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Verwendung im Alltag. Vorkommen in der Ernährung Welche Rolle spielen Makromoleküle in der Ernährung? Kohlenhydrate, Proteine und Fette bilden die Grundlage.

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Präsentation zum Thema: "Verwendung im Alltag. Vorkommen in der Ernährung Welche Rolle spielen Makromoleküle in der Ernährung? Kohlenhydrate, Proteine und Fette bilden die Grundlage."—  Präsentation transkript:

1 Verwendung im Alltag

2 Vorkommen in der Ernährung Welche Rolle spielen Makromoleküle in der Ernährung? Kohlenhydrate, Proteine und Fette bilden die Grundlage der Ernährung Kohlenhydrate, Proteine und Fette bilden die Grundlage der Ernährung Kohlenhydrate und Fette sind die Hauptenergielieferanten Kohlenhydrate und Fette sind die Hauptenergielieferanten Proteine dienen zusätzlich dem Aufbau körpereigener Proteine und andere Substanzen Proteine dienen zusätzlich dem Aufbau körpereigener Proteine und andere Substanzen Dieser Energiegehalt wird in Kilojoule (kJ) bzw. Kilokalorien (kcal) angegeben Dieser Energiegehalt wird in Kilojoule (kJ) bzw. Kilokalorien (kcal) angegeben

3 Was ist unter Kalorie zu verstehen? Der Brennwert (Kaloriengehalt) gibt an, wie viel Energie der Körper aus einem Lebensmittel gewinnen kann Der Brennwert (Kaloriengehalt) gibt an, wie viel Energie der Körper aus einem Lebensmittel gewinnen kann Wird in Kilojoule/Kilokalorie angegeben Wird in Kilojoule/Kilokalorie angegeben Energiegehalt von Nährstoffen ist unterschiedlich : Energiegehalt von Nährstoffen ist unterschiedlich : - Proteine und Kohlenhydrate liefern 17,2 kJ/g (4,1 kcal) - Proteine und Kohlenhydrate liefern 17,2 kJ/g (4,1 kcal) - Fett enthält 38,9 kJ/g (9,3 kcal) - Fett enthält 38,9 kJ/g (9,3 kcal) Brennwert von Lebensmittel wird in einem Kalorimeter gemessen : Brennwert von Lebensmittel wird in einem Kalorimeter gemessen : 1. Lebensmittel wird gewogen 1. Lebensmittel wird gewogen 2. Wird in einem explosivsicheren Zylinder verbrannt 2. Wird in einem explosivsicheren Zylinder verbrannt 3. Energie der Explosion erwärmt Kalorimeterflüsigkeit 3. Energie der Explosion erwärmt Kalorimeterflüsigkeit (z.B. Wasser) (z.B. Wasser) 4. Berechnung des Brennwertes: 4. Berechnung des Brennwertes: 1 kcal erwärmt 1 l Wasser um 1 Grad 1 kcal erwärmt 1 l Wasser um 1 Grad

4 Kohlenhydrate Verbindungen aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff Verbindungen aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff Einteilung in Mono-, Oligo- und Polysaccharide Einteilung in Mono-, Oligo- und Polysaccharide Am leichtesten verfügbare Energiequelle Am leichtesten verfügbare Energiequelle Stellt den Hauptteil der Ernährung dar -> % des tägl. Energiebedarfs Stellt den Hauptteil der Ernährung dar -> % des tägl. Energiebedarfs (5 g/kg Körpergewicht ) (5 g/kg Körpergewicht )

