser und Mineralien gehört es zu den wichtigsten Ausgangsstoffen für die Synthese aller biologischen Grundbausteine und Wirkstoffe. Außerdem ist es der einzige Lieferant von Kohlenstoff, dem Grundelement des Lebens. Schließlich entsteht beim oxidativen Abbau aller organischen Moleküle wiederum Kohlendioxid. In diesem Sinne kann Kohlendioxid als Schlüsselmolekül im biologischen Kreislauf betrachtet werden. Wir erklären, was Kohlendioxid ist, welche Bedeutung es für den menschlichen Organismus hat und wie es medizinisch genutzt werden kann.

Was ist Kohlendioxid?

Kohlendioxid oder Kohlenstoffdioxid ist ein wichtiger Bestandteil der Erdatmosphäre. Es besteht aus einem Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatomen. Dieses gasförmige Oxid entsteht bei jedem Verbrennungsprozess (Oxidation) von kohlenstoffhaltigen organischen Verbindungen und dient außerdem im Rahmen der Fotosynthese unter Freisetzung von Sauerstoff zum Aufbau der Grundbausteine des Lebens. Alle organischen Verbindungen enthalten als wichtigstes Element Kohlenstoff, das aus Kohlendioxid stammt. Bei deren Abbau mithilfe von Sauerstoff entstehen im lebenden Organismus als Endprodukte stets Kohlendioxid und Wasser. Dieser biologische Prozess zählt zu den Oxidationen und wird als Atmung bezeichnet, wenn als Reaktionspartner Sauerstoff beteiligt ist.

Welche Bedeutung hat Kohlendioxid für den menschlichen Organismus?

Kohlendioxid besitzt für alle Organismen eine herausragende Bedeutung. Bei Mensch und Tier entsteht es durch Verbrennungsprozesse im Inneren der Zelle. Diese finden vor allem in den sogenannten Mitochondrien, den Energiekraftwerken des Körpers, statt. Über komplizierte biochemische Oxidationsprozesse werden dort mit Sauerstoff die Energieträger Kohlenhydrate, Fette und auch die Aminosäuren aus den Proteinen unter Bildung von Kohlendioxid und Wasser abgebaut. Dabei wird chemische Energie aus den Nährstoffen frei, die für die Lebensprozesse des Körpers notwendig sind. Das entstandene Kohlendioxid wird im Blut gelöst, mit dem venösen Blut in die Lungen transportiert und dort abgeatmet.

Kohlendioxid im Blut

Der gleichzeitig beim Einatmen aufgenommene Sauerstoff gelangt über das arterielle Blut zu den einzelnen Körperzellen, wo er verbraucht wird. Dabei erfolgt der Transport des Kohlendioxids über drei mögliche Wege. So ist es zu etwa 70 Prozent in Form von Bikarbonat im Blut gelöst, zu ca. 23 Prozent an Hämoglobin gebunden und zu 7 Prozent physikalisch im Blutplasma gelöst. Über das Bikarbonat wird außerdem der pH-Wert des Blutes konstant gehalten. Das ständig nachproduzierte Kohlendioxid bildet mit Wasser Kohlensäure, die über den Bikarbonatpuffer abgefangen und erst in der Lunge wieder freigegeben wird. Dort spaltet sich Kohlendioxid ab, welches zur Ausatmung gelangt.

Wie wird Kohlendioxid in der Medizin eingesetzt?

In der Medizin wird Kohlendioxid nur in eingeschränktem Maße eingesetzt. Bis in die fünfziger Jahre war es besonders in den USA als erfolgreiches Anästhetikum bekannt. Danach ist es durch wirksamere inhalierbare Narkosemittel ersetzt worden. Heute kommt es noch in Zäpfchen als Abführmittel zum Einsatz. Diese Zäpfchen enthalten Kohlendioxid in Form eines Gemischs aus Natriumhydrogenphosphat und Natriumhydrogenkarbonat. Nach der Auflösung der Zäpfchen im Darm reagieren diese beiden Verbindungen miteinander und setzen Kohlendioxid frei. Dabei bläht es den Darm zur Auslösung des Stuhlreflexes auf.

Wichtiger Hinweis: Dieser Artikel kann einen Besuch beim Arzt nicht ersetzen. Er enthält nur allgemeine Hinweise und darf daher keinesfalls zu einer Selbstdiagnose oder Selbstbehandlung herangezogen werden.