Verdauung und Resorption der Nahrung
Verschiedene Unterrichtmaterialien und Beschreibungen des biologischen Zusammenspiels der Organe bei der Verdauung finden Sie z. B. bei folgendem Link:
http://lernarchiv.bildung.hessen.de/sek_i/biologie/themen/mensch/verdauung/index.html
Zur Orientierung soll der Querschnitt durch das Verdauungssystem dienen (Abb. 12). Aus chemischer Sicht werden bei der Verdauung die einzelnen Nährstoffe in ihre Bausteine abgebaut. Bei den Kohlenhydraten sind das die Zuckermoleküle, bei den Proteinen die Aminosäuren. Fette werden in Glycerin und Fettsäuren aufgespalten (Abb. 13). Diese Reaktionen werden von Enzymen katalysiert, die jeweils nur für das Zerlegen eines bestimmten Nährstoffes geeignet sind. Dies kann man auch am Namen erkennen, so zerlegen die Lipasen Fette (Lipide), die Proteasen Eiweißstoffe (Proteine). Die Enzyme, sind im chemischen Sinne Katalysatoren. Sie setzen die Aktivierungsenergie herab sodass, die für eine bestimmte Reaktion benötigte Energie geringer ist, als die der nicht katalysierten Reaktion. Die Stoffwechselreaktionen in unserem Körper können deshalb bei einer relativ geringen Temperatur von 37°C stattfinden. Die Enzyme bewerkstelligen dies durch passgenaue Oberflächen, in der Biologie spricht man vom Schlüssel-Schloss-Prinzip.
Abb. 12: Verdauungssystem (http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Digestive_system_diagram_de.svg)
Abb. 13: Übersicht über den Abbau der Grundnährstoffe im Verdauungssystem
In den verschiedenen Organen des Verdauungstraktes werden durch die verschiedenen Verdauungssekrete unterschiedliche pH-Werte eingestellt. Auch die Enzyme haben pH-Bereiche in denen sie besonders aktiv sind. Im Magen herrscht ein saures Milieu durch die Magensäure. Hier können die Proteasen besonders gut arbeiten. In Tabelle 2 werden die pH-Werte die in den einzelnen Organen zu finden sind aufgelistet, sowie die dort arbeitenden Enzyme.
Wo wird was verdaut?
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Mund |
Das Stärkeenzym (Amylase) schneidet Maltoseeinheiten von der Stärke ab. |
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Magen |
Die Magensäure lässt die Proteine aufquellen, das Proteinenzym (Pepsin) spaltet Eiweiß in Polypeptide. |
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Zwölffingerdarm |
Die Gallensäuren zerlegen das Fett in kleine Tröpfchen, die Fettenzyme (Lipasen) beginnen mit der Zerlegung von Fett in Glycerin und Fettsäuren |
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Dünndarm |
Das Enzym Maltase spaltet Stärke und Maltose in Monosaccharide auf, die Proteasen spalten Peptide in Aminosäuren, die Lipasen zerlegen Fett in Glycerin und Fettsäuren |
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Dünndarmzotten |
Aufnahme (Resorption) der Endprodukte der Verdauung in die Blutgefäße |
Tab. 2: pH-Werte in den einzelnen Organen und die dort stattfindenden Abbaureaktionen der Nährstoffen
Im Bereich des Dünndarms werden dann die einzelnen Nährstoffbausteine über die große Oberfläche der Darmzotten in den Blutkreislauf aufgenommen. Dieser Vorgang wird Resorption genannt. Erst nach der Resorption stehen die Nährstoffe dem Körper zur Verfügung und können über die Blutbahn zu verschiedenen Verbrauchsorten transportiert werden. Sie finden dann zum einen im Baustoffwechsel zum Aufbau von neuem Gewebe und Muskulatur Verwendung. Dies ist besonders in Phasen des Wachstums wichtig, aber auch bei der Regneration von verletztem Gewebe. Zum anderen können die Nährstoffe chemisch weiter bis auf die Stufe von Kohlenstoffdioxid und Wasser in ihre Bestandteile zerlegt werden. Die bei diesen Reaktionen freiwerdende Energie wird z.B. auf das einfach zu transportierende und überall im Körper einzusetzende Molekül ATP (Adenosintriphosphat) übertragen. „ATP“ wird deshalb auch als Energiewährung des Körpers genannt.