Verdauung und Resorption: Funktion, Aufbau & Ablauf

4.
Grundlagen des Stoffwechsels

4.2 Verdauung und Resorption

 

Wir wollen nun mal den Weg der Nahrung
durch den Organismus verfolgen. Sie gelangt durch den Mund in den
Verdauungstrakt. Um die Vorgänge
dort zu verstehen, müssen wir uns die Anatomie genauer betrachten:

verdau5 - Verdauung und Resorption: Funktion, Aufbau & Ablauf

Der menschliche Verdauungstrakt (Säugetiere)
besteht aus 3 Bereichen:

  • Mund mit Speicheldrüsen
  • Magen
  • Darm bestehend aus
    Dünndarm (Einmündung
    des Gallengangs von der
    Leber und der Bauchspeicheldrüse)
    und Dickdarm

Verdauung
findet im Mund, Magen
und Dünndarm statt. Dort werden
auch verschiedene Verdauungssäfte
produziert. Nach dem Magen mündet der Gallengang, der den Gallensaft
von der Leber transportiert und der Ausführgang der Bauchspeicheldrüse,
die Bauchspeichel produziert.

Die Speiseröhre
(Ösophagus) verbindet den Mund und Rachenraum mit dem Magen;
in ihr findet keine Verdauung statt.

Mund

Der Mund ist wie der gesamte Verdauungstrakt von
einer Schleimhaut ausgekleidet.
Diese enthält an ihrer Oberfläche Schleimstoffe (Mucus
= der Schleim
), die die Oberfläche vor agressiven Substanzen
wie Säure oder Rauch schützen und die Gleitfähigkeit
erhöhen. Im Verdauungstrakt verhindern sie auch die Selbstverdauung.
Solche Schleimstoffe werden von den Becherzellen,
in Schleimdrüsen und den Speicheldrüsen produziert und
sind deshalb ein wichtiger Bestandteil des Speichels und der anderen
Verdauungssäfte.
Der Mucus besteht hauptsächlich
aus Muzinen, Ionen und
Wasser
. Mucine sind Glykoproteine
mit einem hohen, verzweigten Kohlenhydratanteil. Obwohl einige Muzine
membrangebunden sind, werden andere frei in die Verdauungsflüssigkeiten
sezerniert.

mucin1 - Verdauung und Resorption: Funktion, Aufbau & Ablauf

Man unterscheidet ca. 9 verschiedene
Muzine (MUC1 – MUC9) in den Schleimen der verschiedenen Schleimhäute.

Allgemein bestehen diese aus einem Polypeptid, das viele Serin und
Threonin-Reste in sich wiederholenden Sequenzen enthält. Es
gibt einen Cystein-reichen Bereich mit Disulfidbrücken auch
zu anderen Muzinmolekülen, der wenig glycosyliert (meist O-Glycosidbindung)
ist und einen Bereich charakterisiert durch 10 – 80 Aminosäure-
Wiederholungssequenzen, der stark glycosyliert ist.
In Krebszellen sind die membrangebundenen Muzine modifiziert. Die
Immunzellen erkennen so die Tumorzellen als Fremdkörper.

In den Schleimhäuten
sind auch viele tausend kleine Speicheldrüsen verstreut (ca.
8%). Die Hauptmenge an Speichel ( ca. 0.5 – 1,5 Liter/Tag) produzieren
jedoch 3 große Speicheldrüsen:

        • die Ohrspeicheldrüse 23%
        • die Unterzungenspeicheldrüse
          4%
        • die Unterkieferspeicheldrüse
          65%
speichdr2 - Verdauung und Resorption: Funktion, Aufbau & Ablauf

spdr - Verdauung und Resorption: Funktion, Aufbau & Ablauf

Die Speicheldrüsen bestehen
aus Zellaggregaten mit Ausführgängen, deren hinteres Ende
Acini genannt wird. Die dortigen
Zellen produzieren den Speichel
als Flüssigkeit, der aus Wasser, Ionen, Enzymen und
anderen Stoffen
besteht. Die Speichelzusammensetzung ist jedoch
je nach Drüse unterschiedlich. Die Unterzungenspeicheldrüse
produziert z.B. fast nur Schleim. (siehe Abb.
4.2.1
)
Eine Zusammenstellung der Inhaltsstoffe samt ihrer Bedeutung ist
in Abb. 4.23 zu sehen.

