Verwendung im Alltag. Vorkommen in der Ernährung Welche Rolle spielen Makromoleküle in der...

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Verwendung im Verwendung im AlltagAlltag

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Vorkommen in der Vorkommen in der ErnährungErnährung

Welche Rolle spielen Makromoleküle in der Ernährung?Welche Rolle spielen Makromoleküle in der Ernährung?

Kohlenhydrate, Proteine und Fette bilden die Kohlenhydrate, Proteine und Fette bilden die Grundlage der ErnährungGrundlage der Ernährung

Kohlenhydrate und Fette sind die Kohlenhydrate und Fette sind die HauptenergielieferantenHauptenergielieferanten

Proteine dienen zusätzlich dem Aufbau Proteine dienen zusätzlich dem Aufbau körpereigener Proteine und andere Substanzenkörpereigener Proteine und andere Substanzen

Dieser Energiegehalt wird in Kilojoule (kJ) bzw. Dieser Energiegehalt wird in Kilojoule (kJ) bzw. Kilokalorien (kcal) angegebenKilokalorien (kcal) angegeben

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Was ist unter Kalorie zu Was ist unter Kalorie zu verstehen?verstehen?

Der Brennwert (Kaloriengehalt) gibt an, wie viel Energie der Körper aus Der Brennwert (Kaloriengehalt) gibt an, wie viel Energie der Körper aus einem Lebensmittel gewinnen kanneinem 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 Brennwert von Lebensmittel wird in einem Kalorimeter gemessen :Kalorimeter gemessen :

1. Lebensmittel wird gewogen1. Lebensmittel wird gewogen 2. Wird in einem explosivsicheren Zylinder 2. Wird in einem explosivsicheren Zylinder verbranntverbrannt 3. Energie der Explosion erwärmt 3. Energie der Explosion erwärmt Kalorimeterflüsigkeit 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“

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KohlenhydrateKohlenhydrate

Verbindungen aus Verbindungen aus Kohlenstoff, Sauerstoff Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoffund Wasserstoff

Einteilung in Mono-, Einteilung in Mono-, Oligo- und Polysaccharide Oligo- und Polysaccharide

Am leichtesten Am leichtesten verfügbare Energiequelleverfügbare Energiequelle

Stellt den Hauptteil der Stellt den Hauptteil der Ernährung dar -> 50-60 Ernährung dar -> 50-60 % des tägl. % des tägl. Energiebedarfs Energiebedarfs

(5 g/kg Körpergewicht )(5 g/kg Körpergewicht )

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KohlenhydrateKohlenhydrateFunktion im KörperFunktion im Körper

Am leichtesten zugängliche Energiequelle -> Freisetzung Am leichtesten zugängliche Energiequelle -> Freisetzung von Wärmeenergievon Wärmeenergie

Speicherung von überflüssigen Kohlenhydraten in Form Speicherung von überflüssigen Kohlenhydraten in Form des wasserlöslichen Vielfachzuckers Glykogen in Leber des wasserlöslichen Vielfachzuckers Glykogen in Leber und Muskelnund Muskeln

Glykogen der Leber dient der Aufrechterhaltung des Glykogen der Leber dient der Aufrechterhaltung des Blutzuckerspiegels; Muskelglykogen Blutzuckerspiegels; Muskelglykogen als Energiereserveals Energiereserve

Körper versucht den Blutzucker konstant zu halten, um die Körper versucht den Blutzucker konstant zu halten, um die Energieversorgung der Zellen sicherzustellenEnergieversorgung der Zellen sicherzustellen

Bestimmte Polysaccharide (Ballaststoffe) regulieren die Bestimmte Polysaccharide (Ballaststoffe) regulieren die Peristaltik (Darmtätigkeit)Peristaltik (Darmtätigkeit)

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KohlenhydrateKohlenhydrateAbbau/ Verdauung im KörperAbbau/ Verdauung im Körper

Beginn im Mund : Speichel enthält Amylasen, die Stärke zu Beginn im Mund : Speichel enthält Amylasen, die Stärke zu Oligosacchariden bis Oligosacchariden bis

herunter zum Disaccharid Maltose zerlegen.herunter zum Disaccharid Maltose zerlegen. Magen : Spaltung eines Teils der Disaccharide (Maltose und Saccharose) Magen : Spaltung eines Teils der Disaccharide (Maltose und Saccharose)

in die 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 Blutbahngelangen über die Zellen der Darmwand in die Blutbahn Leber : Glykolyse zur EnergiegewinnungLeber : 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

