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Anatomie & Physiologie Diätetisch geschulter Koch 2010 - 5. überarbeitete Auflage
Anatomie & Physiologie
A. Einleitung 1 B. Körperbau 2 1. Skelett 2
2. Muskulatur 2
3. Herz-, Kreislaufsystem 3
4. Sinnesorgane und Nervensystem 4
4.1. Nervensystem 4
4.2. Sinnesorgane – der Geruchs- und Geschmackssinn 5
5. Atemorgane 6
6. Verdauungsorgane 6
6.1. Mund 6
6.2. Speiseröhre 7
6.3. Magen 8
6.4. Dünndarm 9
6.5. Leber 10
6.6. Galle – Gallenblase 11
6.7. Bauchspeicheldrüse 11
6.8. Dickdarm 12
7. Ausscheidungsorgane 14 7.1.Nieren 14
8. Hormonproduzierende Organe 16
C. Stoffwechsel – ausgesuchte Themenbereiche 18 9. Biokatalysatoren – Enzyme 18
10. Cholesterin 19
11. Alkohol 20
12. Harnsäure 21
A. Einleitung
Der menschliche Körper ist ein äußerst komplexes Kunstwerk. Verschiedene
Körpersysteme und deren Einzelteile ermöglichen durch ihr ständiges Zusammenspiel die
Funktionen, die unser Leben bestimmen.
Das Skelett, um ein Beispiel zu nennen, gibt dem Körper Halt und Form und verbindet alle
Körperteile. Das Gerüst aus Knorpeln und Knochen dient den Muskeln als Ansatzpunkt
und dem Schutz der inneren Organe. Lebenswichtige Stoffe wie rote Blutkörperchen zum
Sauerstofftransport und Mineralsalze haben wir ebenfalls unseren Knochen zu verdanken.
Anatomie ist die Lehre vom Bau der Körperteile.
Physiologie ist die Lehre von den Funktionen des gesunden Organismus.
Anatomie und Physiologie sind wichtig für das Verständnis von krankhaften Störungen.
Diese werden unter dem Begriff Pathophysiologie zusammengefasst.
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B. Körperbau 1. Skelett
Die einzelnen Teile des Skeletts sind:
• Schädel
• Wirbelsäule mit Becken
• Brustkorb mit Schulterblatt und Schlüsselbein
• Armskelett mit den Knochen der Arme und
der Hände,
• Beinskelett mit den Knochen der Beine und
der Füße
Funktion: Schutz und Form: Schädel und Brustkorb umhüllen
empfindliche Organe ( Gehirn und Herz ).
Haltefunktion mit Gelenksbildung und Muskelansatz:
Die Wirbelsäule und die Röhrenknochen der Arme
und Beine stützen den Körper.
Bildung von Blutzellen: im Knochenmark
Pathophysiologie: Osteoporose: Bewegung und ausreichende Zufuhr
von Kalzium und Vitamin D sinnvoll. Abb. 1 - Skelett
2. Muskulatur Wenn wir nicht gerade liegen, dann erfordert jede unserer Haltungen und Bewegungen
die Betätigung von Muskeln. Allein die Augenmuskeln bewegen sich über
hunderttausendmal am Tag. Zum Stirnrunzeln sind über vierzig Muskeln erforderlich, zum
Lächeln dagegen nur siebzehn.
Immer sind die Sinnesorgane, die Nerven und das Gehirn daran beteiligt, wenn wir unsere
Muskeln betätigen. Das Gehirn reagiert auf Sinneseindrücke und gibt entsprechend
Anweisungen, wie wir unsere Muskeln einsetzen müssen. Ermöglicht wird dieses
Zusammenspiel durch ein Nerven-Netzwerk, das vom Gehirn aus über das Rückenmark
zu den Muskeln führt. Manche dieser Faserbündel arbeiten aber auch unwillkürlich: Die
Organmuskulatur ist ununterbrochen in Aktion, ohne dass wir sie bewusst steuern
können.
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Insgesamt machen die 656 Muskeln, die wir haben,
vierzig Prozent des Körpergewichts aus und sind damit
weitaus schwerer als das Skelett mit zwölf Prozent.
Funktion: Man unterscheidet drei Arten von Muskeln:
• willkürliche, quergestreifte Muskulatur: Skelettmuskulatur (Stütz- und
Zielmotorik)
• unwillkürliche, glatte Muskulatur Bestandteil vieler innerer Organe (Blutgefäße,
Bronchien, Darmmuskulatur, Harnblase …).
Unterstützt hier den Transport des Blutinhaltes,
des Schleimes in de Bronchien, ermöglicht die
Peristaltik (Transport des Darminhaltes) oder
die Harnentleerung.
• Herzmuskel als eine Mischform zwischen
diesen beiden Arten
Abb. 2 – Muskulatur Pathophysiologie: Bsp. Muskelkater
3. Herz- und Kreislaufsystem Das Kreislaufsystem funktioniert optimal, wenn das Blut ungehindert den gesamten
Organismus durchströmt und alle Gefäße mit den nötigen Nährstoffen versorgt. Wird der
Kreislauf über längere Zeit zu stark strapaziert - beispielsweise durch Rauchen oder fettes
Essen - kommt es zu Störungen der Blutversorgung bis hin zum Schlaganfall.
Über die Lungenvenen fließt sauerstoffreiches Blut zum
linken Vorhof des Herzens und in die linke Herzkammer -
arterielles System. Von dort wird es durch Kontraktionen
in die Hauptschlagader (Aorta) gepumpt. Ausgehend von
der Hauptschlagader verteilt sich das sauerstoffreiche Blut
dann im Körper und versorgt so die Zellen mit Sauerstoff.
