Der Weg der Nahrungsmittel in die Zellen
Nahrungsmittel werden als unsichtbare Teilchen verwertet
Um unseren Körper leistungsfähig zu halten, den Aufbau und die stetige Erneuerung der Körpersubstanz zu gewährleisten, benötigen wir täglich dem Bedarf gerechte Nahrungsmittel. Besonders wichtig dabei ist es, auf Ausgewogenheit zu achten.
Wie die tägliche Nahrung zusammengesetzt werden kann, zeigt anschaulich der sogenannte Ernährungskreis der Deutschen Gesellschaft für Ernährung. Er hilft, aus dem riesigen Nahrungsmittelangebot eine gesunde Auswahl im richtigen Verhältnis zueinander zu treffen. Im Ernährungskreis werden die Nahrungsmittel sieben Gruppen zugeordnet:
1. Getränke
2. Getreide, Getreideprodukte und Kartoffeln
3. Gemüse und Hülsenfrüchte
4. Obst
5. Milch und Milchprodukte
6. Fisch, Fleisch und Eier
7. Fette und Öle
Es ist ratsam, die tägliche Nahrung reichlich aus den Gruppen eins bis fünf zusammenzusetzen. Nahrungsmittel aus den Gruppen sechs und sieben sollten nur in Maßen und wechselnd verwendet werden.
Nährstoffe in den Nahrungsmitteln
Der Nährstoffgehalt von Nahrungsmitteln ist detailliert Nährwerttabellen zu entnehmen. Im Allgemeinen gilt: Kohlenhydratreiche Nahrungsmittel sind Kartoffeln, Getreideprodukte, Reis und Nudeln, Honig, Zucker und gezuckerte Produkte. Dabei sind süße Nahrungsmittel aus gesundheitlicher Sicht von geringem Wert für eine gesunde Ernährung. Zu den Fettlieferanten zählen Butter, Margarine und Öle sowie Nahrungsmittel mit nicht sichtbaren Fetten wie Wurst, Nüsse, Schokolade, Sahne, Chips oder Pommes frites. Margarinen und Öle sind wegen ihres hohen Anteiles an lebensnotwendigen Fettsäuren wertvoll. Butter ist leicht verdaulich und in geringen Mengen für den gesunden Menschen zu empfehlen. Versteckte Fette führen dazu, dass wir unbewusst zu viel Fett zu uns nehmen. Fleisch, Milch und Milchprodukte, Eier sowie Hülsenfrüchte wie Erbsen, Bohnen und Linsen sind hochwertige Eiweißträger. Auch Gelatineprodukte sind reich an Eiweiß, sind jedoch für eine gesunde Ernährung nur von geringem Wert, weil die Zusammensetzung ihrer Aminosäuren unausgewogen ist.
Frisches Obst, Gemüse und Salate liefern im Allgemeinen viele Vitamine und Mineralstoffe. Wer sich an die Regel „Fünfmal täglich eine Faust” hält, also über den Tag verteilt fünf faustgroße Portionen Obst, Gemüse, Salate oder frische ungezuckerte Säfte zu sich nimmt, hat den Tagesbedarf an wichtigen Wirkstoffen weitgehend gedeckt. Übrigens: Auch Fleisch liefert einige Wirkstoffe, beispielsweise Eisen. Schweinefleisch enthält darüber hinaus viel Vitamin B1.
Der Energiegehalt der Nährstoffe
Kohlehydrate, Fette und Eiweiße sind Grundnährstoffe und Energielieferanten. Sie werden in den Körperzellen in chemische Energie, genauer gesagt, in Adenosintriphosphat (ATP) umgewandelt, wobei auch Wärme entsteht. Der Energiegehalt der Nährstoffe wird seit 1978 in Kilojoule (kJ) gemessen, die zusätzliche Angabe in Kilokalorien (kCal) ist jedoch noch zulässig. So liefern ein Gramm Kohlenhydrate und ein Gramm Eiweiß jeweils 17 kJ (4 kCal), ein Gramm Fett 39 kJ (9 kCal).
