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Stoffwechsel I: Die Grundlage unseres Lebens
Alle lebensnotwendigen Prozesse im Organismus wären ohne den Stoffwechsel nicht möglich. Denn er ist sowohl für Aufbau, Erhalt und Abbau der Körpersubstanz unerlässlich als auch für die Energiegewinnung. In der Regel finden diese existentiellen Vorgänge im Körper völlig unbemerkt statt.
Fachleute bezeichnen den Stoffwechsel als Metabolismus und meinen damit die zahlreichen biochemischen Reaktionen, die zum Aufrechterhalten aller Körperfunktionen beitragen.
Diese Vorgänge sind fein aufeinander abgestimmt und über ein Netzwerk eng miteinander verbunden.
Dabei gibt es neben dem Bau- und Energiestoffwechsel weitere Kriterien, nach denen der Stoffwechsel klassifiziert werden kann (siehe nachfolgenden Kasten).
Ausgewählte Einteilungen des Stoffwechsels und dazugehörige Beispiele:
Einteilung nach Art des Stoffwechsels:
- Baustoffwechsel: Aufbau chemischer Verbindungen (anaboler Stoffwechsel); Abbau chemischer Verbindungen (kataboler Stoffwechsel)
- Energiestoffwechsel: Energiegewinnung für die Gewinnung körpereigener Stoffe, für körperliche Betätigung, Körpertemperatur und Grundumsatz bzw. für den Erhalt der Organfunktionen
Einteilung nach Stoffgruppen:
- Aminosäure- und Proteinstoffwechsel
- Kohlenhydratstoffwechsel
- Fettstoffwechsel
- Mineralstoffwechsel
Einteilung nach Organen:
- Gehirnstoffwechsel
- Leberstoffwechsel
- Knochenstoffwechsel
Einteilung nach Bedeutung:
- Primärstoffwechsel: Lebensnotwendige Stoffwechselwege, die z.B. zu Wachstum, Entwicklung und Vermehrung beitragen
- Sekundärstoffwechsel: Nicht unbedingt lebensnotwendige Stoffwechselwege, die vor allem bei Pflanzen von Bedeutung sind
Kein Stoffwechsel ohne vorherige Verdauung
Eine ausgewogene Ernährung und eine gute Verdauung sind die Voraussetzungen für einen reibungslosen Metabolismus. Mit der Nahrungsaufnahme werden gewissermaßen die Ausgangsstoffe des Stoffwechsels bereitgestellt. Alle Nährstoffe, die mit der Nahrung in den Organismus gelangen, werden auf dem Weg vom Mund in den Darm mechanisch zerkleinert und chemisch zerlegt, bevor sie ins Blut und damit ins Körperinnere gelangen.
Doch auch eine gute Verdauung benötigt Energie, die wiederum über den Stoffwechsel bereitgestellt wird. Energie entsteht bei der Verwertung der Kohlehydrate, Fette und Eiweiße, die mit der Nahrung aufgenommen werden. Verdauung und Metabolismus sind also eng vernetzt. Die meiste Energie wird für die Verdauung von Eiweißen benötigt, die Fettverdauung benötigt dagegen nur wenig Energie. Wer leicht friert, könnte somit beispielsweise den Anteil an Proteinen in der Nahrung erhöhen, da ihre Verdauung auch zur Wärmebildung im Körper beiträgt.
Gute Verdauung beginnt im Mund
Nicht umsonst besagt ein bekanntes Sprichwort „Gut gekaut ist halb verdaut!“. Isst man entsprechend langsam, statt Mahlzeiten schnell herunter zu schlingen, und lässt sich Zeit, sein Essen ausgiebig mit den Zähnen zu zerkleinern, kann man nicht nur den köstlichen Geschmack länger genießen, sondern auch wertvolle Vorarbeit für Magen und Darm leisten. Zudem werden komplexe Zuckerverbindungen, die sogenannten Polysaccharide, bereits im Mund durch ein im Speichel befindliches Enzym, die α-Amylase, in kleinere Zuckerverbindungen, die Oligo- und Disaccharide, zerlegt. Deshalb schmeckt ein Stück Brot zunehmend süßer, je ausgiebiger es gekaut wird.