Umgekehrt geben die Zellen das Stoffwechsel-
Abfallprodukt Kohlendioxid an das Blut ab. Das so
angereicherte Blut gelangt über das venöse System zum
rechten Vorhof und in die rechte Herzkammer. Von hier
aus wird es durch Kontraktionen in die Lungenschlagader
(Aorta pulmonalis) und die Lungenarterien gepumpt.
Pathophysiologie: Arteriosklerose (Gefäßverkalkung):
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Besonders bei hohen Cholesterinwerten, Rauchen, Abb. 3 - Gefäßsystem
Bluthochdruck, Zuckerkrankheit und Bewegungsmangel;
4. Sinnesorgane und Nervensystem Über die fünf Sinnesorgane unseres
Körpers nehmen wir die Vorgänge in der
Außenwelt wahr. Mit Augen, Ohren, Nase,
Zunge und Haut empfangen wir Reize,
übersetzen sie in elektrische
Nervenimpulse und geben diese ans
Gehirn weiter. Dort werden sie in
Abb. 4 - Sinnesorgane bestimmten Regionen verarbeitet und von
uns als Bilder und Bewegungen, Geräusche, Gerüche, Geschmack,
Temperatur und Berührung erfahren. Die gesammelten Eindrücke werden in
ein komplexes Wahrnehmungsschema eingeordnet und entsprechend diesem
Schema interpretiert
4.1. Nervensystem Aufbau und Funktion:
a. Zentralnervensystem: - Großhirn
- Kleinhirn
- Rückenmark
Zentrale Schaltstelle, die Infor-
mationen, die über die Nerven zum
Gehirn gelangen koordiniert und
verarbeitet. Wertet Sinneseindrücke
aus und steuert Bewegungen.
Das vegetative Nervensystem dient
der Regulation der Körperfunktionen
(z.B. Herzfrequenz, Peristaltik,
Schwitzen).
b. Peripheres Nervensystem: Nerven die von Gehirn und Rückenmark bis
zu den inneren Organen, Armen und Beinen
Abb. 5 Gehirn gelangen.
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4.2. Sinnesorgane – der Geruchs- und Geschmackssinn
Geschmacksempfindung:
Beim Menschen und höheren Säugetieren wird der Geschmack durch Chemorezeptoren,
die von den Geschmacksknospen ausgehen, wahrgenommen. Geschmacksknospen sind
im Gaumen, auf der Zunge bis zum Kehldeckel vorhanden. Die Geschmacksknospen und
ihre Rezeptoren sind nicht einheitlich, sondern geschmacksspezifisch und entsprechend
verteilt.
So finden sich an der Zungenspitze die Wahrnehmungen
für süß, im mittleren Abschnitt für salzig und sauer. Am
Zungengrund sitzen Geschmacksknospen mit
Bitterrezeptoren. Die Geschmacksqualität umami
(Wohlgeschmack) finden sich auf der gesamten Zunge.
Abb. 6 - Geschmacksrichtungen
Funktion: Der Reiz wird von den Geschmacksknospen zur Großhirnrinde geleitet, wo die
Empfindung „bitter“ in dazu bestimmten Zellen ausgelöst wird. Eine weitere Reizleitung
stimuliert die Speichelsekretion, die Magensaft- und Duodenalsekretion. Der
Geschmackssinn reguliert die Nahrungsaufnahme und steuert den Würgereflex
(z. B. durch Bitterstoffe in Pflanzen ausgelöst).
Letztlich entsteht immer ein ganzheitlicher Sinneseindruck zusammen mit dem
Geruchsinn der Nase und dem Hautsinn in der Wangenschleimhaut.
Geruchssinn:
Die Differenziertheit der Geschmacksempfindung kann unmöglich von den Geschmacks-
richtungen (süß, salzig, sauer, bitter, umami) abhängen. Hier kommt dem viel
differenzierten Geruchsvermögen wohl die tragende Rolle zu. Die Geruchsstoffe werden
dabei nicht nur von der Nase aufgenommen, sondern sie gelangen auch beim Kauen und
Schlucken in die Riechzonen im oberen Teil der Nasenhöhle. Dort werden von ungefähr
zwei Millionen Riechzellen des Riechepithels durch spezifische Adsorptionen der
flüchtigen Geruchssubstanzen die Gerüche differenziert und die resultierenden Reize
weitergeleitet.
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5. Atemorgane Zu den Atemorganen gehören Nase, Nasennebenhöhlen, Kehlkopf, Luftröhre, Bronchien
und die Lunge (zwei Lungenflügel). Das Zwerchfell trennt den Brustraum vom
Bauchraum.
6. Verdauungsorgane
Die Aufgabe der Verdauung besteht darin, die mit der Nahrung aufgenommenen
Nährstoffe aufzuspalten und somit die Aufnahme der Nährstoffe zu ermöglichen. Dieses
wird durch ein komplexes Zusammenwirken physikalischer und enzymatischer Prozesse
gewährleistet.
Die Verdauung der Speisen beginnt bereits im Mund.
6.1. Mund Der Mund erfüllt drei wichtige Funktionen: Er ist an Verdauung, Atmung und Stimmbildung
beteiligt.
Die Lippen haben viele Rezeptoren des Wärme- und Kältesinnes und Nerven, die sie
äußerst sensibel für Temperatur und Berührung machen.
Im Inneren des Mundes, der nach hinten in den Rachen übergeht, befinden sich die
Zähne und die Zunge.
Die Mundhöhle wird durch Schleimzellen und Speicheldrüsen feuchtgehalten.
Der harte Gaumen bildet das vordere Mundhöhlendach. Er dient der Zunge als
Widerstand beim Zerkleinern von Nahrung.
