Stoffwechsel E R N Ä H R U N G. Energie ist die Fähigkeit Arbeit zu leisten

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1 Stoffwechsel E R N Ä H R U N G Leben bedeutet Aktivität und Aktivität erfordert Energie. Wenn keine Energie nachgeliefert wird, hört das Leben auf. Eine der Voraussetzungen für Leben ist der ständige Fluss von Energie. Möglichkeiten der Energiegewinnung Autotrophe Organismen: Photoautotrophe Organismen: decken ihren Energiebedarf durch Aufnahme und Umwandlung von Lichtenergie Chemotrophe Organismen: nehmen energiereiche Verbindungen auf und setzen verwertbare chemische Energie in Reaktionen frei Heterotrophe Organismen: nehmen energiereiche Verbindungen auf und setzen verwertbare chemische Energie in Reaktionen frei TROPHIESTUFEN grüne Pflanzen (Primärproduzenten Herbivoren (Konsumenten 1. Ordnung) Carnivoren 1 (Konsumenten 2. Ordnung Carnivoren 2 (Konsumenten 3. Ordnung) usw. Saprovoren (Destruenten) ernähren sich von abgestorbenen Organismen WOZU ENERGIE? Energie ist die Fähigkeit Arbeit zu leisten Die wesentlichsten biologischen Arbeiten sind: Chemische Arbeit. insbes. beim Aufbau eines Organismus Transportarbeit: aktiver Transport von Substanzen, Durchschreiten von Membranen - auch gegen ein Konzentrationsgefälle Mechanische Arbeit: Bewegung, Läutäußerungen, Chromosomenverlagerung aber auch: Elektrische Arbeit: Nerven, Rochen, Aale Wärmeproduktion: für optimale Reaktionsbedingungen im Körper Lichtenergie (Biolumineszenz) ENERGIEGEWINNUNG aus der Vergärung und bes. aus der Verbrennung der Nahrung die abbauenden Vorgänge: Zum Katabolismus gehören alle Vorgänge bei denen die relativ großen Moleküle in kleine umgewandelt werden, wobei die freiwerdende Energie für Lebensprozesse gewonnen wird. Zum Anabolismus gehören alle chemischen Vorgänge bei denen aus kleinen Molekülen große aufgebaut werden, damit ein Organismus wachsen, sich selbst reparieren und verdoppeln (reproduzieren) kann. METABOLISMUS (STOFFWECHSEL) wird gewöhnlich in KATABOLISMUS und ANABOLISMUS unterteilt. Maßeinheit für Energie 1 kcal = 4,184 kj 1 kj = 0,239 kcal 1000 kcal = 4,184 MJ Energiequellen für Heterotrophe: KH, Fette, Prot., Alkohol Brennwerte: Fette: 9 kcal/g oder 38 kj 1

2 Alkohol: Kohlenhydrate: Protein: 7 kcal/g oder 30 kj Energiebedarf des Menschen Bedarf durch Grundumsatz und Leistungszuwachs bestimmt Grundumsatz: Energieverbrauch eines entspannt liegenden Menschen 12 Stunden nach der letzten Nahrungsaufnahme bei konstanter Raumtemperatur von 20 Diese Energiemenge ist erforderlich für: Herztätigkeit, Atemtätigkeit, Gehirnfunktion etc. Höhe des Grundums. abhängig von: Geschlecht u. Lebensalter im Mittel bei 18 jährigen Männern: 7500 kj (1800 kcal) 18 jährigen Frauen 6700 kj ( 1600 kcal) Der bei körperlicher Betätigung gemessene Energieumsatz ist der Leistungsumsatz. Seine Höhe hängt von Art und Ausmaß der körperl. Arbeit ab bei leichter Arbeit eines Jährigen werden pro Tag benötigt: 2400 ( 10 MJ) für w bzw ( 12,5 MJ) für m bei schwerer Arbeit erhöht sich der Wert um ca kcal (6,7 MJ) Nur im absoluten Hochleistungssport verbrauchen Athleten bis zu kj (5000 kcal) und mehr pro Tag. Teilnehmer an der Jour de France können es an einem Tag sogar auf kj ( kcal) bringen. Bei einer Ausnahmebelastung wie dem Radrennen,,Race across America" liegt der Bedarf bei einer Tagesfahrzeit von 20 bis 22 Stunden sogar zwischen und kj ( kcal)! Dagegen benötigt ein Durchschnittssportler nur bis kj ( kcal). Das entspricht etwa dem Bedarf eines Bergarbeiters. Sportlerinnen kommen im Vergleich zu Männern generell mit etwas weniger Energie aus. Für Freizeitsportler gilt: Ihr Energiebedarf wird eher bestimmt durch den achtstündigen Arbeitstag und die Art der Fortbewegung während des Tages (Auto, zu Fuß oder Fahrrad) als durch die eine Stunde Tennisspielen oder 30 Minuten Laufen am Abend. Sie dürfen ihren zusätzlichen Energiebedarf auf keinen Fall überschätzen. Nur wer mehr als 2 Stunden pro Woche mit Ausdauer und Intensität trainiert, Muss seinen Energiebedarf anpassen. Eine regelmäßige Gewichtskontrolle ist aber empfehlenswert. Bewegungsart Energieverbrauch/Minute Fußball 54 kj 13kcal Gewichtheben 38 kj 9 kcal Gymnastik 21 kj 5 kcal Laufen 42 kj 10 kcal Radfahren 13 kj 3 kcal Reiten 18 kj 4 kcal Schwimmen 29 kj 7 kcal Skilaufen 38 kj 9 kcal Tennis 25 kj 6 kcal Tischtennis 19 kj 5 kcal Energieverbrauch durch Sport *) Bei den Angaben ist zu berücksichtigen, dass der Energieverbrauch individuellen Schwankungen unterliegt, je nach Intensität und Kraftaufwand, mit der der Sport pro Zeiteinheit betrieben wird. Die wichtigsten Nährstoffe 2

