MENSCH

Ingo Froböse
MENSCHBiologie
RUNDUM FIT!
Ernährung
Bewegung

Pro Sekunde bildet der Körper
50.000 neue Zellen!
? ? MENSCH
Alle Blutkörperchen eines Menschen
übereinander gestapelt ergäben einen ca.
60.000 km hohen Turm!
Pro Tag werden durch die Lunge bis zu
20.000 Liter Luft gepumpt!

Herausgeber
Jutta Felten
MIC GmbH
Konzept, Texte und Redaktion
MIC GmbH in Zusammenarbeit mit
Zentrum für Gesundheit der
Deutschen Sporthochschule Köln
Univ.-Prof. Dr. Ingo Froböse,
Dr. Birgit Wallmann
Unter Mitarbeit von:
Fabienne Frick
Kristina Settner
Am Sportpark Müngersdorf 6
50933 Köln
REKLIM
Dr. Lars Gutow,
Dr. Melanie Bergmann,
Dr. Klaus Grosfeld,
Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum
für Polar- und Meeresforschung
Am Handelshafen 12
27570 Bremerhaven
Sonderforschungsbereich 829 der Universität zu Köln
Exkurs: Die Haut
Konzept, Text, Redaktion: Dr. Julia Zielinski
Joseph-Stelzmann Straße 26
50931 Köln
Mit Unterstützung durch den
Arbeitgeberverband Gesamtmetall – Think Ing.
(www.gesamtmetall.de, www.think-ing.de)
Design, digitale Realisation,
Illustration und Produktion
MIC GmbH, 50672 Köln
Tel. 0221 925950-0
Gestaltung, Projektüberwachung:
Boris Felten, Marco Felten
Bestellungen
MIC GmbH, 50672 Köln
www.mic-net.de, www.mint-shop24.de
info@mic-net.de
1. Auflage: 2012, 2. Auflage: 2018,
ISBN 978-3-942658-05-8
© MIC GmbH
Liebe Leser,
unser Körper steckt voller Geheimnisse und Phänomene. Unser Muskel-
Skelettsystem, das Atmungssystem, das Herz-Kreislaufssystem, unser
Verdauungssystem, unser Nervensystem, das Hormonsystem und vieles
mehr – jedes menschliche System hat lebensnotwendige Aufgaben.
Wir Menschen können nicht ohne das ein oder andere, sondern leben
von dem Zusammenspiel aller Körpersysteme. Dabei ist jedes ein kleines
Wunder für sich, und wir Menschen haben Tausende von Jahren
gebraucht, um dieses zu entdecken und verstehen zu lernen. Und wir
sind noch lange nicht am Ende. Geheimnisse gibt es immer noch viele
zu entdecken – unser Körper ist und bleibt spannend!
Als ich in eurem Alter war, war mein Vorbild Armin Hary - kennt ihr wahrscheinlich nicht mehr.
Aber er war mein Vorbild, aufgrund seiner Schnelligkeit und seiner Fähigkeit, ganz explosiv wie eine
Rakete aus dem Startblock beim 100-m-Lauf zu starten. So wurde er zum „schnellsten Mann“ der
Welt. Das war 1960! Ich habe mich gefragt, wie kann ich so schnell werden wie er? Heute weiß
ich, dass es ganz viel mit meinem Körper und all meinen Systemen zu tun hat. Sie funktionieren
zwar fast wie von alleine, allerdings tragen wir auch ganz entscheidend dazu bei, sie noch besser
zu machen. Zum Beispiel muss ich wissen, wie und warum eigentlich mein Herz schlägt, ohne dass
ich ihm sage: „Bitte schlag!“ Warum schlägt es eigentlich schneller, wenn ich schnell laufe? Und
wie kann ich mein Herz noch leistungsfähiger machen, als es schon ist? Ähnliches frage ich mich
für unsere Muskeln. Und auch unsere Hormone, unser körpereigenes Immun-, unser Nerven- und
unser Verdauungssystem tragen dazu bei, dass wir fit und gesund bleiben. Was wir essen, wie wir
uns fühlen, wie wir uns bewegen und ob wir uns Zeit zum Ausruhen geben, spielt hierbei eine ganz
entscheidende Rolle. Genau deswegen müssen wir darüber nachdenken und deshalb haben wir
dieses Buch geschrieben.
