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Ernährungslehre angewandt und multidisziplinär
Ernährungslehre angewandt und multidisziplinär
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Flashcards
Welche weiteren Absorptionsmechanismen gibt es?
- Endozytose: Absorption durch Membraneinstülpung
- Persorption: ungelöste Nahrungspartikel treten durch die intakte Epithelzelle
- Parazellulärer Transport: Teilchen gelangen zwischen den Mucosazellen vom Darlumen ins Blut
Wo beginnt die Verdauung?
Die Verdauung beginnt im Mund
- Mechanische Zerkleinerung
- Zähne, Zunge
- Geschmack
- Geschmacksknospen, Riechen
- Speichel
- Enzyme, Gleitmittel
Wozu dient Speichel?
- "Lösungsmittel" für Geschmacksstoffe
- "Schmierstoff" für das Kauen fester Nahrungsbestandteile
- "Spülung" der Mundhöhle
- Immunabwehr: Lysozym, Peroxidase, Immun-globulin A (IgA)
- Alpha-Amylase (= Ptyalin)
- Lipase
Wie ist die Speiseröhre aufgebaut?
Oberes Drittel der Speiseröhr enthält quergestreifte Muskulatur. Untere zwei Drittel: glatte Muskulatur
Wozu dient der Magen?
- Zerkleinerung, homogenisierung ("Chymus" entsteht)
- Abtötung von Bakterien, Schutz vor Infektionen (HCl)
- Denaturierung von Eiweiß, Aktivierung der Pepsine
- Sekretion von "Intristic factor" (Vit. B12-Resorption)
- Portionierte Weiterleitung des Chymus an das Duodenum (Zwölffingerdarm)
Wozu dient der Dünndarm?
- Duodenum, Jejunum, Ileum
- Pro Tag ca. 2,5-3 l bikarbonat-haltiger Darmsaft sezerniert
- Hauptort der Nährstoff-, Salz- und Wasserresorption!
Wie sind die Darmzotten aufgebaut?
Gigantische Oberfläche auf kleinstem Raum
- Faltenbildung verdreifacht Oberfläche
- Fingerähnliche Projetionen = Villi vergrößern die Absorpitonsfläche noch 10-fach
- Je Villi 1000 haarähnliche Projektionen = Mikrovilli mit einer 20-fachen Vergrößerung
- 3 Meter Länge, >250qm Oberfläche
Was ist die maximale Kapazität für die Stoffaufnahme über das gastrointestinale System?
liegt meist um etwa eine Zehnerpotenz über den durchschnittlich auftretenden Werten, zum Beispiel:
- Resorptionskapazität für Wasser im Darm einer erwachsenen Person = ca. 1 Liter pro Stunde
- Zufuhrehmpfehlung = 1-2 l/d, bei erhöhtem Verlust (Schwitzen) kann sich diese Zahl vervielfachen - Der Darm kann über 3000 Gramm Glukose täglich resorbieren (Zufuhrsempfehlun ca. 300 g/d) - auch hohe Mengen von Süßigkeiten können vom Dünndarm "verarbeitet" werden
- Aminosäureabsorption = ca. 600g (Zufuhrempfehlung ca. 60 g/d)
- Fettabsorption: ca. 600 g/d
- Bis zu 400 mgh Cholesterin können pro Tag aufgenommen werden (eine an Fleisch, Eiern und Innereien reiche Kost liefert bis zu ca 1000 mg/d)
- Die Resorptionskapazität für Eisen = ca. 12 mg/d (Bedarf 1-2 mg/d), die Aufnahme ist allerdings mehrfach reguliert.
Was ist die Funktion des exokrinen Pankreas?
Produktion von 2l/Tag Plasma-isotones Enzym-haltiges Sekret, stark Bikarbonat-haltig, pH 7-8
Nahrungsaufnahme:
Azetylcholin und Cholezystokinin (CCK) aktivieren die Enzymsekretion in den Azini (Ca2+ als Botenstoff)
Sekretin (cAMP) führt zur Bicarbonatsekretion in den Pankreasgängen (-> Neutralisierung der Magensäure)
Was ist die Zentrale Bedeutung der Pankreasenzyme?
- Eiweißspaltende Enzyme:
Mengenmäßig überwiegen die Proteasen, die als Proenzyme (inaktive Vorstufen, z.B. Trypsinogen, Chymotrypsinogen)sezerniert werden.