3 KOHLENHYDRATE sind die bevorzugten Energielieferanten. Sie sollten mengenmäßig den Hauptanteil der Nahrung ( 55-60% ) darstellen. Um Stoffwechselstörungen zu vermeiden, ist eine Mindestzufuhr von 100 g/tag erforderlich. worin? Brot, Teigwaren, Kartoffel, Reis, Süßwaren Kohlenhydrate sollten möglichst in Form von Stärke aufgenommen werden. Dieses Polysaccharid wird im Körper langsam zu Glukose abgebaut und gelangt nach und nach in den Blutkreislauf. Die Glukose-Konzentration im Blut wird durch Ausschüttung von Insulin aus der Bauchspeicheldrüse reguliert. Zu rascher Anstieg der Glukose-Konzentration kann im Extremfall zur Überlastung der Bauchspeicheldrüse und schließlich zu Zuckerkrankheit führen. Übersicht über die Einteilung der Kohlenhydrate: dt. Bezeichnung Einfachzucker Zweifachzucker chem. Bezeichnung Monosaccharid Disaccharid weitere Unterteilungen a) nach Anzahl der Sauerstoffatome: Pentosen, Hexosen), u.a. b) nach chem. Gruppen: Aldosen u. Ketosen Zahl der verbundenen Zuckermoleküle Beispiele 1 Traubenzucker (Glukose, Dextrose), Fruchtzucker (Fruktose) 2 Rohr- oder Rübenzucker (Saccharose) Milchzucker (Laktose) besteht aus folgenden Monosacchariden Glukose und Fruktose Glukose und Galaktose Malzzucker 2 x Glukose (Maltose) Mehrfachzucker Oligosaccharid bis 100 Dextrin Glukose Stärke Glukose Vielfachzucker Polysaccarid bis mehrere 1000 Glykogen Glukose Zellulose Glukose (beta) Stärke-reiche Produkte wie Getreide, Kartoffeln und einige Gemüse, sollten den Hauptanteil des Speisezettels ausmachen. Auch die Ballaststoffe zählen zu den Kohlenhydraten. Sie enthalten zwar keine für uns verwertbare Energie, fördern jedoch die Verdauung.. Vollkorn-produkte sind besonders wichtig, da sie am meisten Ballast-und Wirkstoffe zur Verfügung stellen. Aus ernährungsphysiolog. Sicht ist der Verzehr raffinierter Kohlenhydrate, die prakt. frei sind von Balllaststoffen und essentiellen Nährstoffen und mit denen in kleinen Volumina viel Energie zugeführt wird (hohe E.dichte), negativ einzustufen Kohlenhydratreiche Lebensmittel sind primär keine Dickmacher, wie häufig noch behauptet wird. Wichtig für die häufig übermäßige Zufuhr von Energie ist die,,begleitende" Fettmenge: Nicht die Scheibe Brot ist kalorienreich, sondern eine dicke Auflage fetter Wurst, nicht die Kartoffel macht dick, sondern die Verarbeitung zu fettreichen Kroketten. FETTE (TRIGLYCERIDE)...haben von allen Nährstoffen den höchsten Energiegehalt: mehr als doppelt so viele Kalorien je Gramm wie Kohlenhydrate oder Eiweiß. Es dient vorwiegend als Brennstoff, daneben als Lösungsmittel für fettlösliche Vitamine für den Aufbau der Zellmembranen und als Aromaträger. Eine spezielle Gruppe der Fette, die mehrfach ungesättigten Fettsäuren, sind essentielle, das heißt lebensnotwendige Nährstoffe, die zum Aufbau von Körperzellen, von Hormonen und anderen wichtigen Substanzen nötig sind. 3