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ProteineProteine Proteine = organische Proteine = organische

Verbindungen, die aus Verbindungen, die aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff Sauerstoff und Stickstoff enthalten enthalten

In einigen Proteine kommen auch In einigen Proteine kommen auch Phosphor oder Schwefel vorPhosphor oder Schwefel vor

Bausteine der Proteine sind die Bausteine der Proteine sind die AminosäurenAminosäuren

Unterteilung in Oligopeptide Unterteilung in Oligopeptide ( weniger als 10 AS); Polypeptide ( weniger als 10 AS); Polypeptide (10-100 Aminosäuren) und (10-100 Aminosäuren) und Proteine (mehr als 100 Proteine (mehr als 100 Aminosäuren)Aminosäuren)

Bestimmen Funktion und Bestimmen Funktion und Struktur des menschlichen Struktur des menschlichen KörpersKörpers

Im menschlichen Organismus Im menschlichen Organismus werden für die Proteinsynthese werden für die Proteinsynthese 20 verschiedene Aminosäuren 20 verschiedene Aminosäuren benötigt (essentielle /nicht benötigt (essentielle /nicht essentielle)essentielle)

Die täglichen Zufuhrempfehlung Die täglichen Zufuhrempfehlung liegt bei ca. 1 g pro kg liegt bei ca. 1 g pro kg KörpergewichtKörpergewicht

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ProteineProteineFunktion im KörperFunktion im Körper

Bausteine der Muskulatur (Strukturprotein)Bausteine der Muskulatur (Strukturprotein) Regeneration und Wiederherstellung bei Gewebeverletzungen Regeneration und Wiederherstellung bei Gewebeverletzungen

der Muskulatur 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 Schutz- und Stützfunktionen: bilden Hüllen um Zellen

(Schutzkolloide), das Faserprotein Kollagen verleiht Knochen und (Schutzkolloide), das Faserprotein Kollagen verleiht Knochen und Gewebe Zugfestigkeit , KreatinGewebe Zugfestigkeit , Kreatin

Übertragen Erbinformation: der Erbinformationsträger DNA ist Übertragen Erbinformation: der Erbinformationsträger DNA ist ein Proteinnucleotid ein Proteinnucleotid

Kontraktilen Proteinen (Bewegung)Kontraktilen Proteinen (Bewegung) Bei der Energieversorgung nur ReservefunktionBei der Energieversorgung nur Reservefunktion

Hämoglobin

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ProteineProteineAbbau/Verdauung im Abbau/Verdauung im

KörperKörper MagenMagen - Denaturierung der Proteine durch Salzsäure des Magens -> erste Zerlegung - Denaturierung der Proteine durch Salzsäure des Magens -> erste Zerlegung

durch Proteinspaltende Enzymdurch Proteinspaltende Enzym PepsinPepsin Dünndarm Dünndarm - enzymatische Spaltung der Proteine in Dipeptide durch Enzyme der - enzymatische Spaltung der Proteine in Dipeptide durch Enzyme der

Bauchspeicheldrüse (Trypsin und Bauchspeicheldrüse (Trypsin und Chymotrysin)Chymotrysin) - Dipeptidasen der Dünndarmschleimhaut zerlegen diese in einzelne - Dipeptidasen der Dünndarmschleimhaut zerlegen diese in einzelne

AminosäurenAminosäuren - 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

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Vorkommen in der MedizinVorkommen in der MedizinKrankheitenKrankheiten

Diabetes mellitusDiabetes mellitus

Wort stammt aus dem Wort stammt aus dem Griechisch/Lateinischen = Griechisch/Lateinischen = „honigsüßer Durchfluss“„honigsüßer Durchfluss“

Störungen des Zuckerstoffwechsels, Störungen des Zuckerstoffwechsels, die zu einer dauerhaften Erhöhung die zu einer dauerhaften Erhöhung der Glukosekonzentration im Blut der Glukosekonzentration im Blut führtführt

Typische SymptomeTypische Symptome : starker Durst, : starker Durst, vermehrtes Wasserlassen, vermehrtes Wasserlassen, Heißhunger, Juckreiz, Heißhunger, Juckreiz, Abgeschlagenheit und Abgeschlagenheit und Infektanfälligkeit Infektanfälligkeit

DiagnoseDiagnose : Blut- und Urinzucker - : Blut- und Urinzucker - Bestimmungen (Glukose-Bestimmungen (Glukose-Toleranztest, Harnzucker- und Toleranztest, Harnzucker- und Blutuntersuchung)Blutuntersuchung)

