Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
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 SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
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
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
1. Nährstoffanalyse:
Grundlagen der Ernährungslehre
Ernährungsempfehlung benötigt:
Nahrungsinhaltsstoffe Beitrag der Kost an Bedarfsdeckung
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
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)
Grundlagen der Ernährungslehre
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
3. Nährstoffbedarf - Ermittlung
Ernährungsempfehlung benötigt:
Analogie zu Tierversuchen korrelierbar??
epidemiologisch ungenau
Bilanzen
Mangelexperimente verlässlichere
biok inetisch Ergebnisse
Bedarfsschätzung
Grundlagen der Ernährungslehre
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
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
Grundlagen der Ernährungslehre
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
Nährstoffe als Bestandteile von Lebensmitteln
Makronährstoffe: Eiweiß:
tierisches pflanzliches
Fett:
Gesättigte Fettsäuren
Ungesättigte Fettsäuren
Kohlenhydrate:
einfache komplexe
Grundlagen der Ernährungslehre
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
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)
Grundlagen der Ernährungslehre
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
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:
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
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
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
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
Energiestoffwechsel des Organismus
Muskelarbeit Herz-/Lungentätigkeit
Verdauungsorgane
mechanische Energie
Energiestoffwechsel des Organismus
Energieverbrauch kontinuierlich: zur Aufrechterhaltung grundsätzlicher zellulärer Leistungen
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
Nahrungsaufnahme i.d.R. nicht kontinuierlich: Normal: Mahlzeiten unregelmäßig über den Tag verteilt
Wichtig darum: Speicher für energetisch verwertbare Substrate
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
Energiestoffwechsel des Organismus
Energiebedarf
Wachstum
Leistungszuwachs
postprandiale Thermogenese
+ körperliche Aktivität +
Grundumsatz +
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
Energiebedarf
Wachstum
Grundumsatz Leistungszuwachs
postprandiale Thermogenese +
körperliche Aktivität +
+
Energiestoffwechsel des Organismus
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
Energiegehalt der Nährstoffe und Energiebedarf
Energiestoffwechsel des Organismus
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
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
Energiestoffwechsel des Organismus
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
Energiebedarf
Wachstum
Grundumsatz Leistungszuwachs
postprandiale Thermogenese +
körperliche Aktivität +
+
Energiestoffwechsel des Organismus
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
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)
Energiestoffwechsel des Organismus
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
Energiebedarf
Wachstum
Grundumsatz Leistungszuwachs
postprandiale Thermogenese + körperliche
Aktivität +
+
Energiestoffwechsel des Organismus
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
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)
Energiestoffwechsel des Organismus
Körpergewicht [kg] (Körperlänge)2 [m2]
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
Energiebedarf
Wachstum
Grundumsatz Leistungszuwachs
postprandiale Thermogenese + körperliche
Aktivität +
+
Energiestoffwechsel des Organismus
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
Energieverbrauch bei verschiedenen Aktivitäten
Leistungszuwachs
Energiestoffwechsel des Organismus
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
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
Regulationsmechanismen der Nahrungsaufnahme
vermittelt durch neurale hormonelle und metabolische Signale Ziel: Bilanzausgleich der Energie
Energiestoffwechsel des Organismus
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
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
Energiestoffwechsel des Organismus
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
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
Energiestoffwechsel des Organismus
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
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
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
Energiestoffwechsel des Organismus
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.“
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
Energiestoffwechsel des Organismus
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
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
Energiestoffwechsel des Organismus
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
Nährstoffe als Energielieferanten
Resorptions-bereiche
Energiestoffwechsel des Organismus
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Verweildauer des Chymus
Gastro-intestinal- system
An Verdauung und Resorption beteiligte Organe
Gastrointestinale Flüssigkeitsbilanz
Energiestoffwechsel des Organismus Einstrom
/Tag
Ausstrom
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
Energiestoffwechsel des Organismus
Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013
Dr. Hildegard Koehler Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie Fakultät Chemie und Pharmazie SS 2013
ATP = “Energieäquivalent”
Chemische Strukturformel
Reaktionsgleichung (-> Energie):
Unmittelbarer Energielieferant > niedrige Speicherkapazität!
Stete Regeneration des ATP-Pools durch Energieträger der Nahrung
Energiestoffwechsel des Organismus