Es gibt aber noch weitere Nebeneffekte, wenn man eine Mahlzeit gut kaut: Das Kauen verbraucht ebenso wie der Transport der Nahrung Energie. Die Reize, die das Kauen im Mund auslöst, regen den Energieumsatz an, sodass das langsame Kauen dazu führt, dass im Körper Wärme freigesetzt wird. Außerdem tritt das Sättigungsgefühl früher ein, weshalb das Kauen erfolgreich zum Kampf gegen überzählige Pfunde beitragen kann.
Die Verdauungsfunktionen von Magen und Darm
Kommt der Speisebrei nach dem Schlucken über die Speiseröhre im Magen an, wird er dort durchgeknetet und zu feinen Partikeln zerkleinert. Dies gelingt durch das rhythmische Anspannen und Entspannen der Muskulatur in der Magenwand und ist notwendig, damit Enzyme die Nahrungsbestandteile anschließend in kleinere chemische Einheiten zerlegen können. Nur so können Nährstoffe die Darmschleimhaut durchdringen.
Die Magensäure tötet derweil Erreger ab und aktiviert Enzyme wie das Pepsin, das große Eiweißverbindungen in kleinere Moleküle, die Peptide, aufspaltet. Die für die Verdauung der Fette notwendigen Enzyme, die Lipasen, beginnen im Magen mit der Aufspaltung der Nahrungsfette.
Bei Enzymen handelt es sich in der Regel um Eiweißverbindungen, die die Umwandlung bestimmter Stoffe im Körper beschleunigen und steuern. Sie sind an allen chemischen Reaktionen im Organismus beteiligt und tragen dabei beispielsweise aktiv zur Spaltung von Nahrungsbestandteilen bei.
Fehlen sie, fallen die von ihnen regulierten Prozesse unter Umständen aus (siehe nachfolgender Kasten). Dies kann weitreichende Folgen haben.
Funktion der Verdauungsenzyme
Enzyme und ihre Funktion, plus deren bedeutende Quellen
Amylasen: Spalten große Zuckermoleküle (Polysaccharide) in Einfachzucker (Mono- und Disaccharide)
Quellen:
- Speichel im Mund
- Verdauungssäfte der Bauchspeicheldrüse
- Verdauungssäfte des Dünndarms
Lipasen: Spalten Fette in Fettsäuren und Glycerin
Quellen:
- Verdauungssäfte der Bauchspeicheldrüse
Proteasen: Spalten große Eiweißmoleküle (Proteine) in kleinere Einheiten (Peptide) und ihre Bausteine (Aminosäuren)
Quellen:
- Magensäfte
- Verdauungssäfte der Bauchspeicheldrüse
- Verdauungssäfte des Dünndarms
Die eigentliche Fettverdauung findet im Dünndarm statt, wo auch die vorverdauten Zucker- und Eiweißmoleküle weiter zerlegt werden. Hierzu setzt der Dünndarm Proteasen und Amylasen frei, während die Bauspeicheldrüse Amylasen, Proteasen und Lipasen ausschüttet.
Mithilfe der in der Leber gebildeten und in der Gallenblase zwischengelagerten Gallensäuren werden zudem die nicht wasserlöslichen Fette im Dünndarm emulgiert. Ähnlich wie Fette beim Spülen durch Zuhilfenahme von Spülmittel im Wasser verteilt werden, werden sie im Dünndarm in kleinen Tröpfchen von Gallensäure umzingelt, damit sie von Lipasen zu Fettsäuren und Glycerin aufgespalten werden können. Artischocke, Wermut oder Gelbwurz (besser bekannt als Curcuma) sind Beispiele für Arzneipflanzen, die den Gallenfluss anregen und die Fettverdauung unterstützen.
Unterstützung für Verdauung und Stoffwechsel
Aromatische Zutaten tragen mit ihrem Geruch dazu bei, dass die für die Verwertung der Nährstoffe notwendigen Körpersäfte bereits fließen, bevor das Essen auf dem Tisch steht. Die Verdauung und der Metabolismus profitieren darüber hinaus von frischen, ballaststoff- und nährstoffreichen Lebensmitteln, die zahlreiche Geschmäcker enthalten. Der aromatische und der bittere Geschmack etwa regen über die Stimulation der Geschmacksrezeptoren im Mund die Ausschüttung der Verdauungssäfte im Magen-Darm-Trakt an.