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Diabetes mellitusDiabetes 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 2.) Typ-2 : langsame und zunehmende zunehmende

Unempfindlichkeit der Unempfindlichkeit der Zellen gegenüberZellen gegenüber

dem Insulin (ältere dem Insulin (ältere Menschen)Menschen)

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Diabetes mellitusDiabetes 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

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Diabetes MellitusDiabetes 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

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Diabetes mellitusDiabetes 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

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KrankheitenKrankheitenProteine als Krankheitserreger - PrionenProteine als Krankheitserreger - Prionen

Prionen = infektiöse Proteine, die körpereigenen Nervenzell-Eiweißen Prionen = infektiöse Proteine, die körpereigenen Nervenzell-Eiweißen ähnlich sindähnlich sind

Sind Hitzebeständig und nicht durch Desinfektionsmittel oder Sind Hitzebeständig und nicht durch Desinfektionsmittel oder radioaktiver Strahlung zu zerstören radioaktiver Strahlung zu zerstören

Entwicklung durch genetische Veränderungen oder durch Infektion aus Entwicklung durch genetische Veränderungen oder durch Infektion aus körpereigenen Eiweißen körpereigenen Eiweißen

Beispiel : Creutzfeld-Jakob Krankheit Beispiel : Creutzfeld-Jakob Krankheit

Unterscheidung durch räumliche Struktur :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 - ß-Faltblatt-Strukur (starre gerade Form)gerade Form) - meist in Wasser unlöslich- meist in Wasser unlöslich - wirkt als Autokatalysator - wirkt als Autokatalysator (Umwandlung der(Umwandlung der gesunden Form)gesunden Form)

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Weitere BeispieleWeitere BeispieleHaareHaare

Woraus bestehen Haare ?Woraus bestehen Haare ? -> 90% aus Keratin (Faserprotein bestehend aus 18 -> 90% aus Keratin (Faserprotein bestehend aus 18

verschiedenen 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

HaarwurzelHaarwurzel

                                                                                                                          

 Molekülgitter der Haare

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Haare Haare Was geschieht beim Färben bzw. Tönen?Was geschieht beim Färben bzw. Tönen?

1. Tönen -> natürliche Farbpigmente bleiben erhalten – 1. Tönen -> natürliche Farbpigmente bleiben erhalten –

Farbstoffteilchen Farbstoffteilchen haften an Haaroberfläche und dringen nur etwas in die haften an Haaroberfläche und dringen nur etwas in die Schuppenschicht einSchuppenschicht ein

2. Färben -> Farbpigmente werden chemisch verändert; werden 2. Färben -> Farbpigmente werden chemisch verändert; werden durch durch

Oxidationsmittel (z.B. Wasserstoffperoxid) zerstörtOxidationsmittel (z.B. Wasserstoffperoxid) zerstört -> chemische Reaktion in dem Haar – Haarfarbstoff -> chemische Reaktion in dem Haar – Haarfarbstoff

(kleine (kleine Moleküle) reagiert mit dem Oxidationsmittel, es bilden Moleküle) reagiert mit dem Oxidationsmittel, es bilden

sich großesich große FarbmoleküleFarbmoleküle -> weiterer Zusatz : Ammoniak :löst die äußere -> weiterer Zusatz : Ammoniak :löst die äußere

Schuppenschicht – Schuppenschicht – Chemikalien können besser ins Haar gelangenChemikalien können besser ins Haar gelangen

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HaareChemische 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 

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Modifizierte StärkenModifizierte Stärken=> Stärken, die chemisch oder physikalisch bearbeitet wurden=> 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.)

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Modifizierte StärkeModifizierte StärkeHerstellung(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

chemisch

physikalisch

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Modifizierte StärkeModifizierte 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

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Weitere Weitere BeispieleBeispiele

für die für die Verwendung von Verwendung von

ProteinenProteinen

Antibiotika Antibiotika auf Basis auf Basis von Aminosäuren 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

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Quellen :Quellen :

http://www.uni-graz.at http://www.uni-graz.at www.Chemie-im-Alltag.dewww.Chemie-im-Alltag.de www.medizin-aspekte.dewww.medizin-aspekte.de www.inform24.de/ www.inform24.de/ http://dc2.uni-bielefeld.dehttp://dc2.uni-bielefeld.de www.onmeda.de www.onmeda.de www.chemie.dewww.chemie.de