Mineralsalze und Spurenelemente: Funktionen im Körper

Mineralsalze: Grundlagen und Vorkommen

Mineralsalze sind in Ionen (Anionen und Kationen) dissoziiert und sind Bestandteil der intra- und extrazellulären Medien.

Wichtige Funktionen gelöster Mineralsalze

1. Die wichtigste Funktion von Mineralien ist die Regulierung des Salzgehalts. Die Ionenkonzentrationen variieren in verschiedenen Kompartimenten des Körpers und müssen daher streng reguliert werden.
2. Regulierung des Membranpotenzials.
3. Regulierung der enzymatischen Aktivität, da Enzyme spezifische Bedingungen für ihre Funktion benötigen.
4. Regulierung des pH-Werts, einem entscheidenden Parameter für die biologische Aktivität im internen Milieu der Zelle.
5. Regulierung des osmotischen Drucks und des Zellvolumens.

Pufferlösungen: pH-Regulierung im Körper

Pufferlösungen sind Flüssigkeiten innerhalb oder außerhalb der Zelle, die für die Regulierung des pH-Werts verantwortlich sind, um diesen konstant zu halten. Beispiele hierfür sind der Phosphatpuffer (H₂PO₄⁻) innerhalb der Zelle und der Bikarbonatpuffer (H₂CO₃) außerhalb der Zelle.

Osmose: Passiver Transport und Zellhydratation

Osmose ist ein Phänomen, bei dem ein Lösungsmittel durch eine semipermeable Membran von einer verdünnten zu einer konzentrierteren Lösung wandert. Dabei wird nur das Lösungsmittel, nicht aber die gelösten Stoffe, durchgelassen. Der Druck, den das Wasser auf die semipermeable Membran ausübt, wird osmotischer Druck genannt. Osmose ist ein passiver Transportprozess, der keine Energie verbraucht. Ihre Rolle besteht darin, die Zellmembran zu hydratisieren.

Zelluläre Umgebungen und ihre Auswirkungen

In Bezug auf die Konzentration gelöster Stoffe gibt es drei Haupttypen von zellulären Umgebungen:

1. Isotonisches Medium

   Hier ist die extrazelluläre Konzentration an gelösten Stoffen gleich der intrazellulären Konzentration, sodass kein Netto-Wassertransport in oder aus der Zelle stattfindet.

2. Hypertonisches Medium

   Die extrazelluläre Salzkonzentration ist höher als die intrazelluläre. Wasser verlässt die Zelle, was zu einer Verringerung des Zellvolumens (Plasmolyse) führt.

3. Hypotonisches Medium

   Die extrazelluläre Salzkonzentration ist niedriger als die intrazelluläre. Wasser strömt in die Zelle, was zu einer Erhöhung des Zellvolumens (Turgor bei Pflanzenzellen, bis hin zur Lyse bei tierischen Zellen) führen kann.

Unlösliche Salze: Struktur und Schutzfunktionen

Unlösliche Salze sind in Wasser unlöslich und liegen in fester Form vor. Sie sind oft mit Makromolekülen vom Proteintyp verbunden. Ihre Hauptaufgabe ist der Schutz oder die Bildung von Stützstrukturen in Organismen.

Häufige unlösliche Salze in Lebewesen

• Silikate: Finden sich beispielsweise in Schwammnadeln.
• Calciumcarbonat: Bildet die Schalen mariner Protozoen.
• Phosphate: Sind die mineralische Matrix von Knochengewebe bei Wirbeltieren.

Spurenelemente: Essenzielle Mikronährstoffe

Eisen

Ohne Eisen könnten die Lungen Sauerstoff nicht effizient aufnehmen und zu den Zellen transportieren. Ein Mangel kann die Produktion roter Blutkörperchen stoppen, was zu Ermüdung und erhöhter Anfälligkeit für Atemwegserkrankungen führt.

Kupfer

Stimuliert das Immunsystem.

Chrom

Verstärkt die Wirkung von Insulin und fördert das Eindringen von Glukose in die Zelle.

Jod

Ist Bestandteil der Schilddrüsenhormone, die Wachstum und Reifung des Körpers beeinflussen und sich auf Haare, Nägel und Haut auswirken.

Mangan

Wichtig für Knochen und reproduktive Funktionen.

Selen

Ein starkes Antioxidans, das die Funktion von Muskeln und des Herz-Kreislauf-Systems unterstützt und der Entstehung von Katarakten vorbeugt.

Zink

Greift in die Funktionsweise bestimmter Hormone und Wachstumsfaktoren ein. Es ist wichtig für die Insulinproduktion, psychologische Funktionen, Spermienbildung und die Immunabwehr.

Kobalt

Bestandteil von Vitamin B12. Hilft, den Blutdruck zu senken, erweitert die Blutgefäße und fördert die Bindung von Glukose in den Geweben.

Fluorid

Verhindert Karies und verlangsamt das Fortschreiten von Osteoporose. Beeinflusst auch das Wachstum.

Lithium

Wirkt auf das Nervensystem und ist nützlich bei Herzproblemen.

Nickel

Wichtig für das Wachstum und hilfreich bei Anämie sowie zur Bekämpfung von Infektionskrankheiten.

Silizium

Erhöht die Elastizität und Festigkeit der Knochen, verlangsamt Alterungsprozesse und trägt zum Gleichgewicht des Nervensystems bei.