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Grundlagen der Ernährung Prof. Dr. Gert Fricker

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Präsentation zum Thema: "Grundlagen der Ernährung Prof. Dr. Gert Fricker"—  Präsentation transkript:

1 Grundlagen der Ernährung Prof. Dr. Gert Fricker

2 Themenübersicht Energiehaushalt

3 Energiehaushalt Wie erfolgt Energiegewinnung?

4 Nahrung (also KH, Fett und Protein) wird im Körper oxidiert die freiwerdende Energie auf ATP übertragen (in der Zelle) Spaltung ATP zu ADP durch Hydrolyse: 8 kcal bzw. 33,47 kJ/Mol (ADP zu AMP liefert zusätzlich Energie, Bindung zur terminalen Phosphatgruppe allerdings energiereicher, Umsetzung zu AMP von untergeordneter Bedeutung) Pro Tag werden beim Erwachsenen ca. 85kg ATP gebildet und verbraucht (t 1/2 1-2 Minuten) Energiegehalt: Säureanhydridbindungen zwischen Phosphatgruppen

5 GLYKOLYSE: Kohlenhydrate werden zu Pyruvat umgesetzt und dann weiter zu Acetyl-CoA umgebaut. FETTE: Hydrolyse der Triglyceride zu Fettsäuren, Umsetzung zu Acetyl-CoA PROTEINE, Abbau zu Aminosäuren durch Peptidasen: direkt oder indirekt über Pyruvat zu Acetyl-CoA Acetyl-CoA wird zum Aufbau von Amino- und Fettsäuren genutzt oder zur weiteren Energiegewinnung im Citrat-Zyklus oxidiert es entstehen neben CO2 als Endoxidationsprodukt der KH, die reduzierenden Coenzyme Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid (NADH) und Flavin-Adenin-Dinucleotid (FADH), welche anschließend in der Oxidativen Phosphorylierung mit Sauerstoff unter Energiegewinn wieder oxidiert werden

6 Verdauung/Resorption Krankheiten & Ernährung Nahrungsergänzu Nutzung der Nahrungsenergie NährstoffPhysiologischer Brennwert KH4,1 kcal/g Fett9,3 kcal/g Protein5,4 kcal/g NährstoffPostprandiale Thermogenese KH4-10% Fett2-4% Protein14-20%

7 Unverdaubare Energie: wird direkt wieder ausgeschieden oder von Bakterien genutzt Physikalischer Brennwert: wird vollständiger Verbrennung (vgl. Kalorimetrie) gemessen; entspricht bei KH und Fetten auch dem physiologischen Brennwert, bei Proteinen: Verlust in Urin: Der in AS vorhandene Stickstoff kann nicht vollständig oxidiert werden und wird auf Harnstoff übertragen, Proteine: → physiologische Brennwert < physikalischem Brennwert Physiologischer Brennwert: metabolisierbare Energie (also voll verbrennbar): ca. 50% werden direkt in Wärme umgesetzt (Thermogenese: fakultativ: bei Anstrengung, obligativ: bei Ruhe) (größter Anteil der Wärmeproduktion in den Mitochondrien), auch bei Nutzung der Energie der ATP teilweise Umsetzung in Wärme →

8 Der Bruttoenergiegehalt eines Lebensmittels kann mittels verschiedener Methoden ermittelt werden Bombenkalorimetrie Kalorimetrie (direkt/indirekt) Lavoisier Energieumsatzmessungen mit ²H 2 18 O Messmethoden

9 Grundumsatz nicht konstant: Schlaf: -10%, Kälte + 2-5%, Hitze (über 30°C) +0,5% (pro Grad Temperaturanstieg) Wichtig: geistige Aktivität beeinflusst Energiestoffwechsel nicht

10 Grundumsatz Umsatz für körperliche Aktivität Nahrungsinduzierte Thermogenese Angabe in MJ (häufig kcal: 1kcal = 4,184kJ) Individueller Energiebedarf

11 Grundumsatz: 1kcal/kg KG/h WHO: anhand empirischer Daten, Multiplikation mit PAL PAL steht für engl. "Physical Activity Level" – deutsch etwa "Pegel der körperlichen Tätigkeit"): Vereinfachte Tabellen Individueller Energiebedarf

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14 Gehirn: Glucose (120g/d) Muskulatur: Glykogenspeicher Fettgewebe: Triglyceride als Brennstoffvorrat Leber: Glucose-Speicherung und –Abgabe Energie in Geweben

15 Brennstoffreserven BlutLeberGehirnMuskelFettgewebe Glucose od. Glykogen 60kcal390kcal8kcal1200kcal80kcal Triglyceride45kcal450kcal0kcal450kcal135000kcal Mob. Proteine 0kcal390kcal0kcal24000kcal37kcal

16 Wenige g ATP, ADP, AMP 80kg/d benötigt (bei Energiebedarf 2000kcal) Energieladung der Zelle: Kontrolle des Energiehaushalts

17 Beispiel: Regulation des Energiehaushalts

18 Afferente Kontrolle (Geschmack, Magendehnung, Hormone) Hypothalamus: Sättigung/Appetit (Serotonin, CCK: verminderter Appetit auf KH CRF (Corticotropin releasing factor) dämpfend auf Fett- und KH-Hunger) Efferente Kontrolle (geht vom ZNS aus; autonomes NS – Drüsen, Hormone) Psychische Einflüsse Homöostase der Nahrungsaufnahme

19 Leptin (Sättigungsfaktor, fehlt bei Obese-Mäusen) Homöostase der Nahrungsaufnahme ?

20 Uncoupling Protein (Leptin induziert UCP – Expression) UCP1 im braunen Fettgewebe Kann Funktion in Atmungskette übernehmen Reine Wärmeproduktion: „Energieverschwendung“ Homöostase der Nahrungsaufnahme


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