Damit ihr euren Körper entdecken könnt, sind in diesem Buch in jedem Kapitel Anleitungen für
kleine Experimente gegeben, Vorschläge für einfache „Kochrezepte“ für eine stark machende Ernährung,
Informationskästen zu spannenden Zusatzinformationen sowie Erste-Hilfe-Hinweise. Am
Ende jeden Kapitels findet ihr zusätzlich eine RUNDUM-FIT!-Seite, bei der ihr Übungen ausprobieren
könnt. Danach findet ihr einen kleinen Check, um zu schauen, wie leistungsfähig euer Körper in
diesem Bereich bereits ist und wie ihr ihn vielleicht noch stärker machen könnt. Ganz am Ende des
Buches haben wir noch einmal alle wichtigen Informationen zu den Themen Bewegung, Ernährung
und Regeneration zusammengestellt, damit ihr und euer Körper rundum fit werden können. Wir
geben dir Anregungen, deinen ganz persönlichen RUNDUM-FIT!-Plan zu gestalten. Wichtig ist für
dich, dass du zu deinem eigenen Gesundheitsexperten wirst!
Bilder
aid infodienst: S. 86
Adobe Stock: U1, S.3, S. 6–11, 14, 16, 18, 20 – 29, 35, 37, 38, 40, 42, 44, 47, 50– 53, 55, 56, 59, 63–67, 70–73, 75, 79, 80, 82, 87–90,
94–103, 106–109, 111, 117–119, 125–130, 132, 133, 136, 138, 139, 142, 143, 145, 146, 150, 156, 157, 164–166, 168–171, 186, 187
Frank Geisler: S. 43
Getty Images: S. 11, 17, 21, 34, 35, 51, 62, 63, 78–80, 95, 124, 125
Indonesian Grocery & Paradise Coffee Inc.: S. 7, 79
Ingo Froböse: S. 5
Institut für Leistungsdiagnostik und Gesundheitsförderung (ILUG®): S. 73
MIC GmbH: S. 11, 12, 16, 18, 23–25, 30–32, 36, 40, 41, 45, 52, 54–56, 64, 65, 68, 100, 101, 105–107, 126, 128–130, 134, 135
Viel Spaß beim gemeinsamen Lesen, Lernen und Entdecken. Probiere es aus – es macht Spaß!
Euer
Univ.-Prof. Dr. Ingo Froböse

Inhalt
Von der Zelle zum Organsystem
8
78
DAS VERDAUUNGSSYSTEM UND unsere Ernährung
Wunderwerk Mensch 10
Die Zelle 13
Energie 14
Der Stoffwechsel 16
Das Hormonsystem 19
Das Verdauungssystem 80
Die Leber 82
Die Nieren 83
Energieumsatz – Energiebedarf 84
Die Ernährungspyramide 86
Die Energiebilanz 88
Diäten 89
RUNDUM FIT! Wie ernähre ich mich
richtig bei Sport? 90
TEST: Wie gesund ist deine Ernährung? 92
20
Das Skelett- und MUSKELSYSTEM
DAS SINNESSYSTEM
94
Das Knochenskelett – Unser Baugerüst 22
Die Muskulatur – Arbeit im Team 26
RUNDUM FIT! Wie werden meine Muskeln stärker? 30
TEST: Wie kräftig sind deine Muskeln? 32
Die Sinne –
Das „Tor“ zur Welt 96
Das Auge 99
Das Ohr 103
Die Zunge 106
Die Nase 107
Die Haut 109
Exkurs: Die Haut 112
RUNDUM FIT! Wie fit sind meine fünf Sinne? 120
TEST: Welche Sinnesorgane sind bei dir
besonders ausgeprägt? 122
Das NervenSYSTEM
34
124
DAS IMMUNSYSTEM
Das Nervensystem 36
Das Gehirn 38
Nerven 40
Synapsen 40
Hüllzellen 41
Reizweiterleitung 42
Das Rückenmark 43
Reflexe 43
Gedächtnis 44
RUNDUM FIT! Wie verbessere
ich mein Gedächtnis? 46
TEST: Wie gut ist dein
Nerven-Muskel-Zusammenspiel? 48
Das Lymphsystem 126
Das Immunsystem 129
Immunisierung 132
Alle Jahre wieder 134
Grenzen des Immunsystems 136
RUNDUM FIT! Welche Maßnahmen stärken
das Abwehrsystem? 138
TEST: Wie steht es mit deiner körpereigenen
Abwehr? 140
50
Das HErz-Kreislauf-SYSTEM
Das Herz 52
Der Blutkreislauf 54
Die Blutgefäße 54
Die Blutgruppen 54
Das Blut 56
RUNDUM FIT! Kann ich durch
Bewegung mein Herz trainieren? 58
TEST: Wie gut ist deine Ausdauer? 60
Rundum Fit Leben
Bewegung 144
Ernährung 150
Exkurs: Lebensmittelkennzeichnung 158
Exkurs: Nachhaltige Ernährung 160
Regeneration 164
4-Wochen-Plan 168
142
170
DAS ATMUNGSSYSTEM
Das Atmungssystem 65
Wenn die Lunge oder Atemwege schwächeln 70
RUNDUM FIT! Training für die Lunge 74
TEST: Wie gut ist deine Regenerationsfähigkeit? 76
62
192
Berufe – Potenziale fördern,
Zukunft gestalten 192
Zwischen Medizin und Technik 202
Notizen 214
Literatur 220
Register 222
Wissenschaft – Zukunft,
Forschung aktuell 170
Müll im Meer 172
Plastikmüll in der Nordsee 183
Bedrohte Vielfalt 186
ExperimentierKüche 189
Julab - Das Forschunglabor 190
6 7

TOP
schon gewusst?
