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Als Verdauung oder Digestion bezeichnet man den Aufschluss der Nahrung mit Hilfe von Verdauungsenzymen. Dabei entstehen durch chemische Spaltung aus hochmolekularen Kohlenhydraten, Fetten und Eiweißen niedrigmolekulare Verbindungen (z.B. Mono- und Disaccharide, Fettsäuren, Aminosäuren, Di- und Tripeptide), die zum einen Teil in Energie umgewandelt werden und zum anderen Teil bei der Produktion von neuer Körpersubstanz eingesetzt werden, indem sie der lebende Organismus nach einem chemischen Umbau (zur Anpassung an den eigenen Körper) in die verschiedensten Zellstrukturen einbaut.

Viele Nährstoffe, die mit der Nahrung aufgenommen werden, sind nicht wasserlöslich. Sie können deshalb nicht aus dem Dünndarm ins Blut und in die Lymphe aufgenommen werden. Wasserlöslich werden die Nährstoffe, wenn sie in kleinere Grundbausteine zerlegt werden. Enzyme, die in Verdauungssäften enthalten sind, katalysieren unterschiedliche Spaltungsreaktionen um ein Vielfaches. So kann die aufgenommene Nahrung in relativ kurzer Zeit verdaut werden.

Bei der Verdauung werden die Nährstoffe in mehreren aufeinander folgenden Reaktionen zunächst in größere Spaltstücke und danach immer kleinere Grundbausteine zerlegt. Für jede dieser unterschiedlichen Reaktionen gibt es nur ein bestimmtes Enzym. Das liegt daran, dass die jeweiligen Enzyme zu ihrem umzusetzenden Stoff passen (Passform) müssen, ähnlich bei einem Schlüssel in das zugehörige Schloss. So spaltet zB. das im Speichel enthaltene Enzym Amylase von der Stärke Malzzucker ab. Die Verdauung beginnt mit dieser Spaltung somit schon im Mund.

Verdauung beim Menschen

(Artikelabschnitt überschneidet sich mit Verdauungssystem)

Beim Menschen findet die Verdauung hauptsächlich im Mund, Magen (Gaster), Zwölffingerdarm (Duodenum) und im restlichen Dünndarm (Jejunum und Ileum) statt. Zur Aufnahme von Nährstoffen kommt es jedoch nur im Zwölffingerdarm und im Dünndarm.

Aufschluss und Aufnahme der Nahrung

Mund

Durch Kauen wird die Nahrung mechanisch zerkleinert und mit dem Zusatz von serösem Speichel gleitfähig gemacht, damit sie anschließend über die Speiseröhre (Oesophagus) in den Magen befördert werden kann.

Der Speichel wird von drei Speicheldrüsen produziert:

• Ohrspeicheldrüse (Glandula parotidea),
• Unterzungenspeicheldrüse (Glanduala sublingualis) und
• Unterkieferspeicheldrüse (Glandula submandibularis).

Der wässrige Speichel, enthält das Enzym Ptyalin, eine α-Amylase. Dieses spaltet die Stärke (Polysaccharide) in der Nahrung zu Malzzucker (Maltose), Maltotriose und Oligosacchariden.
Während des Kauvorganges durchmischt die Zunge den Speisebrei, dieser wird anschließend von ihr gegen den Gaumen gepresst und der Schluckreflex ausgelöst. Dabei wird kurzfristig der Kehlkopfdeckel abgesenkt, die Luftröhre geschlossen, so dass keine Nahrung in sie gelangen kann, die Atmung angehalten und der Zugang zur Nase abgeriegelt.

Aus der Mundhöhle gelangt die Nahrung in die Speiseröhre. Die Speiseröhre ist ein muskulöser Schlauch, welcher hinter der Luftröhre liegt und die Nahrung in den Magen transportiert. Die Nahrung wird durch Muskelbewegungen (Peristaltik peristaltische Bewegungen), die wellenförmig vom Rachen zum Magen verlaufen, in wenigen Sekunden in den Magen gepresst. Dies ist ein aktiver Transportvorgang innerhalb des Verdauungssystems. Auf Grund dieses Vorganges ist das Trinken im Liegen ebenso wie im Handstand möglich.

Magen

Der Speisebrei wird nun über längere Zeit im Magen gesammelt, welcher ein Fassungsvermögen von 1,5 Liter hat. In der Magenschleimhaut wird durch die Belegzellen Salzsäure produziert, welche Eiweiße denaturiert und die meisten Krankheitserreger abtötet. Die Hauptzellen sondern das inaktive Enzym Pepsinogen ab, welches durch die Salzsäure zu Pepsin aktiviert wird. Das Pepsin wandelt Proteine zu Peptiden um, welche später weiter zerlegt werden. Da das Pepsin auch Kollagen, den Hauptbestandteil des Bindegewebes, umwandeln kann und der pH-Wert im Magen durch die Salzsäure bei etwa 0,8 liegt, ist es nötig die Magenschleimhaut besonders zu schützen. In den Nebenzellen wird deswegen ständig ein Hydrogencarbonat reicher, zäher Schleim abgesondert, der sich schützend über die Magenschleimhaut legt und einen Puffer zur lokalen Neutralisation der Magensäure bildet. Außerdem wird im Magen der Intrinsic-Factor und das R-Protein gebildet, welche für die Vitamin B₁₂-Resorption im Ileum wichtig ist.
Die im Magen herrschende Peristaltik durchmischt den Speisebrei (Chymus) und drückt ihn durch den Pförtner (M. sphincter pylori), falls dieser entspannt ist, in den Zwölffingerdarm (Duodenum).

