Verdauung – Enzyme zersetzen unsere Nahrung

Verdauung – Enzyme zersetzen unsere Nahrung Übung

• Beschreibe die unterschiedlichen Arten von Verdauung.

  Tipps

  Für den Übergang von Nährstoffen ins Blut müssen diese zunächst chemisch und mechanisch verdaut worden sein.

  Mechanik beschreibt Bewegung unter dem Einfluss äußerer Kräfte oder Wechselwirkungen.

  Die Chemie befasst sich unter anderem mit der Umwandlung von chemischen Stoffen.

  Lösung

  Verdauung ist die Zerlegung von Nahrung und Nährstoffen in kleinere Bestandteile. Sie lässt sich in mechanische und chemische Verdauung unterteilen.

  Mechanische Verdauung ist die Zerkleinerung von Nahrung in kleinere Stücke durch Beißen, Reiben und Drücken. Nach der mechanischen Verdauung ist noch kein Übergang von Nährstoffen ins Blut möglich.

  Dafür muss zunächst noch die chemische Verdauung abgelaufen sein, bei welcher Nährstoffe durch die Beschleunigung von biochemischen Reaktionen durch Enzyme in kleinere Bestandteile zerlegt werden.

  Diese kleinen Bestandteile können schließlich über den Darm ins Blut aufgenommen werden. Das wird auch Resorption genannt.

• Fasse die wichtigsten Informationen zu Enzymen zusammen.

  Tipps

  Katalysatoren sind Stoffe, die die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion beeinflussen und dabei unverändert aus der Reaktion hervorgehen.

  Enzyme arbeiten nach dem sogenannten Schlüssel-Schloss-Prinzip.

  Lösung

  Verdauungsenzyme sind große Proteine, die unser Körper meist selbst bildet und die, wie eine Schere, Nährstoffe zerkleinern. Man spricht hier von der chemischen Verdauung.
  Enzyme beschleunigen und fördern biochemische Reaktionen, weswegen sie auch als Biokatalysatoren bezeichnet werden. Sie selbst werden dabei weder verändert noch verbraucht.

  Aber Enzyme spalten nicht einfach irgendwelche Strukturen. So wie ein Schloss nur von einem Schlüssel aufgeschlossen werden kann, kann ein Enzym auch nur bestimmte Substrate umsetzen. Die einzelnen Verdauungsenzyme können also nur bestimmte Nährstoffe zerkleinern.
  Enzyme werden daher auch als substratspezifisch bezeichnet.

• Vervollständige die Tabelle mit den fehlenden Verdauungsorganen, Nährstoffklassen und Enzymen.

  Tipps

  Ein Begriff bleibt übrig.

  Im Darm werden alle drei unterschiedlichen Nährstoffklassen durch Enzyme verdaut.

  Fette werden auch Lipide genannt.

  Lösung

  Die Verdauung beginnt im Mund. Hier wird die Nahrung durch die Zähne zerkleinert. Zudem wird das Kohlenhydrat Stärke durch die im Speichel befindliche Amylase vorverdaut.

  Im Magen aktiviert die Magensäure das Pepsin, welches Proteine in kürzere Aminosäureketten zerlegt.

  Durch Peptidasen wie Trypsin werden im Darm die Aminosäureketten in einzelne Aminosäuren gespalten.
  Im Darm kommen auch noch viele weitere Enzyme hinzu, wie zum Beispiel Maltase zur Kohlenhydratverdauung und Lipasen aus der Bauchspeicheldrüse, welche die Fette aus der Nahrung in Glycerin und Fettsäuren zerlegen.

• Gib an, welche pH-Werte und Enzyme im Magen und Dünndarm vorliegen.

  Tipps

  Zwei der Enzyme lassen sich dem Dünndarm und eines dem Magen zuordnen.

  Je kleiner der pH-Wert, desto saurer ist die Lösung.

  Im Magen befindet sich Magensäure.

  Die Bauchspeicheldrüse gibt eine basische Flüssigkeit in den Dünndarm ab, um die Magensäure zu neutralisieren.

  Der Magen ist hier in rot dargestellt.

  Lösung

  In der Abbildung ist die Aktivität der Enzyme auf der y-Achse gegen den pH-Wert auf der x-Achse aufgetragen. Die höchste Aktivität eines Enzyms ist am Höhepunkt seiner Aktivitätskurve abzulesen.
  Das Aktivitätsmaximum von Pepsin liegt daher bei einem pH-Wert von circa 2, das von Amylase bei einem pH-Wert von etwa 7 und das von Trypsin bei einem pH-Wert von etwa 8,5.

  Die Zellen des Magens produzieren Salzsäure, welche sich als sogenannte Magensäure im Mageninneren befindet und dafür sorgt, dass im Magen ein pH-Wert von circa 1 bis 3 vorherrscht. In diesem pH-Bereich ist das Enzym Pepsin aktiv, weshalb es auch im Magen vorkommt.

  Der Mageninhalt wird in den Dünndarm entleert. In diesen wird außerdem das Verdauungssekret der Bauchspeicheldrüse abgegeben, welches einen basischen pH-Wert hat. Dadurch wird der niedrige pH-Wert der Salzsäure ausgeglichen und ein neutraler pH-Wert von circa 6 bis 8 erreicht.
  Im Dünndarm befinden sich viele verschiedene Verdauungsenzyme. Daher kann nicht das pH-Optimum von jedem Enzym abgedeckt werden. Doch Amylase und Trypsin zeigen dennoch eine hohe Aktivität im pH-Bereich des Dünndarms und sind daher dort vorzufinden.

• Gib an, welche Nährstoffe aus welchen Bausteinen bestehen.

  Tipps

  Einer der Nährstoffe ist aus zwei unterschiedlichen Arten von Bausteinen zusammengesetzt.

  Stärke ist ein Kohlenhydrat, dass sich aus vielen miteinander verbundenen Traubenzuckermolekülen zusammensetzt.

  Lösung

  Kohlenhydrate bestehen aus Zuckermolekülen. Stärke ist zum Beispiel ein langkettiges Kohlenhydrat, dass sich aus vielen miteinander verbundenen Traubenzuckermolekülen zusammensetzt.

  Proteine bestehen aus langen Aminosäureketten.

  Fette sind aus den Bausteinen Glycerin und jeweils drei Fettsäuren zusammengesetzt.

• Arbeite heraus, wie man den Stärkeverdau experimentell nachweisen kann.

  Tipps

  Einige der Schritte sind bereits im Aufgabentext vorgegeben. Bringe diese zuerst in die richtige Reihenfolge.

  Die erste Farbreaktion ist im Aufgabentext bereits erklärt. Die zweite beruht darauf, dass die Speichel-Amylase die Stärkemoleküle zerkleinert.

  Die zweite Farbreaktion entsteht durch die Zugabe von Speichel zur blau-schwarz gefärbten Lösung.

  Lösung

  Beim Lösen von Stärke in Wasser entsteht eine weiß-trübe Lösung.

  Wird Lugol'sche Lösung hinzugegeben, lagern sich die Iodid-Ionen in die schraubenförmigen Stärkemoleküle ein. Es entsteht eine schwarz-blaue Lösung.

  Wird Speichel zur Lösung hinzugegeben, spaltet die Speichel-Amylase die langen Stärkemoleküle in kurze Zuckerketten.
  Den Iodid-Ionen stehen nun weniger schraubenförmige Moleküle zum Einlagern zur Verfügung, da Stärke abgebaut wurde. Die Lösung entfärbt sich und es entsteht wieder eine weiß-trübe Lösung.