Ernährung bei Tieren

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1 Ernährung 1 Ernährung bei Tieren 1. Nahrungsanforderungen: Tiere sind heterotroph und benötigen Nahrung um den Energiebedarf zu decken 2. Verschiedene Formen der Nahrungsaufnahme: Anpassungen der Nahrungsaufnahme ans Nahrungsangebot and Spezialisierung auf bestimmte Typen von Nahrung mit verschiedenen Strategien 3. Verwertung der Nahrung: Aufnahme, Verdauung, Resorption, Ausscheidung Ernährung 2 4. Verdauungssystem von Säugern: Mund-Oesophagus, Magen, Dünndarm, Dickdarm, hormonale Regulation 5. Evolutionäre Anpassungen von Nahrungsspezialisten: Zahnapparate, Darmtrakt

2 Ernährung Nahrung wird angenommen, auseinander genommen und aufgenommen; dieser Vorgang wird als Ernährung bezeichnet Tiere lassen sich in drei große Kategorien einordnen: Pflanzenfresser (Herbivoren) nehmen vor allem Pflanzen und Algen zu sich, Fleischfresser (Carnivoren) andere Tiere, Allesfresser (Omnivoren) Tiere ebenso wie Pflanzen und Algen

3 Was muss Ernährung leisten? 1. Betriebsstoffe (chem. Energie für die gesamte Zellarbeit) 2. Kohlenstoffgerüste (als Rohmaterial für sämtliche Biosynthesevorgänge) 3. Essentielle Nährstoffe (Substanzen die ein Tier sich aus keiner mit der Nahrung augegenommenen Vorstufe selbst herstellen kann und sich daher in bereits fertigen Zustand aus der Umwelt zuführen muss)

4 Nährwert und Verwertung von Lebensmitteln Nährwert von Lebensmitteln ist verschieden Verschiedene Lebensmittel decken Energiebedarf unterschiedlich lang (Ruhe, Gehen Joggen)

5 Essenzielle Nährstoffe Es gibt vier Gruppen essenzieller Nährstoffe: essenzielle Aminosäuren essenzielle Fettsäuren Vitamine Mineralstoffe

6 Essenzielle Aminosäuren Tiere benötigen 20 Aminosäuren zum Aufbau ihrer Proteine; die Mehrzahl der Tierarten kann ungefähr die Hälfte davon selbst synthetisieren, vorausgesetzt, die Nahrung liefert organischen Stickstoff Die restlichen Aminosäuren müssen in vorgefertigter Form mit der Nahrung aufgenommen werden; deshalb werden sie als essenzielle Aminosäuren bezeichnet Eine Ernährung, bei der eine oder mehrere essenzielle Aminosäuren nur unzureichend zugeführt werden, führt zu Proteinmangel (der häufigsten Form der Mangeler-nährung bei Menschen) Folie: 6

7 Essenzielle Aminosäuren (cont d) Fleisch, Eier und Käse enthalten alle essenziellen Aminosäuren und liefern sie dem Organismus in den richtigen Mengenverhältnissen Pflanzliche Proteine dagegen sind meist unvollstän-dig, weil ihnen eine oder mehrere essenzielle Aminosäuren fehlen Zur Vermeidung von Proteinmangel muss eine vegetarische Ernährung deshalb verschiedene pflanzliche Produkte umfassen, die gemeinsam alle essenziellen Aminosäuren in ausreichender Menge liefern

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9 Essenzielle Fettsäuren Tiere können die meisten benötigten Fettsäuren, bis auf einige Ausnahmen, selbst synthetisieren Essenziell sind vor allem ungesättigte Fettsäuren (das heißt solche, die eine oder mehrere Doppelbindungen enthalten) Ein Mangel an Nährstoffen ist bei dieser Gruppe selten

10 Vitamine Vitamine sind organische Moleküle mit vielfältigen Funktionen, die in sehr geringer Menge in der Nahrung enthalten sein müssen Heute kennt man 13 Vitamine, die für den Menschen essenziell sind

11 Vitamine sind essentielle Bestandteile der Nahrung. Wasserlösliche Vitamine: B1, B2, Niacin, B6, Pantothensäure, Folsäure, B12, Biotin, Vitamin C Fettlösliche Vitamine: A (Retinol), D, E, K

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16 Mineralstoffe Mineralstoffe sind anorganische Bestandteile in der Nahrung wie Zink und Kalium, die in der Regel nur in sehr geringen Mengen benötigt werden

17 Mangelernährung Unterernährung ist die Folge, wenn über längere Zeit hinweg Nahrung aufgenommen wird, die weniger chemische Energie enthält, als der Organismus verbraucht Von Fehlernährung dagegen spricht man, wenn der aufgenommenen Nahrung über längere Zeit ein oder mehrere lebenswichtige Nährstoffe fehlen

18 Unter/Ueberernährung 1. Weniger Kalorien werden aufgenommen als verbraucht (Unterernährung) - Glykogenspeicher der Leber - Muskelglykogen - Fett (durchschnittlicher Energiebedarf eines Menschen kann durch Oxidation von nur 0.3 g Fett gedeckt werden) - Aminosäuremobilisation aus Proteinen (sehr gefährlich) 2. Mehr Kalorien werden aufgenommen als verbraucht (Ueberernährung) - auffüllen von Glykogenspeicher - anlegen von Fettreserve - Fettleibigkeit

19 Fettleibigkeit in Mäusen Defekt in Appetit-regulierendem Gen führt zu Fettleibigkeit bei Mäusen. Die Maus rechts ist eine Wildtyp Maus.!