Dünndarm

(Die verschiedenen Verdauungs- und Aufnahmestadien sind im Dünndarm sehr schwer zu unterscheiden, beginnen aber meistens im Zwölffingerdarm und enden im Ileum)

Im Zwölffingerdarm wird die Magensäure durch Hydrogencarbonat-Puffer neutralisiert und mit Galle und Sekret aus dem Pankreas (Bauchspeicheldrüse) versetzt. Die Verdauung, also der Aufschluss von Nahrungsbestandteilen, wird hier abgeschlossen.

Im Falle der Kohlenhydrate schließt diese direkt an die Verdauung durch den Speichel im Mundraum an. Durch Ptyalin wird Stärke zu Oligosacchariden und Maltose. Diese werden durch die Enzyme Lactase (zum Abbau von Milchzucker), Sucrase und Maltase in ihre Einzelnen Bestandteile (Glucose, Fructose, Galaktose und Mannose) zerlegt, welche dann durch einen Na⁺-Glucose-Symport in die Zellen der Darmschleimhaut aufgenommen werden können.

Die ebenfalls vorverdauten Proteine, die nun ausschließlich als Peptide (Poly-, Di- und Tripeptide) vorliegen werden durch Peptidasen (hauptsächlich Trypsin, Chymotrypsin und Carboxypeptidasen) zu Aminosäuren zerlegt. Sie werden durch einen Na⁺-Aminosäure-Symport in die Zelle aufgenommen. 90% der Di- und Tripeptide werden über spezielle Transportmechanismen direkt in die Zelle geschleust und dort durch eine cytoplasmatische Peptidase zu Aminosäuren zerlegt.

Die noch nicht verdauten Fette (Lipide) liegen als Fetttröpfchen vor. Diese werden zuerst durch Lecithin und Gallensäure zu einer Fettemulsion verkleinert (primäre Mizellen). Dann werden sie durch das Enzym Lipase zu freien Fettsäuren und 2-Monoglycerid. Die Salze der Gallensäure bilden nun mit den Fettsäuren sogenannte sekundäre Mizellen, in denen das 2-Monoglycerid eingeschlossen ist. Diese diffundieren passiv in die Darmschleimhaut, da die Zellmembranen der Darmschleimhaut lipophil sind. Die Salze der Gallensäure bleiben zurück und 90% davon werden später im Ileum wieder aufgenommen.

Schließlich wird dem Speisebrei auch etwa 80% des mit der Nahrung aufgenommenen und vom Körper durch Sekretion abgegebenen Wassers entzogen. Das sind etwa 9 Liter Wasser, 2 Liter aus der Nahrung und 7 Liter aus den Verdauungssekreten. Das geschieht im Zusammenhang mit der Aufnahme von Salzen aus dem Speisebrei. Diese diffundieren passiv, dem Konzentrationsgefälle folgend, in die Zellzwischenräume. Dort werden sie durch Na⁺-K⁺-Pumpen in die Zelle aufgenommen. Das Wasser folgt dem durch die Salze erzeugten osmotischer Druck und diffundiert von dort in den Blutstrom.

Im Dünndarm findet dem zufolge die Resorption der Nährstoffe statt. Nach dem die Nährstoffe(Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße) in ihre Einzelbestandteile zerlegt wurden, werden diese über die Dünndarmzotten ins Blut und in die Lymphe resorbiert(übergeleitet). Durch diesen Vorgang wird der größte Teil der Energie für unseren Organismus bereitgestellt.

Dickdarm

Im Dickdarm (Intestinum crassum) werden weitere 19% des noch im Speisebrei vorhandenen Wassers resorbiert. Stoffe, die weder durch Verdauungsenzyme des Dünndarmes noch durch die im Dickdarm befindlichen Mikroorganismen fermentiert werden können, werden durch das Rektum unverändert ausgeschieden.

Dauer

Der gesamte Verdauungsvorgang dauert, je nach Art der aufgenommenen Nahrung, zwischen 33 und 42 Stunden. Im Mastdarm findet keine Verdauung mehr statt, der Stuhl verweilt dort aber bis zu 5 Tage lang, bevor er über den After ausgeschieden wird.

Siehe auch

Bulbogastron - Carbachol - Darmflora - Elastase - Ernährung - Flatus - Gastrologie - Indigestion - Kardia - Kauen - Kollagenase - Kot - Kreislauf - Leber - Malassimilation - Rachen - Reizdarm - Schlund - Sekretin - Stoffwechsel - Zähne - Zunge - Maulverdauung -

Weblinks

• Human Physiology - Digestion

Quellen

Christian und Astrid Hick, "Intensivkurs Physiologie", S. 154-166

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