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Kurzantwort: Blut ist rot wegen des Hämoglobins, des Farbstoffs in den roten Blutkörperchen. Jedes Hämoglobin-Molekül trägt vier Hämgruppen, und in jeder sitzt ein Eisen-Ion in einem Porphyrin-Ring. Dieser Eisenkomplex gibt dem Blut aller Wirbeltiere seine Farbe. Mit gebundenem Sauerstoff ist Blut hellrot, ohne Sauerstoff dunkelrot. Blau ist es nie, auch nicht in den Venen.
Ein Tropfen Blut sieht aus wie dunkelrote Tinte. Die Farbe kommt aus den roten Blutkörperchen, die im Blutplasma schwimmen. In einem Mikroliter Blut stecken 4,5 bis 5,5 Millionen davon.
Jedes dieser Blutkörperchen ist voll mit Hämoglobin. Dieses Protein bindet Sauerstoff in der Lunge und gibt ihn im Gewebe wieder ab. 98,5 Prozent des Sauerstoffs im Blut hängen chemisch an Hämoglobin, nur 1,5 Prozent sind im Plasma gelöst.
Die Farbe ist also ein Nebeneffekt des Sauerstofftransports. Wer verstehen will, warum Blut rot ist, muss sich das Hämoglobin ansehen.
Hämoglobin, der Farbstoff im Blut
Hämoglobin besteht aus vier Eiweißketten, den Globinen. Beim erwachsenen Menschen sind es zwei Alpha-Ketten mit je 141 Aminosäuren und zwei Beta-Ketten mit je 146 Aminosäuren. Jede Kette hat eine Tasche, in der ein Häm sitzt.
Das Häm ist ein Eisen-II-Komplex. Ein Eisen-Ion steckt in der Mitte eines Porphyrin-Rings und kann genau ein Sauerstoffmolekül binden. Vier Ketten, vier Hämgruppen, vier Sauerstoffmoleküle pro Hämoglobin.
Das Eisen macht dabei nur einen winzigen Teil aus. Nach Analysen aus den 1950er-Jahren besteht Hämoglobin zu 96 Prozent aus Globin, zu 3,66 Prozent aus Protoporphyrin und zu 0,34 Prozent aus Eisen. Dieser kleine Anteil verleiht dem Blut von Wirbeltieren trotzdem seine rote Farbe.
Den Namen Hämoglobin prägte Felix Hoppe-Seyler, der 1866 erstmals die umkehrbare Sauerstoffbindung beschrieb. Die Strukturformel des Häms formulierte William Küster 1912. Hans Fischer bewies sie 1928 durch die vollständige Synthese des Hämins und erhielt dafür 1930 den Nobelpreis für Chemie. Max Perutz klärte 1959 die räumliche Struktur des gesamten Proteins auf.
Hellrot oder dunkelrot, der Sauerstoff entscheidet
Blut hat zwei Rottöne. Sobald das Eisen im Häm ein Sauerstoffmolekül bindet, wechselt die Farbe des Häms von dunkelrot zu hellrot. Das Eisen rutscht bei der Bindung ein Stück in die Ebene des Porphyrin-Rings, und diese Verschiebung ändert das Absorptionsspektrum des Lichts.
Deshalb ist arterielles Blut aus der Lunge hell und kräftig rot. Venöses Blut auf dem Rückweg zum Herzen hat weniger Sauerstoff und ist dunkler. Beim Blutspenden oder bei einer Blutabnahme siehst du das dunkle Venenblut.
Der Unterschied ist sichtbar, aber begrenzt. Beide Zustände sind rot.
Warum Venen blau aussehen
Die Venen an Handrücken und Unterarm wirken blau. Das liegt am Licht, das durch die Haut fällt. Langwelliges rotes Licht dringt tiefer ins Gewebe ein als kurzwelliges blaues. Das rote Licht erreicht das dunkle Venenblut und wird dort verschluckt.
Das kurzwellige blaue Licht wird dagegen reflektiert. Für Venen in 0,5 bis 2 Millimetern Tiefe bleibt so vor allem Blau übrig, das dein Auge erreicht. Der Sauerstoffgehalt des Blutes spielt für diesen Eindruck nur eine Nebenrolle.
Arterien siehst du durch die Haut nicht. Sie haben dickere Wände und sind deutlich dünner als ihre Begleitvenen.
So viel Blut und Farbstoff steckt in dir
Ein Erwachsener hat etwa 70 bis 80 Milliliter Blut pro Kilogramm Körpergewicht, also rund 5 bis 6 Liter. Männer haben im Schnitt etwa einen Liter mehr als Frauen, vor allem wegen Größe und Gewicht.