Die Funktion der Nahrungsmittel
Nahrung erfüllt zwei grundsätzliche Aufgaben: Sie führt dem Körper Energie zu und sie sorgt für dessen Aufbau und Erhaltung.
Der tägliche Energiebedarf ergibt sich gemeinsam aus dem Energie-Grundumsatz und dem Energie-Leistungsumsatz. Der Grundumsatz ist diejenige Energiemenge, die der Körper innerhalb von 24 Stunden benötigt, um im Ruhezustand seine Lebensfunktionen aufrechtzuerhalten. Maßgeblich für den Grundumsatz eines Menschen sind im Wesentlichen Alter, Körpergröße und -gewicht sowie das Geschlecht. Zur Berechnung des Grundumsatzes, kann die folgende Formel herangezogen werden: 4,2 kJ pro Kilogramm Körpergewicht und Stunde. Der Leistungsumsatz ist diejenige Energiemenge, die der Körper zusätzlich benötigt, um außerhalb der reinen Vitalfunktionen liegende Leistungen zu erbringen. Der Leistungsumsatz hängt hauptsächlich von der Muskeltätigkeit ab, aber beispielsweise auch von der Verdauungstätigkeit oder vom Klima. Als Beispiel für den Leistungsumsatz möge der Schwimmer dienen, der in einer Stunde 2.300 kJ verbraucht, was ungefähr dem Energiegehalt von einer Tafel Schokolade entspricht.
Bei einem normalgewichtigen Menschen werden sich Energiezufuhr und Energieverbrauch die Waage halten. Die Körpersubstanz besteht letztlich aus Stoffen, die der Körper mit Hilfe des Stoffwechsels aus den Nährstoffen Nahrung in körpereigene Stoffe umgewandelt hat. Der Körper setzt sich zusammen aus 60 bis 70 Prozent Wasser, 15 bis 20 Prozent Eiweiß, 10 bis 15 % Fett, 4 bis 6 Prozent Mineralsalzen und 1 Prozent Kohlenhydraten.
Die Zelle atmet
Das, was beim Grundnährstoffabbau in den Körperzellen entsteht, ist eigentlich genau das, woraus die Grundnährstoffe in der Pflanze aufgebaut werden, wobei bei der Nährstoffbildung in der Pflanze, also der Photosynthese, Sauerstoff freigesetzt wird. Um die Energie liefernden Grundnährstoffe in den Zellen abbauen zu können, wird Sauerstoff benötigt. Das ist der Grund, warum dieser Vorgang als „Zellatmung” beschrieben wird. Insbesondere für Ausdauersportler ist es besonders wichtig, zu wissen, dass sie bei der Mobilisierung der Fettdepots zum Zwecke der Energiegewinnung besonders viel Sauerstoff benötigen. Wird zu wenig Sauerstoff aufgenommen, können sie nicht mehr die volle Leistung bringen. Wesentlich effizienter ist es, Kohlenhydrate zu verbrennen, indem die Glycogenreserven der Leber- und Muskelzellen ausgenutzt werden. Dafür wird nämlich vergleichsweise weniger Sauerstoff benötigt.
Enzyme – Aufbau und Funktion
Das Duden-Fremdwörterbuch beschreibt den Begriff „Enzym” als eine in der lebenden Zelle gebildete organische Verbindung, die den Stoffwechsel des Organismus steuert. Die Funktion der Enzyme besteht also darin, Stoffwechselprozesse im Körper energie- und zeitsparend in Gang zu setzen und ablaufen zu lassen. So gesehen sind Enzyme biochemische Werkzeuge oder Biokatalysatoren. Betrachtet man den chemischen Aufbau von Enzymen, so handelt es sich um Eiweißverbindungen, deren Zusammensetzung von ihrer Aufgabe bestimmt wird. Viele Enzyme enthalten Mineralsalze oder sie sind mit Vitaminen verbunden. Der menschliche Körper verfügt über weit mehr als tausend Enzyme, von denen jedes auf seine chemische Reaktionsfähigkeit spezialisiert ist. Je nach ihrer Wirkungsweise können sie in Gruppen eingeteilt werden. So spalten beispielsweise Verdauungsenzyme wie Glucosidasen, Lipasen oder Proteasen Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße in ihre Grundbestandteile auf.