5 Kohlenhydrate Funktion im Körper Am leichtesten zugängliche Energiequelle -> Freisetzung von Wärmeenergie Am leichtesten zugängliche Energiequelle -> Freisetzung von Wärmeenergie Speicherung von überflüssigen Kohlenhydraten in Form des wasserlöslichen Vielfachzuckers Glykogen in Leber und Muskeln Speicherung von überflüssigen Kohlenhydraten in Form des wasserlöslichen Vielfachzuckers Glykogen in Leber und Muskeln Glykogen der Leber dient der Aufrechterhaltung des Blutzuckerspiegels; Muskelglykogen als Energiereserve Glykogen der Leber dient der Aufrechterhaltung des Blutzuckerspiegels; Muskelglykogen als Energiereserve Körper versucht den Blutzucker konstant zu halten, um die Energieversorgung der Zellen sicherzustellen Körper versucht den Blutzucker konstant zu halten, um die Energieversorgung der Zellen sicherzustellen Bestimmte Polysaccharide (Ballaststoffe) regulieren die Peristaltik (Darmtätigkeit) Bestimmte Polysaccharide (Ballaststoffe) regulieren die Peristaltik (Darmtätigkeit)

6 Kohlenhydrate Abbau/ Verdauung im Körper Beginn im Mund : Speichel enthält Amylasen, die Stärke zu Oligosacchariden bis Beginn im Mund : Speichel enthält Amylasen, die Stärke zu Oligosacchariden bis herunter zum Disaccharid Maltose zerlegen. herunter zum Disaccharid Maltose zerlegen. Magen : Spaltung eines Teils der Disaccharide (Maltose und Saccharose) in die Magen : Spaltung eines Teils der Disaccharide (Maltose und Saccharose) in die Monosaccharide (durch Magensäure) Monosaccharide (durch Magensäure) Dünndarm : - Abbau von Stärke und Glykogen zu Maltose. (Amylasen aus Dünndarm : - Abbau von Stärke und Glykogen zu Maltose. (Amylasen aus Bauchspeicheldrüse) Bauchspeicheldrüse) - Maltose wird durch die Maltase in Glucose zerlegt. - Maltose wird durch die Maltase in Glucose zerlegt. - Die Monosaccharide Glucose, Fructose und Galactose - Die Monosaccharide Glucose, Fructose und Galactose gelangen über die Zellen der Darmwand in die Blutbahn gelangen über die Zellen der Darmwand in die Blutbahn Leber : Glykolyse zur Energiegewinnung Leber : Glykolyse zur Energiegewinnung - sofort in Zellen verwendet - sofort in Zellen verwendet - geringer Teil wird in der Leber und Muskeln gespeichert - geringer Teil wird in der Leber und Muskeln gespeichert

7 Proteine Proteine = organische Verbindungen, die aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff enthalten Proteine = organische Verbindungen, die aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff enthalten In einigen Proteine kommen auch Phosphor oder Schwefel vor In einigen Proteine kommen auch Phosphor oder Schwefel vor Bausteine der Proteine sind die Aminosäuren Bausteine der Proteine sind die Aminosäuren Unterteilung in Oligopeptide ( weniger als 10 AS); Polypeptide ( Aminosäuren) und Proteine (mehr als 100 Aminosäuren) Unterteilung in Oligopeptide ( weniger als 10 AS); Polypeptide ( Aminosäuren) und Proteine (mehr als 100 Aminosäuren) Bestimmen Funktion und Struktur des menschlichen Körpers Bestimmen Funktion und Struktur des menschlichen Körpers Im menschlichen Organismus werden für die Proteinsynthese 20 verschiedene Aminosäuren benötigt (essentielle /nicht essentielle) Im menschlichen Organismus werden für die Proteinsynthese 20 verschiedene Aminosäuren benötigt (essentielle /nicht essentielle) Die täglichen Zufuhrempfehlung liegt bei ca. 1 g pro kg Körpergewicht Die täglichen Zufuhrempfehlung liegt bei ca. 1 g pro kg Körpergewicht

