Grundlagen der Ernährungslehre Einführung - chemie.uni-r.de Einführung... · Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013 Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie

Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013

Grundlagen der Ernährungslehre Einführung


Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013

Terminplan SS 2013

Einführung 19.04.2013 (1+2)

Energiestoffwechsel 26.04.2013 (3+4)

KH-Ballaststoffe-Alkohol 03.05.2013 (5+6)

Keine Vorlesung 10.05.2013 (n. Christi Himmelfahrt)

Fette 17.05.2013 (7+8)

Proteine 24.05.2013 (9+10)

Keine Vorlesung 31.05.2012 (nach Fronleichnam)

Wasser, Elektrolyte 07.06.2012 (11+12)

Vitamine, Mineralstoffe – sek. Pflanzenstoffe 14.06.2012 (13+14)

Klausur voraussichtlich 21.06.2012



Grundlagen der Ernährungslehre

Vorlesungsskript: http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Pharmazie/PharmBio/koehler.html

Anmeldung für die Klausur: Email: [email protected] Angaben in der mail: Name, Vorname, Matrikel-Nummer Studienfach, Fachsemester

Film Nahrung und Verdauung

http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Pharmazie/PharmBio/koehler.html



mailto:[email protected]





1. Nährstoffanalyse:


Ernährungsempfehlung benötigt:

Nahrungsinhaltsstoffe Beitrag der Kost an Bedarfsdeckung



2. Nährstoffumsatz – Dynamik Ernährungsempfehlung benötigt:

turnover – gesamte ab- / aufgebaute Nährstoffmenge/ Zeit

steady state – Fließgleichgew icht ab- / aufgebauter Nährstoffe

Homöostase – Konstanz vieler Stoffkonzentrationen im Org.

Wachstum – anabole Prozesse! (keine Homöostase)

katabol: Abnahme des Körperbestands ( Homöostase)




3. Nährstoffbedarf - Ermittlung

Ernährungsempfehlung benötigt:

Analogie zu Tierversuchen korrelierbar??

epidemiologisch ungenau

Bilanzen

Mangelexperimente verlässlichere

biok inetisch Ergebnisse

Bedarfsschätzung




Nährstoffzufuhr – Empfehlungen Referenzwerte nach D-A-CH

Beurteilung der Kost:

Nährstoffdicht Essentielle Nährstoffe - reichlich Energieliefernde Nährstoffe - bedarfsdeckend

Energiedicht Essentielle Nährstoffe – mäßig bis mangelhaft Energieliefernde Nährstoffe – mehr als Bedarf




Nährstoffe als Bestandteile von Lebensmitteln

Makronährstoffe: Eiweiß:

tierisches pflanzliches

Fett:

Gesättigte Fettsäuren

Ungesättigte Fettsäuren

Kohlenhydrate:

einfache komplexe




Nährstoffe als Bestandteile von Lebensmitteln

Mikronährstoffe:

Vitamine:

fettlösliche wasserlösliche

Mineralstoffe:

Mengenelemente Spurenelemente

Sekundäre Pflanzenstoffe:

Farbstoffe Duftstoffe Geschmacksstoffe Botenstoffe Signalstoffe (Schutz vor: Schädlingen UV-Strahlen Krankheiten)




Themen der Vorlesung

Kohlenhydraten/Ballaststoffen/Alkohol

Energiestoffwechsel – ein Überblick

Fetten

Eiweißen

(Wasser) - Elektrolyten Vitaminen - Mineralstoffen Sekundären Pflanzenstoffen

Vollwertig Essen

Makronährstoffe energieliefernde Substrate

Mikronährstoffe

Chemie und Stoffwechsel von:



Kohlenhydraten/Ballaststoffen/Alkohol

•Energiestoffwechsel – ein Überblick

Fetten

Eiweißen

(Wasser) - Elektrolyten Vitaminen - Mineralstoffen Sekundären Pflanzenstoffen

•Vollwertig Essen

Makronährstoffe

Mikronährstoffe

•Chemie und Stoffwechsel von:

Energiestoffwechsel des Organismus



Energieformen im menschlichen Organismus

Chemische Energie

10%

90%

Osmotische Energie

Synthesen von Körpersubstanz: Proteinen, Fetten etc.

aktive Transportvorgänge aktive Resorption Reizleitung durch Elektrolytverschiebung im Nervensystem


Muskelarbeit Herz-/Lungentätigkeit

Verdauungsorgane

mechanische Energie


Energieverbrauch kontinuierlich: zur Aufrechterhaltung grundsätzlicher zellulärer Leistungen



Nahrungsaufnahme i.d.R. nicht kontinuierlich: Normal: Mahlzeiten unregelmäßig über den Tag verteilt

Wichtig darum: Speicher für energetisch verwertbare Substrate




Energiebedarf

Wachstum

Leistungszuwachs

postprandiale Thermogenese

+ körperliche Aktivität +

Grundumsatz +



Energiebedarf

Wachstum

Grundumsatz Leistungszuwachs

postprandiale Thermogenese +

körperliche Aktivität +

+




Energiegehalt der Nährstoffe und Energiebedarf




Kohlenhydrate Fette Protein 16-18kJ (4,1 kcal)/g 39kJ (9,3 kcal)/g 16-19kJ (4,2 kcal)/g

Brennwerte

physikalischer = physiologischer

Brennwert

physikalischer > physiologischer

C : O -Verhältnis in den Molekülen (geringste Menge O pro Molekül = stärkste Oxidation hoher O2-Bedarf)