Verdauung von Kohlenhydraten, Fetten und Eiweißen
Eiweiß , Kohlenhydrate und Fette werden im Verdauungstrakt in lösliche, resorbierbare Bausteine zerlegt. Die Enzyme in den Verdauungssäften, gebildet in Verdauungsdrüsen oder Drüsenzellen, wirken dabei als Biokatalysatoren. Der Aufenthalt einzelner Speisen im Magen ist im Übrigen sehr unterschiedlich. Grundsätzlich gilt, dass Milchnahrung am schnellsten verarbeitet wird, fettreiche Kost am langsamsten – bis zu acht Stunden.
Mit dem im Mundspeichel enthaltenen Enzym Alpha-Amylase beginnt die Verdauung von Kohlenhydraten bereits im Mund. Alpha-Amylase ist ein Enzym, das nur Stärke aufspalten kann. Es wird in den Ohrspeichel-, Unterzungen- und Unterkieferspeicheldrüsen produziert. Da jedoch die Nahrung nur kurze Zeit im Mund behalten wird, wird dort Stärke, beispielsweise aus Kartoffeln, nur teilweise in den Zweifachzucker Maltose umgewandelt. Wegen des sauren Milieus im Magen kann die Amylase des Mundes nicht weiterwirken. Erst im Zwölffingerdarm wird die Verdauung der Kohlenhydrate fortgesetzt. Alpha-Amylase aus dem Bauchspeichel der Bauchspeicheldrüse spaltet im Zwölffingerdarm die übriggebliebene Stärke zu Maltose auf. Im Bauchspeichel ist auch Maltase enthalten, das wiederum die Maltose zu Einfachzucker (Glucose) aufbricht. Damit ist die Verdauung von Kohlenhydraten abgeschlossen. Deren Weg zeigt deutlich, wie vorteilhaft gründliches Kauen der Nahrung ist, weil damit bereits im Mund mehr Kohlenhydrate zu Maltose aufgespaltet werden können. Im Übrigen wird dadurch, dass die Nahrung gut durchmischt im Magen ankommt, auch die Verdauung der restlichen Stoffe erleichtert.
Die mit der Nahrung aufgenommenen Fette können im Mund nicht verdaut werden. Dieser Vorgang spielt sich überwiegend im Zwölffingerdarm ab. Und jetzt kommt die Galle ins Spiel. Die Gallenflüssigkeit bewirkt, dass sich in ihr feinste Fetttröpfen verteilen, so dass das fettspaltende Enzym Lipase eine maximale Angriffsfläche vorfindet. Auch die Lipase ist im Bauchspeichel enthalten. Sie spaltet Fett in Glycerin und Fettsäuren auf. Danach werden die Fettbausteine hin zu ihren jeweiligen Bestimmungsorten resorbiert.
Die Verdauung von Eiweiß beginnt im Magen und endet im Dünndarm. Die Salzsäure des Magens lässt die Eiweißstoffe der Nahrung gerinnen. Dabei werden die Molekülballen in Molekülketten aus Aminosäuren umgewandelt. Im Magensaft ist das Enzym Pepsin enthalten, das in den Beleg- und Hauptzellen der Magenwand gebildet wird. Pepsin spaltet Aminosäureketten in einzelne Bruchstücke auf. Weil diese für eine Resorption aber immer noch zu groß sind, werden diese Bruchstücke in den Dünndarm transportiert, wo sich die Enzyme Trypsin und Erepsin endgültig ihrer annehmen. Diese beiden Enzyme befinden sich im Dünndarmsaft und im Bauchspeichel. Das Endprodukt ihrer Arbeit sind resorbierbare Aminosäuren.
Resorption der verdauten Nährstoffe
Wasser, Mineralsalze, Vitamine und die bei der Verdauung entstandenen Nährstoffbausteine gelangen durch die Darmwand in Blut und Lymphe. Dieser Vorgang heißt Resorption.