8 Proteine Funktion im Körper Bausteine der Muskulatur (Strukturprotein) Bausteine der Muskulatur (Strukturprotein) Regeneration und Wiederherstellung bei Gewebeverletzungen der Muskulatur Regeneration und Wiederherstellung bei Gewebeverletzungen der Muskulatur Antikörper Antikörper Als Enzyme : Beteiligung am Stoffwechsel Als Enzyme : Beteiligung am Stoffwechsel Als Hormone Als Hormone Transportprotein (z.B. Hämoglobin (O2-Transport)) Transportprotein (z.B. Hämoglobin (O2-Transport)) Schutz- und Stützfunktionen: bilden Hüllen um Zellen (Schutzkolloide), das Faserprotein Kollagen verleiht Knochen und Gewebe Zugfestigkeit, Kreatin Schutz- und Stützfunktionen: bilden Hüllen um Zellen (Schutzkolloide), das Faserprotein Kollagen verleiht Knochen und Gewebe Zugfestigkeit, Kreatin Übertragen Erbinformation: der Erbinformationsträger DNA ist ein Proteinnucleotid Übertragen Erbinformation: der Erbinformationsträger DNA ist ein Proteinnucleotid Kontraktilen Proteinen (Bewegung) Kontraktilen Proteinen (Bewegung) Bei der Energieversorgung nur Reservefunktion Bei der Energieversorgung nur Reservefunktion Hämoglobin

9 Proteine Abbau/Verdauung im Körper Magen Magen - Denaturierung der Proteine durch Salzsäure des Magens -> erste Zerlegung durch Proteinspaltende Enzym - Denaturierung der Proteine durch Salzsäure des Magens -> erste Zerlegung durch Proteinspaltende Enzym Pepsin Pepsin Dünndarm Dünndarm - enzymatische Spaltung der Proteine in Dipeptide durch Enzyme der Bauchspeicheldrüse (Trypsin und - enzymatische Spaltung der Proteine in Dipeptide durch Enzyme der Bauchspeicheldrüse (Trypsin und Chymotrysin) Chymotrysin) - Dipeptidasen der Dünndarmschleimhaut zerlegen diese in einzelne Aminosäuren - Dipeptidasen der Dünndarmschleimhaut zerlegen diese in einzelne Aminosäuren - gelangen mit dem Blut zur Leber - gelangen mit dem Blut zur Leber Leber Leber - werden sofort verstoffwechselt (Harnstoff) - werden sofort verstoffwechselt (Harnstoff) - frei ausgestoßen - frei ausgestoßen - Aufbau von Plasmaproteinen - Aufbau von Plasmaproteinen - Aufbau von Leberproteinen, Enzymen - Aufbau von Leberproteinen, Enzymen

10 Vorkommen in der Medizin Krankheiten Diabetes mellitus Wort stammt aus dem Griechisch/Lateinischen = honigsüßer Durchfluss Wort stammt aus dem Griechisch/Lateinischen = honigsüßer Durchfluss Störungen des Zuckerstoffwechsels, die zu einer dauerhaften Erhöhung der Glukosekonzentration im Blut führt Störungen des Zuckerstoffwechsels, die zu einer dauerhaften Erhöhung der Glukosekonzentration im Blut führt Typische Symptome : starker Durst, vermehrtes Wasserlassen, Heißhunger, Juckreiz, Abgeschlagenheit und Infektanfälligkeit Typische Symptome : starker Durst, vermehrtes Wasserlassen, Heißhunger, Juckreiz, Abgeschlagenheit und Infektanfälligkeit Diagnose : Blut- und Urinzucker - Bestimmungen (Glukose-Toleranztest, Harnzucker- und Blutuntersuchung) Diagnose : Blut- und Urinzucker - Bestimmungen (Glukose-Toleranztest, Harnzucker- und Blutuntersuchung)