Von der Zelle
zum OrganSYSTEM
Der Mensch als komplexer Vielzeller:
• Der menschliche Körper besteht aus über
60 Billionen Zellen. Es gibt 220 verschiedene
Typen: Muskelzelle, Eizelle, Nervenzelle,
Blutzelle usw.
• Die größte Zelle ist die Eizelle. Sie hat
einen Durchmesser von 150 µm. Kleine
Zellen, wie die Blutzellen, sind ca.
5 µm groß.
1 µm (Mikrometer) = 0,001 mm
• Zellen leben unterschiedlich lang.
Die Lebensdauer hängt von der
Aktivität ab. 90 % der Körperzellen
werden jährlich mindestens
einmal erneuert.
• Der Mensch hat ca.
80.000 –150.000 Haare.
Ein Haar ist etwa 0,07–
0,18 mm dick. Die Anzahl und
Dicke der Haare ist von der
Haarfarbe abhängig.
• Fingernägel wachsen täglich
ca. 0,086 mm, Zehennägel
etwa um 0,05 mm.
• Pro Sekunde werden im Körper ca. 50.000 Zellen
neu gebildet. Genauso viele sterben auch
ab. Durch die ständige Regeneration wird die
Leistungsfähigkeit der Zelle garantiert.
• Menschliche oder tierische Zellen sind so weich,
dass sie oft zerreißen. Das liegt vor allem
daran, dass die Zellen nur von einer Membran
umhüllt sind und keine Zellwand besitzen.
VON der ZELLE
ZUM ORGANSYSTEM
Der Mensch wird häufig als
Krönung der Schöpfungsgeschichte
bezeichnet. In
vielen Bereichen werden wir
jedoch von anderen lebenden
Organismen übertroffen.
Die Gesamtleistung des
menschlichen Körpers, insbesondere
die herausragenden
Fähigkeiten des menschlichen
Gehirns, machen die Spezies
Mensch jedoch hochentwickelt
und einzigartig.
8 9

Wunderwerk
Mensch
4,8 Milliarden Jahre ist der Planet
Erde alt. Damals war die Erde noch
unbewohnt. Erst ca. 1 Milliarde Jahre
später entstanden erste lebende
Organismen, bakterienähnliche Lebewesen.
Diese waren in der Lage,
Sauerstoff zu produzieren, sodass
Leben möglich werden konnte.
Nach 2 weiteren Milliarden Jahren,
also vor ca. 1,5 Milliarden Jahren,
wurden aus den einzelligen Bakterien
erste Vielzeller. Nach einer weiteren
Milliarden Jahre entstanden
erste Wirbeltiere: kleine Urfische,
die sich immer mehr spezialisierten
und die Grundlage für alle weiteren
tierischen Organismen darstellten.
Vor über 300 Millionen Jahren entwickelten
sich die ersten
Landwirbeltiere.
Aus ihnen gingen die
Dinosaurier hervor.
Bereits zu dieser Zeit
entstanden die ersten
Säugetiere. Die
letzten Dinosaurier
starben vor
ca. 65 Millionen
Jahren. Erst vor
etwa 2 Millionen
Jahren begannen
sich die Vorfahren
auf der
Erde zu verbreiten,
die dem
heutigen Menschen
ähneln.
... eine Reise der Menschwerdung
1. Urmensch:
Homo habilis (2,4 – 1,6 Millionen Jahre)
Ging als erstes menschliches Lebewesen aufrecht
auf zwei Beinen, war der Begründer von einfachem
Stein-Werkzeug und hatte ca. ein Gehirnvolumen
von 600 ml.
2. Frühmensch:
Homo erectus (1,8 – 0,3 Millionen Jahre)
Hat für die Menschwerdung bedeutende Fortschritte
eingeleitet, hat die Nutzung von Feuer entdeckt,
ernährte sich vornehmlich von Fleisch, so dass
aufgrund von Proteinen sein Gehirn beträchtlich
anwuchs (ca. 900 ml).
3. Steinzeitmensch:
Homo neanderthalensis (0,3 – 0,07 Millionen Jahre)
Eine Parallelentwicklung zum Homo sapiens,
die aus dem Homo erectus hervorging, gilt als
ausgestorbener Verwandter, aber nicht
direkter Vorfahr des Homo sapiens,
Gehirnvolumen ca. 1.100 ml.