Der Dünndarm hat circa 600 Ringfalten. Auf jeder Ringfalte befinden sich Tausende fingerförmiger Schleimhautausstülpungen, die Darmzotten. Auf jeder Zotte wiederum sind unzählige winzige Mikrozotten (Mikrovilli) zu finden. Dadurch wird die Oberfläche des Dünndarms riesig. Zotten und Mikrozotten zusammen ergeben eine Fläche von der Größe eines Tennisspielfeldes. Die Schleimhaut des Darmes ist von feinen Blutgefäßen (Kapillaren) und Lymphgefäßnetzen durchzogen.
Die Resorption erfolgt auf zweierlei Art. Von Diffusion spricht man, wenn beim Transport der Nährstoffbausteine ein Konzentrationsausgleich zwischen dem Inneren des Darmes und dem Blut stattfindet. Beim sogenannten aktiven Transport spielt der Konzentrationsausgleich kaum eine Rolle. Die Nährstoffbausteine werden hierbei mit Hilfe von unterstützenden Substanzen durch die Darmwand geschleust. Wasserlösliche Nährstoffbausteine wie Einfachzucker, Glycerinmoleküle, kurzkettige Fettsäuren und Aminosäuren kommen leicht durch die Membran der Darmwand. Da haben es die wasserunlöslichen langkettigen Fettsäuren erheblich schwerer, weil sie von der wässrigen Außenmembran der Darmwand abgestoßen werden. Deshalb brauchen sie Hilfe. Die erhalten sie von Gallensäuren, die einen wasserlöslichen und einen fettlöslichen Anteil haben. Erst nachdem die Gallensäuren die langkettigen Fettsäuren umhüllt haben, kann die Resorption beginnen. In den Darmwandzellen lösen sich die Gallensäuren wieder von den langkettigen Fettsäuren, die sich jetzt zusammen mit Glycerin in Fettmoleküle verwandeln. Diese wiederum werden durch eine Eiweißhülle wasserlöslich gemacht und als Fett-Eiweiß-Verbindung in die Lymphe abgegeben, von wo aus sie ins Blut gelangen.
Die Moleküle von Mineralsalzen und Vitaminen sind so klein, dass sie ohne Verdauung die Darmwand passieren können. Fettlösliche Vitamine allerdings müssen wie die langkettigen Fettsäuren mit Hilfe von Transportsystemen resorbiert werden.
Der Dickdarm (Kolon) ist nur knapp halb so lang wie der Dünndarm, hat aber einen größeren Durchmesser. Er setzt sich zusammen aus dem etwa sieben Zentimeter langen Blinddarm mit Wurmfortsatz, aus dem Hauptteil, dem etwa acht Meter langen Grimmdarm und dem etwa fünfzehn bis zwanzig Zentimeter langen, S-förmig verlaufenden Mastdarm, der mit dem After und dessen Darmschließmuskel endet.
Die Dickdarmwand hat keine Darmzotten. Die innere Oberfläche wird lediglich durch tiefe Falten (Dickdarmkrypten) vergrößert, die die Form eines Halbmondes haben. Im Dickdarm werden keine Verdauungssäfte gebildet. Die Aufgabe des Dickdarms besteht darin, dem restlichen Speisebrei Wasser und Mineralstoffe zu entziehen. Dabei werden unverdauliche Reste eingedickt und mit Hilfe von Schleim, der in Zellen der Dickdarmeinstülpungen produziert wird, für die Ausscheidung gleitfähig gemacht.
Vor der Ausscheidung des Darminhaltes werden jedoch Darmbakterien aktiv. Heute kennt man mehr als vierhundert Arten. Ihre Nahrung und Energie gewinnen sie aus den für den Menschen unverdaulichen Substanzen. Sie stellen das Vitamin K her, das über die Schleimhaut des Dickdarmes resorbiert wird.
Die Ballaststoffe üben Druck auf die Muskulatur des Dickdarmes was diese aktiviert und zur Ausscheidung über den After führt. Bei normaler Verdauung werden im Laufe eines Tages 100 bis 200 Gramm Stuhl produziert. Dabei wird nur fünf Prozent dessen, was gegessen wurde, nach zwölf bis vierzehn Stunden ausgeschieden. Die Beschaffenheit des Stuhles wird im Wesentlichen vom Ballaststoffgehalt der Nahrung bestimmt. (kws)