Der weiche Gaumen liegt als Fortsetzung des harten Gaumens im hinteren
Rachenbereich. Beim Schlucken zieht er das Gaumensegel nach oben und verhindert
dadurch, dass Nahrung in den Nasenrachen gelangt.
Das kleine Zäpfchen in der Mitte des Gaumensegels klappt beim Schlucken nach oben
und verschließt den Nasenweg.
Enzyme sind Katalysatoren der lebenden Zelle. Sie beschleunigen chemische Reaktionen (oder macht diese möglich). Die Gesamtheit der chemischen Prozesse im Organismus (Stoffwechsel) Ist nur durch ihre Anwesenheit möglich
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Zunge Die Zunge ist ein mit Schleimhaut überzogener Muskelkörper. Die Zungenspitze ist frei
beweglich. Am Ende des Zungengrundes befindet sich der Kehldeckel. Auf der
Schleimhaut des Zungenrückens liegen die Zungenpapillen, auf der Schleimhaut des
Zungengrundes die Zungenbälge. Sie sind die Träger des Geschmacksinns (siehe S. 18).
Gebiss Das Gebiss besteht aus 8 Schneidezähnen, 4 Eckzähnen, 8 Backenzähnen,
12 Mahlzähnen davon 4 Weisheitszähne
Der Zahn verfügt über eine harte Schale und einen ausgesprochen empfindsamen Kern,
in dem seine Nerven und die Blutgefäße eingelagert sind - Zahnmark. Das Zahnmark ist
vom Zahnbein (Dentin) umgeben. Die äußerste, sehr harte, Schicht ist der Zahnschmelz.
Speicheldrüsen Mit Hilfe der Zähne wird die Nahrung mechanisch zerkleinert. Durch den Speichel wird
sie gleitfähig gemacht und für den Weitertransport in die Speiseröhre (Ösophagus)
vorbereitet. 1 – 1,5 Liter Speichel werden in den Speicheldrüsen gebildet. Mit dem
Speichel wird auch das Enzym α-Amylase ausgeschüttet. Dieses spaltet komplexe
Kohlenhydrate (Stärke, Glykogen, Dextrine) in kleinere Untereinheiten (Oligosaccharide,
Malzzucker). Dies ist auch der Grund, warum Brot süßlich schmeckt, wenn es längere Zeit
gekaut wird! Durch verschiedene Gewürze (z.B. Pfeffer, Chili, Curry, Paprika, Senf) wird
die Aktivität der Speichelproduktion erhöht.
Eine weitere wichtige Aufgabe des Speichels ist die Reinigung der Zähne und die
Neutralisation der im Mund entstandenen oder mit der Nahrung zugeführten Säuren (zB
aus Fruchtsaft). Dies ist bei der Kariesprophylaxe von besonderer Bedeutung.
6.2. Speiseröhre Die Speiseröhre beginnt unmittelbar hinter dem Kehlkopf und mündet unter dem
Zwerchfell im Magen. Der etwa 25 Zentimeter lange, muskulöse Schlauch besteht aus
vier Gewebeschichten. Die innere Schleimhaut ermöglicht durch ihre Gleitfähigkeit das
Passieren der zerkleinerten Nahrung. Die nächste Schicht aus
stabilen Muskelfasern wird ihrerseits schützend von einer
äußeren Bindegewebsschicht umhüllt.
Durch wellenauslösende Kontraktionen der Speiseröhren-
muskulatur wird der Speisebrei in den Magen befördert.
Abb. 7 - Speiseröhre
8
6.3. Magen Der Magen ist ein muskulöser, gebogener Behälter, der die Nahrung durch Kontraktionen
von der Speiseröhre zum Zwölffingerdarm transportiert. Die dicke Magenschleimhaut
enthält einen salzsäurehaltigen Magensaft und Enzyme, die chemische Reaktionen im
Körper beschleunigen. Die Schleimhaut, die sich alle drei Tage neu bildet, verhindert,
dass die Mageninnenwand sich selbst verdauen kann. Durch die stark ätzende
Magensäure wird die Nahrung von Krankheitserregern befreit und für die weitere
Verdauung präpariert.
Der mit Magensaft durchsetzte Brei gelangt anschließend
portionsweise durch den Pförtner (Magenausgang) in den
Dünndarm. Auch die Speiseröhre ist durch einen Schließmuskel
am Mageneingang (Cardia) vom Magen getrennt. Die
Speiseröhrenwand kann so durch die Salzsäure nicht
angegriffen werden.
Abb. 8 – Magen
Wenn die Magenmuskulatur arbeitet obwohl der Magen bereits leer ist, fängt dieser an zu
"knurren": Er zieht sich zusammen, ohne dass es etwas zu verdauen gäbe. Das dabei
eintretende Hungergefühl signalisiert unserem Gehirn, dass es an der Zeit ist, etwas zu
essen. Der Magen fasst etwa 1,5 Liter Nahrung.
pH-Wert des Magens: 1,6 - 2
Abb. 9 - pH-Wert
Der pH-Wert einer Lösung gibt an, wie stark sauer oder alkalisch ein Lösung reagiert. Der pH-Wert einer Lösung liegt zwischen o und 14. + saure Lösungen haben einen pH-Wert zwischen 0 und 7. Je niedriger der pH-Wert einer Säure ist, umso stärker sauer reagiert sie. + neutrale Lösungen wie z.B. destilliertes Wasser oder eine Kochsalzlösung haben einen pH-Wert von 7 + alkalische Lösungen haben einen pH-Wert zwischen 7 und 14. Je höher Der pH-Wert einer Base ist, umso stärker alkalisch reagiert sie.
