Verdauungssystem

Unser Verdauungssystem ist ein komplexes System, das dafür verantwortlich ist, die Nahrung, die wir zu uns nehmen, in ihre grundlegenden Bestandteile zu zerlegen und sie unserem Körper zur Energiegewinnung und zum Aufbau neuer Zellen zur Verfügung zu stellen. Wir werden untersuchen, wie verschiedene Prozesse zusammenarbeiten, um Nahrung zu verdauen und die Nährstoffe aufzunehmen, die unser Körper benötigt, um optimal zu funktionieren.

Wie du bereits beobachten konntest, spielt der Dünndarm eine entscheidende Rolle in der Verdauung, da er die verschiedenen Nährstoffe in das Blut aufnimmt. Um diese Aufgabe effektiv zu erfüllen, verfügt die Darmwand über eine große Oberfläche, die durch Falten und Ausstülpungen vergrößert wird. Dies ist in der Abbildung deutlich dargestellt, wobei die Darmoberfläche der grünen Darstellung unten rechts ähnelt.

Im Fall des Darms ist dies besonders deutlich zu erkennen. Die zahlreichen Ausstülpungen, auch Villi genannt, führen zu einer erheblichen Vergrößerung der Oberfläche. Dies ermöglicht den Nährstoffen, vom Blut aufgenommen zu werden, da an dieser Stelle die vielen kleinen Blutgefäße eng mit der Darmoberfläche in Kontakt treten. Dieser Prozess, bei dem Nahrungsbestandteile vom Blut aufgenommen werden, wird als Resorption bezeichnet.

Zusammengefasst bedeutet eine größere Darmoberfläche eine erhöhte Austauschfläche mit den Blutgefäßen, was zu einer schnelleren und effizienteren Resorption führt.

Durch die Betrachtung des Dünndarms und des Resorptionsprozesses lässt sich ein grundlegendes biologisches Prinzip veranschaulichen, nämlich das Prinzip von Struktur und Funktion:

1. Bei einer Fläche mit Ausstülpungen (Struktur) kommen deutlich mehr Nährstoffbausteine mit der Wand in Kontakt als bei einer glatten Fläche (Funktion). Dadurch wird bei gleichem Raumvolumen eine größere Oberfläche geschaffen.

2. Diese Ausstülpungen führen zu einer vergrößerten Oberfläche (Struktur), an der mehr Blutgefäße in Kontakt treten können. Dies ermöglicht eine effizientere Aufnahme von Nahrungsbestandteilen durch das Blut (Funktion). Als Ergebnis wird die Verdauung beschleunigt und der Körper schneller mit Energie und Baustoffen versorgt.

Überlegen wir einmal:
Der Dünndarm ist der Ort, an dem die Nahrungsbestandteile in den Blutkreislauf abgegeben werden. Dieser Vorgang erfolgt umso effizienter und schneller, je mehr Darmoberfläche zur Verfügung steht. Anders ausgedrückt, in Bereichen, wo auf begrenztem Raum eine größere Darmoberfläche vorhanden ist, erfolgt die Abgabe der Nahrungsbestandteile an das Blut viel effektiver.

Das Prinzip der Oberflächenvergrößerung ist in der Biologie weit verbreitet, wie zum Beispiel in der Lunge, wo Sauerstoff in das Blut aufgenommen wird. Dieses Beispiel zeigt erneut, dass die Funktion (in diesem Fall die Abgabe von Nährstoffen oder Sauerstoff an das Blut) immer in Verbindung mit der Form (hier die vergrößerte Oberfläche) steht.

Die Verdauung und Nahrungsaufnahme veranschaulichen auch zwei weitere wichtige biologische Prinzipien:

• Wechselwirkung: Die Verdauungsorgane und Enzyme arbeiten in Wechselwirkung miteinander. Nur durch ihr koordiniertes Zusammenspiel funktioniert die Verdauung effizient. Solche Wechselwirkungen sind auch in anderen biologischen Prozessen außerhalb der Verdauung häufig anzutreffen.
• Stoffe und Energie: Lebewesen interagieren mit ihrer Umwelt, indem sie Energie in Form von Nahrung (also Stoffen) aufnehmen müssen (wie Tiere) oder diese Energie selbst erzeugen (wie Pflanzen). Gleichzeitig geben sie auch ständig Stoffe an ihre Umgebung ab.