4. Eiszeitlicher Jetztmensch:
Homo sapiens (0,03 Millionen Jahre
bis zum Ende der Eiszeit)
Breitete sich von Afrika in die ganze Welt aus,
kam vor ca. 40.000 Jahren erstmals nach
Mitteleuropa, er entwickelte Sprache
sowie Kultur und wurde sesshaft,
Gehirnvolumen ca. 1.200 ml.
5. Jetztmensch:
Homo sapiens sapiens
(ab dem Ende der Eiszeit bis heute)
Prägte die einzelnen, heute bekannten Zeitepochen
und brachte Entwicklungen wie die
Industrie hervor, Gehirnvolumen 1.400 ml.
Von der zelle
zum Organsystem
Organismen
Gewebe
Zellorganellen
Bakterien
Organe
Mikromoleküle
Zelle
Viren
m
cm
mm
10 µm
1000 nm
= 1 µm
100 nm
Makromoleküle
10 nm
1 nm
Wasserstoffatome
0,1 nm
Wie lange Leben Zellen
Dünndarm
Lunge
Dickdarm
Haut
Blut
Leber
Knochen
Muskel
Herz
Gehirn
Auge
von der Zelle zum Organsystem
1 – 2 Tage
8 Tage
10 Tage
2 – 4 Wochen
120 Tage
300–500 Tage
10 Jahre
15 Jahre
Lebenslang, 1 – 2% erneuern sich pro Jahr
Lebenslang, Gehirnzellen können sich verändern
Lebenslang
... Von der Zelle zum Organsystem
Aus der Anhäufung vieler einzelner Zellen bilden sich Zellgewebe,
die durch eine weitere Ausdifferenzierung und Weiterentwicklung
Organe entstehen lassen und somit ganze
Organsysteme entwickeln. Unter Systemen versteht man
die Zusammenarbeit von verschiedenen Zellgruppen und
Organen. Dabei stehen die einzelnen Systeme nicht für sich,
sondern sie sind alle in irgendeiner Weise miteinander verbunden,
kommunizieren miteinander und sind voneinander
abhängig. Dadurch bilden sich komplexe Lebewesen.
10
11

ZellAufbau – Organellen
Übernehmen einzelne Zellfunktionen
Zellmembran
Dünnes Häutchen zur Abgrenzung;
ermöglicht den
Stoffaustausch zwischen
Zellen durch Poren, wirkt
gleichzeitig als Barriere.
Ribosom (grüne Punkte)
Sehr kleine, zahlreiche
Orte der Eiweißherstellung;
entweder frei oder an das
Endoplasmatisches Reticulum
gebunden.
Mitochondrium
Ort der „Zellatmung“,
Kraftwerke zur Energiegewinnung.
Endoplasmatisches Reticulum
(ER, gelbe Fläche)
Aus der Kernmembran
entstandenes Membransystem,
an dem Stoffwechselprozesse
ablaufen, vor allem
die Eiweißherstellung; rauhe
(mit Ribosomen besetzte)
und glatte Abschnitte.
Zellkern
Kugel- oder linsenförmig mit
doppelter Kernmembran;
Träger der Erbinformation,
die in Form von Chromosomen
vorliegt; Steuerungszentrale.
Golgi-Apparat
beteiligt an Herstellung,
Sortierung, Ausscheidung
von Zellprodukten
(wie z. B. Enzyme).
Cytoskelett (weiße Fäden)
Eiweißfäden geben der
Zelle Gestalt und Festigkeit,
erlauben Bewegung und
Formänderung.
Cytoplasma:
Durchsichtige Flüssigkeit mit Organellen;
besteht zu 90 % aus Wasser; realisiert
alle Lebensvorgänge; um Nährstoffe zu
verteilen, kreist es oft.
Die zelle
... BAUSTEIN DES KÖRPERS
Ein Mensch entwickelt sich aus einer einzigen
Zelle: der befruchteten Eizelle. Diese
enthält die Erbmasse (n) von Vater und
Mutter, also den doppelten Chromosomensatz.
Zellen sind die kleinste selbstständig
lebende Einheit im Organismus. Sie sind
die Bausteine, aus denen jeder lebende
Organismus aufgebaut ist – von den Einzellern
über Bakterien bis hin zu Pflanzen,
Tieren und letztlich dem Menschen. Der
menschliche Körper hat über 60 Billionen
Zellen, die zusammenarbeiten. Jede stellt
für sich eine kleine Welt mit eigenen Reaktionen
und Stoffwechselvorgängen dar.
Alle Lebewesen bestehen aus einer Vielzahl
von Zellen, die alle mit dem gleichen
genetischen Programm ausgestattet sind.
Ihre Form variiert je nach Aufgabe und
Position im Körper.