Doch Geschmacksrezeptoren befinden sich nicht nur im Mund. Sie wurden inzwischen in zahlreichen anderen Organen wie dem Gastrointestinaltrakt, dem Herzen, den Atemwegen, dem Urogenitaltrakt oder dem Nervensystem nachgewiesen und unterstützen dort deren Funktion. Deshalb sollten ein leicht bitterer, süßer, salziger, saurer, scharfer und aromatischer Geschmack Bestandteil einer jeden Mahlzeit sein. Den bitteren Geschmack können Bockshornklee, Chicorée oder Radicchio beitragen, süß schmecken Wurzelgemüse, Äpfel oder Ahornsirup, Säure liefern Zitrusfrüchte, Kapern oder Essig, schärfen kann man unter anderem mit Ingwer oder Chili, während mediterrane Kräuter für ein kräftiges Aroma sorgen. Bei Bedarf können alle Geschmäcker auch über einen Kräutertee oder eine Tinktur zugeführt werden.
Über die Dünndarmschleimhaut gelangen die zerlegten Nährstoffe schließlich zusammen mit Mineralstoffen wie Calcium und Magnesium, Spurenelementen wie Eisen, Selen und Zink sowie den Vitaminen über das Blut erst einmal in die Leber, wo unter anderem aus körperfremden Stoffen einige körpereigene Substanzen gewonnen werden.
Energieversorgung bei Tag und bei Nacht
Unsere Organe arbeiten vierundzwanzig Stunden an sieben Tagen der Woche und benötigen hierfür ständig Energie. Den höchsten Bedarf an Energie haben neben der Leber und der Skelettmuskulatur das Gehirn, das Herz und die Nieren – selbst im Schlaf. Man bezeichnet dies als Grundumsatz oder Ruheenergiebedarf. Zusätzlich erfordern die Verdauung der Nahrungsmittel, der Aufbau körpereigener Stoffe (anaboler Stoffwechsel), das Aufrechterhalten unserer Körpertemperatur und unsere alltäglichen Aktivitäten Energie.
Damit wir nicht ununterbrochen essen müssen, um die hierfür benötigten Nährstoffe bereit zu stellen, legt der Körper Reserven an, auf die er zurückgreift, wenn wir eine Nahrungspause einlegen. Aktuell nicht benötigte Zucker (Glucose) werden in Form von Glykogen in der Leber und in den Muskeln gespeichert. Ebenso werden in der Leber Fettreserven gebildet. Diese Triglyceride setzen sich aus Fettsäuren und Glycerin zusammen.
Der Abbau körpereigener Subtanz, der katabole Stoffwechsel, dient der Energiegewinnung aus den angelegten Reserven. Eine Schlüsselfunktion bei der Mobilisation der Reserven hat das Glucagon, ein Gegenspieler von Insulin. Während Insulin für die Aufnahme von Glucose aus dem Blut in die Zellen sorgt und das Speichern von Fett fördert, sorgt Glucagon in Hungerphasen für die Mobilisierung von Zucker- und Fettreserven. Wird weniger Nahrung aufgenommen als benötigt und sind die Reserven aufgebraucht, greift der Körper schließlich auch auf die Körpersubstanz zurück und baut Eiweiße ab.
Die eigentliche Energiegewinnung erfolgt in den Mitochondrien, den Kraftwerken der Zellen. Hier werden Fettsäuren, Glucose und Proteine in Energie umgewandelt. Aus Glucose entsteht unter dem Einfluss des mit der Atmung aufgenommenen Sauerstoffs Energie, wenn der Zucker zu Kohlendioxid und Wasser zerfällt. Auch Fettsäuren werden schrittweise oxidiert. Das im Stoffwechsel anfallende Kohlendioxid wird im Blut schließlich zur Lunge transportiert, über die es abgeatmet wird. Ammoniak wird in der Leber in Harnstoff umgewandelt, der mit dem Urin ausgeschieden wird.
Wie Zahnräder greifen die verschiedenen Teile des Metabolismus ineinander. Im zweiten Teil zu diesem Thema erfahren Sie mehr über die verschiedenen Stoffwechselarten.
Autorin
Sabine Ritter
Apothekerin und Heilpraktikerin