20 Verschiedene Formen der Nahrungsaufnahme 1. Verschiedene Mechanismen von Nahrungsaufnahmen 2. Strategien der Nahrungsverarbeitung 3. Verwertung der Nahrung in 4 Schritten: Aufnahme, Verdauung, Resorption, Ausscheidung.

21 Verschiedene Mechanismen von Nahrungsaufnahmen 1 Partikelfiltirierer - viele aquatische Tiere (zb Bartenwale) - Nahrungspartikel werden aus Wasser filtriert 2 Substratesser - leben in oder auf ihrer Futterquelle - blattminierende Larven 3 Sauger - beziehen nährstoffreiche Flüssigkeit aus einem lebenden Wirt - Egel, Stechmücken saugen Blut von Tieren 4 Schlinger oder Zerkleiner - essen verhältnissmässig grosse Organismen oder Stücke davon (Scheren, Klauen, Zähne)

22 Strategien der Nahrungsverarbeitung 1 Nahrungsaufnahme in Vakuolen (zb Pantoffeltierchen) 2 Nahrungsaufnahme in Darmsäcken (zb Hydra) 3 Nahrungsaufnahme in Darmkanälen (zb Insekten, Vögel, Mensch)

23 Intrazelluläre Verdauung in Pantoffeltierchen: Phagozytose 1 Nahrungsaufnahme über das Mundfeld Verpacken der Partikel in eine Nahrungsvakuole 3 Durch Fusion mit Lysosomen werden in die Vakuole hydrolytische Enzyme sezerniert 4 Unverdauliches wird durch Exocytose beseitigt.

24 Extracelluläre Verdauung: Hydra Hydra besitzt primäre Körperhöhle (Sack) in den der Verdauungsvorgang extrazellulär abläuft Drüsenzellen sezernieren Enzyme in den Gastralraum (erste Schritte der Verdauung) Weitere Verdauung in Nährzellen sobald Teilchen aufgenommen sind Gastrovaskularsystem hat zwei Aufgaben: Verdauung und Verteilen der Nährstoffe (da Kreislaufsystem fehlt)

25 Verdauungssysteme 1 Verdauungssysteme sind geschlossene Röhren mit Mund und After. 2 Verdauungssysteme sind in Lagerkammern (Kropf, Magen) und Verdauungskanäle gegliedert. 3 Zerkleinerung erfolgt bei der Aufnahme durch Kauen (Zähne) oder im Kaumagen (Gizzard). 4 Je nach Entwicklungsstand sind die Drüsen verteilt in der Wand oder in Drüsen lokalisiert (Pankreas). 5 Die Absorption erfolgt an einer Mukosa (Schleimhaut).

26 Verdauungssysteme verschiedener Tierklassen (Regenwurm) 1. Röhrenförmiger Verdauungskanal ausgestattet mit Saugorgan 2. Muskulöser Schlund (Pharynx) saugt Nahrung durch den Mund ein 3. In Kaumagen wird die im Kropf eingespeichelte Nahrung mit Sandkörnern zerkleinert 4. Verdauung und Absorption in Mitteldarm 5. Absorptionsfläche vergrössert duch dorsale Falte (Thyphlosole)

27 Verdauungssysteme verschiedener Tierklassen (Insekt) Höher diff. Verdauungssystem Darmrohr gegliedert in: Vorderdarm (Aufnahme), Mitteldarm (eigentliche Verdauung) und Enddarm. Blinddärme resorbieren die Nährstoffe.

28 Verdauungssysteme verschiedener Tierklassen (Vogel) Verdauungstrakt mit drei Kammern: Kropf, Drüsenmagen, Muskelmagen Nahrung wird zerrieben, durchmischt, bevor sie in den Darm gelangt. Vorteil von komplexeren Verdauungstrakten: zusätzliche Nahrung kann aufgenommen werden bevor frühere Mahlzeiten verdaut sind

29 Verdauungssystem von Säugern 1. Magen-Darmkanal: Entstehung des Nahrungsbreis (Chymus) und verschiedene Anhangsdrüsen (Speicheldrüsen, Pankreas, Leber und Gallenblase) liefern die Verdauungsenzyme. 2. Mund-Oesophagus- Pharynx: Beginn des Verdauungsprozesses und Abbau von Nährstoffen 3. Magen: Zwischenlager für Nahrung, Sterilisierung und Verdauung im sauren Milieu. 4. Dünndarm: Beginn der Verdauung im neutralen Milieu, Abbau von Makromolekülen und dann Resorption in Dünndarm. 5. Dickdarm: Rückresorption des Wassers und Entsorgung nichtverwertbarer Teile der Nahrung. 6. Hormonale Regulation: Bereitstellung von genügend Verdauungsenzymen

30 Verdauungstrakt