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Der Magensaft:
Der niedrige pH-Wert des sauren Magensaftes wirkt bakterienabtötend und führt zu einer
Ausflockung (Denaturierung) von Eiweiß. Dieses wird durch Enzyme besser "angreifbar".
Der in den Nebenzellen produzierte Schleim schützt die Magenwand vor dem Angriff der
aggressiven Magensäure.
Durch die Magenwand werden in geringem Maße fettverdauende, aber vor allem
eiweißspaltende Enzyme in den Magen abgegeben. Dabei handelt es sich um das Enzym
Pepsin, das aus seiner Vorstufe (Pepsinogen) durch die Magensäure gebildet wird. Die
Verdauung der Kohlenhydrate, die bereits im Mund durch den Speichel beginnt, wird im
Magen lediglich fortgesetzt. Der Magen produziert selbst keine kohlenhydratverdauenden
Enzyme.
In den Belegzellen der Magenschleimhaut wird der sogenannte Intrinsic-Faktor gebildet,
der für die Resorption von Vitamin B12 notwendig ist.
Pathophysiologie: Magengeschwür: Schutzschicht durch Alkohol, Gallensalze, Essig
und Medikamente (z.B. Schmerztabletten) geschädigt.
Die Verweildauer der Nahrung im Magen ist von verschiedenen Faktoren abhängig. So
verzögert z.B. ein hoher Fettanteil die Magenentleerung. Einfluss haben weiterhin die
Konsistenz, die Temperatur und die Teilchengröße des Nahrungsbreis (dünner Speisebrei
passiert schneller den Magen). Durch den Magenpförtner (Pylorus) wird die Nahrung in
den Zwölffingerdarm (Duodenum) weitergeleitet.
6.4. Dünndarm
Der insgesamt etwa sechs Meter lange, vielfach
gewundene Dünndarm setzt sich aus drei Abschnitten
zusammen:
Zwölffingerdarm (Duodenum), Krummdarm (IIeum) und Leerdarm (Jejunum). Im Dünndarm findet der größte Teil der Verdauung statt;
die meisten Nährstoffe gelangen von hier aus über das
Abb. 10 - Dünndarm Epithelgewebe, das alle Körperober- und Innenflächen
bedeckt, ins Blut.
In den Zwölffingerdarm münden der Gallengang und die Bauchspeicheldrüse und geben
hier Galle und den Pankreassaft ab
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Die Venen des Dünndarms führen ebenso wie die meisten Magen- und Dickdarmvenen
nicht direkt zum Herzen, sondern münden in die Pfortader. Diese transportiert das
nährstoffreiche Blut in das Lebergewebe. Von dort aus gelangt es in den Blutkreislauf.
pH-Wert im Dünndarm: 7,5 – 8,5
Resorption Die Spaltprodukte der Verdauung, letztlich Monosaccharide, Aminosäuren und
Fettsäuren, werden nun im anschließenden Dünndarm, über die Dünndarmzotten,
resorbiert (aufgenommen) und über die Blut- und Lymphbahnen dem Zellstoffwechsel
zugeführt.
Auf den Dünndarmzotten befindet sich
wiederum der sogenannte Bürsten-
saum, der die Resorptionsfläche des
Darmes - im Gegensatz zu einem Rohr
mit glatter Oberfläche - um den Faktor
600 vergrößert. Diese entspricht einer
Gesamtoberfläche von ca. 200 m2
Abb. 11 – Aufbau der Darmschleimhaut
6.5. Leber Mit 1,4 bis 1,8 kg Körpergewicht ist die Leber das schwerste Körperorgan nach der
menschlichen Haut. Sie liegt im Oberbauch unter dem Zwerchfell und verfügt neben dem
normalen Gefäßnetz aus Arterien und Venen zusätzlich über ein Pfortadersystem. Durch
dieses System gelangt nährstoffreiches Blut aus den Eingeweiden ins Lebergewebe und
von hier aus über die Lebervene zurück in den Körperkreislauf.
Die Leber hat mehrere wichtige Funktionen:
• sie produziert Gallenflüssigkeit
• verarbeitet und speichert chemische Sub-
stanzen und
• baut Stoffwechselprodukte und Gifte ab
Abb. 12 - Leber
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Die Leberzellen verarbeiten die Grundsubstanzen, die den Körper erhalten. Sie
verarbeiten Produkte aus Eiweiß, Kohlenhydraten und Fetten zu körpereigenen Bau-
steinen. Zum Beispiel werden Kohlenhydrate in der Leber mit Hilfe von Insulin in
Glykogen (Glucosespeicherform in der Leber und im Muskel) umgewandelt. Bei Bedarf
wird Glykogen zu Glucose abgebaut. Dadurch nimmt es Einfluss auf die Regulation des
Blutzuckerspiegels. Die Leberzellen sorgen dafür, dass Abfallprodukte, Alkohol, Gifte und
Rückstände von Medikamenten über den Kreislauf zu den entsprechenden
Ausscheidungsorganen gelangen.
6.6. Galle - Gallenblase Die aus den Leberzellen gebildete Galle dient der Fettemulgierung. Sie spaltet (emulgiert)
die Fettkügelchen im oberen Dünndarm zu winzigen Tröpfchen und ermöglicht damit die
Fettverdauung durch das Enzym Lipase im Dünndarm. Bei der Stuhlausscheidung tritt die
Galle nicht mit aus dem Körper aus, sondern wird im letzten Abschnitt des Dünndarms
rückresorbiert und gelangt wieder zurück in die Leber.