4 Die durchschnittliche Kost in Österreich ist zu fettreich. Auch Kinder nehmen off weit mehr als die empfohlenen Prozent der Tagesenergiemenge in Form von Fett auf. Verantwortlich für die oft überhöhte Fettmenge sind neben dem sichtbaren Streichfett vor allem das versteckte Fett in Wurst (z.b. in Salami und Streichwürsten), Käse und fetten Milchprodukten sowie in Knabberartikeln, Pommes Frites und üppigen Torten. Ein zu hoher Fettkonsum im Kindesalter kann zu Übergewicht führen und, besonders in Familien mit entsprechender Veranlagung, das Risiko für spätere Herz-Kreislauferkrankungen erhöhen. Ein sparsamer Verzehr von sichtbarem und verstecktem Fett ist somit sinnvoll und legt schon in frühen Jahren den Grundstein zu einer ausgewogenen Ernährung. Chemismus: Fette sind Verbindungen von einem Glycerinmolekül mit 3 Fettsäuremolekülen. Alle biolog. Eigenschaften der Fette sind von der Art der Fettsäuren abhängig Wir unterscheiden Gesättigte, ungesättigte (mit einer Doppelbindung) und mehrfach unges. FS (mehreren Doppelbindungen) Hartfette haben einen höheren Anteil an gesättigten Fettsäuren, Weichfette und Öle sind reicher an ungesättigten Fettsäuren. Die mehrfach unges. FS mit der größten biolog. Bedeutung haben die erste Doppelbindung am 3. bzw. 6 >C-Atom. Sie werden als Omega-3 u Omega-6 FS bezeichnet Die in unserer Nahrung häufigste mehrfach unges. FS ist sie Linolsäure (18:2-6) I.e. 18 C-Atome, 2 Doppelbindung, erste davon am 6. C-Atom) Sie gehört zu den essentiellen FS, d.h. diese können vom menschl. Organismus nicht aufgebaut werden PROTEINE Kohlenhydrate und Fette decken weitgehend den Energiebedarf und können im Körper gespeichert werden. Im Gegensatz dazu gibt es für Proteine keine Speichersysteme. Sie werden durch den Stoffwechsel abgebaut und müssen durch die Nahrung ersetzt werden. Chemismus: Proteine bestehen aus hunderten bis tausenden miteinander verketteten Aminosäuren. Der Gehalt an jenen 20 Aminosäuren, die die Bausteine der Proteine sind, schwankt in den Nahrungsproteinen sehr stark. die Zusammensetzung wird durch das Aminosäurespektrum angegeben. Es ist bei tierischen Proteinen dem der menschlichen Proteine ähnlich. Tierische Proteine besitzen somit eine hohe biologische Wertigkeit. Die biologische Wertigkeit eines Proteins gibt an, wieviel Gramm Körperprotein aus 100 g Nahrungsprotein aufgebaut werden können. Der Proteinanteil einer ausgeglichenen Ernährung sollte bei 10-15%, höchstens bei 20% liegen. Zu hohe Proteinzufuhr belastet den Stoffwechsel, nicht ausreichende Proteinzufuhr führt zur Störungen der körperlichen und geistigen Entwicklung. Bei Erwachsenen sollte der Anteil des tierischen Proteins am Nahrungsprotein etwas die Hälfte betragen, bei Kindern und Jugendlichen bis zu zwei Drittel. Empfehlungen: weder zu viel, noch zu wenig essen öfter essen, dafür aber pro Mahlzeit weniger abwechslungsreiche Mischkost ausreichend Vitamine, Mineralstoffe und Ballaststoffe (Ballaststoffe täglich mind. 30g ) mehr pflanzliche (Getreide, Kartoffel, Hülsenfrüchte) als tierische Eiweiße (Fleisch) höchstens 3 mal in der Woche Fleisch 1 mal in der Woche Fisch Sparsamer Konsum von Fetten täglich nicht mehr als 24 Gramm Streichfette pflanzliche Fette (Öle) sind den tierischen vorzuziehen, sie enthalten mehr ungesättigte, essentielle Fettsäuren 4

5 Flüssigkeit: täglich mindestens 1,5 Liter Salz nur sehr sparsam verwenden MASSEINHEIT ENERGIE BRENNWERTE 1 kcal = 4,184 kj 1000 kcal = 4,184 MJ 1 kj = 0,239 kcal Fette: Alkohol: Proteine: Protein: 9 kcal/g oder 38 kj 7 kcal/g oder 30 kj ENERGIEBEDARF DES MENSCHEN /TAG (ALTER 18 JAHRE) Grundumsatz Leistungsumsatz. leichte Arbeit Weiblich 6700 kj ( 1600 kcal) 10 MJ (2400 kcal) Männlich 7500 kj (1800 kcal) 12,5 MJ (3000 kcal) bei schwerer Arbeit + ca. 6,7 MJ (1500 kcal) ENERGIEVERBRAUCH DURCH SPORT Fußball 54 kj 13kcal Gewichtheben 38 kj 9 kcal Gymnastik 21 kj 5 kcal Laufen 42 kj 10 kcal Radfahren 13 kj 3 kcal Reiten 18 kj 4 kcal Schwimmen 29 kj 7 kcal Skilaufen 38 kj 9 kcal Tennis 25 kj 6 kcal Tischtennis 19 kj 5 kcal 5