 


Abb.4.16

Verdauungsorgane

 

 


Abb.4.17

Nahrung

bigmac - Verdauung und Resorption: Funktion, Aufbau & Ablauf

 

 


Abb.4.18

Mundraum

mund - Verdauung und Resorption: Funktion, Aufbau & Ablauf


Abb.4.19

Schleimhaut

schleih - Verdauung und Resorption: Funktion, Aufbau & Ablauf

Bitte mit der Maus auf die Ziffern gehen

SchleimhautoberflächeBecherzelle mit SchleimZellkernBasalmembranEpithelzelleSchleim (= Mucus)

Abb. 4.20

Aufbau der Muzine
mucin2 - Verdauung und Resorption: Funktion, Aufbau & Ablauf

muzin3 - Verdauung und Resorption: Funktion, Aufbau & Ablauf

 


Abb. 4.21

Mundraum
mit Speicheldrüsen

saliva5k - Verdauung und Resorption: Funktion, Aufbau & Ablauf

Zum Vergößern bitte auf das Bild klicken

 


Abb. 4.22

Speichel 100x

speich3 - Verdauung und Resorption: Funktion, Aufbau & Ablauf

 


Abb.4.23

Eigenschaften des Speichels

spei - Verdauung und Resorption: Funktion, Aufbau & Ablauf

Der Speichel enthält

  • das Kohlenhydrat-spaltende Enzym Amylase,
  • wenig Zungen- Lipase zur Fettspaltung und
  • Stoffe zur bakteriellen Abwehr wie Lysozym oder
    SCN- -Ionen zusammen mit Peroxidase,
  • daneben Muzine (MUC1 und MUC 2) als Gleitmittel.
  • Auch Ionen zur Mineralisation der Zähne
    wie Ca2+ und F , sowie HCO3
    sind enthalten.

Der pH-Wert liegt im Mittel bei 6,8. In Spuren kann man
Hormone, Immunologlobuline, DNA,Viren, Medikamente und Drogen
nachweisen. Sie gelangen durch die Blutkapillaren in die Speicheldrüsengänge
(siehe Abb. 4.21 oben).

Die vielfältige Wirkung des Speichels kann deshalb
wie folgt zusammengefaßt werden:

Speichel dient der Verdauung, dem Gewebeschutz, als Gleitmittel,
ist fungizid, antibakteriell und antiviral, dient der Mineralisation der
Zähne und puffert den Speisebrei.

Wirkung der Amylase

Die a-Amylase
im Speichel (= Ptyalin) katalysiert die Hydrolyse
der internen a-1,4-glycosidischen Bindungen
in Polysacchariden wie Stärke. Produkte der enzymatischen Aktivität
sind ein Gemisch von Maltose und Glucose.
Je nach Dauer des Kauvorgangs schmeckt man nach dem Essen von Brot einen
leicht süßen Geschmack.

starch1 - Verdauung und Resorption: Funktion, Aufbau & Ablauf

Im katalytischen
Zentrum der Amylase
gibt es mehrere Bindungsstellen für das
Substrat und die Produkte. Die Aminosäuren Asp
197
und Glu 233 spielen bei der Säurehydrolyse
der glycosidischen Bindung eine wichtige Rolle. Die Reaktion läuft
in zwei Stufen ab. Zunächst greift Asp 197 nukleophil am C1 Ringatom
an, was die allgemeine Säurekatalyse durch Glu 233 erleichtert. Dabei
wird ein kovalenter Glycosyl-Enzym-Komplex gebildet, der einer Basen-katalysierten
Hydrolyse durch Wasser (Glu233) auf das C1 des Zuckerrings unterliegt.

Die Hydrolyse ist wegen der Dauer der Kautätigkeit
und den 1,6-glycosidischen Bindungen der Stärke (Amylopektin) nicht
vollständig.

 


Abb.4.24

Amylase

amyla1 - Verdauung und Resorption: Funktion, Aufbau & Ablauf

Klicken Sie auf das Bild für 3D

 


Abb.4.25

Aktivität der Speichelamylase

aam - Verdauung und Resorption: Funktion, Aufbau & Ablauf


Abb. 4.26

Brot, ein stärkehaltiges Grundnahrungsmittel
brot1 - Verdauung und Resorption: Funktion, Aufbau & Ablauf

 


Abb.4.27

Katalyse durch Amylase

amylkat - Verdauung und Resorption: Funktion, Aufbau & Ablauf

Weiterführende
Quellen:

Speichel:
http://www.google.de/search?q=saliva+composition&hl=de&lr=&ie=UTF-8&oe=UTF-8&start=10&sa=N
und
http://arbl.cvmbs.colostate.edu/hbooks/pathphys/digestion/index.html

Endoskopie: http://www.gastrolab.net/pawelcom.htm

Muzine: http://www.med.uio.no/dnr/ISOBM/MUC1back.htm
und http://students.washington.edu/jschuman/

Amylase: http://s02.middlebury.edu/CH441A/tutorials/Amy.html
und http://www.chem.uwec.edu/Webpapers_F98/connor/Pages/frame.html
und http://pfam.wustl.edu/cgi-bin/getdesc?name=alpha-amylase
und http://www.glycoforum.gr.jp/science/word/saccharide/SA-B02E.html
und http://www.dentistry.leeds.ac.uk/biochem/lecture/enzymes/

Histologie des Verdauungstraktes:
http://www.brisbio.ac.uk/bblt/law.html

SchleimhautoberflächeBecherzelle mit SchleimZellkernBasalmembranEpithelzelle
Hat dir dieser Artikel geholfen?

Comments on this entry are closed.