... Transportvorgänge:
Diffusion / Osmose
Wenn man ein Stück Zucker in eine Tasse
heißes Wasser gibt, so löst sich dieser
ungehindert auf. Die Zuckerkonzentration
ist nach einer gewissen Zeit in der Tasse
überall gleich. Diesen Vorgang nennt
man Diffusion. Die Teilchen (Zucker)
in der Flüssigkeit (Wasser) verteilen sich
nahezu gleichmäßig in dem zur Verfügung
stehenden Raum (Tasse). Dies ist durch die
Eigenbewegung der Teilchen möglich. Die
Temperatur kann dabei die Bewegung
begünstigen oder behindern. Die Osmose
ist ein Sonderfall der Diffusion. Dabei
ist die Verteilung der Teilchen durch eine
semipermeable (halbdurchlässige) Membran
eingeschränkt. Durch die Membran
kann sich nur das Lösungsmittel (Wasser)
bewegen und dadurch einen Konzentrationsausgleich
erreichen.
... Zellwachstum
Zellen wachsen, indem sie ihr Zellplasma auffüllen.
Dies geschieht durch die Aufnahme von Nährstoffen
aus der Umwelt. Diese werden in körpereigene Stoffe
umgewandelt und füllen dann das Plasma auf. Indem
jede einzelne Zelle wächst, wächst auch der Gesamtorganismus.
Beim Menschen wachsen Zellen jedoch
nur im Jugendalter, bei Pflanzen dagegen zeitlebens.
Später verändert sich der Mensch in seiner Form und
Größe hauptsächlich über Zellteilung.
... Zellteilung
Zellen können nicht beliebig groß werden. Zunächst
wachsen sie, aber irgendwann muss sich die Zelle
teilen. Die Teilung kann auf zwei Wegen erfolgen.
1. Die Mitose: dient der Vermehrung und Neubildung
von Zellen. Teilt sich eine Zelle, so entstehen zwei Zellen
(Tochterzellen), deren Erbinformation identisch ist
(doppelter Chromosomensatz = 2n). Die beiden Zellen
wachsen dann zur Größe der Ausgangszelle heran.
2. Die Meiose: wichtig für die geschlechtliche Fortpflanzung.
Dabei werden Geschlechtszellen (Eizelle
und Spermium) gebildet, die nur noch die Hälfte der
Erbinformation (Chromosomensatz =1n) besitzen.
... Zelltod
von der Zelle zum Organsystem
Eine Zelle kann lange vor dem Absterben des Organismus
ihre Lebensdauer erreichen und absterben. Dies
ist z. B. an Hautschuppen erkennbar, die als alt erkannt
und von der Haut abgestoßen werden. Entweder
geschieht der Zelltod durch den Körper programmiert
(programmierter Zelltod) oder aufgrund von Verletzungen,
Vergiftungen, Mangelversorgung oder Entzündungen
usw. (vorzeitiger Zelltod). Abgestorbene Zellen
können durch neue ersetzt werden und eine positive
Weiterentwicklung des Organismus ermöglichen.
12 13

Energie
... „Man ist, was man isst.” Fette besitzen im Organismus eine Reihe von
wichtigen Funktionen. Fette sind am Aufbau der
Damit der Körper funktioniert, atmet, sich bewegt, denkt
und seine körpereigenen Substanzen erhalten bzw. aufbauen
kann, benötigt er Energie, die er über Nährstoffe aufnimmt.
Die Bausteine dafür liefert die Nahrung. Es gibt Makronährstoffe
(Hauptnährstoffe), von denen große Mengen benötigt
werden, und es gibt Mikronährstoffe, die keine Energie liefern
und nur in geringeren Mengen benötigt werden. Letztere
sind allerdings lebensnotwendig (essenziell) für den geregelten
Ablauf der Energiefreisetzung aus den Hauptnährstoffen.
Mithilfe dieser Stoffe wird die Körpersubstanz aufgebaut
oder erneuert und der für alle Lebensvorgänge notwendige
Energiebedarf gedeckt. Eine ausgewogene Ernährung
ist daher besonders wichtig. Sie sollte vollwertig und vor
allem abwechslungsreich sein. Hauptnährstoffe bzw. Energielieferanten,
sind Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße (Proteine).
... Kohlenhydrate
Kohlenhydrate, wie Stärke, sind genau genommen Zucker,
denn sie bestehen aus einer Kette von Glukosemolekülen
(Glukose = Einfachzucker). Glukose kann im Blut als Blutzucker
gemessen werden. Sie steht als schneller und einfacher
Energielieferant zur Verfügung. Besonders abhängig von
Kohlenhydraten ist unser Gehirnstoffwechsel, da das Gehirn
täglich ca. 150 g Kohlenhydrate braucht. Besonders morgens
benötigen Körper und Gehirn viele Kohlenhydrate, am besten
in Form von Brot oder Müsli. Darüber hinaus sind Hauptlieferanten:
Kartoffeln, Reis, Nudeln und andere Getreideprodukte
sowie Bananen, Hülsenfrüchte und zuckerhaltige Lebensmittel
(Honig, Traubenzucker usw.). Ein Überschuss an Kohlenhydraten
wird als Glykogen in der Leber und in den Muskelzellen als
Energiereserve gespeichert. Der Glykogenspeicher in der Muskulatur
reicht für ca.
zwei Stunden intensive
körperliche Belastung.
