Biochemie für Sportler VII

Nahrungsaufnahme: Der grundlegende Ablauf im Körper

Nachdem wir in den vorherigen Teilen die Energieträger Kohlenhydrate, Fette und Proteine im biochemischen Sinne kennenlernten, wollen wir uns in den nächsten Teilen mit der Verstoffwechselung im menschlichen Körper auseinandersetzen. Bevor wir jedoch mit den Kohlenhydraten beginnen, sollten wir zunächst noch einmal klären, was mit unserer Nahrung beim Essen passiert, bevor wir wieder stärker in die Biochemie einsteigen.

Der Verdauungstrakt: Der Weg ist das Ziel

Damit der Mensch Nährstoffe überhaupt verwerten kann, müssen diese zunächst exogen über die Nahrung zugeführt und zerkleinert werden. Dabei unterscheidet man zwischen einer mechanischen und chemischen Verdauung, damit die einzelnen Bestandteile über die Schleimhäute des Verdauungstrakts dem Körper zugeführt werden können.


Während wir uns Nahrung immer oben hineinschieben ist das, was am Ende der Verdauung übrig bleibt, wortwörtlich für den Arsch. Schauen wir uns also an, was auf dieser langen Reise mit dem Essen geschieht:

Der Mundraum: Einmal "Ah!" sagen

Wenn wir Lebensmittel zu uns nehmen, beginnt bereits im Mundraum die Verdauung. Hier wird die Nahrung mittels der Zähne geschnitten (Auf- und Abbewegung des Kiefers) und gemahlen (Bewegungen des Kiefers auf horizontaler Ebene). Dies stellt die erste Form der mechanischen Verdauung dar.

Darüber hinaus wird im Mundraum bekanntermaßen Speichel gebildet. Dieser besteht zu etwa 99,5 % aus Wasser und sorgt dafür, dass die Nahrung zu einem Brei vermischt wird, der im Folgenden leichter durch den Verdauungstrakt gelangen kann.

Des Weiteren finden erste antimikrobielle und chemische Verdauungsvorgänge im Mundraum statt.
Mit dem Speichel wird das Enyzm Ptyalin freigesetzt, dass eine spaltende Wirkung auf Kohlenhydrate ausübt. Damit dieses Enzym jedoch wirksam werden kann, ist ein gewisser Kaudruck erforderlich.
In ► Teil 4 hatten wir uns ausführlich mit der Struktur der Kohlenhydrate beschäftigt und wissen, dass diese unterschiedliche Kettenlängen haben können.

Das Enzym Ptyalin wirkt lediglich auf die Polysaccharide Amylose, Amylopektin und Glycogen, das mit Tierfleisch aufgenommen wird, ein und spaltet diese zu Maltose, Maltotriose und Grenzdextrine.
Dieses Phänomen wird dem ein oder anderen aus dem Biologieunterricht noch bekannt sein, wenn das Lehrpersonal dazu aufforderte, Brot so lange zu kauen, bis dieses irgendwann süß schmecken würde. – In der Praxis ist dies alles andere als einfach, da mit fortschreitenden Kaufprozess immer mehr Speichel freigesetzt wird und die Nahrung schon fast von allein in die Speiseröhre rutscht bzw. durch die Zunge geschoben wird.
Die in ► Teil 5 kennengelernten (Nahrungs-)Fette können durch den Kauvorgang zwar in der Oberfläche vergrößert werden, jedoch spielt die Fettverdauung im Mund quantitativ keine Rolle. ► Proteine werden im Mundraum wiederum gar nicht verdaut. Es gibt also keinen Grund auf seinem Postworkout-Shake noch herumzukauen.

Von der Speiseröhre führt der Weg des Nahrungsbreis schließlich in den Magen.

Der Magen: Zwischenstation vor der Absorption

Der Magen ist ein 1,5 Liter großer sackartiger Hohlraum, in dem der Nahrungsbrei zum Teil weiter verdaut wird.

Der Magen besteht aus verschiedenen Abschnitte, wie in der Grafik systematisch dargestellt ist, die unterschiedliche Aufgaben im Rahmen der Verdauung erfüllen:
  • Im Fundus kann sich im Rahmen der Nahrungsaufnahme verschluckte Luft ansammeln.
  • Der Korpus ist der voluminöseste Abschnitt des Magens.
  • Das Antrum stellt den Vorraum des Pförtners dar, bei dem es sich wiederum um den
  • Pylorus handelt. Dieser ist der Übergang zum Dünndarm.

In Fundus und Korpus befinden sich drei verschiedene Zellarten, die
  1. Salzsäure herstellen (Belegzellen),
  2. Enzyme zur Protein- und in geringem Maße Fett-Spaltung herstellen (Hauptzellen) und
  3. Nebenzellen, die den Magen vor der eigenen Salzsäure schützen.
Im Antrum und im Pylorus existieren noch die sogenannten G-Zellen, die das Hormon Gastrin bilden, welches die Magenbeweglichkeit steigert und Fundus und Korpus zur Säure- und Enzymbildung anregt.

Wenn der Magen sich also füllt und die Nahrung bis ans Ende des Magens rutscht, wird die Verdauung angeregt.
Kohlenhydrate werden im Magen nur mit Hilfe der Enzyme aus dem Speichel weiter verdaut. Wer also zu schnell die Nahrung herunterschluckt, schleust seine Kohlenhydrate mehr oder weniger unverändert in den Dünndarm. Ebenso wird ► Fett im Magen, wie schon angedeutet, kaum verdaut. Bleiben also nur noch ► Proteine.
Aufgrund des geringen pH-Wertes des Magensafts von 1 bis 2 werden Eiweiße im Nahrungsbrei angegriffen. Dies sorgt dafür, dass vor allem Bakterien und Viren, die bekanntermaßen aus Protein bestehen, im Magen abgetötet werden.