Die Leber produziert an einem Tag etwa ½ Liter Galle, in der viele chemische Substanzen
wie Gallensalze, Mineralsalze und Cholesterin enthalten sind. Die Galle wird entweder
über den Gallenblasengang als Verdauungshilfe in den Zwölffingerdarm (Duodenum) geleitet oder in der Gallenblase gespeichert. Die grünschwarze Farbe der bitteren
Substanz entsteht durch Gallenpigmente.
6.7. Bauchspeicheldrüse Die hinter dem Magen im Oberbauch liegende Bauchspeicheldrüse (Pankreas) besteht
als einzige Drüse aus einem endokrinen und einem exokrinen System. Das endokrine
System produziert Insulin und Glukagon und reguliert auf diese Weise den besonders den
Blutzuckerspiegel, während vom größeren exokrinen System ein enzymhaltiger
Verdauungssaft kommt, der über spezielle Gänge in den
Zwölffingerdarm (Duodenum) geleitet wird. Pankreassaft enthält folgende Verdauungsenzyme:
+ Amylase stärkespaltend
+ Trypsin eiweißspaltend
+ Chymotrypsin eiweißspaltend
+ Lipasen fettspaltend Abb. 13 - Bauchspeicheldrüse Die Kohlenhydrate werden im Dünndarm durch spezielle Enzyme (α-Amylase und
Disaccharidasen) in ihre kleinsten Bestandteile zerlegt, d.h. die Disaccharidasen spalten
12
zum Beispiel den Haushaltszucker in ein Molekül Traubenzucker und ein Molekül
Fruchtzucker. Ein Mangel an diesen Enzymen führt zu Unverträglichkeitsreaktionen wie
z.B. der Laktoseintoleranz.
Die Fettverdauung findet überwiegend in den oberen Teilen des Dünndarms statt. Die
von der Leber gebildete Gallenflüssigkeit wird in der Gallenblase gespeichert und in den
Zwölffingerdarm abgegeben. Die Gallenflüssigkeit ist wichtig, um die Fette zu emulgieren,
wodurch sie von den entsprechenden Verdauungsenzymen (Lipasen) besser angegriffen
werden können.
Die Eiweißverdauung wird im Darm fortgesetzt. Die größeren Eiweißbruchstücke werden
durch Trypsin (Sekret der Bauchspeicheldrüse) in Peptide und durch Chymotrypsin über
kürzere Peptide zu Aminosäuren abgebaut und in die Blutbahn aufgenommen.
Der endokrine Anteil der Drüsen liegt im Schwanz der Bauchspeicheldrüse, den
sogenannten Langerhans’schen Inselzellen. Sie liefern das zuckersenkende Hormon
Insulin und seinen Gegenspieler, das zuckersteigernde Hormon Glukagon. Wenn der
Blutzuckerspiegel steigt, beispielsweise nach einer Mahlzeit, geben die Langerhans’schen
Inseln Insulin in die Blutbahn ab, wodurch der Spiegel sinkt. Wenn umgekehrt der
Blutzuckerspiegel zu niedrig ist, wird Glukagon freigesetzt.
6.8. Dickdarm Der Dickdarm hat einen Durchmesser von
etwa sechs Zentimetern und ist ungefähr
1,5 Meter lang. Er dient dazu, dem
Darminhalt das Wasser zu entziehen.
Millionen von verschiedenen Darm-
bakterien im Dickdarm sind an der
Verdauung und Synthese von bestimmten
Nahrungssubstanzen beteiligt. Diese
Funktion bewirkt auch die Bildung von
Gasen und damit die Geruchsbildung.
Abb.14 - Dickdarm
Der Mensch stößt pro Tag etwa einen halben Liter Darmgase aus.
Durch die Darmperistaltik wird der feste Stuhl in den Mastdarm transportiert und dort
gespeichert. Sechs Abschnitte werden beim Dickdarm unterschieden: Den Anfang
machen Blinddarm und Wurmfortsatz (Appendix). Ihre Funktion ist unbekannt.
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Es folgen der aufsteigende, der querliegende und der absteigende Dickdarm, der in einer
S-Schlinge, genannt Sigmaschlinge, mündet. Diese führt weiter in den Mastdarm (Rectum) und endet im Analkanal (Anus). Der Analkanal ist von einem inneren und einem äußeren Schließmuskel umgeben. Der
innere Schließmuskel wird vom autonomen Nervensystem gesteuert. Er erschlafft beim
Kontakt mit dem Stuhl und lässt ihn in den oberen Analkanal gleiten. Der äußere
Schließmuskel arbeitet willkürlich und erschlafft erst dann, wenn wir ihm den Impuls dazu
geben.
Im Dickdarm wird dem bis dahin sehr flüssigen Speisebrei Wasser entzogen, das
zusammen mit Mineralstoffen resorbiert wird. Andere Nährstoffe werden in diesem
Darmabschnitt nicht mehr aufgenommen, da der Darminhalt nahezu nährstofffrei ist und
der Dickdarm nicht die Fähigkeit der Nährstoffresorption besitzt. Daher können auch die
von Bakterien im Dickdarm gebildeten Vitamine (zB Vitamin B12, Niacin) nur unzureichend
verwertet werden.
Wasser und darin gelöste Mineralstoffe werden in bestimmten Abschnitten des Dickdarms
resorbiert, Unverdauliches wird über den Stuhl ausgeschieden.
Stuhl Der Stuhl besteht aus unverdaulichen Nahrungsbestandteilen, abgestoßener
Darmschleimhaut und den Stuhlfarben, hauptsächlich Bilifuscin. Bilifuscin wird durch
reduzierende Darmbakterien aus Bilirubin über Sterkobilin gebildet. Der Geruch des
Stuhls kommt von Skatol, ein Zersetzungsprodukt der Aminosäuren Tryptophan. Seine
Konsistenz wird weitgehend durch den Wassergehalt bestimmt.