Sind die Speicher
gefüllt und man
nimmt zusätzliche Kohlenhydrate
in Massen
zu sich, werden sie in
Form von ungeliebten
Fettpolstern als Energievorrat
aufbewahrt.
Nährstoffe
Nahrung
Wird von Enzymen zerkleinert
und mithilfe der
Sonne und Sauerstoff
in verwertbare Energie
umgewandelt.
Energie
Wird in den Mitochondrien
der Körperzellen in Form
von chemischer Energie zur
Verwendung der Körperfunktionen
bereitgestellt.
Körperfunktionen
Bewegung, Atmung,
Denken, Verdauung
usw.; Verbrauch der
Energie.
... Fette
Zellmembran beteiligt, schützen die Organe vor
mechanischen Belastungen und isolieren als Polster
den Körper vor Kälte und Wärme. Fette lösen
bestimmte Vitamine, die sonst vom Körper nicht
verwertet werden könnten. Sie dienen als wichtige
Energiequelle und Rücklage des Körpers für
Notzeiten. Fette sind nicht wasserlöslich. Unser
Verdauungssystem verändert die Struktur der Fette
so, dass sie wasserlöslich in den Blutkreislauf
gelangen können. Im Durchschnitt besteht der
Körper zu ca. 15 –25 % aus Fett, wobei Frauen
einen höheren Fettanteil als Männer haben. Fette
sind Geschmacksträger und bereiten uns oft große
Gaumenfreuden. Fette finden sich vor allem in
Ölen, Butter oder Wurst bzw. in manchen Fleischprodukten.
Jedes Gramm Fett liefert dem Körper
doppelt so viel Energie im Vergleich zu Kohlenhydraten
oder Eiweiß.
... EiweiSSe
Der Mensch besteht zu etwa einem Fünftel aus
Eiweiß. Eiweißstoffe werden aus 20 Eiweißbausteinen,
den Aminosäuren, aufgebaut. Man unterscheidet
in nicht essenzielle und essenzielle. Die
essenziellen Aminosäuren müssen wir täglich mit
der Nahrung zuführen, weil der Körper sie nicht
selber herstellen kann. Unser Körper benötigt sie,
damit die Aufbau-, Umbau- und Reparationsprozesse
optimal ablaufen können und wir gesund
und leistungsstark bleiben. Als Muskelbausteine
ermöglichen Eiweißstoffe, dass wir uns bewegen
können. Eiweißstoffe können als einziger Makronährstoff
nicht im menschlichen Organismus
gespeichert werden. Für kurzfristige Funktionen
verfügt der Körper über ein kleines Depot, aber
zum notwendigen Eiweißaufbau reicht dieser nicht
aus. Als Lieferanten kann man pflanzliche (Kartoffeln,
Hülsenfrüchte und Nüsse) oder tierische
(Eier, Fleisch, Fisch oder Milch und Milchprodukte)
Eiweiße nutzen. Vorteilhaft ist, wenn beide Formen
kombiniert zugeführt werden. 0,8–1 g pro kg
Körpergewicht braucht der Organismus täglich,
Sportler zeitweise deutlich mehr.
Energie
von der Zelle zum Organsystem
Energie geht nicht verloren, kann weder vernichtet
noch neu erschaffen werden. Energie
kann unterschiedliche Formen annehmen,
z. B. Wärme-, Bewegungs-, Licht- oder
elektrische Energie. Beim Sport wandelt der
Körper chemische Energie aus den Nährstoffen
in Bewegungs- und Wärmeenergie um.
Die Einheit der Energie ist das Kilojoule (kJ)
oder die Kilokalorie (kcal).
1 g Kohlenhydrat = 4,1 kcal (17 kJ)
1 g Eiweiß = 4,1 kcal (17 kJ)
1 g Fett = 9,3 kcal (39 kJ)
Bausteine der Ernährung
Makronährstoffe – Bau- und Brennstoffe
Eiweiße: Grundbausteine des Lebens, wichtige
Baustoffe für den Körper (z. B. Zellen,
Muskeln), es gibt pflanzliche und tierische
Eiweißquellen.
Fette: wichtige Energielieferanten und
Brennstoffe.
Kohlenhydrate: wichtigste Energielieferanten.
Mikronährstoffe – Wirkstoffe
Vitamine: werden für den Ablauf vieler
Lebensprozesse benötigt (z. B. Wachstum).
