Verdauung und Resorption: Mund & Magen

4.
Grundlagen des Stoffwechsels

4.2 Verdauung und Resorption
Mund/ Magen –

Neben der Amylase
findet man noch andere Enzyme neben mehreren hundert verschiedenen
Proteinen im Speichel.

Lysozym stellt ein Teil
der immunologischen Abwehrbarriere des Körpers im Mund dar
und tötet Bakterien durch Spaltung der bakteriellen Zellwand.

Auch die Peroxidasen
wirken bakterizid und verhindern zusammen mit
Thiocyanat-Ionen (SCN-)
bestimmte bakterielle Stoffwechselwege.

Als Verdauungsenzym wirkt jedoch noch in geringem
Maße die Zungenlipase, die in den
von Ebnerschen Drüsen der Zunge gebildet wird. Sie spielt
vor allem im Säuglingsalter eine Rolle.

ebner - Verdauung und Resorption: Mund & Magen

Die Zungenlipase
spaltet z.B. aus den Trigyceriden des Milch- und Butterfetts
kurz- und mittelkettige Fettsäuren ab. Die Zungenlipase ist
recht hydrophob und benötigt keine Emulgatoren.
Sie wird im Magen nicht inaktiviert.

Zusammenfassung Verdauung Mund

Durch die Verdauung der Kohlenhydrate mit Amylase
und der Fette durch die Zungenlipase gelangt der Speisebrei mit
anverdauter Stärke und wenig gespaltenen Fetten über die
Speiseröhre in den Magen:

amylfr - Verdauung und Resorption: Mund & Magen

Magen

Im Magen,
der einen muskulösen Sack von ca. 1,2 – 1,8 L Volumen darstellt,
wird der Speisebrei weiter durch die Verdauungsbewegungen (= Peristaltik)
des Magens gemischt und teilweise gespeichert. Durch den stark sauren
Magensaft (pH 1, Sekretion /Tag ca. 1,5 Liter) und die darin enthaltenen
Pepsine (= Proteasen) finden bezüglich
der Nahungsinhaltstoffe unterschiedliche Verdauungsvorgänge
statt. Zunächst einiges zur Anatomie.


Abb.4.30

Von Ebnersche Drüsen produzieren Lipase

 


Abb.4.31

Hydrolyse der Triglyceride

 


lipsae3 - Verdauung und Resorption: Mund & Magen
 


Abb.4.32

Fettsäuren in Milch

kuhmilch - Verdauung und Resorption: Mund & Magen

Abb.4.33

endoskopisches Bild der Speiseröhre

sproe - Verdauung und Resorption: Mund & Magen

magen - Verdauung und Resorption: Mund & Magen

Die Speiseröhre mündet über einen Ringmuskel
(= Sphincter) in den oberen Teil des Magens (=
Fundus
), der durch konstante Peristaltik niedriger Frequenz gekennzeichnet
ist. Hier kann der Speisebrei länger verweilen (=Speicher). Die untere
Hälfte des Korpus und Antrum
zeichnet sich durch starke peristaltische Bewegungen aus, deren Frequenz
sich zum Magenausgang (=Pförtner) noch erhöht.

Space Die Magenperistaltik
wird durch ein komplexes System nervöser und hormoneller Steuerung
ermöglicht u.a. den Nervus vagus
(=vegetatives Nervensystem) und das Hormon Gastrin.

Die innere Oberfläche des Magens ist durch die
Magenschleimhaut (= Mucosa) ausgekleidet,
die 5 wichtige Epithelzellen enthält und realtiv gefaltet (=Rugae)
aussieht. Außerdem findet man darin viele tubuläre
Drüsen
(siehe Abb.4.35).

tdruse - Verdauung und Resorption: Mund & Magen

Die Belegzellen
in den tubulären Drüsen produzieren Salzsäure
(HCl), was den Magensaft zu einer stark sauren Lösung mit pH 1 macht.
Während der Nahrungsaufnähme erhöht sich deren Produktion,
der Speisebrei puffert den Saft allerdings auf ca pH 2,5 ab. Die Schleimhautzellen
an der Oberfläche produzieren einen zähen Schleim, der die Mucosa
vor der Selbstverdauung schützt ( siehe Abb.
4.36
). Die Oberfläche der Schleimhautzellen sind durch einen
HCO3-Film, den die Schleimhautzellen produzieren
bedeckt, der den pH-Wert an der Zelloberfläche neutralisiert. Die
Schleimschicht liegt über diesem Film.
Sogenannte Hauptzellen sezernieren
eine Vorstufe des Magenenzyms Pepsin, das Pepsinogen
und im Fundus bei Säuglingen die Magenlipase
und Chymosin (= Rennin).
Die G-Zellen geben (vornehmlich
im Antrum) das Hormon Gastrin ab,
das die Magenbewegungen mitsteuert und die ECL-
Zellen
bilden das Gewebshormon Histamin.
Gastrin und Histamin wirken auf die Belegzellen ein und
steuern so die HCl-Bildung.
Die Salzsäure ist wichtig für die Aktivierung
der Protease Pepsinogen und die Inaktivierung der in der Nahrung enthaltenen
Bakterien und anderer Mikroorganismen.

