Ernährung und Verdauung
Du kaust ein Stück Brot sehr lange. Es schmeckt auf einmal süß, obwohl kein Zucker darin ist. Im Magen und im Darm geht es weiter, und am Ende steckt der größte Teil der Nahrung in deinem Blut.
Wie zerlegt der Körper die Nahrung? Warum ist der Dünndarm so lang? Wie viel Energie braucht ein Mensch am Tag? Und was ist los, wenn jemand aufhört zu essen?
Nährstoffe, Bausteine und Nachweise
Du kennst die drei Nährstoffgruppen Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße. Sie bestehen aus kleinen Bausteinen, die wie Perlen in einer Kette aneinanderhängen. Durch die Darmwand ins Blut passen nur die einzelnen Bausteine. Darum muss der Körper die Ketten zerlegen.
| Nährstoff | Bausteine | Nachweis | Ergebnis |
|---|---|---|---|
| Stärke (ein Kohlenhydrat) | Traubenzucker | Iod-Lösung | blauschwarz |
| Traubenzucker | ist selbst ein Baustein | Zucker-Teststreifen | Streifen ändert die Farbe |
| Fette | Fettsäuren und Glycerin | Fettfleckprobe: Tropfen auf Papier | durchscheinender Fleck, der nicht verschwindet |
| Eiweiße | Aminosäuren | Biuret-Probe | Lösung färbt sich violett |
Die Biuret-Probe enthält Natronlauge, die ätzt. Du machst sie nur mit der Lehrkraft und mit Schutzbrille. Die Iod-Lösung darf nicht in den Mund gelangen.
Vitamine, Mineralstoffe, Ballaststoffe und Wasser
Diese Stoffe liefern keine Energie, aber der Körper braucht sie.
| Stoff | Aufgabe | Beispiel |
|---|---|---|
| Vitamin C | stärkt Haut, Bindegewebe und Abwehr. Starker Mangel führt zu Skorbut. | Paprika, Zitrusfrüchte |
| Vitamin D | hilft, Calcium in die Knochen einzubauen. Die Haut bildet es im Sonnenlicht. Mangel macht Knochen weich. | Fisch, Eier |
| Calcium | baut Knochen und Zähne | Milch, Käse |
| Eisen | Teil des roten Blutfarbstoffs. Mangel macht müde. | Fleisch, Hülsenfrüchte |
| Ballaststoffe | unverdaulich, füllen den Darm und halten die Verdauung in Gang | Vollkorn, Gemüse |
| Wasser | löst und transportiert Stoffe. Du brauchst täglich etwa ein bis eineinhalb Liter an Getränken, bei Hitze und Sport mehr. | Wasser, Tee |
Enzyme als Biokatalysatoren und das Schlüssel-Schloss-Prinzip
Ohne Hilfe liefe das Zerlegen der Nahrung bei Körpertemperatur viel zu langsam ab. Das erledigen Enzyme. Das sind Eiweißstoffe, die eine Stoffumwandlung beschleunigen und dabei selbst nicht verbraucht werden. Man nennt sie Biokatalysatoren: Ein Katalysator ist ein Stoff, der eine Reaktion beschleunigt, ohne sich zu verbrauchen, und „bio“ heißt, dass er aus einem Lebewesen stammt.
Jedes Enzym hat eine Vertiefung, das aktive Zentrum. In sie passt nur ein bestimmter Stoff, das Substrat, so wie ein Schlüssel nur in ein bestimmtes Schloss passt. Das Substrat setzt sich fest und wird zerlegt. Die Bruchstücke lösen sich, und das Enzym kann das nächste Substrat zerlegen. Darum reicht wenig Enzym für viel Nahrung.
| Enzym | Substrat | Wo es wirkt | Ergebnis |
|---|---|---|---|
| Amylase | Stärke | Mund und Dünndarm | Zucker |
| Pepsin | Eiweiß | Magen | kürzere Eiweißketten |
| Lipase | Fett | Dünndarm | Fettsäuren und Glycerin |
Enzyme arbeiten am besten bei Körpertemperatur von etwa 37 Grad Celsius. Bei Kälte laufen sie langsam. Bei hoher Temperatur, etwa ab 50 Grad Celsius, ändert sich ihre Form dauerhaft, und das Substrat passt nicht mehr, so wie ein verbogener Schlüssel nicht mehr ins Schloss passt. Auch die Säure spielt eine Rolle: Pepsin arbeitet in der Magensäure, die Amylase aus dem Mund nicht.
