In einem vielzelligen Lebewesen steht die Nahrung nicht mehr in direkten Kontakt zu allen Zellen, wie bei einem Einzeller. Im Laufe der Evolution begann eine Spezialisierung der Zellen. So spezialisierten sich Zellen, die Enzyme bilden und abgeben, die die Fett- , Protein- und Kohlenhydratmoleküle der Nahrung in kleinere Moleküle zerlegen. Die Aufnahme dieser kleineren Moleküle in den Stoffwechselkreislauf übernehmen andere Zellen. Wiederum andere Zellen haben sich auf den Transport dieser kleinen Biomoleküle spezialisiert, so dass alle Zellen im Körper versorgt werden. Zuletzt haben sich einige Zellen auf das Ausscheiden der Stoffwechselendprodukte spezialisiert.
Dieses System erlaubt es Lebewesen, innerhalb kurzer Zeit Nahrung in kleinere Moleküle (z.B. Aminosäuren) zu zerlegen, diese in den Stoffwechselkreislauf aufzunehmen um damit alle Zellen zu versorgen.
Vorgang der Verdauung beim Menschen
Beim Menschen kann man den Verdauungsprozess – wie oben bereits erwähnt – in vier Bereiche unterteilen
- Bereich 1: Vorverdauung im Mund– Zuerst wird die Nahrung im Mund mechanisch zerkleinert und mit Speichelflüssigkeit durchmischt (der Speichel enthält schleimbildende Proteinmoleküle, das antibakteriell wirkende Enzym Lysozym und das stärke- und gylkogenabbauende Enzym Amylase).
- Bereich 2: Vorverdauung im Magen– Notwendig für die Vorverdauung ist die Magenschleimhaut, die ständig eine vor Selbstverdauung schützende Schleimschicht. Anschließend wird der gefüllte Magen mit Protonen und Chloridionen (also Salzsäure) gefüllt, da die Säure Mikroorganismen abtötet und Zellfasern auflöst. Nun werden proteinspaltende Enzyme (die zunächst in inaktiver Form vorliegen -> Pepsinogen) zugeführt, die bei saurer Umgebung (durch die Säure) in ein aktives Enyzmmolekül (Pepsin) gespalten werden. Diese Pepsin-Enzyme spalten die Proteine in kürzere Ketten. Der so entstandene Nahrungsbrei verweilt zw. einer und fünf Stunden im Magen und gelangt anschließend durch den verschließbaren Magenausgang in den ersten Abschnitt des Dünndarms (Zwölffingerdarm).
- Bereich 3: Verdauung im Dünndarm– Der Dünndarm ist ebenfalls wie im Magen mit einer Schleimhaut ausgestattet. Diese Schleimhaut bildet in der Darminnenseite ringförmige Falten aus. Auf diesen Falten befinden sich die sog. Darmzotten (fingerförmige Ausstülpungen des Schleimhautgewebes) und sind von einem engmaschigen Kapillarnetz aus Blutgefäßen durchzogen. An den Spitzen (Mikrovilli) der Darmzotten werden schleimbildende Proteine und Verdauungsenzym abgesondert. Die Verdauung des Nahrungsbreis kommt durch die verschiedenen Enzyme aus der Bauchspeicheldrüse zustande(Produkte: Aminosäuren und Kohlenhydrate), zusätzlich findet durch die Gallenflüssigkeit (aus Leber und Gallenblase) eine enzymatische Spaltung der Fette statt (Produkte: kleine Fettmolekülteile). Die Produkte der enzymatischen Spaltung (Aminosäuren und Kohlenhydrate) werden über die Mikrovilli in die Darmzotten aufgenommen und gelangen in das Kapillarnetz der Darmzotten. Die Blutgefäße der Darmzotten münden an die Pfortader, die die Produkte der enzymatischen Spaltung direkt in die Leber transportiert. Die Fettmolekületeile werden in den Darmzottem wieder zu vollständigen Fettmolekülen zusammengebaut und anschließend über Lymphgefäßsystem in die Venen eingeschleust.
- Bereich 4: Ausscheidung über den Dickdarm– Wie der Dünndarm ist der Dickdarm ebenfalls mit einer Schleimhaut ausgestattet. Im Dickdarm wird dem Darminhalt das Wasser entzogen (eingedickt) und so nach einigen Stunden der – nur noch aus unverdaulichem Material bestehende -Kot ausgeschieden.
Stoffwechselvorgang – Verdauung beim Menschen – Testfragen/-aufgaben
1. Was wird als Stoffwechsel bezeichnet und welche zwei Prozesse untergliedern ihn?
Als Stoffwechsel wird die Gesamtheit aller chemischen Prozesse in einem Organismus bezeichnet, die zur Aufnahme, Umwandlung und Abgabe von Stoffen dienen. Er untergliedert sich in den Aufbau von körpereigenen Substanzen (Anabolismus) und den Abbau von körpereigenen und körperfremden Substanzen (Katabolismus).
2. Welche Stufen umfasst der Verdauungsvorgang des Menschen?
Der Verdauungsvorgang umfasst die Stufen Zerkleinerung, Quellung, enzymatische Spaltung und Resorption.
3. Wie beginnt der Verdauungsprozess und welche Rolle spielen Speichel und Zähne dabei?
Der Verdauungsprozess beginnt bereits im Mund. Mit Hilfe der Zähne wird die Nahrung zerkleinert. Der Speichel befeuchtet die Nahrung und beginnt mit der enzymatischen Spaltung der Stärke in Maltose.
4. Was geschieht im Magen während der Verdauung?
Im Magen wird die Nahrung durch Magensaft weiter zersetzt. Insbesondere das Enzym Pepsin spaltet Proteine in kleinere Peptide.
5. Woraus besteht der Magensaft, und wie wird er vom Körper hergestellt?
Der Magensaft besteht aus Salzsäure, Pepsinogen, der inaktiven Form von Pepsin, und Schleim. Er wird von den Belegzellen und Chiefszellen der Magenschleimhaut produziert.
6. Was sind Verdauungsenzyme und welche Rolle spielen sie im Verdauungsprozess?
Verdauungsenzyme sind molekulare Katalysatoren, die die chemische Spaltung der Nahrung in ihre Bestandteile beschleunigen und somit erst ermöglichen.
7. Welche Aufgabe übernimmt der Dünndarm im Stoffwechselprozess?
Im Dünndarm erfolgt die Hauptarbeit des Verdauungsprozesses. Hier werden Nährstoffe und Wasser resorbiert. Infect, der Dünndarm kann als Resorptionszentrum des Körpers aufgefasst werden.
8. Wofür ist der Dickdarm zuständig?
Die Hauptaufgabe des Dickdarms ist die Resorption von Wasser und Elektrolyten aus den unverdauten Nahrungsresten. Das dabei entstandene feste Endprodukt ist der Stuhl.
9. Was passiert bei einer Störung des Stoffwechselvorgangs – Verdauung?
Störungen des Stoffwechsels können vielfältige Auswirkungen haben. Bei der Verdauung können beispielsweise Unverträglichkeiten, Verdauungsstörungen oder Krankheiten wie Zöliakie oder Morbus Crohn entstehen.
10. Warum ist eine ausgewogene Ernährung wichtig für den Stoffwechsel – Verdauung beim Menschen?
Eine ausgewogene Ernährung liefert die notwendigen Nährstoffe, die im Stoffwechselprozess benötigt werden. Sie unterstützt die gesunde Verdauung indem sie zum Beispiel genügend Ballaststoffe für eine gute Darmmotorik liefert.