Die Struktur der Proteine wird also zerstört, wie wir in ►Teil 6 gelernt hatten. Darüber hinaus spalten die Pepsin-Enzyme Protein in Polypeptide, die eine Länge von 10 bis 100 Aminosäuren aufweisen.

Wie lange die Nahrung im Magen verweilt, ist sehr unterschiedlich, da der Pylorus tatsächlich wie ein Pförtner fungiert und immer nur kleine Teile des Speisebreis in den Darm abgibt.
Je nach Zusammensetzung der (festen!) Nahrung rechnet man zwischen 2 und 7 Stunden Verweildauer im Magen, wobei die Faustformel gilt: Desto mehr Fett im Nahrungsbrei ist, desto länger verweilt dieser im Magen.
Je nach Kauleistung haben wir nun also eine Vermengung an relativ kurzkettigen Kohlenhydraten, Polypeptiden von einer Länge bis zu 100 Aminosäuren und fast noch unverdauten Fetten. Weiter geht es im Dünndarm.

Der Dünndarm: Mehr als 5 Meter, die uns vom Gorilla unterscheiden

Der Dünndarm ist in drei Abschnitte unterteilt:
  • den an den Magen anschließenden Zwölffingerdarm, an den Gallengang und Ausführungsgang der Bauchspeicheldrüse anschließen,
  • den Leerdarm und
  • den Krummdarm
und mündet schließlich an den Dickdarm.
Über die Dünndarmzotten werden die Nährstoffe des Nahrungsbreis aus dem Dünndarm in den Körper überführt.
Was genau mit den drei Energieträgern passiert, schauen wir uns in späteren Artikeln genauer an.

Für heute nehmen wir zunächst nur mit
  • Kohlenhydrate werden im Dünndarm in Monosaccharide zerlegt und resorbiert.
  • Fette werden im Zwölffinger- und im Leerdarm verdaut und vom Körper aufgenommen.
  • Protein wird im Dünndarm in Aminosäuren, Di- und Tripeptide zerteilt und resorbiert.
Alles, was hier nicht verdaut wurde, kann vom Körper praktisch auch nicht mehr aufgenommen werden.

Der Dickdarm: Aussteigen, wer keine Fahrkarte hat

Im Gegensatz zum Dünndarm ist der menschliche Dickdarm gerade einmal ca. 3 Meter lang, hat jedoch einen namensgebenden beträchtlich größeren Durchmesser.
Die Hauptaufgabe der Dickdarms liegt darin, Wasser und Elektrolyte zurückzuführen, die im Rahmen der Verdauung dem Nahrungsbrei zugeführt wurden.
Eine Nährstoffaufnahme, wie im Dünndarm, erfolgt also aufgrund nicht vorhandener Zotten generell nicht mehr.

Allerdings ist der Dickdarm voll mit zahlreichen Bakterien, die unverdauliche Nahrungsreste durch Gärungs- und Fäulungsprozesse weiter abbauen. Die dabei entstehenden kurzkettigen, gesättigten Fette dienen unter anderem dem Darm sowie den dort lebenden Bakterien als Nährstoff. Ein sehr geringer Teil wird schließlich auch der Leber zur Energiegewinnung zugeführt.

Unverdaulich umfasst dabei alle Kohlenhydratstrukturen, die im Dünndarm nicht in Monosaccharide umgewandelt wurden! Also nicht nur Ballaststoffe im eigentlichen Sinn, sondern auch beispielsweise Lactose bei einer entsprechenden Unverträglichkeit.

Je nachdem, wie Bakterien und Kohlenhydrate sich zusammensetzen, kann es zu entsprechenden Stuhlproblemen oder Flatulenz kommen.

Was am Ende übrig bleibt, übergeben wir in regelmäßigen Ritualen dem Porzellangott.

Zusammenfassung

Dieser Teil stellte einen grundlegenden Einstieg in das Thema der Nahrungsaufnahme dar. Was sollten wir aus diesem Teil mitnehmen?
  1. Kohlenhydrate, Eiweiß und Fette werden auf dem Weg zum bzw. im Dünndarm in Einzelteile zerlegt.
  2. Die Nährstoffe, die der Körper im Dünndarm nicht aufnahm, werden dem Körper in der Regel nicht zugeführt.
Wie immer wird in Zukunft bei Bedarf auf diesen Artikel hingewiesen.
Im nächsten Artikel wird wieder die biochemische Lupe herausgeholt und wir schauen uns zunächst ► Enzyme im Detail an.

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Literatur

  • Hahn, Andreas / Ströhle, Alexander / Wolters, Maike (2006): Ernährung. Physiologische Grundlagen, Prävention, Therapie. Stuttgart: Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft.
  • Leitzmann, Claus / Müller, Claus / Michel, Petra / Brehme, Ute / Triebel, Thamar / Hahn, Andreas / Laube, Heinrich (2009): Ernährung in Prävention und Therapie. Hippokrates Verlag: Stuttgart.
  • Menche, Nicole (2007): Biologie, Anatomie, Physiologie. Münschen / Jena: Urban & Fischer.

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