Versuch: Speichel und Temperatur
Versuch: Speichel und Temperatur
Du füllst drei Reagenzgläser mit Stärkelösung und gibst Speichel dazu. Glas 1 steht im Eisbad (0 Grad Celsius), Glas 2 bei 37 Grad Celsius, Glas 3 bei 90 Grad Celsius. Nach 10 Minuten tropft die Lehrkraft Iod-Lösung in jedes Glas. Heißes Wasser verbrüht, den Versuch führst du nur mit der Lehrkraft durch.
| Glas | Temperatur | Farbe nach Iod | Deutung |
|---|---|---|---|
| 1 | 0 Grad Celsius | blauschwarz | Die Stärke ist noch da. Das Enzym arbeitet bei Kälte sehr langsam. |
| 2 | 37 Grad Celsius | gelbbraun | Die Stärke ist abgebaut. Das Enzym arbeitet am besten. |
| 3 | 90 Grad Celsius | blauschwarz | Die Stärke ist noch da. Das Enzym wurde durch die Hitze zerstört. |
Glas 1 und Glas 3 sehen gleich aus, aber der Grund ist verschieden: Im Eisbad arbeitet das Enzym nur langsam, bei 90 Grad ist es dauerhaft zerstört.
Der Weg der Nahrung: Verdauungssäfte, Magen und Dünndarm
| Station | Verdauungssaft und Wirkung |
|---|---|
| Mund | Der Speichel enthält Amylase. Sie beginnt, Stärke zu Zucker abzubauen. |
| Magen | Magensaft enthält Salzsäure und Pepsin. Die Säure tötet Erreger ab, Pepsin zerlegt Eiweiß. Schleim schützt die Magenwand vor der Säure. Die Nahrung bleibt einige Stunden. |
| Dünndarm | Der Bauchspeichel aus der Bauchspeicheldrüse enthält Enzyme für alle drei Nährstoffgruppen. Der Gallensaft aus der Leber enthält keine Enzyme. Er zerteilt Fett in winzige Tröpfchen, damit die Lipase mehr Angriffsfläche hat. Die Nahrung wird hier bis zu den Bausteinen zerlegt. |
| Dickdarm | Er entzieht dem Rest Wasser. Darmbakterien leben hier. Der Rest wird als Kot ausgeschieden. |
Der Dünndarm ist mehrere Meter lang. Seine Innenwand liegt in Falten, auf den Falten stehen Millionen winziger Ausstülpungen, die Darmzotten, und die Zellen der Zotten tragen noch feinere Fortsätze. So entsteht eine riesige Fläche. Das nennt man Oberflächenvergrößerung. Angenommen, die Falten machen die Fläche 3-mal so groß, die Zotten 10-mal und die feinen Fortsätze 20-mal. Die Faktoren werden multipliziert: 3 · 10 · 20 = 600. Die Fläche wäre dann 600-mal so groß wie bei einem glatten Rohr.
In jede Zotte ragen winzige Blutgefäße. Durch die dünne Wand geht die Resorption: die Aufnahme der Bausteine aus dem Darm ins Blut. Zucker, Aminosäuren, Vitamine, Mineralstoffe und Wasser gehen ins Blut. Die Fettbausteine gehen zum Teil über ein zweites Gefäßsystem, die Lymphgefäße, ins Blut.
Grundumsatz, Leistungsumsatz, Gesamtumsatz und Brennwert
Der Grundumsatz ist die Energie, die dein Körper in völliger Ruhe braucht, für Herzschlag, Atmung, Gehirn und Körperwärme. Der Leistungsumsatz ist die zusätzliche Energie für Bewegung, Sport und Arbeit. Beides zusammen ist der Gesamtumsatz:
Gesamtumsatz = Grundumsatz + Leistungsumsatz
Als grobe Faustregel für Erwachsene gilt für den Grundumsatz: etwa 4 Kilojoule (kJ) je Kilogramm Körpergewicht und Stunde. Wie viel Energie in der Nahrung steckt, gibt der Brennwert an: etwa 37 kJ je Gramm Fett, etwa 17 kJ je Gramm Kohlenhydrate und etwa 17 kJ je Gramm Eiweiß. Wer dauerhaft mehr Energie aufnimmt, als er verbraucht, speichert den Rest als Körperfett.
Tagesbedarf und Mittagessen
Tagesbedarf und Mittagessen
Eine Erwachsene wiegt 50 kg. Ihr Leistungsumsatz beträgt angenommen 2400 kJ am Tag. Ihr Mittagessen enthält 20 g Fett, 60 g Kohlenhydrate und 15 g Eiweiß. Wie hoch ist ihr Gesamtumsatz, und wie viel Energie steckt im Mittagessen?
Grundumsatz je Stunde: 4 · 50 = 200 kJ. Am Tag: 24 · 200 = 4800 kJ. Gesamtumsatz: 4800 + 2400 = 7200 kJ.