Mineralstoffe: unterstützen viele Körperprozesse,
z. B. das Immunsystem, Nervenreizweiterleitung.
Spurenelemente: Selen, Zink, Jod, Eisen usw.
Ballaststoffe: unterstützen das Wohlbefinden
fördern, z. B. die Verdauung, unverdauliche
Bestandteile der pflanzlichen Nahrung.
Wasser: überlebensnotwendig, dient als
Transport- und Lösungsmittel für Nährstoffe,
der tägliche Wasserverlust des
Körpers beträgt etwa 2,5 Liter.
14 15

... Enzyme
Enzyme sind Moleküle, welche die Nahrung aktiv in
ihre Bestandteile zerteilen. Sie sind Biokatalysatoren,
die chemische Reaktionen im Stoffwechsel möglich
machen, lenken und beschleunigen. Es gibt über 2.000
verschiedene Enzyme mit charakteristisch gestalteter
Oberfläche. Sie wirken nach dem Schlüssel-Schloss-
Prinzip – das heißt, bei einer Molekülverbindung passt
die Oberfläche des Enzyms nur mit einem Substrat spezifisch
zusammen.
Die Geschwindigkeit der enzymatischen Reaktionen
wird von Hormonen gesteuert. Ein Enzym kann pro
Minute bis zu 5 Millionen Moleküle umsetzen.
Schlüssel-SchloSS-Prinzip
Substrat
Rezeptoren
der Zielzellen
… Am Stoffwechsel sind alle
Organsysteme beteiligt –
„Einer für alle, alle für einen”
Steuerung durch Nerven und Hormone
Energiegewinnung
Zellaufbau
von der Zelle zum Organsystem
Der Stoffwechsel … Unser Körper als Fabrik
Mund (Nahrung, Wasser)
STOFFAUFNAHME
STOFFVERARBEITUNG
Nieren (Harnstoff, Wasser,
Giftstoffe), Haut (Wasser, Salze)
STOFFABGABE
Alles, was wir tagtäglich tun – uns bewegen, denken,
lachen, lernen, schlafen – verbraucht Energie. Die
Energie, die der Körper braucht, wird dabei aus der
Nahrung und Wasser hergestellt. Das, was wir essen
und trinken, wird von unserem Körper verarbeitet.
Diese Energie wird mithilfe des Stoffwechsels erzeugt
bzw. freigesetzt und genau an die Stelle transportiert,
wo sie benötigt wird. Wie das Wort schon sagt,
„Stoffe wechseln“: Stoffe werden aufgenommen, in
verwertbare Energie umgewandelt, durch den Körper
transportiert und ausgeschieden. Sie verändern also
ihre Zusammensetzung, ihre Form und dadurch ihre
Eigenschaften. Es werden unter dem Begriff Stoffwechsel
also alle fortlaufenden chemischen Vorgänge
und Reaktionen im Organismus bezeichnet.
Lunge (Sauerstoff)
Organtätigkeit
Bewegung
Dickdarm (Unverdauliches,
Wasser), Lunge (CO 2
, Wasser)
Zellteilung
Schritte des Stoffwechsels
1. Nahrungsaufnahme,
um
Baustoffe
für die
Energieumwandlung
aufzunehmen
2. Zerlegung der Nährstoffe
und Freisetzung von Energie
3. Transport der Energie
in die Körperteile
4. Verbrauch der
Energie in den
Zellen
Der Stoffwechsel ist ein ausgefeilter Dauermechanismus,
in dem ein ständiger Material- und Energiefluss
herrscht – das Tag und Nacht. Die Effektivität und das
Tempo des Stoffwechsels kann positiv oder negativ
durch den Lebensstil beeinflusst werden.
Alle Organsysteme des menschlichen Körpers haben
ihren Anteil am Stoffwechsel:
1. Die über die Nahrungsaufnahme bereitgestellten
Stoffe benötigen für ihre Umwandlung Sauerstoff,
der durch das Atmungssystem nutzbar gemacht
wird (Kapitel ).
4. Die Stoffe werden in allen lebenden Zellen umgewandelt
und für Organtätigkeit, Zellaufbau, Sinnesleistungen,
Zellteilung oder Bewegung z. B. in den
Muskelzellen verarbeitet (Kapitel ).
5. Die Stoffe werden an das Verdauungssystem, die
Lunge im Atmungssystem oder aber über die Haut
wieder abgegeben (Kapitel ).
6. Alle Körpervorgänge übergreifend, das gilt also
auch für den Stoffwechsel, werden vom Zentralen
Nervensystem und von den Hormonen gesteuert
und koordiniert (Kapitel ).
WC
2. Das Verdauungssystem zerkleinert die Nahrung in
die Bausteine, die der Körper für seine Energieumwandlung
benötigt (Kapitel ).
7. Der gesamte Körper wird durch das Immunsystem
geschützt, so dass auch der Stoffwechsel geregelt
ablaufen kann (Kapitel ).