Schutz vor Selbstverdauung des Pankreas!- Trypsinogen, Chymotrypsinogen, Proelastase (Endopeptidasen)
- Prokarboxypeptidase A, Prokarboxypeptidase, Proaminopeptidasen (Exopeptidasen)
- Die Aktivierung von Trypsinogen zu Trypsin erfolgt durch die Enteropeptidase aus der Duodenalschleimhaut. Trypsin aktiviert dann die anderen Pro-Enzyme.
- Lipidspaltende Enzyme:
Lipase (Triglyceride), Prophopholipase A (Phospholipide) - Kohlenhydratspaltende Enzyme:
alpha-Amylase (Stärke, Glykogen), Maltase (Maltose)
Ribonukleasen: Ribonuklease (RNA), Desoxyribonuklease (DNA)
Was für Enzyme der Verdauung gibt es?
- Endoenzyme:
- Magen und oberer Dünndarm
- spalten Verbindungen innerhalb eines Moleküls
- produzieren große Teilstücke
- Beispiel: alpha-Amylase, Pepsin, Trypsin, Chymotrypsin, Elastase
- Exoenzyme:
- Unterer Dünndarm
- bauen Moleküle von den Enden her ab
- Beispiele:
Aminopeptidasen (die Spaltung beginnt am NH2-Ende)
Carboxypeptidasen (die Spaltung beginnt am COOH-Ende)
Was sind Störungen des Pankreas?
- angeboren:
- Mukoviszidose / Zystische Fibrose
- Rezidivierende akute Pankreatitis
- erworben:
- Akute Pankreatitis
- Gallensteine
- Infektion
- Chronische Pankreatitis
- Alkoholismus
- Folgen von chronischer Pankreatitis
- Schmerzen
- Verlust der exo- endokrinen Pankreassekretion
- Fettmalasorption, Vitaminmangelsyndrome
Was ist die Funktion der Leber?
Die Leber ist das zentrale Stoffwechselorgan:
- Synthese von Plasmaproteinen und Gerinnungsfaktoren
- Synthese von Glykogen / Kohlenhydratstoffwechsel
Lipoproteinstoffwechsel / Fettstoffwechsel
Entgiftung und Ausscheidung von körpereigenen Stoffwechselprodukten und körperfremden Substanzen (z.B. Alkohol, Pharmaka)
Produktion der Galle:
Gallensäuren, Cholesterin, Phospholipide, Abbauprodukte des Hämoglobins
Was passiert bei der Gallenproduktion?
- 700 ml/d
- Gallensäuren gelangen über Na+- abhängige Transporter aus dem Blut in die Leberzelle
- werden mit Taurin oder Glycin (wasserlöslich!) konjugiert
- gelangen über weitere Transporter in die Gallenkanälchen
- Neben mGallensäuren werden Cholesterin, Bilirubin und Bikarbonat (v.a. in den Gallengängen) in die Galle sezerniert.
Was durchläuft den enterohepatischen Kreislauf?
- Gallensalze (zu 90-95%)
- Bilirubin (zu 15-20%)
- einige Vitamine (z.B. Vitamin D, Folsäure, Pyridoxin, Vitamin B12)
- einige Mineralstoffe (z.B. Magnesium)
- zahlreiche Medikamente, Fremd- und Giftstoffe
Welche Verdauungssäfte und sekretionsstimulierende Faktoren gibt es?
- Mundspeichel: 0,5 - 1,5 l/d, pH 7-8, Sensorik
- Magensaft: 2-3 l/d, pH 1, Gastrin, Histamin (HCl und Pepsinogensekretion)
- Dünndarmsekrete: 1-2 l/d, pH 6,5 - 7,8; VIP = vasoactive intestinal peptide (Enzymsekretion)
- Bauchspeichel: 0,3-1,5 l/d, pH 7,5-8,8; Cholezystokinin (Bauchspeichelsekretion), Sekretin (Bicarbonatsekretion)
- Galle: 0,25 - 1,1 l/d, pH 6,9 - 7,7; Cholezystokinin (Gallenblasenkontraktion)
Was ist die Hormonelle Steuerung?
- Gastrin und Histamin als Aktivatoren der HCl-Sekretion
- Sekretin, Glucose-abhängiges insulinotropes Peptid, Enteroglucagon, Somatostatin, Vasointestinales Polypeptid und Neurotensin als Inhibitoren der HCl-Sekretion
- Gastrin und Cholezystokinin sowie begrenzt Neurotensin als Aktivatoren der Magen-/Darmmobilität
- Glucose-abhäniges insulinotropes Peptid, enteroglucagon und Somatostatin als Inhibitoren der Magen-Darmmobilität
Welche sind die wichtigsten Biomoleküle?