Mittagessen: Fett 20 · 37 = 740 kJ, Kohlenhydrate 60 · 17 = 1020 kJ, Eiweiß 15 · 17 = 255 kJ. Zusammen: 740 + 1020 + 255 = 2015 kJ.
Das Mittagessen deckt gut ein Viertel des Tagesbedarfs von 7200 kJ.
Gesunde Ernährung und Essstörungen
Gesund isst, wer abwechslungsreich isst: täglich viel Gemüse und Obst, Vollkornprodukte, genug Wasser, wenig Zucker, Salz und Fett. Die aufgenommene Energie sollte zum Verbrauch passen. Dazu gehört Bewegung. Zu viel Zucker und Fett über lange Zeit führt zu Übergewicht, Zahnschäden und Erkrankungen von Herz und Gefäßen.
Essstörungen sind ernste seelische Erkrankungen, bei denen das Essen das Denken beherrscht.
- Bei Magersucht isst jemand sehr wenig aus Angst zuzunehmen, auch bei starkem Untergewicht. Das Körperbild ist verzerrt: Die Person hält sich für zu dick. Folgen sind Schwäche und Herzprobleme.
- Bei Bulimie gibt es Essanfälle. Danach versucht die Person, die Nahrung loszuwerden, zum Beispiel durch Erbrechen. Das Gewicht ist oft normal, darum fällt es kaum auf.
Ursachen sind vielfältig, zum Beispiel Selbstzweifel und Druck durch Schönheitsideale. Eine Essstörung ist keine Willensschwäche, und man schafft es selten allein. Hilfe gibt es bei Ärztinnen und Ärzten, Beratungsstellen, der Schulsozialarbeit und bei der Nummer gegen Kummer, 116 111. Wenn du dir um jemanden Sorgen machst: sprich ihn ohne Vorwürfe an und hole Hilfe.
Enzyme sind Lebewesen
Enzyme sind Lebewesen
„Enzyme sind kleine Lebewesen im Darm, die die Nahrung auffressen.“
Enzyme sind Eiweißstoffe, keine Lebewesen. Sie fressen nichts, sondern zerlegen nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip einen bestimmten Stoff. Dabei werden sie nicht verbraucht.
Magersucht ist nur eine Diät
Magersucht ist nur eine Diät
„Wer magersüchtig ist, will einfach nur schlank sein und muss sich zusammenreißen.“
Magersucht ist eine ernste Erkrankung, kein Lebensstil und keine Willensfrage. Sie schädigt den Körper schwer und braucht Hilfe von Fachleuten.
Zusammenfassung
Nährstoffe bestehen aus Bausteinen: Stärke aus Traubenzucker, Fette aus Fettsäuren und Glycerin, Eiweiße aus Aminosäuren. Nur Bausteine gehen ins Blut.
Nachweise: Iod-Lösung für Stärke, Fettfleckprobe für Fett, Biuret-Probe für Eiweiß, Teststreifen für Traubenzucker.
Enzyme sind Biokatalysatoren. Nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip passt ein Enzym nur zu einem Substrat. Hitze zerstört Enzyme, Kälte macht sie langsam.
Amylase zerlegt Stärke, Pepsin Eiweiß, Lipase Fett. Gallensaft ist kein Enzym, er zerteilt Fett in Tröpfchen.
Im Dünndarm wird die Nahrung fertig zerlegt. Falten, Zotten und feine Fortsätze vergrößern die Oberfläche, die Bausteine gehen durch Resorption ins Blut.
Gesamtumsatz = Grundumsatz + Leistungsumsatz. Der Brennwert gibt die Energie der Nahrung in Kilojoule an.
Essstörungen sind ernste Erkrankungen. Hilfe gibt es bei Ärztinnen, Ärzten und Beratungsstellen.
Übungen
Welcher Stoff zerlegt Stärke?
Wozu dienen die Falten, Zotten und feinen Fortsätze im Dünndarm?
Ein Snack enthält 10 g Fett und 30 g Kohlenhydrate. Fett hat 37 kJ je Gramm, Kohlenhydrate haben 17 kJ je Gramm. Wie viel Energie steckt im Snack, in Kilojoule?
Der Grundumsatz eines Menschen beträgt 4800 kJ am Tag, sein Leistungsumsatz 1900 kJ. Wie hoch ist der Gesamtumsatz, in Kilojoule? Schreibe die Zahl ohne Punkt.
Ein Ansatz aus Stärkelösung und Speichel wird 10 Minuten auf 90 Grad Celsius erhitzt. Danach färbt Iod-Lösung ihn blauschwarz. Erkläre das Ergebnis.