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Denkfehler: Wir halten uns für Riesen und sind doch nur Zwerge.

"Wer die Vergangenheit kontrolliert, kontrolliert die Zukunft.
Wer die Gegenwart kontrolliert, kontrolliert die Vergangenheit"
(George Orwell, 1984)



Wasser, Nahrung, Leben

Eine zusammenfassende Darstellung in sechs Teilen.

TEIL 0
Wasser
Jüngst waren die Eigenschaften von Wasser, seine Wanderung in Organismen und seine Fähigkeit Salze zu 'lösen' Gegenstand einer Diskussion. Da wurde viel Unfug über die Rolle des Wassers und seine Aufgaben im menschlichen Organismus verbreitet. Daher will ich in den folgenden Absätzen versuchen ein wenig Licht ins Dunkel der Abgründe von Unwissenheit, Vorurteil und Falschdarstellungen zu bringen.
Abbildungen ["click!" vergrößert]: Wikipedia CC-Lizenz
Zunächst ist es wichtig die besonderen Eigenschaften des Wassers herauszustellen:

  1. 1 Es handelt sich um ein 104,5° gewinkeltes Molekül (siehe Abbildung) aus zwei Atomen Wasserstoff (weiß) in Form von Wasserstoff-Ionen (H+) und einem Atom Sauerstoff (rot) in Form eines Sauerstoff-Ions (O2-).

  2. 1
    Wasser ist zudem ein "Dipol" (siehe Abbildung). Wegen der stark verschiedenen Ladungen von Sauerstoff und Wasserstoff ordnen sich die Atome so an, dass das Sauerstoffatom in der Mitte liegt, die beiden Wasserstoffatome voneinander entfernt auf unterschiedlichen Seiten des Sauerstoffatoms. So wird die Seite auf der die Wasserstoffatome liegen "+" (positiv geladen), die abgewandte Seite dagegen "-" (negativ geladen).

  3. 1
    Wasser zerlegt sich unter definierten Umständen selbst in verschieden geladene Teilchen [2 H2O H3O+ + OH-] und ist daher in der Lage als "Lösungsmittel" die Kristallgitter von Salzen aufzulösen (siehe Abbildung).

  4. 1
    Wegen der Wechselwirkung zwischen den geladenen Wassermolekülen entstehen zwischen ihnen Kräfte, die in der Lage sind die Wasseroberfläche zu 'verdichten' - so entsteht eine Oberflächenspannung die z. B. in der Lage ist Gegenstände zu 'tragen'.