11 Diabetes mellitus Unterscheidung in zwei Hauptformen : Unterscheidung in zwei Hauptformen : 1.) Typ-1 : körpereigene Abwehrstoffe zerstören die 1.) Typ-1 : körpereigene Abwehrstoffe zerstören die Insulinproduzierenden Zellen der Insulinproduzierenden Zellen der Bauchspeicheldrüse (bei Jugendlichen) Bauchspeicheldrüse (bei Jugendlichen) 2.) Typ-2 : langsame und zunehmende 2.) Typ-2 : langsame und zunehmende Unempfindlichkeit der Zellen gegenüber Unempfindlichkeit der Zellen gegenüber dem Insulin (ältere Menschen) dem Insulin (ältere Menschen)

12 Diabetes mellitus Diabetes Typ 1 Ursachen :- Zerstörung der Insulin produzierenden Zellen der Bauchspeicheldrüse durch Antikörper - Insulinproduktion sinkt und bleibt ganz aus Therapiemöglichkeit : - Diabetes lässt sich nur mit Insulin behandeln, weil ein Insulinmangel die Ursache ist

13 Diabetes Mellitus Diabetes Typ 2 Ursachen : -Zellen werden Insulinresistent -> brauchen viel mehr Insulin, um Zucker aus dem Blut aufnehmen zu können -Insulin wird vermehrt ausgeschüttet ->Isulinproduktion nimmt immer mehr ab -Übergewicht und mangelnde Bewegung Therapiemöglichkeit : - Stufentherapie 1. Umstellung der Ernährung 2. Blutzuckerzenkende Medikamente 3. Insulintherapie

14 Diabetes mellitus Folgeerkrankungen: - Schlecht heilende Wunden (Füße und Beine) - Verschlechterung der Sehfähigkeit (Retinopathi) - Nervenschädigungen mit Kribbeln oder Gefühllosigkeit in den Beinen (Polyneuropathie) - Herzinfarkt - Schlaganfall Diabetischer Fuß

15 Krankheiten Proteine als Krankheitserreger - Prionen Prionen = infektiöse Proteine, die körpereigenen Nervenzell-Eiweißen ähnlich sind Sind Hitzebeständig und nicht durch Desinfektionsmittel oder radioaktiver Strahlung zu zerstören Sind Hitzebeständig und nicht durch Desinfektionsmittel oder radioaktiver Strahlung zu zerstören Entwicklung durch genetische Veränderungen oder durch Infektion aus körpereigenen Eiweißen Entwicklung durch genetische Veränderungen oder durch Infektion aus körpereigenen Eiweißen Beispiel : Creutzfeld-Jakob Krankheit Beispiel : Creutzfeld-Jakob Krankheit Unterscheidung durch räumliche Struktur : a) gesunde ungefährliche Form : a) gesunde ungefährliche Form : - helikale Struktur überwiegt - helikale Struktur überwiegt - nicht sehr beständig - nicht sehr beständig b) kranke, gefährliche Form : b) kranke, gefährliche Form : - ß-Faltblatt-Strukur (starre gerade Form) - ß-Faltblatt-Strukur (starre gerade Form) - meist in Wasser unlöslich - meist in Wasser unlöslich - wirkt als Autokatalysator (Umwandlung der - wirkt als Autokatalysator (Umwandlung der gesunden Form) gesunden Form)

16 Weitere Beispiele Haare Woraus bestehen Haare ? -> 90% aus Keratin (Faserprotein bestehend aus 18 verschiedenen -> 90% aus Keratin (Faserprotein bestehend aus 18 verschiedenen Aminosäuren) Aminosäuren) -> Aminosäuren sind durch zu langen Polypeptidketten -> Aminosäuren sind durch zu langen Polypeptidketten verknüpft verknüpft -> natürliche Färbung ist abhängig von den -> natürliche Färbung ist abhängig von den Melanin-Pigmenten in der Melanin-Pigmenten in der Haarwurzel Haarwurzel Molekülgitter der Haare

