Stoffwechsel und Energiebilanz
Verdauung, Resorption, Energieumsatz und hormonelle Regulation bilden den rechenlastigsten Bereich der Prüfung. Erwartet wird, dass du Umsatzgrößen berechnest, Nährstoffrelationen prüfst und die Regulation von Hunger, Sättigung und Substratfluss erklären kannst.
Verdauung und Resorption
- Mund: α-Amylase beginnt die Stärkespaltung. Magen: Salzsäure denaturiert Proteine, Pepsinogen wird zu Pepsin (pH < 3), die Magenlipase startet die Fettspaltung.
- Pankreas: Trypsin, Chymotrypsin und Carboxypeptidase als Zymogene, Pankreas-Amylase, Pankreaslipase mit Colipase; Gallensalze bilden Mizellen.
- Bürstensaum: Maltase, Saccharase, Lactase und Peptidasen vollenden die Spaltung.
- Resorption: SGLT1, GLUT2 und GLUT5 für Zucker, PepT1 für Di- und Tripeptide, Fettsäuren werden in Chylomikronen verpackt und über die Lymphe abtransportiert.
- Kolon: Fermentation von Ballaststoffen zu kurzkettigen Fettsäuren (Butyrat, Propionat, Acetat), Wasser- und Elektrolytresorption.
Energieumsatz
- Grundumsatz nach Mifflin-St Jeor: 10 × kg + 6,25 × cm − 5 × Alter + 5 (Männer) bzw. − 161 (Frauen).
- Gesamtumsatz = Grundumsatz × PAL; PAL reicht von 1,2 (sitzend, immobil) bis 2,4 (schwer körperlich arbeitend).
- Physiologischer Brennwert nach Atwater: Kohlenhydrate 17 kJ/g, Protein 17 kJ/g, Fett 37 kJ/g, Alkohol 29 kJ/g, Ballaststoffe 8 kJ/g; 1 kcal = 4,184 kJ.
Regulation
- Insulin wirkt anabol (GLUT4-Translokation), Glucagon treibt Glykogenolyse und Gluconeogenese.
- Leptin signalisiert langfristig den Fettspeicherstatus, Ghrelin steigert die Nahrungsaufnahme, GLP-1 und PYY vermitteln Sättigung; integriert wird im Hypothalamus, besonders im Nucleus arcuatus.
- Energiedefizit führt zu Lipolyse und Ketogenese, ein Überschuss zu Lipogenese und Hypertrophie der Adipozyten.
Rechenbeispiel
Mann, 35 Jahre, 180 cm, 80 kg, Bürotätigkeit mit dreimal Sport pro Woche (PAL 1,6). Grundumsatz = 800 + 1125 − 175 + 5 = 1755 kcal. Gesamtumsatz = 1755 × 1,6 = 2808 kcal, also rund 11.750 kJ. Fettanteil 30 % der Energie = 842 kcal = 94 g; Protein 0,8 g/kg = 64 g = 256 kcal; Kohlenhydrate als Rest: 2808 − 842 − 256 = 1710 kcal = 428 g. Kontrolle: 94 g Fett, 64 g Protein und 428 g Kohlenhydrate ergeben gerundet wieder die Ausgangsenergie.
Fallstricke
- Grundumsatz und Gesamtumsatz verwechseln.
- Kilojoule und Kilokalorien ohne den Faktor 4,184 umrechnen.
- Den Etiketten-Brennwert (mit Ballaststoffen) ungeprüft mit dem Atwater-Wert für verfügbare Kohlenhydrate gleichsetzen.
- Alkohol als energiefrei behandeln; er liefert 29 kJ/g.
- Die PAL-Angabe aus einem Sporttag auf die ganze Woche übertragen.