Ernährungsphysiologie der Haustiere

Einleitung | Klassifizierung | Allgemein | Verdauung | Absorption | Enzyme  

Einleitung

In dem folgenden Abschnitt wird nicht beabsichtigt, aus dem Laien einen Tiermediziner zu machen, sondern lediglich eine Basis zu etablieren, um das notwendige Verständnis für die nachfolgenden Kapitel dieses medizinischen Bereiches zu wecken. Hier soll der Grundstein für die vielen folgenden Fachbegriffe und Abläufe gelegt werden. Die beschriebenen Abläufe sind stark vereinfacht dargestellt und extrem zusammengefasst.

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Klassifizierung der Ernährungsformen

Der tierische Organismus   ist nicht in der Lage, seine Nährstoffe aus einfachen, anorganischen Stoffen selbst zu synthetisieren  , sondern muss diese mit der Nahrung aufnehmen und umwandeln. Auch Einzeller, Pilze  , die meisten Bakterien   und einige blühende Pflanzen sind darauf angewiesen, komplexe Lebensbausteine mit der Nahrung aufzunehmen. Diese Form der Nahrungsaufnahme wird als Heterotrophie bezeichnet, da sie sich von anderen Organismen ernähren. Einigen primitiven Algen und Pflanzen gelingt es mit Hilfe der Photosynthese, aus einfachen, anorganischen Stoffen, wie Kohlendioxid und Wasser, komplexe organische Kohlenstoffverbindungen zu erzeugen. Diese Form der Ernährung   wird als Autotrophie bezeichnet, da diese Pflanzen sich selbst ernähren können und nicht auf andere Organismen angewiesen sind.

Er wird zwischen drei Arten der Heterotrophie unterschieden:

1. Holozoische Ernährung: Das Tier oder die fleischfressende Pflanze lebt von festem, organischem Material, das aus einem meist fremden Organismus gewonnen wird.
a. Carnivore: Die Freischfresser ernähren sich ausschließlich von gerissenen Beutetieren, wie z. B. Wolf, Fuchs, Hund und Katze, oder von Aas, wie die Hyäne und der Geier.
b. Herbivore : Pflanzenfresser ernähren sich von Pflanzen und verdauen diese mit Hilfe von Einzellern und Bakterien, die saprophytisch   (mit Nutzen für den Wirt) im Verdauungstrakt leben. Zu diesen Tieren gehören Meerschweinchen, Kaninchen, Rinder  , Schafe, Ziegen etc.
c. Omnivore : Dies ist ein Allesfresser, der sowohl Pflanzen als auch Fleisch verzehrt. Hierzu zählt der Mensch und das Schwein, aber auch Mäuse und Ratten etc.

2. Saprophytische Ernährung: Sie umfaßt die Gewinnung löslicher, organischer Stoffe aus dem Organismus toter Tiere und Pflanzen. Viele Pilze und Bakterien wenden diese Ernährungsform an.

3. Parasitäre Ernährung: Hierzu zählt eine Reihe von Tieren, Pflanzen, Pilzen und Bakterien. Die zu dieser Gruppe gehörigen Organismen leben in einem anderen lebenden Organismus und nehmen dort überwiegend organische Nahrstoffe auf, die sich bereits in Lösung befinden.

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Allgemeine Überlegungen zur heterotrophen Ernährung

Das Problem eines heterotrophen Organismus, der sich von festem, organischem Material ernährt, ist die Beschaffung der notwendigen organischen Stoffe, die der Erhaltung seiner Art dienen: Das Fangen (Jagen) und danach das Aufnehmen (Schlucken).

Um die Nahrung zu fangen und dem Verdauungstrakt zuführen zu können, hat die Natur eine Reihe an Werkzeugen entwickelt, wie beispielsweise Tentakeln, Fangzähne, Krallen, Zangen etc.

Nachdem die Nahrung dem Verdauungsapparat zugeführt worden ist, beginnen eine Reihe von physikalischen und chemischen Prozessen, die als Verdauung bezeichnet werden. Hierdurch können feste Nahrungsmittel in lösliche Komponenten zerlegt werden, die dann durch die Darmwand in den Blutstrom aufgenommen werden können (Absorption). Vom Darm werden die absorbierten Nährstoffe im Köper des Organismus verteilt, um von den verschiedenen Geweben in die Zellen aufgenommen zu werden. Einige Zellen verwandeln diese Stoffe in wesentlich komplexere organische Materialien (Assimilierung) oder verwandeln diese in Energie (Zellatmung).

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Physische und chemische Verdauung