Kohlenhydrate C:O = 1:1

Fette C:O = 7:1 bis 9:1

Proteine C:O = 1:1 bis 4:1




Energiebedarf

Wachstum


postprandiale Thermogenese +

körperliche Aktivität +

+




Grundumsatz

Alter [Jahre]

Körpergewicht [kg] Grundumsatz [MJ (kcal) /Tag]

♂ ♀ ♂ ♀ 15 bis <19 67 58 7,6 (1820) 6,1 (1460)

19 bis <25 74 60 7,6 (1820) 5,8 (1390)

25 bis <51 74 59 7,3 (1740) 5,6 (1340)

51 bis <65 72 57 6,6 (1580) 5,3 (1270)

>65 68 55 5,9 (1419) 4,9 (1170)




Energiebedarf

Wachstum


postprandiale Thermogenese + körperliche

Aktivität +

+




Energiebilanz

Kontrolle über BMI:

24,1 – 29,8 60 – 69 Jahre

22,4 – 28,2 50 – 59 Jahre

20,9 – 26,6 40 – 49 Jahre

19,2 – 24,9 30 – 39 Jahre

17,7 – 23,3 20 – 29 Jahre

BMI-Bereiche [kg/m2] mit niedrigster Mortalität

Altersgruppe

Ausgeglichen: Energieaufnahme = Energieverbrauch

(BMI zeigt ?deutliche? Korrelation zu Lebenserwartung)


Körpergewicht [kg] (Körperlänge)2 [m2]



Energiebedarf

Wachstum


postprandiale Thermogenese + körperliche

Aktivität +

+




Energieverbrauch bei verschiedenen Aktivitäten

Leistungszuwachs


Tätigkeit 60 kg Mensch/1 Stunde kJ Kcal

Liegen 180 43 Sitzen 324 76 Kochen 720 169 Putzen 900 216 Gehen 1188 288 Radfahren 15 km/h 1512 360 Skifahren 1584 378 Tennisspielen 1656 392 Bergsteigen 1836 436 Fußballspielen 1980 475 Skilanglauf 2124 511 Schwimmen 2448 583 Laufen 5 min/km 3132 749



Regulationsmechanismen der Nahrungsaufnahme

vermittelt durch neurale hormonelle und metabolische Signale Ziel: Bilanzausgleich der Energie




Neue Hirnforschung: DAS EGOISTISCHE GEHIRN fordert aktiv Energie aus dem Blut zur Deckung seines Bedarfs legt höchste Priorität für eigenen Energiehaushalt fest

Selfish brain Theorie Prof. Dr. Achim Peters, Uniklinik Lübeck, ErnährungsUmschau 4/2012


Zerebrale Energieanforderung mittels Brain-Pull des Stresssystems = sympathisches Nervensystem und Hypothalamus-Nebennierenrindensystem

Konsequenz:

Revision des Verständnisses von

- Gewichtszunahme

- Entstehung von Diabetes Typ 2

Also: Therapeutische Umdenken




ATP = Adenosin-triphosphat

VMH = Ventromedi-aler Hypothalamus

PVN = Paraventri-kularer Nukleus

SNS = Sympathi-sches Nervensystem

NA = Noradrenalin

A = Adrenalin

ACTH = Adrenocorti-cotropes Hormon

GLUT = Glukose-transporter

ErnährungsUmschau 4/2012

Pankreas



Sterblichkeit von Menschen in Abhängigkeit von Genotyp, Stressbelastungen und Nahrungsangebot. Typ-A-Menschen zeigen eine geringe phänotypische Plastizität ihres Brain-Pull (Stresssystem)

Typ B-Menschen zeigen eine ausgeprägte phänotypische Plastizität

grau und rot = Situationen mit niedrig-reaktivem Brain-Pull-System

alle anderen Situationen (beige) = Brain-Pull hoch-reaktiv

Nur in der rot gekennzeichneten Situation sind die Menschen dick,

in allen anderen Situationen sind sie dünn (beige oder grau).

Niedrig reaktives Stress-system


Zitat aus: „Biochemie der Ernährung“ (Springer Verlag) 2.1 Hunger und Sättigung sind Empfindungen mit sehr komplexen Auslösungsmechanismen

„Der Begriff Hunger kann je nach Auffassung unterschiedlich definiert werden. Üblicherweise versteht man darunter eine in der Magengegend lokalisierte, beziehungsweise dorthin projizierte Allgemein-empfindung, die zur Kategorie der viszeralen Sensibilitäten gehört. Die gewöhnlich mit Unlust verknüpfte angeborene Empfindung des Hungers wird durch Nahrungsmangel, genauer gesagt durch Energiemangel hervorgerufen.“






Verdauung =

1. Zerkleinerung der Lebensmittel in der Mundhöhle mechanisch (Zähne), biochemisch (Speichel)

2. Aufbereitung der Nährstoffe in Magen und Dünndarm mechanische (Peristaltik) und biochemische Zerlegung (Enzyme)

3. Aufnahme der Nährstoffe in Blut und Lymphe Resorption

4. Nährstoffe für Energie bzw. Synthese biochemische Oxidation bzw. Umwandlung zu Bauteilen




Nährstoffe als Energielieferanten

Resorptions-bereiche



Verweildauer des Chymus

Gastro-intestinal- system

An Verdauung und Resorption beteiligte Organe

Gastrointestinale Flüssigkeitsbilanz

Energiestoffwechsel des Organismus Einstrom

/Tag

Ausstrom







ATP = “Energieäquivalent”

Chemische Strukturformel

Reaktionsgleichung (-> Energie):

Unmittelbarer Energielieferant > niedrige Speicherkapazität!

Stete Regeneration des ATP-Pools durch Energieträger der Nahrung




Energiebilanzierung


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