- Kohlenhydrate
- Monosaccharide
- Disaccharide
- Oligosaccharide
- Polysaccharide
- Proteine
- Aminosäuren
- Nukleotide
- Basen
- Phosphat
- Pentosezucker
- Lipide
- Glycerin
- Fettsäuren
- Phosphat
Aus diesen Substanzen können von jeder Zelle die meisten Biomoleküle synthetisiert werden.
Welche Funktionen haben Kohlenhydrate?
- Energielieferanten, Bestandteile anderer Stoffe
- ATP = phosphoryliertes Zuckerderivat (enthält Ribose)
- Bestandteile von z.B. dem Grundgerüst von DNA und RNA (Ribose, Desoxyribose; Rolle bei Speicherung u. Expression der genet. Information)
- Strukturelemente und Baustoffe z.B. in Zellwänden (Bakterien, Pflanzen,..)
- Rolle in Verbindung mit Proteinen und Lipiden (z.B. Glykoproteine)
Wie werden Kohlenhydrate anhand ihrer Funktionen Eingeteilt?
- Nährstoffe
- Glucose
- Glykogen
- Stärke
- Ballaststoffe
- Cellulose - Hauptbestandteil von pflanzlichen Zellwänden
- Chitin
- Proteoglykane: zum Aufbau der extrazellulären Bindegewebsmatrix, verfügen über ein hohes Wasserbindungsvermögen
- Signalstoffe
- Glykogenproteine: Proteine mit einem KH-Anteil in Form von Oligosacchariden (Membranrezeptoren)
- Bestandteile der Erbsubstanz
- Desoxyribose in der DNA
- Ribose in der RNA
Was sind die Eigenschaften von Glucose?
- Frei im Blut
- Phosphorgebunden in den Körperzellen
- Energiesubstrat: alleinige Energiequelle für Gehirn, Nebennierenmark und Erythrozyten
- Baustein von Stärke, Glykogen, Cellulose und Disacchariden
Was sind die Eigenschaften von Fructose?
- Fructose = Fruchtzucker = Laevulose
- der süßeste Zucker
- Substrat und Produkt im Zuckerstoffwechsel
- gelangt unabhängig von Insulin in die Zellen
- wird von der Plazenta gebildet und kommt deshalb im fetalen Blut vor
- Baustein der Saccharose und des Inulin
- "High fructose" corn sirup findet Verwendung beim Süßen von Softdrinks, Desserts, Süßigkeiten
Was sind die Eigenschaften von Galactose?
- Bestandteil von Cerebrosiden
- Bestanteil von Lactose und vielen pflanzlichen Polysacchariden
Was sind die Eigenschaften von Mannose?
- Bestandteil von Glykoproteinen
- Mannose ist z.B. in Leguminosen enthalten
Beide kommen in der Natur nicht als Monosaccharide vor
Was sind die Eigenschaften von Saccharose?
- aus Glucose und Fructose
- der am häufigsten verzehrte Zucker (+-90 g/d)
- Invertzucker: Zuckerlösung mit gespaltenen Saccharosebausteinen (Fru + Glu); die Spaltung erfolgt durch Säuren oder enzymatisch (z.B. im Honig)
Wie ist die Struktur der Disaccharide?
- Maltose (Malzzucker)
= Glucose + Glucose (alpha-1,4-glykosidische Bindung)
Spaltung durch Maltase - Cellobiose
= Glucose + Glucose (beta-1,4-glykosidische Bindung)
Spaltung durch beta-Glucosidase - Lactose (Milchzucker)
= Galactose + Glucose (beta-1,4-glykosidische Bindung)
Spaltung durch Lactase (Säuger)
oder beta-Galactosidase (Bakterien) - Saccharose (Rohrzucker
= Glucose + Fructose (alpha-1-beta-2-glykosidische Bindung)
Spalttung durch Invertase (Saccharase)
Wie sind Struktur und Eigenschaften von Oligosacchariden?
- bestehen aus 3-9 Monosacchariden
- verbreitetstes Trisaccharid ist Raffinose, besteht aus Galaktose, Glukose, Fructose, kommt in Pflanzen vor, wird aus Zuckerrübenmelasse gewonnen
- sind Bestandteile von Glykoproteinen (z.B. Integrale Membranproteine, viele sezernierte Proteine)
- Glykoproteine enthalten bis zu fünf verschiedene Zuckereinheiten, die über viele Sorten glykosidischer Bindungen miteinander verbunden sind.