  5. Wasser erreicht seine größte Dichte nicht bei 0°C, sondern schon bei ca. 4°C - das führt dazu, dass Eis auf dem ('dichteren') Wasser niedrigerer Temperatur schwimmt, bzw. das Wasser unter dem Eis nicht in den festen Zustand übergeht.
Man beachte insbesondere
den unter Punkt iii behandelten Sachverhalt
:
Die Wassermoleküle umhüllen die positiv geladenen Ionen (= Atome mit Ladung) des Salzes (grün, Natrium, Na) und die negativ geladenen Ionen (blau, Chlorid, Cl) - und zwar so, dass die "positive" Seite des Wassemoleküls sich an das negative Chloridteilchen, die "negative" Seite des Wassermoleküls sich an das positive Natriumteilchen legt.
Das Wasser - in Form seiner einzelnen Moleküle - dringt so zwischen die Salzbestandteile Na und Cl und löst deren Gitterverbund auf. Ergebnis ist eine "Lösung" aus Wasser und (Koch-) Salz, im Volksmund 'Lake'.
Ähnlich geschieht dieser Vorgang natürlich auch bei anderen Salzen, und da unser Körper im Wesentlichen aus Wasser besteht kann man ihn als "Wässrige Lösung" auffassen. Alle chemischen Prozesse unseres Organismus - mit Sammelbegriff als "PHYSIOLOGIE" bezeichnet - unterliegen daher bestimmten chemisch-physikalischen Bedingungen, die überall in der belebten Umwelt gleich ablaufen.
Daraus folgt:
Man kann sich keine Abläufe "wünschen" oder etwas "glauben" - man muß die zugrunde liegende CHEMIE verstanden haben um Prozesse in unserem Körper zu erklären.
- - -
Weiterlesen/Vertiefen:
- Polare Moleküle
- Chemie: Eigenschaften des Wassers
- Schülerwissen: Eigenschaften des Wassers
- Wikipedia: Wasser
- - -
TEIL 1
MINERALSTOFFE
Wie im obenstehenden Teil 0 mit der Überschrift:
Kleiner Exkurs: "Wasser näher betrachtet""
bereits angedeutet geht es hier um anorganische Stoffe. Obwohl die darzulegenden Fakten auf die Physiologie des Menschen Bezug nehmen sind sie - mit kleinen Abweichungen - ebenso für andere Lebewesen zutreffend.
Zunächst einmal:
Der Begriff "Mineralstoffe" ist eine Notlösung. Chemisch betrachtet handelt es sich um Atome / Moleküle die gebunden oder isoliert auf der Erde vorkommen. Mineralstoffe sind aber nur solche Substanzen die als "anorganische Bestandteile der Nahrung" gelten.
Davon zu unterscheiden sind die "Mineralien", eine mittlerweile ca. 4.000 Stoffe umfassende Liste von Verbindungen die in natürlicher Form auf der Erde gefunden werden. Sie liegen - wie etwa "Diamant" - nur in kleinen Mengen vor, oder - wie "Steinkohle" - in großen Lagestätten. Mit den Mineralien befassen sich hauptsächlich die Geologen, aber auch anorganische Chemiker.
Korrekt müßte für lebende Organismen - wie den Menschen - folgendermaßen unterschieden werden:
  • Makroelemente,
  • Mikroelemente (oder: Spurenelemente)
Als 'Makroelemente' bezeichnet man Mikroelemente oder Spurenelemente sind Eisen
Es ist strittig wohin Eisen gehört: Makro? oder Mikro?
Manche Autoren zählen es - anders als hier - zu den Makroelementen.
Es ist hier nicht Gegenstand der Betrachtung WOZU all diese Stoffe im menschlichen Organismus gebraucht werden. Das kann der interessierte Leser bei WIKIPEDIA nachlesen (Links anklicken). Hier soll das WIE erörtert werden, wie also diese anorganischen Substanzen in den Körper des Menschen gelangen, dort bewegt, gelagert, und eventuell auch wieder ausgeschieden werden.
- - -
TEIL 2
Wie erfolgen die Aufnahme des Wassers und der Makro-/Mikroelemente?
In der gesamten belebten Umwelt gibt es drei wesentliche Prozesse mit deren Hilfe Substanzen in Lebewesen hinein und aus Lebewesen heraus befördert werden:
  1. Diffusion
    Innerhalb der Zellen werden Wasser und andere Substanzen auf der physikalischen Grundlage der Diffusion bewegt und so ausgetauscht.
  2. Osmose
    Zwischen Zellen, zwischen verschiedenen Geweben, und zwischen der Umwelt und lebenden Zellen erfolgen die Wasser- und Substanzverteilung durch Osmose, weil semipermeable Membranen zu passieren sind.
  3. Aktiver Transport
    Werden Stoffe nicht durch die beiden vorher benannten Mechanismen ausgetauscht, dann werden sie "aktiv", d.h. durch (gesteuerte, energieverbrauchende) Kanäle geschleust. In manchen Fällen werden Stoffe zuvor an Transporteiweiße angedockt und erst dann können sie transportiert werden.
  • Das passiert immer dann,
    • wenn Stoffe zu 'sperrig' sind
      (chemisch: stark verzweigte Moleküle),
    • wenn ihr Durchmesser sehr groß ist
      (chemisch: Teilchengröße abhängig von der Position im Periodensystem),
    • weil sie (stark) elektrisch geladen sind
      (chemisch: Elektronegativität), oder
    • weil sie gegen ein Konzentrationsgefälle transportiert werden müssen.
- - -
TEIL 3
Wie 'arbeiten' die in Teil 2 dargestellten Transportmechanismen?
Diffusion
Eine einfache Definition lautet:
Jede Substanz in einer Lösung strebt danach sich im zur Verfügung stehenden Raum gleichmäßig zu verteilen.
Es handelt sich dabei um eine rein statistische Verteilung solange keine Einwirkung von Außen stattfindet. Dabei treten natürlich Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Stoffen auf, besonders wenn es sich um verschieden große Moleküle handelt. Eine gleichmäßige Verteilung wird diese Verschiedenheit nicht behindern, höchstens verzögern.
Osmose
Eine gängige Definition lautet:
Osmose ist die Wanderung (Diffusion) von Stoffen durch eine teildurchlässige (semi-permeable) Membran, die nur für eine definierte Teilchengröße einseitig durchlässig ist.
Wasser und kleinere Teilchen wandern daher vom Ort niederer Konzentration zum Ort höherer Konzentration, während größere Teilchen die Membran nicht überwinden können. Sind auf beiden Seiten der Membran gleiche Lösungen entstanden diffundiert zwar noch Wasser hin und her, es besteht jedoch kein 'osmotischer Druck' mehr.
MERKE:
Strenggenommen ist die Osmose eine Variante der Diffusion, bei der die Teilchengröße (anders als bei der freien Diffusion) bestimmt welche Stoffe überhaupt nur wandern können.
Aktiver Transport
Das wird so beschrieben:
Unter 'aktivem Transport' versteht man die Wanderung von Stoffen (Substrat) durch Membranen mit Hilfe von in diese eingebetteten Transportmechanismen.
Sie arbeiten energieverbrauchend und werden daher 'gesteuert', können so aber auch gegen ein Konzentrationsgefälle transportieren.
Das Öffnen und Schließen erfolgt auf der Basis vorhandener Stoffkonzentrationen und die Menge der transportierten Stoffe ist abhängig von vorhandener Energie und der Zahl der arbeitsfähigen Transportkanäle.
MERKE:
Immer dort, wo Stoffe entgegen einem Konzentrationsgefälle wandern müssen, kann dies NUR mit Hilfe des 'aktiven Transports' geschehen.
Zusammenfassend kann festgestellt werden:
Diffusion und Osmose sind passive Transportprozesse, dem steht der 'aktive Transport' als energieverbrauchender Mechanismus der Stoffverteilung gegenüber.
- - -
Die frühere Aussage - es gäbe drei Transportprozesse - stellt eine Vereinfachung dar die zum besseren Verständnis gemacht wurde.
Fachkreise kennen noch weitere, komplexe Transportmöglichkeiten:
Endozytose, Exozytose, Sonderfall "erleichterte Diffusion".
Ebenso gibt es mehrere Formen des 'aktiven Transportes', die hier wegen ihrer besonderen Komplexität und der Notwendigkeit erweiterten Spezialwissens nicht näher betrachtet werden.
- - -
TEIL 4
Grundprozesse der Lebenserhaltung
Grundsätzlich unterscheiden sich Lebewesen von unbelebter Natur dadurch, dass sie eine innere & äußere 'Ordnung' aufrechterhalten. Der Körper von Lebewesen ist gegenüber der Umwelt 'abgedichtet', d.h. Stoffe werden gezielt und koordiniert aufgenommen und abgegeben. Dazu mehr weiter unten im Text.
Ein wesentliches Merkmal von Lebewesen ist zudem, dass sie für diese Erhaltung der Ordnung Energie brauchen. Diese Energie muß auf 'kaltem' Wege hergestellt, freigesetzt und verwendet werden - höhere Temperaturen verbieten sich schon alleine daswegen, weil die meisten Substanzen aus denen Lebewesen bestehen ab etwa 60°C instabil werden und ihre Struktur (räumliche Anordnung von Atomen und Molekülen) dadurch zerstört wird.
Lebewesen existieren weil sie Nahrung aufnehmen und diese so verarbeiten, dass ihr Körper daraus die benötigten 'Baustoffe' herstellen kann und gleichzeitig genug Energie zur Verfügung steht, um diese Ab-, Um-, und Aufbauprozesse zu gewährleisten.