Die Magenlipase
und Chymosin spielen nur im Säuglingsaslter eine größere
Rolle. Dort ist der Magen-pH höher und es können durch die Magenlipase
vornehmlich kurzkettige Triglyceride
( wie in der Milch) gespalten werden. Ansonsten besitzt die Magenlipase
beim Erwachsenen nur ca. 10 – 20% der Aktivität (z.B. auf Triolein)
wie die Pankreas-Lipase. Chymosin wandelt Milch in einen halbfesten
Zustand um (= Koagulation), so daß sie im Magen länger verweilen
kann.

Im Magen können nur wenige Substanzen
resorbiert werden, dazu gehören geringe Mengen fettlöslicher
Stoffe wie Aspirin und Ethanol.

Produktion und Aktivierung des
Pepsin

Proteasen
stellen die Zellen vor besondere Probleme. Diese Enzyme müssen innerhalb
der Zellen hergestellt werden, jedoch sokontrolliert werden, daß
sie nicht sofort die zelleigenen Proteine zerstören. Um dieses Problem
zu lösen werden Pepsin und viele anderen Protein-spaltenden Enzyme
zunächst als inaktive Proenzyme
gebildet, die dann außerhalb der Zelle aktiviert werden.
Das Proenzym von Pepsin (= Pepsinogen) wird
als Polypeptid mit 44 zusätzlichen Aminosäuren hergestellt (=
Aktivierungspeptid,
siehe Abb.4.37 grün), was die aktive
Stelle blockiert. Pepsinogen wird an den Ribosomen der Hauptzellen gebildet,
gelangt über da ER zum Golgiapparat und wird dort in Versikel verpackt
durch Exozytose in das Magenlumen ausgeschieden. Dort entfaltet sich das
Aktivierungspeptid
bei pH < 4 und wird durch die Wirkung der aktiven Stelle autokatalytisch
abgespalten zum aktiven Pepsin (325 Aminosäuren).

asfr - Verdauung und Resorption: Mund & Magen

Man kennt mindestens 8 Isoenzyme von Pepsinogen.

Das aktive Pepsin gehört zu der Famile der Aspartyl-Proteinasen.
Im aktiven Zentrum katalysieren 2 Asparaginsäure-Reste die Spaltung
einer Peptidkette vor den aromatischen Aminosäuren Phe,
Tyr und Trp
. Bemerkenswert ist der extrem niedrige pH-Aktivitätsbereich.
Bei pH 7-8 wird Pepsin irreversibel inaktiviert.

Der genaue Mechanismus der säurekatalysierten
Hydrolyse
ist in Abb. 4.38 abgebildet.
Beim optimalen pH von 2-3 ist ein Asp-Rest protoniert, der andere ionisiert.
Die Reaktion läuft in 2 Stufen ab, zunächst findet ein nukleophiler
Angriff auf das Carbonyl-C-Atom der Peptid-Bindung statt gefolgt von einem
doppelten Protonentransfer u.a. aus dem Wassermolekül. Im 2. Schritt
wird die Bindung dann gespalten.

 


Abb.4.34

endoskopisches Bild des Mageninneren

 

mucosam - Verdauung und Resorption: Mund & Magen


Abb.4.35

Magenmuskulatur

mmagenk - Verdauung und Resorption: Mund & Magen

Zum Vergrößern bitte Bild anklicken

 


Abb.4.36

tubuläre Drüse in der
Mucosa im Magen

 


Abb.4.37

Mucosa im Magen

mmucos - Verdauung und Resorption: Mund & Magen


Abb.4.38

Pepsinogen – Pepsin

pepsin2 - Verdauung und Resorption: Mund & Magen

pepsin3 - Verdauung und Resorption: Mund & Magen

Bitte Bild anklicken für 3D

Hydrolyse
= Spaltung durch Wasseranlagerung.

 


Abb.4.39

Hydrolyse der Peptidbindung
durch Pepsin

shydrol1 - Verdauung und Resorption: Mund & Magen

 

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/

Pepsin: http://www.google.de/search?q=pepsin+active+site+human&ie=UTF-8&oe=UTF-8&hl=de&meta=

Lipase:
http://bssv01.lancs.ac.uk/StuWork/BIOS316/BIOS31600/Lipase/lipase1.htm#The%20active%20site

Magenlipase:http://www.uwgi.org/gut/Stomach.htm
und http://arbl.cvmbs.colostate.edu/hbooks/pathphys/digestion/stomach/secretion.html

Chymosin: http://arbl.cvmbs.colostate.edu/hbooks/pathphys/digestion/stomach/rennin.html

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

SchleimhautoberflächeBecherzelle mit SchleimZellkernBasalmembranEpithelzelle
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