Der Anteil der Zellen am Blut heißt Hämatokrit. Er liegt bei Männern bei 44 bis 46 Prozent, bei Frauen bei 41 bis 43 Prozent. Der Hämoglobin-Wert im Blutbild beträgt bei Männern 13,5 bis 17,5 Gramm pro Deziliter, bei Frauen 12 bis 16 Gramm. Neugeborene liegen mit 19 Gramm deutlich höher.
| Kennzahl | Wert |
|---|---|
| Blutmenge | 70 bis 80 ml je kg, etwa 5 bis 6 Liter |
| Rote Blutkörperchen | 4,5 bis 5,5 Millionen je Mikroliter |
| Hämoglobin Männer | 13,5 bis 17,5 g/dl |
| Hämoglobin Frauen | 12 bis 16 g/dl |
| Hämatokrit Männer / Frauen | 44 bis 46 % / 41 bis 43 % |
| Lebensdauer eines roten Blutkörperchens | etwa 120 Tage |
| Sauerstoff an Hämoglobin gebunden | 98,5 % |
Ein rotes Blutkörperchen lebt im Schnitt 120 Tage. Danach wird es in der Milz und in der Leber abgebaut. Aus dem Häm entsteht zuerst grünliches Biliverdin, daraus orangefarbenes Bilirubin. Bakterien im Darm machen daraus Urobilin und Sterkobilin. Das eine färbt den Urin gelb, das andere den Stuhl braun. Die Farbe deiner Ausscheidungen stammt also vom früheren Blutfarbstoff.
Wenn der Farbstoff fehlt oder blockiert ist
Bei Eisenmangel stockt die Häm-Synthese. Die roten Blutkörperchen werden kleiner und blasser, Mediziner nennen sie hypochrom und mikrozytär. Eisenmangel gilt als häufigster Grund für eine Anämie in der westlichen Welt.
Kohlenmonoxid setzt sich auf die Bindungsstelle des Sauerstoffs. Im Hämoglobin bindet es etwa 200-mal stärker als Sauerstoff. Bei starken Rauchern sind bis zu 10 Prozent des Hämoglobins mit Kohlenmonoxid besetzt. Verdrängen lässt es sich zum Beispiel nur durch eine Sauerstoff-Druckbehandlung in einer Druckkammer.
Wird das Eisen im Häm von der Stufe II auf III oxidiert, entsteht Methämoglobin. Es kann keinen Sauerstoff mehr transportieren. Das Enzym Methämoglobin-Reduktase wandelt es zurück. Normalerweise liegen etwa zwei Prozent des Hämoglobins als Methämoglobin vor.
Blaues, grünes und violettes Blut im Tierreich
Rot ist keine Pflicht. Krebse, Spinnentiere, Pfeilschwanzkrebse, Muscheln, Schnecken und Tintenfische transportieren Sauerstoff mit Hämocyanin. Darin binden zwei Kupfer-Ionen den Sauerstoff. Ohne Sauerstoff ist Hämocyanin farblos, mit Sauerstoff blau. Ein Porphyrin-Ring fehlt, die Kupfer-Ionen hängen direkt an Histidin-Resten des Proteins.
Einige im Meer lebende Ringelwürmer nutzen Chlorocruorin. Es ist im Blut gelöst und färbt es gelbgrün. Wie beim Hämoglobin bindet zweiwertiges Eisen den Sauerstoff. Andere Meereswürmer, Spritzwürmer und Armfüßer haben Hämerythrin. Mit Sauerstoff ist es violett, ohne Sauerstoff farblos.
| Farbstoff | Metall | Farbe mit Sauerstoff | Tiere |
|---|---|---|---|
| Hämoglobin | Eisen | hellrot | Wirbeltiere |
| Hämocyanin | Kupfer | blau | Krebse, Spinnen, Tintenfische, Schnecken |
| Chlorocruorin | Eisen | gelbgrün | manche Meeres-Ringelwürmer |
| Hämerythrin | Eisen | violett | Spritzwürmer, Armfüßer |
Häufige Fragen
Ist das Blut in den Venen blau?
Nein. Venöses Blut ist dunkelrot. Die Venen wirken blau, weil rotes Licht tiefer in die Haut eindringt und vom Blut verschluckt wird, während blaues Licht zurückgeworfen wird.
Warum ist Blut mal hell und mal dunkel?
Mit gebundenem Sauerstoff wechselt das Häm von dunkelrot zu hellrot. Arterielles Blut ist deshalb hell, venöses dunkel.
Wie viel Blut hat ein Mensch?
Etwa 70 bis 80 Milliliter je Kilogramm Körpergewicht, also 5 bis 6 Liter. Männer haben rund einen Liter mehr als Frauen.
Welche Tiere haben blaues Blut?
Krebse, Spinnentiere, Pfeilschwanzkrebse, Muscheln, Schnecken und Tintenfische. Ihr Hämocyanin bindet Sauerstoff mit Kupfer und wird dabei blau.
Was ist ein normaler Hämoglobin-Wert?
Bei Männern 13,5 bis 17,5 g/dl, bei Frauen 12 bis 16 g/dl. In diesem Bereich liegen die Werte von 96 Prozent aller gesunden Menschen.
Was passiert bei Eisenmangel mit dem Blut?
Ohne Eisen kann der Körper weniger Häm bauen. Die roten Blutkörperchen werden kleiner und enthalten weniger Farbstoff.
Quellen
Geschrieben von Clara, Redaktion wissens-bote.de — sie erklärt hier Alltagsfragen mit belegten Antworten.