Zur Erhaltung des Lebens sind vier Schritte notwendig:


  • Nahrungsaufnahme (Nutrition = Ernährung),

  • Verdauung (Digestion),

  • 'Einschleusen' (Resorption = 'Aufsaugen') und

  • Ausscheidung unverdaulicher Reste
    (Elimination, Exkretion, Sekretion, je nach Art des Prozesses)

Grundsätzlich ernähren sich Lebewesen von anderen Lebewesen, entweder von Tieren oder Pflanzen, oder auch von beiden parallel [Fleischfresser (Carnivoren); Pflanzenfresser (Herbivoren); Allesfresser (Omnivoren)]. Es entsteht eine gegenseitige Abhängigkeit, die als "Nahrungspyramide" bezeichnet wird:
Auf der untersten Ebene finden sich Pflanzen, die aus Sonnenlicht und anorganischen Substanzen ihren Organismus aufbauen - sie produzieren neben diesen organischen Substanzen für sich selbst auch den für alle tierischen Lebewesen unverzichtbaren Sauerstoff [O2].

- - -
TEIL 5

Nah­rungs­be­stand­teile und Verwertung

Unsere Nahrung besteht im Wesentlichen aus drei Hauptbestandteilen (Grundbausteine in Klammern):

Dazu kommen ergänzende Stoffe wie:
  • Makro- und

  • Mikroelemente, sowie

  • Vitamine
  • [Aufstellungen dazu im Teil Mineralstoffe]

Aufbau der Zellen und des Gewebes
Jede Körperzelle des Menschen kann als "wässriges System" aufgefaßt werden. Das bedeutet, dass sämtliche Prozesse des Auf- und Abbaus nur im Beisein und unter Mitwirkung des Wassers ablaufen. Alle gelösten Stoffe sind - in Abhängigkeit ihrer elektrischen Ladung - mit einer Hülle aus Wasser umgeben. Diese Hülle wird nur dann aufgebrochen, wenn die Teilchen mit anderen Stoffen aus der Umgebung in Wechselwirkung treten.