- Kohlenhydrate sind an der Vermittlung von Zell-Zell-Wechselwirkungen beteiligt
- Bestandteilevon Glykolipiden (Membranbestandteile)
Vorkommen: Pflanzen wie z.B. Zwiebel, Leguminosen, Weizen, Spargel und Muttermilch
Wie sind Struktur und Eigenschaften von Polysacchariden?
Durch glykosidische Verknüfung vieler Monosaccharide (>9)
Funktionen: Speicher und Gerüstfunktion
- Glykogen und Stärke sind Speicherformen -> Grundbaustein = Glukose
- Cellulose ist ein wesentlicher Bestandteil der Pflanzenzellwände -> Grundbaustein = Glukose
Was ist Stärke?
Hochmolekulares Nahrungskohlenhydrat
Amylopectin - verzweigt
Amylose - linear
Abbau: Stärke -> Dextrine -> Oligosaccharide -> Maltose -> Glucose
Was ist Cellulose?
Hochmolekulares Nahrungskohlenhydrat
Die freien OH-Gruppen der gestreckten Molekülketten bilden mit ihren Nachbarn Wasserstoffbrücken aus.
Dadurch vereinigen sich mehrere lange Ketten zu Bündeln, den Cellulosefasern (Mikrofibrillen).
In einer solchen Mikrofibrille sind 60 bis 70 der bandförmigen Cellulosemoleküle (-fasern) parallel ausgerichtet.
Cellulose ist in Wasser unlöslich.
Was sind die Unterschiede zwischen Stärke und Cellulose?
- Amylose
- alpha-1,4-glykosidisch gebunden
- Verdaulich für den Menschen
- Helix Struktur
- Cellulose
- beta-1,4-glykosidisch gebunden
- Unverdaulich für den Menschen
- Platten-Struktur
Was ist Glykogen?
- Kohlenhydratspeicher im menschlichen und tierischen Körper (Leber, Muskeln)
- Aufgebaut wie Amylopectin (alpha-1-4, alpha-1-6)
- Wesentlich stärker verzweigt als Amylopectin
Was sind Glucosequellen?
Aufnahme bzw. Stoffwechsel von
- Kohlenhydrate (Glu, Fru, Gal)
- Protein (glucogene Aminosäuren)
- Fett (Glycerin)
Was ist die Glucoseverwertung?
Umwandlung in
- Andere Kohlenhydrate
- Aminosäuren (Grundgerüst)
- Triglyceride
Wie wird aus Glucose Energie gewonnen?
Mit Sauerstoff
- Glykolyse im Cytosol
- Glucose -> Pyruvat, H+, ATP
- oxidative Decarboxylierung in der Mitochondrienmatrix
- Pyruvat -> AcetylCoA, H+, CO2
- Citratzyklus in der Mitochondrienmatrix
- AcetylCoA -> CO2, GTP
- Atmungskette in der inneren Mitochondrienmembran
- H+, O2 -> H2O, ATP
Ohne Sauerstoff
- Anaerobe Glykolyse im Cytosol
- Glucose -> Pyruvat, H+, ATP -> Lactat
Wo findet die Glykogenspeicherung statt - physiologisch?
- Muskulatur: ca. 250g
Durch Training und Fasten bis auf das 5fache steigerbar - Leber: ca. 150g
Mit 5-10% des Lebergewichts konstanter Speicher - Glykogensynthese:
Glucagon, Cortisol, Adrenalin
Warum haben Kohlenhydrate eine proteinsparende Wirkung?
- Ein ausreichend hoher Kohlenhydratanteil in der Nahrung verhindert, dass Proteine als Energiesubstrat (Gluconeogenese) herangezogen werden.
- Aufnahme von mind. 10% des Tagesbedarfs in Form von Kohlenhydraten
Warum haben Kohlenhydrate eine antiketogene Wirkung?
- KH-Aufnahme vermindert die Ketonkörperbildung, weil glucoseabhängige Stoffwechselwege ablaufen können.
Welche Verbindungen zählen zu den Ketonkörpern?
- Acetacetat, beta-Hydroxybutyrat und Aceton
Woraus entstehen Ketonkörper?
- Fettsäuren, ketoplastische Aminosäuren