Es gibt Gärstühle (Gärungsvorgänge im Darm), Fettstühle mit übermäßigem Fettgehalt
(fettig glänzend). Der Stuhl kann in der Farbe verändert werden durch Nahrung zB Rote
Rüben, Heidelbeeren oder durch pathologische Ursachen zB Verschluss der
gallenableitenden Wege durch Gallensteine oder Tumore.
Über den Dickdarm (Colon) werden unverdaute Nahrungsbestandteile, Darmbakterien
und abgestorbene Zellen ausgeschieden.
14
7. Harnableitende Organe
Der Harn wird in den Nieren produziert und gelangt
über die Harnleiter in die Blase (Speicher). Bei der
Blasenentleerung wird der Harn über die Harnröhre
ausgeschieden.
Abb. 15 – Harnableitende Wege
7.1. Nieren Die Nieren sind zwei paarig angelegte Organe, die sich beidseits der Wirbelsäule etwa in
Höhe der unteren Rippen befinden. Zusammen wiegen die beiden Nieren nur ca. 300 g.
Die Oberfläche der Nieren ist meist glatt. Da sie für den Körper viele Aufgaben
wahrnehmen, sind sie sehr gut durchblutet.
Abb. 16 - Nieren
In der Nierenrinde befinden sich die Glomeruli (Blutgefäßknäulchen). Die Blutgefäßwand
der Glomeruli ist für verschiedene Bestandteile des Blutes durchlässig. Rote und weiße
Blutkörperchen, sowie Bluteiweiß können nicht aus dem Blutgefäß austreten. Glukose
(Zucker), Harnstoff, Elektrolyte und Wasser können hingegen die Gefäßwände passieren
15
und werden in den Tubuli aufgefangen. Diese gesammelte Flüssigkeit nennt man
Primärharn (etwa 180 Liter pro Tag).
Die Tubuli verlaufen geschlängelt durch die Nierenrinde und das Nierenmark. In den
Tubuli werden viele Bestandteile des Primärharns und fast die gesamte Flüssigkeit wieder
resorbiert und bleiben dem Körper erhalten.
Der Rest ist eine konzentrierte Flüssigkeit = Harn oder Urin.
Der menschliche Körper scheidet ca. 1,4 Liter Wasser pro Tag mit dem Harn aus und
darin eine Reihe von chemischen Substanzen = Abbauprodukte. Die Entgiftung des
Organismus ist eine lebenswichtige Funktion der Nieren. Die Menge des Urins hängt von
der Menge der aufgenommenen Flüssigkeit und der Schweißproduktion ab.
Mit dem Harn werden auch Elektrolyte ausgeschieden. Dadurch kann der Säure-Basen-
Haushalt des Organismus reguliert werden. Substanzen, die der Körper mit dem Urin
ausscheiden muss, um eine übermäßige Konzentration im Organismus zu verhindern,
werden als harnpflichtige Substanzen (zB Kreatinin, Harnstoff, Harnsäure) bezeichnet.
Die Nieren produzieren auch Hormone. Diese regen die Bildung der roten Blutkörperchen
im Knochenmark an.
Wichtigste Funktionen der Nieren: + Regelung des Flüssigkeits- und Elektrolythaushalts + Regelung des Blutdrucks + Regelung des Säure- und Basenhaushalts + Entgiftung des Körpers + Regelung der Bildung roter Blutkörperchen (Erythrozyten) + Regelung des Knochenstoffwechsels
Pathopysiologie
Nierenversagen ( Niereninsuffizienz): Hier ist anfänglich eine gezielte eiweißarme Diät mit
hoher Trinkmenge erforderlich.
Mit zunehmendem Krankheitsverlauf wird der Patient dialysepflichtig (Blutwäsche): Nun
sollte die Diät eher eiweißreich und salzarm sein. Ein Kaliumanstieg sollte vermieden
werden. Auf ausreichende Energiezufuhr sollte geachtet werden.
Nierensteine: 70-75 % Kalziumoxalatsteine, 10-15 % Harnsäuresteine
Diätetisch auf ausreichende Flüssigkeitszufuhr und entsprechende Diät achten: z.B.
oxalsäurehaltige Nahrungsmittel (Spinat, Mangold, Rhabarber) meiden.
16
8. Hormonproduzierende (endokrine) Organe
Bildungsorte + Gehirn / Hypophyse
+ Schilddrüse / Nebenschild-
drüse
+ Pankreas (Bauchspeichel-
Drüse)
+ Nebenniere / Niere
+ Eierstöcke / Hoden
+ Andere: Darm, Leber …
Abb. 17 – Hormonproduzierende Organe
Pathophysiologie
Struma (Kropf) - vergrößerte Schilddrüse; Das Schilddrüsenhormon benötigt Jod,
weshalb heute das Kochsalz jodiert wird, um eine gesicherte Zufuhr zu bewerkstelligen.
Diabetes mellitus – Zuckerkrankheit
Insulin wird im exokrinen Teil des Pankreas (Betazellen der Langerhansinsel) gebildet.
Insulin wirkt besonders auf den Stoffwechsel in Leber, Muskel und Fettgewebe.
Insulin - senkt den Blutzucker ( Nüchternblutzucker normal 70 -110 mg/dl)
- senkt die Konzentration der freien Fettsäuren und der meisten
Aminosäuen im Blut
Die Zuckerkrankheit entsteht durch einen Mangel an Insulin an der Zielzelle:
Hormone sind chemische Botenstoffe, die in spezialisierten Zellen („Drüsen“) gebildet werden und über den Blutkreislauf zu den Zielzellen (haben Hormonrezeptoren) gelangen.