Die Wasserhülle sorgt auch dafür, dass es keine Kumulation von Ladungen gibt. Das wird noch unterstützt von Eiweißstoffen, die in der Lage sind überschüssige Ladungen vorübergehend an sich zu binden und so zu neutralisieren:

Die Anreicherung von H+-Teilchen [Wasserstoff-Ion; Proton] nennt der Chemiker "saures Milieu" (laienhaft: 'Ansäuerung', 'Übersäuerung'), die von OH--Teilchen [Hydroxid-Ion; Hydroxide] "basisches Milieu" ('Alkalisierung'). Das eine wie das andere Phänomen wäre für den Stoffwechsel des Menschen ungünstig, daher gibt es sogenannte "Puffersubstanzen", die sofort bei Auftreten freier Partikel [H+; OH-] diese 'wegfangen', d.h. durch Bindung an sich selbst unwirksam machen.

MERKE:
Es gibt keine "Übersäuerung" von Zellen und Geweben - das ist eine Erfindung von Herstellern sogenannter 'basischer' Produkte und alle Erörterungen dazu sind unwissenschaftliches Geschwätz, eine laienhafte Vorstellungswelt, die mit den tatsächlichen Bedingungen nichts zu tun hat.

Gleichartige Zellen entwickeln sich während des Embryonalstadiums. Sie bilden besonders spezialisierte Gewebe, die jeweils verschiedene Aufgaben in einem Lebewesen erfüllen.

Verdauung
Eines dieser Systeme ist das Verdauungssystem (Aufgaben des Verdauungssystems), ein geschlossenes Rohr, das sich beim Menschen vom Mund zum After erstreckt. Jeder Abschnitt hat eine eigene Aufgabe, insgesamt dient das Verdauungssystem dazu die aufgenommene Nahrung zu zerlegen, Grundbausteine herauszulösen und durch die Darmwand in den Blutkreislauf zu schleusen. Das Blut (ein spezialisiertes, 'flüssiges' Gewebe) bringt diese Baustoffe und Energieträger zu den entlegensten Stellen des Organismus und nimmt gleichzeitig Abbauprodukte des Zellstoffwechsels mit.

MERKE:
Es ist grundsätzlich zu unterscheiden zwischen den Funktionen des Verdauungsapparates und den Funktionen von Zellen. Jede dieser Funktionen hat einen anderen Zweck, die ablaufenden Prozesse dafür sind völlig verschieden.
Der Verdauungsapparat stellt die "Bausteine" und "Energieträger" bereit, die Körperzellen hingegen bilden daraus körpereigene Stoffe, wie neue Zellen, Sekrete oder Zwischengewebe.

Abbau der Nahrung und Verwertung der Bestandteile
Die Stoffgruppen werden in den verschiedenen Teilen des Verdauungssystems 'aufgeschlossen', was bedeutet:
Zerkleinert und chemisch in kleinste Teilchen zerlegt. Welche Stoffe dabei entstehen ist weiter oben dargelegt. Im nächsten Schritt werden diese Stoffe durch die Darmwand in den Körper aufgenommen, wobei es unverdauliche Substanzen gibt, die nicht durch den Darm treten, sondern dort verbleiben und unverändert wieder ausgeschieden werden. Der Volksmund spricht hier von "Ballaststoffen", es sind meist pflanzliche Strukturelemente für die der Mensch keine Abbauwege hat und die er deswegen nicht in ihre Grundbausteine aufteilen kann.

Die Zellen der Darmwand bedienen sich der zuvor beschriebenen Mechanismen (aktiver Transport, Diffusion, Osmose, siehe HIER und HIER). So gelangen diese Bausteine & Energieträger in das Blut - und von da werden sie in die Körperzellen aufgenommen. Auch Endprodukte des Zellstoffwechsels werden aus den Zellen auf gleiche Art heraustransportiert und in das Blut abgegeben.