5. Ausscheidung der Abfallprodukte
3. Das Blut nimmt die verwendbaren Stoffe auf
und transportiert es angetrieben durch das Herz
in alle Körperregionen (Kapitel ).
16 17

Die Hormondrüsen
von der Zelle zum Organsystem
Zirbeldrüse (Epiphyse):
Produktion des Hormons Melatonin
-> Schlaf-Wach-Rhythmus.
Hypothalamus: wichtigstes Steuerzentrum
des vegetativen Nervensystems, vor
allem zur Aufrechterhaltung der grundlegenden
Zellbedingungen (Temperatur,
Blutdruck, Wasserhaushalt).
Hirnanhangsdrüse
(Hypophyse):
Zentrale des
Hormonsystems,
Produktion von
mindestens 9 Hormonen,
die direkt
wirken oder andere
Drüsen aktivieren.
2
3
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Hormonregulation
Welche Art oder welche Menge an Hormonen
benötigt werden, erfolgt durch verschiedene
Kontrollzentren und Regulationsmechanismen.
Im Blut oder aber im Urin sind
Hormone nachweisbar. Dies ist bei Dopingkontrollen
oder medizinischen Untersuchungen
von Bedeutung.
Hormone werden vor allem durch Regelkreise
reguliert. Hierbei aktivieren Hormone
entweder andere Hormondrüsen oder wirken
direkt auf das Zielorgan.
Das hormon-
System
... Hauptkoordinator
aller Systeme
Um alle Vorgänge im Körper zu koordinieren,
braucht der Mensch das Nervensystem und das Hormonsystem
– oft auch endokrines System genannt
– als wichtigstes Kommunikationssystem. Nicht nur
die Sexualität, auch lebenserhaltende Vorgänge und
Prozesse wie Wachstum werden über dieses System
gesteuert. Die Koordinatoren des Systems sind die
Hormone.
Schilddrüse: Regulation der Stoffwechselrate und des Cal-
1. ciumspiegels durch die Hormone Thyroxin und Calcitonin
Nebenschilddrüse: ebenfalls die Regulation des Calcium-
2. spiegels durch das Parathormon (PTH; Gegenspieler des
Calcitonin).
Thymusdrüse: Beteiligung an der Bildung und zentrale
3. Stelle des Immunsystems, bildet sich ab der Pubertät
zurück.
Nebenniere: Produktion von Steroidhormonen (Wasser-,
4. Mineralstoff- und Zuckerhaushalt) und Produktion von
Adrenalin und Noradrenalin („Stresshormone“, Sympathikusaktivierung).
Bauchspeicheldrüse: Regulation des
5. Blutzuckerspiegels durch die Hormone
Insulin und Glucagon (lässt den Blutzuckerspiegel
steigen), bekannteste Störung:
Zuckerkrankheit.
Hoden oder Eierstöcke:
6. bilden die Geschlechtshormone.
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Hormonmangel
Fühlst du dich trotz ausreichend Schlaf und
Ruhe ständig müde und schlapp, so kann das
unter anderem an einer Mangelproduktion
des Schilddrüsenhormons liegen. Oder dein
Stoffwechsel läuft langsam. Das kann dein
Hausarzt abklären.
Thymusdrüse
Durch leichtes Klopfen auf die Mitte der
Brust wird die Thymusdrüse aktiviert und die
Ausbildung der allgemeinen Abwehrkraft
unterstützt. Mit einem täglich für ein paar
Sekunden durchgeführten Klopfen kann das
Immunsystem gestärkt werden.
... Hormone –
die Botenstoffe
Hormone sind Substanzen, die von spezialisierten
Zellen, den Drüsen, produziert, an das Blut abgegeben
und so in den Körper transportiert werden.
Sie übermitteln Informationen, vor allem zwischen
dem Gehirn und den übrigen Regionen des Körpers,
die nicht durch Nerven kontrolliert werden. Nerven
arbeiten deutlich schneller, Hormone halten in ihrer
Wirkung jedoch länger an und verbrauchen dabei
weniger Energie. Sie wandern durch das Blut und
regeln wichtige Vorgänge, wie z. B. den Blutzuckerspiegel,
den Wasserhaushalt, den Blutdruck oder die
Schwangerschaft. Die Hormone docken nach dem
Schlüssel-Schloss-Prinzip an der Zelle an und lösen in
der Zelle bestimmte chemische Vorgänge aus.
Rezeptoren können sich außerhalb der Zelle befinden
oder aber innerhalb, wenn das Hormon in der
Lage ist, in die Zelle einzudringen. Manche Hormone
sind dabei in der Lage, innerhalb von Sekunden zu
wirken, andere benötigen dazu mehrere Minuten.
Es bedarf insgesamt nur kleinster Mengen eines
Hormons.
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