Verdauungsorgane und -system: Vorgänge und Enzyme

Das Verdauungssystem ist ca. 6 Meter lang und geht vom Mund bis zum After. Die Nährstoffe werden im Mund, Magen und Darm in ihre Grundbausteine zerlegt und über die Darmwand in den Körper aufgenommen.

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Der Dünndarm 

Die innere Wand des Dünndarms (1.) ist in Falten gelegt und überzogen von ca. 1 mm kleinen Zotten, die wieder von kleinsten Ausstülpungen (Mikrovilli) (2.) bedeckt sind. Alle Mikrovilli zusammen heissen auch Bürstensaum. Durch diese besondere Struktur entsteht eine grosse Oberfläche, durch die Nährstoffe aufgenommen werden. Die Nährstoffe werden über das Blut in den Arterien (3.) und über die Lymphe in den Lymphgefässen (4.)  in den Zotten zu den Zellen transportiert, wo sie als Bau- oder Energiestoffe verwendet werden. ​​

Vorgänge bei der Verdauung im Dünndarm

In der folgenden Grafik ist die Aufnahme der Nährstoffe aus dem Dünndarm dargestellt. Die Nährstoffe werden mithilfe von Enzymen aufgespalten und anschliessend über die Dünndarmwand absorbiert. 

1. Enzyme
   
2. Innere des Dünndarms
3. Zelle der Darmwand mit Darmzotten
4. Glucose und Aminosäuren werden über die Blutgefässe aufgenommen.
5. Fettsäuren werden über die Lymphgefässe aufgenommen.

• Malzzucker (A) wird in Glucose (E) aufgespalten.
  
• Proteine (B) werden in Aminosäuren (F) aufgespalten.
• Fette (C) werden in Glycerin (G) und Fettsäuren (H) aufgespalten.

Zusatzinfo für höhere Klassen: Die Verdauungsenzyme

Enzyme ermöglichen und beschleunigen chemische Reaktionen, indem sie sich an einen Ausgangsstoff (Substrat) binden und diesen verändern. Substrate können so zerlegt, umgebaut oder gespalten werden. Danach trennt sich das Enzym, das auch Biokatalysator genannt wird, vom so entstandenen Produkt und es kann den Vorgang erneut beginnen (katalytischer Zyklus).

• Substratspezifität von Enzymen: Es werden nur Substrate verändert, die genau an das Enzym passen.
  
• Wirkungsspezifität von Enzymen: Ein Enzym verändert ein Substrat immer auf die gleiche Weise.
  
• Enzym-Substrat-Komplex: Verbindung aus Enzym und Substrat.
• Exergonische Reaktion: Ein Enzym katalysiert eine Reaktion, bei der Energie abgegeben wird.
• Endergonische Reaktion: Ein Enzym katalysiert eine Reaktion, die Energie verbraucht. (Funktioniert nur, wenn es durch eine energetische Kopplung Energie von einer exergonischen Reaktion bekommt).
  
• Lipasen: Enzyme des Fettabbaus.
• Proteasen: Enzyme des Proteinabbaus.
• Aktives Zentrum: Vertiefung im Enzym, in die das Substrat wie ein Schlüssel ins Schloss passt (Schlüssel-Schloss-Prinzip).

Enzym Amylase - Abbau von Stärke

Stärke besteht aus tausenden miteinander verbundenen Glucosebausteinen (1.), die durch das Enzym Amylase (2.) in ihre einzelnen Bausteine zerlegt werden. Die Aufspaltung der Stärke beginnt bereits im Mund, wo sich Amylase beim Kauen mit der Nahrung vermischt und so der Zweifachzucker Maltose (4.) abgespalten wird. Dank der Substratspezifität (3.) bindet Amylase bindet nur an Stärke und zum Beispiel nicht an Fette oder Proteine.

Enzym Laktase - Abbau von Milchzucker

Das Enzym Laktase spaltet den Milchzucker (Laktose) aus Milchprodukten so auf, dass er vom Körper aufgenommen werden kann. Diese Reaktion wird auch Hydrolyse genannt, da sie ein Wassermolekül verwendet. Die Spaltung der Laktosemoleküle benötigt zudem Energie, auch Aktivierungsenergie genannt. Enzyme wie Laktase erhöhen die Reaktionsfreudigkeit und setzen damit die Aktivierungsenergie herab.