Der physikalische Teil der Verdauung wird zum einen durch die schneidende und mahlende Aktion der Zähne erreicht, zum anderen durch die rollenden Bewegungen der Zunge, wobei der zerkleinerte Nährstoff mit Speichel vermengt und in halbfeste Nahrung umgewandelt wird. Der Speichel enthält das Enzym   Amylase, das mit der chemischen Zerkleinerung der Stärke (Kohlenhydrate) beginnt. Durch Kontraktion   der Wände des Verdauungstraktes werden die Nährstoffe mit den Enzymen vermischt, so dass die chemische Verdauung gute Bedingungen erhält und gleichmäßig mit dem Futterbrei verknetet wird, bevor sie zur nächsten Station vorgeschoben wird. Im Magen wird durch Magensäure der Futter-pH-Wert gesenkt, um optimale Bedingungen für die Wirkung des Magenenzyms Pepsin zu erreichen. Die Enzyme des Magens (Proteasen) zerkleinern Proteine in Polypeptide. Durch kräftige Muskelbewegung der Magenwände wird der Futterbrei durchgeknetet und durch Schleim und Drüsenausscheidungen in halbflüssigen Chymus umgewandelt, der durch den Magenpförtner nach und nach in den Zwölffingerdarm entlassen wird. Durch Zugabe von Galle erlangt der ursprünglich saure Chymus einen alkalischen pH-Wert. So können die Verdauungssäfte aus der Bauchspeicheldrüse und der Darmwand Kohlenhydrate weiterspalten (zerkleinern durch Amylase, Maltase, Laktase etc.). Die eiweißspaltenden Enzyme des Darmes und der Bauchspeicheldrüse (Proteasen, wie z. B. Trypsin und Peptidasen) zerkleinern Proteine in Polypeptide und danach in ihre Eiweißbausteine, die Aminosäuren  . Durch die Gallensalze werden Fette emulgiert (in kleinste Fetttropfen zerkleinert), damit diese eine große Oberfläche haben und die Lipase (Enzym aus der Bauchspeicheldrüse, das Fette spaltet) diese in Fettsäuren und Glyzerin zerlegt. Durch die Wirkung der unterschiedlichen Verdauungsfermente entsteht eine milchige, wässrige Flüssigkeit, der Chylus, der von den Lymph- und Blutgefäßen absorbiert wird.

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Absorption und Assimilation

Die Endprodukte der Verdauung sind im Chylus enthalten: Glukose (Zucker aus der Verdauung der Kohlenhydrate), Fettsäuren und Glyzerin (aus der Verdauung der Fette) und Aminosäuren (aus der Verdauung der Proteine). Die Innenwand des Darmes weist eine starke Fältelung auf. Mit dieser wird eine große Oberfläche für die Absorption der Nährstoffe erreicht. Um die Absorptionsfläche weiter zu erhöhen, ragen zahlreiche fingerartige Zotten in das Darmlumen (Hohlraum des Darmrohres), die sogenannten Villi intestinales. Die Absorptionsfläche wird um ein Weiteres vergrößert durch die Mikrovilli, die sich auf spezialisierten Epithelzellen der Villi intestinales befinden. Durch die Hilfe dieser enorm vergrößerten Darmoberfläche können die Produkte der Verdauung durch die Darmwand in die Lymph- und Blutbahnen gelangen und damit die  Gewebe   und Organe des Organismus erreichen. Das unverdauliche Material, das nicht vom Verdauungssystem zerkleinert werden konnte, wird vom Dickdarm entwässert und als Kot aus dem Körper ausgeschieden.

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Enzyme

Ein Enzym ist ein Protein, das chemische Reaktionen im Organismus beschleunigt, ohne bei der Reaktion verändert oder aufgebraucht zu werden. Enzyme arbeiten sehr schnell und sind abhängig von der Temperatur und dem pH-Wert. Sie sind immer spezifisch für ein bestimmtes Substrat.

Eine enzymatische Reaktion kann in beide Richtungen verlaufen: Substrat zu Produkt oder Produkt zu Substrat, wobei die Richtung abhängig ist von der Konzentration. So ist die Reaktionsgeschwindigkeit abhängig von der Konzentration des Substrates. Daraus folgt, dass eine hohe Substratkonzentration stets mit einer hohen Reaktionsgeschwindigkeit einhergeht.

Enzym + Substrat Enzym-Substrat-Komplex Enzym-Produkt-Komplex Enzym + Produktmolekül.

Ein Enzym ist immer sehr spezifisch für ein bestimmtes Substrat und verfügt über einen aktiven Bereich, an den das Substratmolekül andockt. Einige Enzyme arbeiten nur, wenn ein Co-Faktor vorhanden ist. Diese Coenzyme können einfache Spurenelemente sein, wie die Metallionen von Zink, Eisen oder Kupfer, sie können aber auch aus komplexen organischen Molekülen bestehen, z. B. aus dem NAD (Nikotinamid-Adenine-Dinukleotid), welches vom Körper aus dem Vitamin Nicotinamid, einem Abkömmling der Nikotinsäure, gewonnen wird und bei der Zellatmung eine wichtige Rolle spielt.

Die wichtigesten Enzyme und ihre Leistung im Verdauungstrakt:

Sekret  
Ursprung
Enzym
Substrat
Produkt
Speichel
Speicheldrüsen
Amylase (Ptyalase)
Stärke
Maltose
Magensaft (sauer)
Magenwand
Salzsäure (kein Enzym)
Pepsinogen
Pepsin
   
Pepsin
Eiweiß
Polypeptide
   
Renin
Caseinogen (löslich)
Casein (unlöslich)
Galle (alkalisch)
Leber
Gallensalze (keine Enzyme)
Fette
Fetttropfen (Chylomikronen)
Bauchspeicheldrüsen-Saft (alkalisch)
Pankreas-Bauchspeicheldrüse
Amylase
Stärke
Maltose
   
Trypsin
Eiweiß
Polypeptide
   
Peptidasen
Polypeptide
Aminosäuren
   
Lipase
Fette
Fettsäuren und Glyzerin
   
Nukleasen
Nukleinsäure
Nukleotide
Darmsaft (alkalisch)
Wand des Dünndarms
Enterokinasen
Trypsinogen
Trypsin
   
Amylase
Stärke
Maltose
   
Maltase
Maltose
Glucose
   
Sucrase (invertase)
Sucrose
Glucose und Fructose
   
Lactase  
Lactose (Milchzucker)
Glucose und Galactose
   
Peptidasen
Polypeptide
Aminosäuren
   
Nucleotidasen
Nucleotide
Pentose, Phosphorsäure und organische Basen

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