Verdauung und Resorption von Kohlenhydraten, Fetten, Proteinen
Wo Kohlenhydrate, Proteine und Fette gespalten werden, welche Enzyme das übernehmen und in welcher Form der Dünndarm sie aufnimmt.
Das Wichtigste in Kürze
- Die Verdauung zerlegt Makronährstoffe hydrolytisch in kleine Bausteine, die vor allem im Dünndarm resorbiert werden.
- Der Stärkeabbau beginnt im Mund durch die Speichel-α-Amylase (Ptyalin), der Proteinabbau im Magen durch Pepsin.
- Im Dünndarm bauen Pankreasenzyme und Enzyme der Darmmucosa Stärke, Oligosaccharide und Peptide ab.
- Glucose wird ohne Spaltung über SGLT1 aufgenommen, Lactose muss vorher durch Lactase in Glucose und Galactose gespalten werden.
- Ballaststoffe sind vor allem pflanzliche Polysaccharide wie Cellulose (β-1,4), die Dünndarmenzyme nicht verdauen; Stärke ist dagegen pflanzlich und verdaulich.
Worum es geht
Nahrung besteht zum größten Teil aus Makromolekülen, die der Darm erst zerlegen muss, bevor er sie aufnehmen kann. Wer weiß, wo welches Enzym angreift, versteht auch Alltagsprobleme wie die Lactoseintoleranz oder die Wirkung von Ballaststoffen als Quellmittel.
Verdauung im Überblick
Kohlenhydrate, Proteine und Fette liefern Energie und Bausteine für körpereigene Moleküle. Als Polymere oder große Lipide passen sie aber nicht durch die Darmwand. Deshalb zerlegen Enzyme sie zuerst hydrolytisch, also unter Anlagerung von Wasser, in kleine Bausteine. Erst diese nehmen die Epithelzellen des Dünndarms auf.
Die Verdauung läuft in Stationen ab. Mund und Magen beginnen den Abbau, der Dünndarm ist der Hauptort von Spaltung und Resorption. Fette spaltet dort vor allem die Pankreaslipase zu Fettsäuren und 2-Monoacylglycerin. Diese erreichen die Zelloberfläche verpackt in gemischten Mizellen.
Was der Körper nicht sofort braucht, speichert er. Glucose legt er als Glykogen in Leber und Muskel ab, Fettsäuren als Triglyceride im Fettgewebe. Für Aminosäuren gibt es keinen eigenen Speicher.
Mund und Magen
Die Stärkeverdauung beginnt schon im Mund. Die Speichel-α-Amylase, auch Ptyalin genannt, spaltet α-1,4-glykosidische Bindungen im Inneren der Stärke. Es entstehen Dextrine und Maltose. Wer Brot lange kaut, schmeckt deshalb eine leichte Süße. Im sauren Magen verliert das Enzym rasch seine Aktivität.
Die Proteinverdauung beginnt im Magen. Die Hauptzellen geben die Vorstufe Pepsinogen ab, die von der Salzsäure zu Pepsin aktiviert wird (mehr bei den Zellen der Magenschleimhaut). Pepsin arbeitet im stark sauren Milieu und spaltet Proteine zu Polypeptiden. Die Säure denaturiert die Proteine zusätzlich und macht sie so leichter angreifbar.
Stärke ab Mund, Eiweiß ab Magen, Fett überwiegend im Dünndarm.
Kohlenhydrate und Peptide im Dünndarm
Im Dünndarm arbeiten zwei Enzymgruppen zusammen. Das exokrine Pankreas liefert α-Amylase sowie Proteasen wie Trypsin und Chymotrypsin. Sie zerlegen Stärke zu Oligosacchariden und Proteine zu kurzen Peptiden. Den letzten Schritt übernehmen Enzyme der Darmmucosa, die im Bürstensaum der Enterozyten sitzen.
| Substrat | Enzym der Mucosa | Produkte |
|---|---|---|
| Maltose | Maltase | 2 Glucose |
| Saccharose | Saccharase-Isomaltase | Glucose und Fructose |
| Lactose | Lactase | Glucose und Galactose |
| Oligopeptide | Aminopeptidasen | Aminosäuren, Di- und Tripeptide |
Enterozyten nehmen nur Monosaccharide auf. Glucose gelangt deshalb ohne weitere Spaltung direkt aus dem Lumen in die Zelle. Disaccharide wie Lactose muss dagegen erst die Lactase spalten. Fehlt das Enzym, erreicht Lactose den Dickdarm und verursacht die Beschwerden der Lactoseintoleranz.
Die Aufnahme läuft über Transporter. Auf der Lumenseite nimmt SGLT1 Glucose und Galactose zusammen mit zwei \(\ce{Na+}\) auf. Fructose tritt über GLUT5 ein. Di- und Tripeptide gelangen gekoppelt an \(\ce{H+}\) über PEPT1 in die Zelle. Auf der Blutseite verlassen die Monosaccharide die Zelle über GLUT2. Die \(\ce{Na+}/\ce{K+}\)-ATPase hält dort den Natriumgradienten aufrecht, der SGLT1 antreibt.
Ballaststoffe
Nicht jedes Kohlenhydrat der Nahrung wird verdaut. Ein Teil passiert den Dünndarm unverändert.
Ballaststoffe sind Nahrungsbestandteile, meist pflanzliche Polysaccharide, die körpereigene Enzyme im Dünndarm nicht abbauen können. Sie erreichen deshalb unverdaut den Dickdarm.
Ballaststoffe stammen vor allem aus pflanzlicher Nahrung, etwa aus Vollkorngetreide, Gemüse und Obst. Typische Vertreter sind Cellulose, Hemicellulosen, Pektine und Inulin. Bakterien im Dickdarm fermentieren einen Teil davon, mehr dazu beim Darmmikrobiom.
Pflanzlich heißt aber nicht automatisch Ballaststoff. Auch Stärke ist ein pflanzliches Polysaccharid und wird trotzdem vollständig verdaut. Den Unterschied macht die Bindung. Stärke ist α-1,4-glykosidisch verknüpft, und dafür besitzt der Mensch Amylasen. Cellulose besteht aus denselben Glucosebausteinen, ist aber β-1,4-glykosidisch verknüpft. Ein Enzym für diese Bindung fehlt dem Menschen.
Quiz
Aussage 1
Der enzymatische Abbau von Stärke setzt bereits in der Mundhöhle ein.
Die Speichel-α-Amylase (Ptyalin) spaltet α-1,4-glykosidische Bindungen der Stärke schon im Mund zu Dextrinen und Maltose.
Aussage 2
Cellulose ist für den Menschen unverdaulich, weil ihm ein Enzym zur Spaltung β-1,4-glykosidischer Bindungen zwischen Glucoseeinheiten fehlt.
Cellulose und Stärke bestehen beide aus Glucose. Menschliche Amylasen spalten aber nur die α-1,4-Bindungen der Stärke.
Aussage 3
Die Proteinverdauung beginnt erst im Dünndarm, wo Trypsin die Nahrungsproteine erstmals angreift.
Die Proteinverdauung beginnt im Magen durch Pepsin. Trypsin aus dem Pankreas setzt den Abbau im Dünndarm nur fort.
Aussage 4
Enterozyten nehmen Lactose als intaktes Disaccharid über SGLT1 auf und spalten sie erst im Zellinneren.
Lactose wird vor der Aufnahme im Bürstensaum durch Lactase in Glucose und Galactose gespalten. Erst diese Monosaccharide transportiert SGLT1.
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