Die Mechanismen allerdings, mit denen Substanzen von einer Seite einer biologischen Membran zur anderen befördert werden sind identisch. Insbesondere beim sogenannten "aktiven Transport" - wie bereits zuvor erwähnt - handelt es sich um einen "energieabhängigen" Transportweg, der gerade wegen dieser Abhängigkeit nur eine bestimmte Leistung erreichen kann:
Pro Zeiteinheit werden definierte Mengen an Stoffen bewegt. Außerdem werden ähnliche Stoffe nicht gleichzeitig, sondern nacheinander transportiert. Diese Begrenzung ist der Grund dafür, dass z.B. Vitamine und Spurenelemente nicht in endlos großen Mengen aufgenommen werden können.
Besonders in höherem Lebensalter macht sich zudem eine langsam verringerte Transportkapazität bemerkbar - pro Zeiteinheit werden im Laufe der Jahre immer weniger Stoffe aufgenommen, weswegen dann die Gefahr einer Minderversorgung entsteht.

MERKE:
Die immer wieder behaupteten "Schlacken" gibt es nicht. Alle Abbauprodukte sind lediglich für den Organismus nicht weiter verwertbare Stoffe die über das Blut in den Darm, die Leber, die Nieren oder die Haut transportiert werden und dort ausgeschieden werden.

Eine Anreicherung von auszuscheidenden Stoffen ist pathologisch - da helfen die vielfach angepriesenen Mittelchen zur 'Darmreinigung' und 'Fasten' nicht, denn der auslösende Grund wird dadurch nicht behandelt. Der Darm reinigt sich von selbst. In Bindegeweben werden keine 'Schadstoffe' abgelagert, sie werden von dort (in unterschiedlicher Menge pro Zeiteinheit) regelmäßig entfernt - dafür sorgt schon das Konzentrationsgefälle zwischen Zellen, Bindegewebe und Blutkonzentration dieser Substanzen.

Zusammenfassung
Der Verdauungstrakt ist für die Lebenserhaltung etwa gleich bedeutend wie die Lungenfunktion, die für den benötigten Sauerstoff sorgt. Allerdings sind die Abläufe der Verdauung viel langsamer als die der Atmung. Nahrungsbausteine, Wasser und Sauerstoff werden in den Körperzellen zur Energieerzeugung benutzt, es werden daraus körpereigene Stoffe hergestellt und auf diesem Wege der Organismus gegenüber dem "Chaos" der Umwelt um uns herum abgeschirmt und erhalten.

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Guter Robot - Böser Robot
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"Fließet aus dem Aug', ihr
Tränen .... .... all mein Hof­fen, all mein Seh­nen, .......
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Religion ist der Hemmschuh ...!
Ein Teil dessen, was uns von der Politik als "Leitkultur"...
Mr.Yoda, 14.06.18 14:45
lehren | lernen Wer kann
eine Erklärung dafür geben warum folgender Satz "Was will der...
Mr.Yoda, 09.06.18 00:18
Ausnahmsweise .... gebe ich hier
einmal nur einen Hinweis auf einen Artikel den ich andernorts...
Mr.Yoda, 07.06.18 22:03
" .. catch them young
.. " aka "Krabbelgottesdienst" Per Zufall bin ich während einer...
Mr.Yoda, 04.06.18 22:11
Es gibt 'unüberwindliche' Grenzen ....
Es gibt 'unüberwindliche' Grenzen die die These widerlegen "Jeder ist...
Mr.Yoda, 26.05.18 14:39
Ein politisches 'Statement'?  Nein, nein,
nie und nimmer ....   Neu bei RELAtief: → Wenn...
Mr.Yoda, 20.05.18 10:45
Was sehen wir in diesem
Bild ...? Einen Scheuer und zwei Bescheuerte   CC-BY-NC-SA 2.0...
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Es kommt drauf an was
man draus macht ...! Früher gab es eine Werbung, einen...
Mr.Yoda, 28.01.18 13:33
Fragen stellen .... "Warum?" fragen
kleine Kinder immer, sie wollen die Welt verstehen. Das wird...
Mr.Yoda, 06.01.18 14:03
Eine Gesellschaft ohne Gott ist
nicht nur möglich, sie kann sogar außerordentlich anständig und sympathisch...
Mr.Yoda, 30.12.17 21:47
Wie schon bei Hartz IV
.... .... hat die konservative Seite "vorgedacht" und sich tunlichst...
Mr.Yoda, 01.12.17 16:28
De finibus bonorum et malorum.
Hä ...? oder: Verführt Macht Männer zu sexuellen Übergriffen? In...
Mr.Yoda, 22.11.17 14:00
Wider das "Vergessen" " ..
ein bekannter Politiker, der im Hinterzimmer von einem Waffenlobbyisten eine...
Mr.Yoda, 22.10.17 11:55
Von denen, die über den
Wolken schweben: Nichtsahnend, denkfaul und 'gut bürgerlich' .... " .....
Mr.Yoda, 04.10.17 11:52


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