Ernährung
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| Publikation: | 1.7.2001 |
| Herkunft: | La main à la pâte, Paris |
Ernährung und Verdauung
Die Ernährung umfasst beim Menschen, wie auch bei jedem anderen Tier, gleichzeitig die Interaktionsfunktionen (Nervensystem, Sinneswahrnehmungen, Fortbewegung) – der Suche, des Fangens und des Verzehrs von Nahrung – und die Funktionen der Ernährung, für die Verdauung der Nahrung.
Der Verdauungstrakt besteht im Wesentlichen aus einer Röhre, die an ihren beiden Enden (Mund und After) nach außen hin geöffnet ist und sich in Segmente unterteilt, die verschiedene Strukturen und Funktionen aufweisen (Speiseröhre, Magen, Darm). An diese Röhre sind verschiedene Verdauungsdrüsen gekoppelt (Speicheldrüsen, Leber, Bauchspeicheldrüse, Magen- und Darmdrüsen).
Der menschliche Verdauungstrakt (schematisch)
Der Mensch ist ein Allesfresser, d.h. dass er sich sowohl von pflanzlichen als auch von tierischen Nahrungsmitteln ernährt. Er benötigt in seiner Ernährung ebenfalls Substanzen, die sein Organismus nicht selbstständig produzieren kann, wie Vitamine, notwendige Aminosäuren, essentielle Fettsäuren und verschiedene Mineralien, wie Salz (Natriumchlorid) oder Kalzium. Obwohl er Cellulose, wichtigster Bestandteil pflanzlicher Fasern, nicht verdauen kann, sind diese dennoch für eine gute Verdauung unerlässlich.
Der Mund dient der Zerkleinerung fester Nahrung und ihrer Befeuchtung mit Speichel, einer Flüssigkeit, die von den Speicheldrüsen freigesetzt wird. Die Zerkleinerung erfolgt über die Bewegung des mit Zähnen ausgestatteten Kiefers. Die Zähne brechen beim Kind durchschnittlich zwischen dem 6. Monat und dem 3. Lebensjahr hervor. Es bildet sich ein erstes Gebiss mit 20 Zähnen aus, die Milchzähne. Auf jedem Halbkiefer befinden sich zwei Schneidezähne, ein Eckzahn und zwei kleine Backenzähne.
Milchzähne. S: Schneidezahn, E: Eckzahn, B: Backenzahn
Ihr Ausfallen hängt mit der Bildung des bleibenden Gebisses zusammen. Zwanzig bleibende Zähne ersetzen die Milchzähne und werden durch zwölf große Backenzähne vervollständigt. Das bleibende Gebiss beginnt sich etwa im 6. Lebensjahr zu bilden. Im Alter von etwa 13 Jahren sind 28 bleibende Zähne ausgebildet. Die noch fehlenden 4 Backenzähne, die Weisheitszähne, brechen jedoch erst ungefähr im 23. Lebensjahr hervor.
Bleibendes Gebiss. S: Schneidezahn, E: Eckzahn, B: Backenzahn, WZ: Weisheitszahn
Der Speisebrei, der beim Zerkauen und der Einspeichelung der Nahrung entstanden ist, wandert über die Speiseröhre in den Magen, ein sackförmiges Hohlorgan mit Muskelwänden, in dem der Speisebrei vermischt wird, während die chemische Verdauung einsetzt.
Tierische und pflanzliche Nahrungsmittel bestehen aus verschiedenen organischen Molekülen (Zucker, Fette, Proteine), insbesondere aus Makromolekülen, d.h. aus Polymeren, die sich aus kleineren Molekülen zusammensetzen. Die chemische Verdauung besteht darin, die chemischen Verbindungen zwischen den Bestandteilen der organischen Moleküle, die Nährstoffe, aufzuspalten. Diese Aufspaltung erfolgt über spezielle Substanzen, die Verdauungsenzyme, die von den Verdauungsdrüsen abgesondert werden.
Vom Magen wandert der Speisebrei in den Dünndarm, wo er durch die Peristaltik der Darmwand weitertransportiert wird. Im schlauchförmigen, mehrere Meter langen Dünndarm wird die chemische Verdauung fortgesetzt. Dies erfolgt vorwiegend über den Pankreassaft, einer Mischung aus zahlreichen Verdauungsenzymen, die von der Bauchspeicheldrüse produziert werden (Pankreas = Bauchspeicheldrüse). Im Dünndarm werden auch die Nährstoffe aus der chemischen Verdauung absorbiert, d.h. sie gehen über die Darmwand ins Blut über. Die Nährstoffe, wie beispielsweise Glukose, werden über das Blut zu den Zellen des Organismus transportiert, die sie dann als Baumaterialien, für die Zellerneuerung oder als Energiequelle nutzen.
Unverdaute Substanzen, wie Zellulose, gelangen in den Dickdarm oder Grimmdarm und schließlich in den Enddarm (Ampulla recti), aus dem sie ausgeschieden werden.
Blutkreislauf
Im Blutkreislauf wird das Blut transportiert. Das Blut versorgt die Zellen des
Organismus mit Nährstoffen und Sauerstoff und transportiert Abfallprodukte des
Stoffwechsels ab, wie z.B. Kohlendioxid, das bei der Zellatmung entsteht. Das
Blut wird bei der Verdauung mit Nährstoffen und während der Atmung mit
Sauerstoff angereichert. Das Blut der Wirbeltiere ist aufgrund der roten
Blutkörperchen, der Erythrozyten, rot. Diese enthalten einen roten Farbstoff,
das Hämoglobin, das für den Transport des Sauerstoffs verantwortlich ist.