17 Haare Was geschieht beim Färben bzw. Tönen? 1. Tönen -> natürliche Farbpigmente bleiben erhalten – Farbstoffteilchen 1. Tönen -> natürliche Farbpigmente bleiben erhalten – Farbstoffteilchen haften an Haaroberfläche und dringen nur etwas in die haften an Haaroberfläche und dringen nur etwas in die Schuppenschicht ein Schuppenschicht ein 2. Färben -> Farbpigmente werden chemisch verändert; werden durch 2. Färben -> Farbpigmente werden chemisch verändert; werden durch Oxidationsmittel (z.B. Wasserstoffperoxid) zerstört Oxidationsmittel (z.B. Wasserstoffperoxid) zerstört -> chemische Reaktion in dem Haar – Haarfarbstoff (kleine -> chemische Reaktion in dem Haar – Haarfarbstoff (kleine Moleküle) reagiert mit dem Oxidationsmittel, es bilden sich große Moleküle) reagiert mit dem Oxidationsmittel, es bilden sich große Farbmoleküle Farbmoleküle -> weiterer Zusatz : Ammoniak :löst die äußere Schuppenschicht – -> weiterer Zusatz : Ammoniak :löst die äußere Schuppenschicht – Chemikalien können besser ins Haar gelangen Chemikalien können besser ins Haar gelangen

18 Haare Chemische Vorgänge bei der Dauerwelle 1. Entwickeln : Ein Wellmittel gibt Wasserstoffatome ab -> lagern sich an die Schwefelatome der Doppelschwefelbrücken (Reduktion) -> werden teilweise gespalten -> Haarstruktur lockert sich 2. Verformung : Haare werden auf einen Wickler gedreht, so dass es sich der Form anpasst 3. Fixieren : Sauerstoff wird aus dem Oxidationsmittel frei -> entzieht den Schwefelatomen erneut die Wasseratom -> Bildung von Wasser (Oxidation) -> Schwefelatome bilden neue Doppelschwefelbrücken, das Haar wird in der neuen Form gefestigt Das Wellmittel löst die Doppelschwefelbrücken Das Fixiermittel bildet neue Doppelschwefelbrücken

19 Modifizierte Stärken => Stärken, die chemisch oder physikalisch bearbeitet wurden Modifizierte Stärke native Stärke Chemisch bearbeitet: - Hitze/ Kältestabilität - Gefrier und Auftauverhalten - Säurestabilität - müssen als Zusatzstoffe gekennzeichnet werden (E 1404-E1451) Vom Körper wie native Stärke behandelt biologisch oder physikalisch bearbeitet: -> als Lebensmittelzutat (keine E-Nr.)

20 Modifizierte Stärke Herstellung ( Grundlage = native Stärke ) Umwandlungsprozess : - Säuren (z.B. Salz- und Phosphorsäure ) - Basen (z.B. Laugen) - Gebleicht (z.B. Peroxidessigsäure) - Oxidiert (z.B. Natriumhypocchlorid) Umwandlungsprozess : - Methode : thermisch/ gekocht Bezeichnung : - durch E-Nummern als Zusatzstoff gekennzeichnet (E 1404 bis E1451) Bezeichnung : - Instantstärke - Kaltquellende Stärke - Quellstärke chemischphysikalisch

21 Modifizierte Stärke Verwendung : Modifizierte Stärken werden als Verdickungsmittel oder Trägerstoff sowie als Stabilisator eingesetzt, vor allem in: - Fertigprodukten, Tiefkühlprodukten - Molkereiprodukten und Instantprodukte (Trockenprodukte) - Soßen, Mayonaissen, Dressings - Pudding, Dessert, - Backwaren, Tortenfüllunge

22 Weitere Beispiele für die Verwendung von Proteinen Antibiotika auf Basis von Aminosäuren Antibiotika auf Basis von Aminosäuren (z.B. Penicilline) (z.B. Penicilline) Waschmittel : - eingesetzte Enzyme wirken spezifisch gegenüber einer bestimmten Stoffklasse - Einsatz von Proteasen, Amylasen, Lipasen und Cellulasen. Backpulver und Sahnesteif Aminosäuren als Geschmacks und Aromastoffe

23 Quellen :


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