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Typ 1 Diabetes (ca. 5%): tritt meist vor dem 35 Lebensjahr auf und entsteht durch
Zerstörung der Betazellen (absoluter Insulinmangel);
Typ 2 Diabetes (ca. 90%): tritt meist nach dem 35 Lebensjahr auf (früher als
Altersdiabetes bezeichnet);
Therapie: Beim Typ 1- Diabetes wird vordergründig Insulin gespritzt, während beim Typ 2
-Diabetes Medikamente in Tablettenform anfänglich ausreichen.
Zusätzlich sollte eine „Diät“ eingehalten werden, die im wesentlich der allgemein
empfohlenen gesunden Ernährung (Ernährungspyramide) entspricht. Bei Übergewicht
sollte das Gewicht normalisiert (1-2 kg/Monat) werden. Der größte Anteil der
Energiezufuhr sollte durch Kohlehydrate (allerdings mit reichlich Ballaststoffen um eine
geringe Blutzuckerwirksamkeit zu erzielen) erfolgen. Alkohol sollte nur in geringen
Mengen und in Kombination mit kohlehydrathaltigen Nahrungsmitteln konsumiert werden.
Speziallebensmittel für Typ 2- Diabetiker: Kalorienfreie Süßstoffe können zur Zubereitung
von Getränken und Speisen verwendet werden. Fructose und Zuckeralkaloide haben
keinen Vorteil. Viele Spezialprodukte sind kalorien- und fettreich und deshalb abzulehnen.
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C. Stoffwechsel – ausgewählte Themenbereiche
9. Biokatalysatoren – Enzyme
In der Natur findet man kaum Stoffwechselvorgänge, die nicht über Katalysatoren
gesteuert werden. Ein Katalysator spart Energie. Er beschleunigt chemische Reaktionen
oder macht sie überhaupt erst möglich. Der Katalysator geht dabei mit dem
Reaktionspartner komplizierte Verbindungen ein. Er durchläuft Kreisprozesse, aus denen
er am Schluss wieder unverbraucht ausscheidet. In der Tat könnte man die Wirkung eines
Katalysators mit dem Schmiermittel eines Motors vergleichen. Gleichgültig ob Benzin-
oder Elektromotor, ohne Schmierung (Katalyse) läuft er nicht oder schlecht, wenngleich
das Schmiermittel nicht der Treibstoff bzw. die Energiequelle ist. Katalysatoren im
biologischen Milieu werden als Fermente oder nach neuerer Nomenklatur als Enzyme
bezeichnet. Ihre Funktionsweise ist kurz folgende:
Eine Substanz A reagiert mit einer Substanz B zum neuen Produkt AB. Katalysiert verläuft
der Vorgang etwa so:
A + E (Enzym) AE
AE + B AB + E (wieder freies Enzym)
Enzyme wirken spezifisch. Sie wählen ihre Reaktionspartner aus. Etwa so, wie ein
Schlüssel zum Schloss passen muss, damit er umgedreht werden kann, so muss die
Molekülstruktur des Enzyms zum Reaktionspartner passen, damit es wirken kann. Die
Aktivität eines Enzyms ist von Temperatur, Zeit und pH-Wert abhängig. So wirkt z.B. das
Pepsin des Magens im sauren Milieu, während das Trypsin des Duodenums (=
Zwölffingerdarm) basisches Milieu benötigt.
Sofern es sich nicht um alte Bezeichnungen handelt, erkennt man Enzyme an der Endung
„-ase“. Ihre Benennung kann nach der chemischen Wirkung oder nach dem Substrat, das
umgesetzt wird, erfolgen. So gibt es Oxydasen, die oxidieren, Hydrolasen, die mittels
Wasser Moleküle spalten, Esterasen, die Ester bilden oder spalten. Ein Enzym kann die
Hin- als auch die Rückreaktion katalysieren. Nach dem Substrat benannt sind z.B.
Amylasen, sie spalten Amylum (= ein Stärkebestandteil), Proteasen spalten Eiweiß, also
Proteine, Lipasen spalten Fett, Phosphatasen spalten Phosphorsäure von ihrer
Molekülbindung ab.
Enzyme dürfen nicht mit Hormonen verwechselt werden. Hormone wirken auf Organe ein, z.B. Sexualhormone auf Sexualorgane. Sie haben keine katalytische Wirkung, sie nehmen keinen Einfluss auf chemische Reaktionsabläufe.
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10. Cholesterin (Cholesterol)
Cholesterin scheint rein äußerlich fettähnlich. In Wirklichkeit gehört Cholesterin chemisch
zu den Steroiden, eine Substanzklasse, zu der Gallensäuren, Vitamin D, Sexualhormone,
und Nebennierenrindenhormone auch zählen. Cholesterin finden wir in fast allen Teilen
des Körpers, denn es erfüllt wichtige Aufgaben beim Wachstum der Zellen, des weiteren
als Vorstufe genannter Hormone und der Gallensäuren.
Der menschliche Körper produziert über den Zellstoffwechsel selbst ausreichende
Mengen an Cholesterin. Er ist somit auf das Nahrungscholesterin nicht angewiesen. Im
Gegenteil, oft führt die übermäßige Aufnahme von Cholesterin zusammen mit
Nahrungsfetten zu einem erhöhten Cholesterinspiegel im Blut mit den bekannten
Risken einer Erkrankung an Arteriosklerose.
Der Transport von Cholesterin im Körper Cholesterin ist eine wasserlösliche Substanz. Damit das Cholesterin mit dem Blut dorthin
gebracht werden kann, wo es benötigt wird, muss es an Lipoproteide, das sind Fett-
Eiweiß-Strukturen hoher Masse, gebunden werden. Die wichtigsten cholesterinhältigen
Lipoproteide werden nach ihrer Dichte in VLDL-, LDL- und HDL-Gruppen eingeteilt.