Das Kreislaufsystem des Menschen besteht, wie bei allen anderen Wirbeltieren,
aus Herz und Blutgefäßen. Der Blutkreislauf ist ein geschlossenes System, d.h.
das Blut verlässt die Blutgefäße nie, im Gegensatz zu anderen Tierarten, wie
beispielsweise Insekten. Das Blut kann nur aus dem Herz-Kreislauf-System
austreten, wenn eine Gefäßwand durchbrochen ist, d.h. bei einer Blutung.
Das Kreislaufsystem im menschlichen Organismus (schematisch)
Das Blut, das sich in den Lungen mit Sauerstoff angereichert hat, ist rot
dargestellt, während das Blut, das seinen Sauerstoff an die anderen Organe
abgegeben hat, blau dargestellt ist.
Üblicherweise unterscheidet man drei Blutgefäßarten: die Arterien, die Venen und die Kapillaren. Die Kapillargefäße bilden ein dichtes Netz, das die Arterien und Venen verbindet.
Arterien sind die Blutgefäße, die das Blut vom Herzen zu den anderen Organen des Körpers transportieren. Venen sind die Blutgefäße, die das Blut aus den Organen zurück zum Herzen transportieren. Kapillare sind die kleinsten (Kapillare leitet sich aus dem lateinischen capillus – Haar ab, obwohl die feinsten Kapillaren noch wesentlich feiner sind als ein Haar), aber auch die am zahlreichsten vorkommenden Blutgefäße. Bei den einzelnen Organen verzweigen sich die Arterien zu sehr feinen Gefäßen, den Arteriolen, und schließlich zu Kapillaren. In den Kapillaren findet der Austausch von Nährstoffen, Sauerstoff und Abfallprodukten zwischen Blut und Gewebe statt. Insgesamt ist die Austauschfläche beim Menschen von beachtlicher Größe, sie umfasst mehrere Tausend Quadratmeter. Die Kapillaren schließen sich wieder zu Venolen zusammen, welche sich zu Venen vereinigen, die das Blut zum Herz zurückführen.
Atmung
Beim Begriff Atmung unterscheidet man zwischen äußerer und innerer Atmung: die äußere bezieht sich auf den gesamten Körper und die innere auf die Zelle.
- Die äußere Atmung ist der Gasaustausch zwischen dem Organismus und seiner Umwelt, d.h. die Aufnahme von Sauerstoff (O2) aus der Luft und der Ausstoß von Kohlendioxid (CO2). In der Umgangssprache bezeichnet der Begriff Atmung häufig auch die Lungenatmung, d.h. der Wechsel von Ein- und Ausatmen von Luft während der Atemzyklen.
- Als innere Atmung bezeichnet man die Gesamtheit der Prozesse, die in den Zellen zur Energiegewinnung durch Verbrennung der Nahrungsstoffe mittels Sauerstoff führen. Durch die innere Atmung werden die Nährstoffe vollständig verbrannt; es entsteht Kohlendioxid, der über die Lungen ausgeschieden wird.
Der Mensch atmet mit zwei Lungen oder Lungenflügeln. Die atmosphärische Luft gelangt über Nase und Mund in die Atemwege und wird über die Luftröhre in die Lungen transportiert. Die schlauchförmige Luftröhre wird durch Knorpelringe ständig offen gehalten.
Herz-Lungensystem beim Schaf
Der allgemeine Aufbau des Atmungssystems beim Schaf ist dem des Menschen sehr
ähnlich.
Die Lungen bestehen aus Lungenbläschen (Alveolen), in denen der Gasaustausch zwischen der atmosphärischen Luft und dem Blut erfolgt. Die Alveolenwand ist sehr dünn und enthält Blutgefäße. Durch Diffusion gelangt der Sauerstoff ins Blut. Kohlendioxid geht den umgekehrten Weg. Das Blut wird somit durch Sauerstoff angereichert, den es über den Blutkreislauf an die Zellen des Organismus weiterleitet (arterialisiertes Blut), und scheidet gleichzeitig das von den Zellen produzierte Kohlendioxid aus. Die ausgeatmete Luft ist außerdem mit Wasserdampf gesättigt. Hält man sich beim Ausatmen einen Spiegel vor den Mund, kondensiert auf diesem der ausgeatmete Wasserdampf.
Ausscheidung
Die Ausscheidung umfasst alle Prozesse, die zum Abtransport der Stoffwechselprodukte der Zellen aus dem Körper führen. Mit Ausnahme des Kohlendioxids, das über die Atmung ausgeschieden wird, und der Verdauungsabfälle, der Exkremente, werden die Stoffwechselendprodukte, wie Harnstoff und Harnsäure, durch das Blut transportiert und über den von den Nieren produzierten Urin ausgeschieden.
Urin entsteht in den Nieren aus dem zirkulierenden Blut. Das Blut wird ständig durch die Nierenkörperchen (glomerulus) gefiltert, die nur Wasser und kleine gelöste Moleküle hindurchlassen. Die daraus resultierende Flüssigkeit wird als Primärharn bezeichnet. Dieser durchläuft anschließend ein Netz aus Harnkanälchen (tubuli), die wichtige Substanzen wie Glukose, Mineralsalze und den größten Teil des Wassers absorbieren. Die zurückbleibende Flüssigkeit, reich an Harnstoff und einigen anderen Abfallprodukten, ist der Endharn, der über die Nieren in die Blase abgeleitet wird. Der Mensch scheidet täglich etwa 1,5 Liter Urin aus.
Letzte Aktualisierung: 29.11.2023