VLDL very low density lipoproteins /Lipoproteide sehr niederer Dichte LDL low density lipoproteins / Lipoproteide niederer Dichte Diese Strukturen enthalten neben Fett und Eiweiß ca. 20 – 50 %
Cholesterin. Sie bringen es laufend zu den Geweben und Organen, die es
benötigen. Ein zuviel an LDL kann zur Ablagerung des überschüssigen
Cholesterins an den Gefäßwänden führen – Arteriosklerose!
HDL high density lipoproteins / Lipoproteide hoher Dichte Diese Strukturen enthalten relativ wenig Cholesterin. Nicht benötigtes
Cholesterin wird aus den Gewebszellen in Form von HDL über den
Gallenweg abtransportiert. Ein hoher HDL-Wert ist positiv zu bewerten!
Zielwerte:
Cholesterin- Blutwerte:
Cholesterin ges. 200 mg/dl
HDL-Cholesterin > 50 mg/dl
LDL-Cholesterin <130 mg/dl
Triglyceride-Blutwert:
Triglyceride <150 mg/dl
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11. Alkohol Alkohol ist ein Zellgift. Ein halber Liter Bier (4 Vol.%) enthält etwas weniger als 20 g reinen
Alkohol (Ethanol). In Mund, Speiseröhre und Magen werden geringe Mengen
aufgenommen der Rest gelangt über den Dünndarm ins Blut. Wie gut Alkohol
aufgenommen wird, hängt hauptsächlich von der Nahrungszusammensetzung und
-menge sowie vom Geschlecht ab.
Eine größere Menge Alkohol auf nüchternen Magen getrunken, gelangt in den Dünndarm,
wo dessen große Resorptionsfläche für eine vollständige Aufnahme sorgt. Über das Blut
wird der Alkohol zur Leber transportiert, dessen Alkoholdehydrogenase mit einer
Verzögerung von 1 bis 2 h nach der Alkoholaufnahme mit konstanter Geschwindigkeit mit
dem Abbau beginnt.
Da Alkohol einen recht hohen Brennwert hat, decken Trinker mit ihm einen beachtlichen
Anteil ihrer täglichen Kalorienzufuhr.
Brennwert: 7 kcal/g reiner Alkohol Gleiche Alkoholmengen wirken bei Frauen schneller als bei Männern. Dies hat zwei
Ursachen. Frauen verfügen über ein geringeres Verteilungsvolumen als Männer, was
dazu führt, dass bei der gleichen Menge konsumierten Alkohols Frauen einen höheren
Blutalkoholspiegel haben. Darüber hinaus ist die Aktivität der magenständigen
Alkoholdehydrogenase bei Frauen geringer, d.h. es gelangt nahezu die gesamte
getrunkene Alkoholmenge auch ins Blut. Die Wirkung auf den Organismus ist vielfältig:
• Alkohol hemmt in der Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) die Ausschüttung des
antidiuretischen Hormons Vasopressin, dessen Aufgabe es ist, den
Flüssigkeitsverlust über die Nieren zu begrenzen. Zusammen mit einer
erheblichen Wasserüberladung, besonders bei Bierkonsum, führt diese Hemmung
zu einem gesteigerten Harndrang.
• Alkohol fördert die Bildung von Harnsäure, einem Abbauprodukt der Purine, die
mit fleischhaltiger Nahrung und koffeinhaltigen Getränken aufgenommen werden.
Eine Anlagerung von Harnsäurekristallen in den Gelenken kann häufig Folge einer
durchzechten Nacht sein.
• Alkohol verursacht einen Abfall des Blutglukosespiegels (Hypoglykämie). Die
Folgen können Kopfschmerzen und Gereiztheit, im Extremfall auch
Bewusstlosigkeit und Koma sein.
• Leberzirrhose mit totalen Ausfall der Leberfunktionen sowie Leberkrebs bezeichnen das
Endstadium eines chronischen Alkoholmissbrauchs.
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12. Harnsäure
Im Zellkern aber auch im Zellplasma sind Nucleoproteide lokalisiert, welche als
Trägersubstanzen der Vererbung (Chromosomen) eine wichtige Rolle spielen. Diese
Nucleoproteide werden im Verdauungstrakt und im anschließenden Stoffwechsel
schrittweise bis zu den Purinen abgebaut. Aus diesen Purinen entsteht durch weiteren
oxidativen Abbau ein Trioxipurin, nämlich die Harnsäure, welche normalerweise über den
Harn, zum geringeren Teil über den Stuhl, ausgeschieden wird. Pathologische
Harnsäureablagerungen, z.B. in Gelenken, führen zum bekannten Krankheitsbild der
Gicht.
Regulation des Harnsäurespiegels
vom Stoffwechsel 2/3 über d.
Harnsäurespiegel Harnweg
von der Nahrung im Blut 2 – 7 mg/100ml 1/3 über d.
vom eigenen Zellabbau Stuhl, sog.
Uricolyse
Der Harnsäurespiegel im Blut kann einerseits durch eine vermehrte Zufuhr von
Nahrungspurinen oder durch eine Stoffwechselstörung erhöht werden. Andererseits kann
eine Funktionsstörung der Nieren vorliegen, die eine Ausscheidung der Harnsäure
behindert.
Quelle: www.g-netz.de
Auszüge aus dem Skriptum „Ernährungsphysiologie für den diätetisch geschulten Koch“
von Dr. Ermin Welzl, Wirtschaftsförderungsinstitut Innsbruck
